第十一单元跨学科实践活动10调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用教学设计---2024-2025学年九年级化学人教版（2024）下册

《调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用》教学设计 一、教学目标 1. 学生能够了解我国航天科技领域中应用的多种新型材料和新型能源的基本特性与主要类别。 2. 熟知几种典型新型材料（如碳纤维复合材料、钛合金等）和新型能源（如太阳能电池、氢燃料电池等）在航天飞行器中的具体应用场景和作用原理。学会通过多种渠道收集、整理和分析关于航天科技中新型材料与能源的信息资料，提升信息处理能力。 3. 经历自主查阅资料、小组合作探究、实地参观考察（如有条件）或观看相关科普视频等活动，培养学生独立学习、合作交流以及实践探索的能力。 4. 通过对资料的分析和讨论，学会归纳总结新型材料和能源在航天领域应用的特点与优势，掌握从具体实例中提取关键信息和规律的方法，培养逻辑思维能力和科学探究精神。 5. 能够运用所学化学知识，对新型材料的合成、性能以及新型能源的转化原理进行初步的解释和说明，实现知识的迁移与应用，提高运用化学知识解决实际问题的能力。 6. 感受我国航天科技事业取得的辉煌成就，增强民族自豪感和爱国主义情感，激发学生对航天科技的兴趣和热爱。 7. 体会化学科学在航天领域的关键支撑作用，认识到科技创新对于国家发展的重要性，培养学生崇尚科学、勇于创新的精神和社会责任感。 二、教学重难点 1. 重点 了解我国航天科技领域中典型新型材料（如高性能复合材料、轻质合金等）和新型能源（如先进电池技术、新型推进剂等）的种类、特性及其在航天器各部件中的应用实例。引导学生通过各种途径获取有效信息，并对信息进行梳理、整合和分析，从而清晰地阐述新型材料和能源在航天领域的应用价值和发展前景。 2. 难点 理解新型材料的微观结构与宏观性能之间的关系，以及新型能源的工作原理和能量转化机制，从化学本质上把握其在航天应用中的优势和适应性。 三、教学过程 1. 导入新课 播放一段我国航天飞行器发射或在太空执行任务的精彩视频，如“天问一号”火星探测器发射升空、“神舟十三号”载人飞船与空间站对接等片段，提问学生：“在这些令人震撼的航天成就背后，隐藏着许多先进的科学技术和材料，大家知道有哪些吗？”引导学生关注航天科技中的奥秘，激发学生的好奇心和求知欲，从而引出本节课的主题——调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用，让学生迅速进入学习状态，积极参与到课堂探究中来。 展示一些航天飞行器的图片，聚焦于其不同部件，如机身、机翼、太阳能帆板、发动机等，提问学生：“这些部件对材料和能源有什么特殊要求呢？为什么普通材料和能源无法满足航天需求？”通过问题引导学生思考航天领域的特殊环境和条件，如高温、高压、高辐射、微重力等，进而认识到新型材料和能源在航天科技中的重要性和必要性，为后续的调查研究奠定基础，培养学生的问题意识和思维能力。 2. 知识储备与方法指导 航天科技知识介绍 简要讲解航天飞行器在发射、轨道运行、返回等不同阶段所面临的环境挑战，如发射时的强大冲击力、大气层中的高温摩擦、太空环境中的辐射和极端温度变化等，以及这些环境因素对材料和能源提出的严格要求，如高强度、耐高温、耐辐射、高能量密度等，让学生对航天科技的背景知识有初步的了解，为理解新型材料和能源的应用提供知识框架。 新型材料和能源概述 介绍一些常见的航天新型材料类别，如复合材料（碳纤维复合材料、玻璃纤维增强复合材料等）、金属材料（钛合金、铝合金等）、陶瓷材料（高温陶瓷、陶瓷基复合材料等）及其基本特性，如碳纤维复合材料具有高强度、低密度、耐高温等优点；钛合金具有较高的强度、良好的耐腐蚀性和较低的密度等，让学生了解不同类型新型材料的优势和适用范围，拓宽学生的知识面和视野。 提及航天领域应用的新型能源，如太阳能、氢燃料电池、核能等，简单讲解它们的能量转化原理和特点，如太阳能电池通过光电效应将太阳能转化为电能；氢燃料电池通过氢气和氧气的化学反应产生电能，具有能量转换效率高、零排放等优点，让学生对新型能源有初步的认识和理解，为后续深入探究其在航天中的应用做好铺垫。 信息收集方法指导 教授学生如何通过多种渠道获取相关信息，如利用图书馆资源查阅航天科技书籍和期刊杂志；在互联网上搜索权威的航天科研机构网站、科普网站、学术数据库等；鼓励学生关注航天领域的新闻报道、科普纪录片以及相关社交媒体账号，获取最新的航天科技动态和研究成果，培养学生自主学习和信息收集的能力，提高学生的信息素养。 