第七章第三節(jié)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：基于數(shù)字化技術(shù)的乙醇的催化氧化一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間設(shè)計(jì)意圖本節(jié)課旨在通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：基于數(shù)字化技術(shù)的乙醇的催化氧化一體化實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解乙醇催化氧化的原理和過程，掌握實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)驗(yàn)探究能力。同時(shí)，通過數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)驗(yàn)效率，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力，通過數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用，提升數(shù)據(jù)分析與處理能力。增強(qiáng)科學(xué)探究精神，理解化學(xué)與生活的聯(lián)系，發(fā)展綠色化學(xué)理念，提高解決實(shí)際問題的能力。學(xué)情分析高一年級(jí)學(xué)生正處于化學(xué)學(xué)習(xí)的初步階段，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)充滿好奇和興趣。在知識(shí)層面，學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)有所了解，但對(duì)乙醇的催化氧化過程和數(shù)字化技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用可能較為陌生。在能力方面，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和數(shù)據(jù)分析能力尚需提升，尤其在精確控制實(shí)驗(yàn)條件、處理復(fù)雜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方面存在挑戰(zhàn)。素質(zhì)方面，學(xué)生具備一定的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和探究精神，但自主學(xué)習(xí)能力和解決問題的能力有待加強(qiáng)。行為習(xí)慣上，部分學(xué)生可能存在實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范、記錄數(shù)據(jù)不仔細(xì)等問題，這會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。因此，本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)需充分考慮學(xué)生的實(shí)際情況，通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其科學(xué)探究能力和實(shí)驗(yàn)技能，同時(shí)糾正不良實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，提高學(xué)習(xí)效果。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有本節(jié)課所需的教材或?qū)W習(xí)資料，包括人教版化學(xué)必修第二冊(cè)相關(guān)章節(jié)。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，以增強(qiáng)教學(xué)直觀性和互動(dòng)性。

3.實(shí)驗(yàn)器材：包括乙醇、催化劑、反應(yīng)器、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備等，確保實(shí)驗(yàn)器材的完整性和安全性。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，安排實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，營造有利于學(xué)生互動(dòng)和實(shí)驗(yàn)操作的學(xué)習(xí)環(huán)境。教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺(tái)或班級(jí)微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求，例如讓學(xué)生預(yù)習(xí)乙醇的化學(xué)性質(zhì)和催化氧化的基本原理。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：圍繞“乙醇的催化氧化反應(yīng)”，設(shè)計(jì)問題如“乙醇催化氧化的反應(yīng)條件是什么？”和“如何通過實(shí)驗(yàn)觀察反應(yīng)過程？”引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生閱讀預(yù)習(xí)資料，理解乙醇的化學(xué)性質(zhì)和催化氧化的基本原理。

思考預(yù)習(xí)問題：學(xué)生針對(duì)預(yù)習(xí)問題進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：通過引導(dǎo)學(xué)生自主預(yù)習(xí)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)和微信群，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學(xué)生提前了解乙醇的催化氧化反應(yīng)，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過展示乙醇在日常生活中的應(yīng)用案例，引出乙醇的催化氧化課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解乙醇催化氧化的反應(yīng)機(jī)理、催化劑的選擇和反應(yīng)條件控制。

組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)內(nèi)容提出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。

學(xué)生活動(dòng)：

聽講并思考：學(xué)生認(rèn)真聽講，積極思考老師提出的問題。

參與課堂活動(dòng)：學(xué)生積極參與小組討論，提出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過詳細(xì)講解，幫助學(xué)生理解乙醇催化氧化的原理。

實(shí)踐活動(dòng)法：通過小組討論，讓學(xué)生在實(shí)踐中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。

作用與目的：

幫助學(xué)生深入理解乙醇催化氧化的原理，掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：布置設(shè)計(jì)乙醇催化氧化實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)步驟和預(yù)期結(jié)果分析。

提供拓展資源：提供相關(guān)的學(xué)術(shù)文章和實(shí)驗(yàn)視頻，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，完成乙醇催化氧化實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。

拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用拓展資源，對(duì)乙醇催化氧化的相關(guān)研究進(jìn)行深入探討。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

反思總結(jié)法：通過作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)。

作用與目的：

鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的乙醇催化氧化知識(shí)，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。拓展與延伸六、拓展與延伸

1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料：

-《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)》中關(guān)于催化氧化的章節(jié)，特別是乙醇催化氧化的實(shí)驗(yàn)方法和注意事項(xiàng)。

