2.1空气：基于数字化手持技术的创新实验——以《测定空气中氧气含量》为例课件---2023-2024学年九年级化学人教版上册

初中化学 基于数字化手持技术的创新实验 ——以《测定空气中氧气含量》为例 数字赋能助教学，实验转型促创新。 各位评委老师大家好，我来自四川省成都市四川师大附中外国语学校，我说课的题目是基于数字化手持技术的创新实验以《测定空气中氧气含量》为例 01. 实验设计思路与创新点 02. 实验基本信息 03. 实验原理 04. 实验目标 05. 教学过程 06. 实验效果评价 目 录 我将从以下六个方面开始我的说课 实验设计思路与创新点 01 1.政策背景 一、实验设计思路与创新点 教育部关于加强科学教育的意见中提出要推进探究式教学，积极探索利用现代技术手段改进实验教学。 2.课标背景 一、实验设计思路与创新点 做中学，用中学，创中学 P3 P22 新课标倡导创设真实问题情境，在做中学，用中学，创中学，重视跨学科实践活动。本项目的思路来源于课标的学习活动建议，旨在通过基于真实情境的探究式学习，实现核心素养导向的化学教学。 2.课标背景 一、实验设计思路与创新点 大概念统领下BCMAP多维内容构建 这是对本项目的大概念构建 3.学情背景 一、实验设计思路与创新点 布鲁姆教育目标  学生已经初步掌握了测定空气中氧气含量的实验原理。  具备一定的合作学习能力和实验操作能力，有些学生是创客兴趣小组成员，有一定的动手、创新能力。 学生经过学习已经具备了一定的实验操作能力，且部分同学是学校创客小组的成员，动手能力较强。 一、实验设计思路与创新点 第27页 人教版 九年级 化学 2012版 上册 第二单元《我们周围的空气》 课题1《空气》 4.教材背景（2012版） 本项目以人教版九年级化学教材第二单元为基础，该实验是初中化学的第一个定量实验，对建立学生定量研究的科学思维起到了重要作用。 8 一、实验设计思路与创新点 人教版 九年级 化学 2024版 上册 第二单元《空气和氧气》 课题1《我们周围的空气》 第31页 新增：数字化实验 4.教材背景（2024版） 在新教材中，该实验同样存在，且增加了数字化实验。 9 一、实验设计思路与创新点 原理性误差问题 红磷不能耗尽氧气 定量实验不定量问题 装置刻度不精准 实验误差问题 外燃式装置，易造成实验误差 绿色环保问题 红磷须先在装置外点燃， 会造成一定的空气污染 不足 “液气置换”转化思想 测定空气中氧气含量的实验均是利用了科学探究中液气置换的转化思想，但教材实验存在误差较大、不环保等问题。 活动元1：假如我是拉瓦锡—学生探究 活动元2：教师数字化实验 活动元3：自制氧气含量报警器 一、实验设计思路与创新点 基于此，根据真实情境，教师让学生利用生活中用品自主探究氧气含量。学生使用多种实验方法，汇总后发现测定结果有差异，为解释用暖宝宝测量更准确，进行了教师数字化演示实验，说明铁粉能将氧气消耗更加彻底。最后设计了下列实践活动，自制氧气含量报警器。 一、实验设计思路与创新点 活动元1： 假如我是拉瓦锡—学生探究。自主设计实验方案，探究氧气含量 活动元3： 学生自制氧气含量报警器。结合物理、信息技术设计制作，实时监测预防缺氧 如何实时监控环境中氧气含量，如何示警？ 活动元2： 教师数字化实验引入氧气传感器，利用传感器再次探究 环境中空气中氧气含量是多少？ 如何快速、便捷、准确地测出氧气含量？ 跨学科实践活动 STEAM教育理念 数字化手持技术 基于真实情境 问题 活动 结合新课标育人理念，本项目以问题为驱动展开三个活动。 