紅外光譜同濟(jì)大學(xué)研究生分析化學(xué)課程省公共課全國(guó)賽課教案（2025—2026學(xué)年）一、教學(xué)分析本教案針對(duì)同濟(jì)大學(xué)研究生分析化學(xué)課程省公共課全國(guó)賽課進(jìn)行設(shè)計(jì)，旨在通過(guò)紅外光譜這一主題，讓學(xué)生深入理解分析化學(xué)的基本原理和應(yīng)用。教材分析上，本課內(nèi)容與化學(xué)分析單元緊密相連，是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)分析能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。核心概念包括紅外光譜的基本原理、樣品制備、數(shù)據(jù)處理與分析等，技能方面則涉及光譜儀器的操作、數(shù)據(jù)解讀與化學(xué)結(jié)構(gòu)推斷。二、學(xué)情分析針對(duì)研究生階段的學(xué)生，他們通常具備扎實(shí)的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，但紅外光譜作為一門專業(yè)性較強(qiáng)的課程，仍存在一定的學(xué)習(xí)難度。學(xué)生可能對(duì)光譜儀器的操作不熟悉，數(shù)據(jù)處理能力有待提高。此外，由于分析化學(xué)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，學(xué)生可能在理解光譜與化學(xué)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系時(shí)存在困惑。針對(duì)這些情況，教學(xué)設(shè)計(jì)需關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)例教學(xué)、實(shí)驗(yàn)操作等方式，幫助學(xué)生建立知識(shí)體系，提升分析能力。三、教學(xué)策略教學(xué)設(shè)計(jì)中，我們將采用案例教學(xué)、實(shí)驗(yàn)操作、小組討論等多種教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的參與度。同時(shí)，針對(duì)學(xué)生的易錯(cuò)點(diǎn)和混淆點(diǎn)，設(shè)計(jì)針對(duì)性的教學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生鞏固知識(shí)點(diǎn)。在教學(xué)過(guò)程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和問(wèn)題解決能力，為后續(xù)的學(xué)習(xí)和研究奠定基礎(chǔ)。二、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)的目標(biāo)：1.能夠說(shuō)出紅外光譜的基本原理和主要應(yīng)用領(lǐng)域。2.列舉紅外光譜分析中常用的樣品制備方法。3.解釋紅外光譜在化學(xué)結(jié)構(gòu)鑒定中的作用。能力的目標(biāo)：1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，設(shè)計(jì)并實(shí)施紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)。2.能夠獨(dú)立解讀紅外光譜圖，并從中提取有用信息。3.評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析可能存在的誤差來(lái)源。情感態(tài)度與價(jià)值觀的目標(biāo)：1.培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)分析的興趣和探索精神。2.增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和責(zé)任感。3.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和團(tuán)隊(duì)合作精神?？茖W(xué)思維的目標(biāo)：1.發(fā)展學(xué)生的邏輯思維和批判性思維能力。2.培養(yǎng)學(xué)生從多角度分析問(wèn)題的能力。3.提高學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法解決問(wèn)題的能力?？茖W(xué)評(píng)價(jià)的目標(biāo)：1.能夠評(píng)價(jià)紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。2.評(píng)估實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性和可靠性。3.分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的不足，并提出改進(jìn)措施。三、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)在于紅外光譜的基本原理和應(yīng)用，難點(diǎn)在于復(fù)雜樣品的紅外光譜解析和數(shù)據(jù)分析。這些難點(diǎn)源于紅外光譜圖的復(fù)雜性，學(xué)生可能難以理解和運(yùn)用，需要通過(guò)實(shí)際操作和案例分析來(lái)逐步克服。四、教學(xué)準(zhǔn)備為確保教學(xué)活動(dòng)的順利進(jìn)行，教師需準(zhǔn)備多媒體課件、紅外光譜圖圖表、實(shí)驗(yàn)操作視頻、任務(wù)單及評(píng)價(jià)表等資源。學(xué)生需預(yù)習(xí)教材內(nèi)容，并收集相關(guān)資料，攜帶畫筆、計(jì)算器等學(xué)習(xí)用具。同時(shí)，設(shè)計(jì)小組座位布局和黑板板書框架，以營(yíng)造互動(dòng)式學(xué)習(xí)環(huán)境。這些準(zhǔn)備將有助于提升教學(xué)效率，確保學(xué)生達(dá)到預(yù)期學(xué)習(xí)目標(biāo)。五、教學(xué)過(guò)程為了更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，以下是一個(gè)詳細(xì)的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)，包括導(dǎo)入、新授、鞏固、小結(jié)和當(dāng)堂檢測(cè)等環(huán)節(jié)。導(dǎo)入時(shí)間預(yù)估：5分鐘教師活動(dòng)：1.以“紅外光譜在生活中的應(yīng)用”為話題，引導(dǎo)學(xué)生討論。2.展示一些紅外光譜在食品檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用案例。3.提問(wèn)：什么是紅外光譜？它有哪些特點(diǎn)和用途？學(xué)生活動(dòng)：1.積極參與討論，分享自己對(duì)紅外光譜的了解。2.思考紅外光譜在日常生活中的應(yīng)用場(chǎng)景。3.準(zhǔn)備回答教師提出的問(wèn)題。