-《綠色化學(xué)原理與實(shí)踐》中介紹乙醇催化氧化的環(huán)境友好型催化劑和應(yīng)用案例。

-《化學(xué)進(jìn)展》期刊上關(guān)于催化氧化領(lǐng)域最新研究成果的文章，例如金屬氧化物催化劑的制備和應(yīng)用。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-讓學(xué)生查閱相關(guān)書籍和文獻(xiàn)，了解乙醇催化氧化的工業(yè)應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)效益。

-引導(dǎo)學(xué)生思考如何優(yōu)化催化氧化實(shí)驗(yàn)條件，提高乙醇的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的選擇性。

-鼓勵(lì)學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)簡單的催化氧化實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析。

-通過小組討論，讓學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)心得和遇到的問題，共同尋找解決方案。

-安排學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)室的開放日，親自操作大型催化氧化設(shè)備，體驗(yàn)工業(yè)實(shí)驗(yàn)的流程。

3.拓展知識(shí)點(diǎn)：

-乙醇催化氧化的反應(yīng)機(jī)理，包括催化劑的表面活性位和反應(yīng)路徑。

-催化劑的選擇和性能評(píng)價(jià)，如金屬氧化物、金屬有機(jī)骨架材料等。

-催化氧化過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物及其環(huán)境影響，以及如何減少副產(chǎn)物生成。

-乙醇催化氧化在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、廢水處理等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

-乙醇催化氧化與其他有機(jī)物氧化的比較，如丙酮、異丙醇等的催化氧化。

4.實(shí)踐性拓展：

-學(xué)生可以嘗試使用不同的催化劑進(jìn)行乙醇催化氧化實(shí)驗(yàn)，比較其活性、穩(wěn)定性和選擇性。

-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究催化劑的表面性質(zhì)對(duì)其催化活性的影響。

-通過實(shí)驗(yàn)探究不同溫度、壓力、空速等條件對(duì)催化氧化反應(yīng)的影響。

-分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立乙醇催化氧化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型。

5.知識(shí)點(diǎn)全面性：

-確保拓展內(nèi)容覆蓋乙醇催化氧化的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技能。

-結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生了解乙醇催化氧化的工業(yè)價(jià)值。

-引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注化學(xué)與環(huán)境、化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系。內(nèi)容邏輯關(guān)系①本文重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

-乙醇的化學(xué)性質(zhì)

-催化氧化的基本原理

-乙醇催化氧化的反應(yīng)條件

-催化劑的選擇與性能

②本文重點(diǎn)詞句：

-乙醇在催化氧化過程中，其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，生成醛、酮或羧酸等產(chǎn)物。

-催化劑在催化氧化反應(yīng)中起到降低活化能、提高反應(yīng)速率的作用。

-反應(yīng)條件如溫度、壓力、催化劑的種類等對(duì)催化氧化反應(yīng)有顯著影響。

-金屬氧化物、金屬有機(jī)骨架材料等催化劑在乙醇催化氧化中表現(xiàn)出良好的催化性能。

③本文邏輯關(guān)系：

-首先介紹乙醇的化學(xué)性質(zhì)，為后續(xù)催化氧化反應(yīng)的討論奠定基礎(chǔ)。

-接著闡述催化氧化的基本原理，解釋催化劑在反應(yīng)中的作用。

-然后詳細(xì)討論乙醇催化氧化的反應(yīng)條件，包括溫度、壓力、催化劑等。

-最后分析催化劑的選擇與性能，比較不同催化劑在乙醇催化氧化中的應(yīng)用效果。反思改進(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.結(jié)合數(shù)字化技術(shù)，將實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和數(shù)據(jù)分析能力。

2.設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作和結(jié)果分析，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。

反思改進(jìn)措施（二）存在主要問題

1.部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中存在不規(guī)范現(xiàn)象，如未按照操作規(guī)程進(jìn)行，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。

2.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)反應(yīng)機(jī)理的理解不夠深入，需要加強(qiáng)理論知識(shí)的講解和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析。

3.課堂討論環(huán)節(jié)，部分學(xué)生參與度不高，需要激發(fā)學(xué)生的興趣，提高課堂互動(dòng)性。

反思改進(jìn)措施（三）改進(jìn)措施

1.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范教育，確保每位學(xué)生都能掌握正確的實(shí)驗(yàn)操作方法，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.在講解理論知識(shí)的同時(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生深入理解反應(yīng)機(jī)理，提高學(xué)生的理論素養(yǎng)。

3.通過設(shè)置有趣的實(shí)驗(yàn)問題，激發(fā)學(xué)生的興趣，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論，提高課堂互動(dòng)性。

4.課后布置一些與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的作業(yè)，讓學(xué)生將