新材料 一、实验设计思路与创新点 新方法 新理念 新技术 氧气传感器定量测定，数据准确，操作简便，拓展学科思维的深度与广度。 结合科学、技术、工程等知识自制氧气含量报警器，便捷、智能。 学生用生活中物品进行创新实验，与教材实验不同的实验方法。 融合STEAM教育理念的跨学科实践活动。 基于STEAM教育理念，开展了以上跨学科实践活动。学生自主创新实验使用了与教材不同的新实验方法，教师数字化实验引入新技术氧气传感器，学生实践活动自制了新实验材料氧气含量报警器， 实验基本信息 02 户外酒精灯、药瓶 食品干燥剂 面粉、吸管 二、实验基本信息 暖宝宝、塑料罐、气球 吹风机、输液管 蜂鸣器 Keil 5软件 手机 学生实验 氧气传感器 氧气含量报警器 核心板 氧气传感器 显示器 教师实验 学生实践活动 本项目所用的物品。 实验原理 03 三、实验原理 学生实验 教师实验 学生实践活动 使得教学更便利、现象直观、操作快捷 新技术和习得的学科知识，应用于解决生活中真实问题 “液气置换”思想 氧气传感器 氧气传感器 建立定量研究的科学思想 学生实验的原理是液气置换的方法和思想。教师和实践活动都使用新技术，教师实验利用传感器让教学更便利，而学生活动是将技术和习得的学科知识应用于解决真实问题。 实验目标 04 四、实验目标 通过设计实验探究空气中氧气含量，学会从定量的视角研究物质的组成及变化，能从物质变化的视角分析、解决一些与化学相关的实际问题。 通过数字化实验引入氧气传感器，能从宏观、微观、符号、曲线四重表征角度认识；通过制作报警器，能从跨学科角度分析解决简单的开放性问题。 通过探究空气中氧气含量和设计制作氧气浓度报警器，认识实验是科学探究的重要形式，能从化学视角对常见的生活现象、简单的跨学科问题进行探讨。 化学观念 科学思维 科学探究与实践 科学态度与责任 通过制作氧气浓度报警器，具有对物质世界及变化的好奇心、探究欲，初步形成健康的生活方式，初步认识科学、技术、社会的相互关系。 核心素养 本项目四点素养化的教学目标。 教学过程 05 五、教学过程 活动元1：假如我是拉瓦锡—学生自主探究 活动元3：跨学科实践，结合物理、信息技术自制氧气含量报警器，监测预警 观察与总结能力 分析归纳能力 创新思维能力 动手能力 解决问题能力 知识迁移能力 团队合作能力 沟通表达能力 对发言及时反馈；对定量研究思维进行评价 对成品进行评价，对实验过程进行评价，对实验展示过程评价 如何实时监控环境中氧气含量，如何预警？ 活动元2：教师数字化实验引入手持技术 对实验方案、实验操作、数据处理，过程进行评价，对实验展示过程评价 创新动手能力 科学探究能力 质疑批判能力 团队合作能力 从定量视角研究物质的组成； 解决问题中运用的分析、归纳科学方法；实验探究能力和运用技术与工程方法设计制作作品的能力；对化学学科促进社会发展有积极认识 所在环境空气中氧气含量是多少？ 如何更快速、实时、准确地测出氧气含量？ 问题线 活动线 能力线 评价线 核心素养线 本项目教学流程如下。下面我详细展示教学过程。 五、教学过程 在门窗紧闭的教室内缺氧胸闷头晕，好奇此时氧气含量 布置任务：利用生活中常见物品，测定空气中氧气含量 问题确定 初学化学的学生，学习兴趣浓厚，咨询教室内总是头晕的现象是否与氧气含量有关。学生真实问题与教学需要不谋而合。这为我提供了思路，为何不让知识活起来，让学生动起来呢？老师布置任务，以小组为单位设计实验。 