新授時(shí)間預(yù)估：30分鐘任務(wù)一：紅外光譜的基本原理目標(biāo)：理解紅外光譜的產(chǎn)生原理和基本特性。教師活動(dòng)：1.利用多媒體課件展示紅外光譜的產(chǎn)生原理圖。2.解釋紅外光譜的波長(zhǎng)范圍和頻率范圍。3.演示紅外光譜儀的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。4.提問(wèn)：紅外光譜是如何產(chǎn)生的？它有哪些基本特性？學(xué)生活動(dòng)：1.觀看演示，記錄關(guān)鍵信息。2.思考并回答教師提出的問(wèn)題。3.總結(jié)紅外光譜的產(chǎn)生原理和基本特性。任務(wù)二：紅外光譜的樣品制備目標(biāo)：掌握紅外光譜分析的樣品制備方法。教師活動(dòng)：1.展示樣品制備的步驟和注意事項(xiàng)。2.講解不同樣品的制備方法及其適用范圍。3.提問(wèn)：樣品制備有哪些步驟？有哪些注意事項(xiàng)？學(xué)生活動(dòng)：1.觀看演示，了解樣品制備的整個(gè)過(guò)程。2.思考并回答教師提出的問(wèn)題。3.總結(jié)樣品制備的方法和注意事項(xiàng)。任務(wù)三：紅外光譜的數(shù)據(jù)處理目標(biāo)：學(xué)會(huì)使用紅外光譜數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行分析。教師活動(dòng)：1.展示紅外光譜數(shù)據(jù)處理軟件的界面和功能。2.講解如何導(dǎo)入光譜數(shù)據(jù)、進(jìn)行預(yù)處理和分析。3.提問(wèn)：如何使用紅外光譜數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行分析？學(xué)生活動(dòng)：1.觀看演示，學(xué)習(xí)軟件的操作方法。2.思考并回答教師提出的問(wèn)題。3.實(shí)踐操作，嘗試使用軟件進(jìn)行分析。任務(wù)四：紅外光譜圖解析目標(biāo)：能夠解析紅外光譜圖，識(shí)別化學(xué)結(jié)構(gòu)。教師活動(dòng)：1.展示一些紅外光譜圖，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析。2.講解如何識(shí)別官能團(tuán)和化學(xué)結(jié)構(gòu)。3.提問(wèn)：如何解析紅外光譜圖？如何識(shí)別化學(xué)結(jié)構(gòu)？學(xué)生活動(dòng)：1.觀看演示，學(xué)習(xí)如何解析紅外光譜圖。2.思考并回答教師提出的問(wèn)題。3.實(shí)踐操作，嘗試解析紅外光譜圖。任務(wù)五：紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，加深對(duì)紅外光譜分析的理解。教師活動(dòng)：1.分組指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。2.解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。3.提問(wèn)：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要注意哪些事項(xiàng)？學(xué)生活動(dòng)：1.按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作。2.記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與預(yù)期結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。4.總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。鞏固時(shí)間預(yù)估：10分鐘教師活動(dòng)：1.通過(guò)提問(wèn)和解答，檢查學(xué)生對(duì)紅外光譜分析的理解程度。2.提供一些練習(xí)題，讓學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)。3.引導(dǎo)學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題和經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生活動(dòng)：1.積極參與討論，分享自己的觀點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)。2.完成練習(xí)題，鞏固所學(xué)知識(shí)。小結(jié)時(shí)間預(yù)估：5分鐘教師活動(dòng)：1.總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo)。2.強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)。3.布置課后作業(yè)。學(xué)生活動(dòng)：1.回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。2.思考并回答教師提出的問(wèn)題。3.預(yù)習(xí)下一節(jié)課的內(nèi)容。當(dāng)堂檢測(cè)時(shí)間預(yù)估：5分鐘教師活動(dòng)：1.通過(guò)簡(jiǎn)答題或選擇題，檢測(cè)學(xué)生對(duì)本節(jié)課內(nèi)容的掌握情況。2.及時(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。學(xué)生活動(dòng)：1.認(rèn)真答題，展示自己的學(xué)習(xí)成果。2.認(rèn)真聽(tīng)講，了解自己的不足之處。六、作業(yè)設(shè)計(jì)1.基礎(chǔ)性作業(yè)內(nèi)容：完成教材中關(guān)于紅外光譜基本原理和應(yīng)用的相關(guān)練習(xí)題，包括選擇題、填空題和簡(jiǎn)答題。完成形式：書面練習(xí)，要求學(xué)生獨(dú)立完成。提交時(shí)限：課后第二天。能力培養(yǎng)目標(biāo)：鞏固學(xué)生對(duì)紅外光譜基本概念和原理的理解，提高學(xué)生的基本技能。2.拓展性作業(yè)內(nèi)容：選擇一種生活中常見(jiàn)的物質(zhì)，利用紅外光譜分析其化學(xué)結(jié)構(gòu)，并撰寫一份簡(jiǎn)短的分析報(bào)告。完成形式：研究報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論和建議。提交時(shí)限：課后一周。能力培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。3.探究性/創(chuàng)造性作業(yè)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)紅外光譜實(shí)驗(yàn)，探究不同條件下樣品的紅外光譜變化，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。完成形式：實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、數(shù)據(jù)分析和討論。提交時(shí)限：課后兩周。