五、教学过程 暖宝宝、蜡烛、户外酒精灯 方法创新: 仪器创新： 塑料瓶、气球、纸板、橡皮泥、吹风机、面粉 学生自主探究 教师数字化实验探究 实践活动自制报警器 学生发现可以利用暖宝宝和蜡烛代替教材实验红磷进行测定。同时自制仪器，这是学生的部分实验过程与方案，小组展示，组间互评。 五、教学过程 “蜡烛”组长总结 “暖宝宝”组长总结 教师数字化实验探究 实践活动自制报警器 学生自主探究 我们来听听组长们的总结。 五、教学过程 数据处理 实验方案 实验结果： 教室内：20.8% 教室外：21.7% 第一小组展示—户外酒精灯 教师数字化实验探究 实践活动自制报警器 学生自主探究 这是得分较高的第一小组的实验方案与数据处理，我们来看他们的分享片段，多次测定，取平均值，他们测得教室内外分别为20.8*和21.7%。 五、教学过程 第三小组展示—暖宝宝 实验方案 实验结果： 教室内：19.8% 教室外：20.3% 教师数字化实验探究 实践活动自制报警器 学生自主探究 这是另一个得分较高的第三小组实验方案，听一下他们的设计思路。测出教室内外分别为19.8和20.3。 五、教学过程 氧气传感器 （品牌：探究猫） 更快速、准确、便捷 引入新设备： 数字化手持技术—氧气传感器 铁粉、活性炭粉 (NH4Cl润湿滤纸袋) 连通管 氧气传感器 减小偏差 动态可视 科学高效 绿色环保 学生自主探究 教师数字化实验探究 实践活动自制报警器 学生选择的实验方法很多，但是哪个更准确呢？教师通过数字化实验用多种药品进行测量，发现暖宝宝消耗更彻底，因为方法雷同，所以这里只展示利用铁粉消耗氧气的过程。 自制漏斗 自制滤纸袋 五、教学过程 查气密性 装药品 教师演示实验 连装置 采集数据 学生自主探究 实践活动自制报警器 教师数字化实验探究 教师数字化实验主要有左侧几个环节，我们来看一下具体过程。 五、教学过程 门窗紧闭0.5h 门窗紧闭1h 门窗紧闭1.5h 门窗紧闭2h 学生用氧气传感器测量教室内氧气含量 学生自主探究 实践活动自制报警器 教师数字化实验探究 传感器使我们课堂教学快捷又能够使整个反应过程中氧气含量可视化，搭建了宏观辨识与微观探析的认知桥梁。学生提出问题，传感器是否可以用来监测教室内氧气含量呢？于是学生还原门窗紧闭的情境，发现随着时长增加，教室内氧气含量逐渐降低。根据国家标准，低于19.5高于23.5都达到了报警标准。当紧闭两小时，氧气浓度较低，达到报警标准，这也提醒着同学们，不能长时间紧闭门窗，要及时开窗通风。 五、教学过程 门窗紧闭0.5h 门窗紧闭1h 门窗紧闭1.5h 门窗紧闭2h 欠氧 及时开窗通风！ 学生用氧气传感器测量教室内氧气含量 学生自主探究 实践活动自制报警器 教师数字化实验探究 五、教学过程 自制氧气含量报警器 能否实时测量教室内氧气含量并及时预警？ 可燃气体泄漏报警器 生 活 经 验 学生自主探究 教师数字化实验探究 实践活动自制报警器 既然氧气浓度太低太高对人体都有害，而氧气无色无味无法轻易判断是否超标，有没有在超出范围时及时示警的设备呢？学生打开了思维，迸发了思想的火花。联想到生活中有类似的可燃性气体泄漏报警器，与我校的创客课程相融合，自制氧气浓度报警器。 五、教学过程 查阅资料 设计草图 老师指导 学生自主探究 教师数字化实验探究 实践活动自制报警器 通过查阅资料、设计草图、寻求教师指导 氧气浓度报警器 五、教学过程 蜂鸣器 结合电路知识（物理知识）进行组装 结合编程知识（信息技术知识）进行程序设计 Keil 5软件 模块 学科交叉融合 手机端 显示器 核心板 联网模块 氧气传感器 学生自主探究 教师数字化实验探究 实践活动自制报警器 运用物理学知识连接电路，将各模块相连；结合信息技术知识编写报警器程序，该程序可连接到手机，实时监控氧气含量，并且超过范围就报警。 