能力培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。七、本節(jié)知識(shí)清單及拓展1.紅外光譜的基本原理：解釋紅外光譜的產(chǎn)生機(jī)制，包括分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)能級(jí)的躍遷，以及紅外光譜的波長(zhǎng)和頻率范圍。2.紅外光譜儀的構(gòu)造與工作原理：概述紅外光譜儀的組成部分，如光源、單色器、檢測(cè)器和樣品池，以及其工作原理。3.樣品的制備方法：介紹不同類型樣品的制備方法，如粉末、液體和固體樣品的制備技術(shù)，以及制備過(guò)程中需要注意的細(xì)節(jié)。4.紅外光譜圖的特征：分析紅外光譜圖中的峰位、形狀和強(qiáng)度，以及如何識(shí)別官能團(tuán)和化學(xué)結(jié)構(gòu)。5.紅外光譜數(shù)據(jù)分析：講解如何使用紅外光譜數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、峰位指認(rèn)和結(jié)構(gòu)解析。6.紅外光譜在化學(xué)結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用：探討紅外光譜在有機(jī)化合物、無(wú)機(jī)化合物和生物大分子結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用實(shí)例。7.紅外光譜與其他分析技術(shù)的結(jié)合：介紹紅外光譜與其他分析技術(shù)（如質(zhì)譜、核磁共振）的結(jié)合，以及其在復(fù)雜樣品分析中的應(yīng)用。8.紅外光譜在食品分析中的應(yīng)用：闡述紅外光譜在食品成分分析、品質(zhì)控制和食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用。9.紅外光譜在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用：分析紅外光譜在環(huán)境污染物檢測(cè)、大氣和水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。10.紅外光譜在材料科學(xué)中的應(yīng)用：探討紅外光譜在材料結(jié)構(gòu)分析、性能評(píng)估和材料研發(fā)中的應(yīng)用。11.紅外光譜分析中的誤差來(lái)源與控制：分析紅外光譜分析中可能出現(xiàn)的誤差，如樣品制備誤差、儀器誤差和環(huán)境誤差，以及相應(yīng)的控制方法。12.紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)的安全注意事項(xiàng)：強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作中的安全規(guī)程，如化學(xué)品的正確使用、儀器的安全操作和實(shí)驗(yàn)廢物的處理。13.紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄與報(bào)告撰寫：指導(dǎo)學(xué)生如何準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。14.紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)的：鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)方案，提高實(shí)驗(yàn)的趣味性和實(shí)用性。15.紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)合作與交流：強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的重要性，以及如何進(jìn)行有效的團(tuán)隊(duì)交流和溝通。16.紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)的倫理與道德規(guī)范：教育學(xué)生遵守實(shí)驗(yàn)倫理和道德規(guī)范，確保實(shí)驗(yàn)的公正性和可靠性。17.紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)的可持續(xù)發(fā)展：探討紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)在可持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用，如綠色化學(xué)和環(huán)保技術(shù)。18.紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)的跨學(xué)科應(yīng)用：分析紅外光譜分析在跨學(xué)科研究中的應(yīng)用，如化學(xué)、生物、物理和環(huán)境科學(xué)。19.紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)：展望紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，如新技術(shù)和新方法的應(yīng)用。20.紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)的教育意義：探討紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)在科學(xué)教育中的作用，如培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。八、教學(xué)反思在本節(jié)課的教學(xué)中，我深刻反思了教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況。首先，學(xué)生的參與度和互動(dòng)性較高，表明教學(xué)目標(biāo)在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面取得了成功。然而，在紅外光譜數(shù)據(jù)分析部分，部分學(xué)生對(duì)于峰位指認(rèn)和結(jié)構(gòu)解析存在困難，這表明在后續(xù)教學(xué)中需要加強(qiáng)這一環(huán)節(jié)的輔導(dǎo)。教學(xué)環(huán)節(jié)中，我采用了案例教學(xué)和實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合的方式，收到了良好的效果。學(xué)生通過(guò)實(shí)際操作，對(duì)紅外光譜的基本原理和應(yīng)用有了更深入的理解。但在課堂討論環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生對(duì)于問(wèn)題的理解不夠深入，這提示我需要在今后的教學(xué)中更加注重學(xué)生的個(gè)體差異，提供更具針對(duì)性的指導(dǎo)。課后，我特別關(guān)注了學(xué)生的反饋，他們提出了對(duì)實(shí)驗(yàn)操作步驟的疑問(wèn)以及對(duì)數(shù)據(jù)處理軟件使用的不熟悉。這些反饋