五、教学过程 学生制作过程 草图 学生自主探究 教师数字化实验探究 实践活动自制报警器 学生活动 我们来看一下报警器的制作过程。 五、教学过程 显示屏： 当前氧气浓度 设定报警值 蜂鸣器 氧气传感器 电源 开关 联网装置 学生自主探究 教师数字化实验探究 核心板 实践活动自制报警器 这是报警器的结构。 五、教学过程 学生展示 教师演示手机端同步报警 学生自主探究 教师数字化实验探究 实践活动自制报警器 请看学生展示片段。除此以外，我们老师也可以通过手机端实时监控。我们来看一下如何操作。 五、教学过程 自制报警器在真实情境下的使用情况 学生小报 学生自主探究 教师数字化实验探究 实践活动自制报警器 这是在真实情境下的使用情况，通过本项目的学习，也让同学们树立了健康生活的意识。 五、教学过程 评价类型 评价标准 评价内容 优 良 及格 自评 互评 师评 过程性评价 评价目标 表现性任务 表现性指标 信息搜集 明确问题 查阅资料 获取信息 1.能进行资料查阅，并从中获取信息 2.能根据资料提出合理的解决问题的办法 3.能对数据进行分析，并从中获取实验结论 全部满足 部分满足 只满足1处 实验设计、操作、现象及分析 1.设计实验方案，进行探究实验 2.能对实验现象进行分析，并得出结论 1.能根据所学知识，总结得出实验原理 2.能根据实验目的进行装置设计及改进 2.能根据方案进行实验，观察现象，并记录 3.能对实验现象进行分析，得到实验结论 团队合作 1.有独立思考的能力 2.有团队意识，共同进步 1.分工明确 2.积极讨论思考，善于接纳别人的意见 表达交流 1.勇于表达自己的见解 2.积极展示实验成果 1.积极、准确地表达自己的观点 2.能思路清晰地进行实验汇报 3.对他人的观点敢于质疑 总结性评价 核心知识 1.知道氧气约占空气体积的五分之一 2.知道氧气可以供给呼吸，支持燃烧 3.掌握空气中氧气含量测定的方法 4.知道可以用传感器快速、准确地测定数据 学习实践 1.能根据问题充分调动信息资源 2.能利用跨学科知识解决实际问题 以评促学、以评促教，发挥评价的育人功能，加强过程性评价，关注学生在学习活动中的表现，实现教学评一体化。 实验效果评价 06 六、实验效果评价 四化 生活化 将习得知识应用于生活 数字化 新技术 形象直观 素养化 液气转化的思想 跨学科实践 情境化 基于真实情境 本节课的创新主要概括为四化，两转变。四化为：情境化、数字化、素养化、生活化。 六、实验效果评价 从知识学习转变为问题解决的学习方式 1.开展核心素养导向教学：教学的一切环节、活动都围绕着核心素养培养展开，最终指向核心素养的生成和发展。 2.开展项目式学习：根据真实情境，任务驱动、自主建构、评价激励，让学生在“做中学、用中学、创中学”，激发学生创造力。 3.跨学科实践活动：综合运用化学、信息技术、工程、生物等学科知识解决真实问题，养成科学态度，具有责任担当。 从学科学习转变为跨学科实践活动 两转变 两转变为从知识学习转变为问题解决的学习方式，从学科学习转变为跨学科实践活动。 聚焦素养提升，融合探求真知 加涅提出,教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞。以上就是我今天对本项目的分享，谢谢老师们的聆听。 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$