指导学生如何筛选和整理信息，强调信息的准确性、可靠性和相关性，提醒学生注意区分科学事实与虚构内容，避免受到不实信息的误导，让学生学会从大量的信息中提取有价值的内容，并按照一定的逻辑进行分类和归纳，如按照材料和能源的类别、应用部位、性能特点等方面进行整理，培养学生的信息处理能力和批判性思维能力。 3. 小组调查与探究 分组与任务分配 根据学生的兴趣和特长，将全班学生分成若干小组，每组 4 - 6 人，确保每个小组都有明确的分工，如组长负责组织协调、资料管理员负责收集和整理资料、记录员负责记录小组讨论过程和结果、汇报员负责向全班展示小组调查成果等，让学生在合作中充分发挥各自的优势，培养学生的团队协作精神和责任感。 给每个小组分配具体的调查任务，如一组调查碳纤维复合材料在航天飞行器结构件中的应用；二组探究氢燃料电池在航天器动力系统中的应用；三组研究高温陶瓷材料在航天器隔热部件中的应用等，让各小组围绕特定的主题进行深入调查和探究，使学生能够在有限的时间内集中精力了解某一种新型材料或能源在航天领域的应用情况，提高调查研究的效率和质量。 小组调查活动 各小组学生根据分配的任务，运用之前所学的信息收集方法，开展自主调查研究活动，在调查过程中，鼓励学生积极思考、大胆提问，深入挖掘资料背后的化学知识和科学原理，如碳纤维复合材料是如何通过其独特的微观结构实现高强度和低密度的性能特点；氢燃料电池中的化学反应是如何进行的，如何提高其能量转换效率等，培养学生的探究精神和科学思维能力，让学生在实践中体验科学研究的过程和方法。 小组内部定期进行交流和讨论，分享各自收集到的信息和观点，共同解决调查过程中遇到的问题和困难，如资料的准确性验证、信息的补充完善、对复杂原理的理解等，通过合作学习，促进学生之间的思想碰撞和知识共享，培养学生的合作能力和沟通能力，同时也有助于学生从不同角度全面地了解调查对象，提高调查研究的深度和广度。 4. 成果展示与交流 小组汇报 每个小组推选一名汇报员，利用多媒体课件（如 PPT）、实物模型（如有条件）或视频等形式，向全班展示小组的调查成果，汇报内容包括所调查的新型材料或能源的基本特性、在航天飞行器中的具体应用部位和方式、应用该材料或能源所带来的优势和效果，以及小组在调查过程中遇到的问题和解决方法等，要求汇报员语言表达清晰、简洁明了，重点突出，培养学生的表达能力和展示能力，让学生在展示成果的过程中增强自信心和成就感。 在汇报过程中，其他小组成员认真倾听，并做好记录，随时准备提问和发表自己的观点和意见，形成良好的课堂互动氛围，促进学生之间的相互学习和交流，培养学生的倾听能力和批判性思维能力，让学生学会从他人的汇报中获取新的知识和启发，拓宽自己的思维视野。 全班讨论与交流 各小组汇报结束后，组织全班学生进行讨论和交流，引导学生从化学原理、技术创新、应用前景等多个角度对不同小组的调查成果进行分析和评价，如比较不同新型材料在性能和成本上的差异，探讨新型能源在未来航天发展中的潜在应用方向等，鼓励学生提出自己的见解和想法，激发学生的创新思维和探索欲望，培养学生的综合分析能力和科学素养。 教师在讨论过程中发挥引导作用，适时解答学生提出的问题，对学生的讨论进行总结和点评，肯定学生在调查研究过程中的优点和创新之处，同时指出存在的不足之处和改进方向，帮助学生进一步完善对航天科技领域中新型材料和能源应用的认识和理解，提升学生的学习效果和知识水平，培养学生严谨的科学态度和追求卓越的精神。 5. 课堂小结 与学生一起回顾本节课的主要内容，包括我国航天科技领域中新型材料和新型能源的种类、特性、应用实例以及调查研究的方法和过程，以思维导图的形式梳理知识框架，强化学生的记忆和理解，帮助学生构建系统的知识体系，提高学生的学习效果，让学生对本节课的内容有一个全面、清晰的认识和把握。 再次强调新型材料和能源在航天科技发展中的重要作用，以及化学科学与航天领域的紧密联系，鼓励学生在课后继续关注航天科技的最新动态，深入探究新型材料和能源的奥秘，培养学生对科学技术的持续兴趣和热爱，激发学生的创新精神和实践能力，同时提醒学生要将航天科技工作者的严谨态度和创新精神运用到自己的学习和生活中，努力学习科学文化知识，为将来投身于科技创新事业奠定坚实的基础，培养学生的社会责任感和使命感。 6. 课堂练习 展示 5 - 8 道涵盖选择题、填空题、简答题的练习题。 如“下列哪种材料常用于航天飞行器的机翼制造，以减轻重量并提高强度？（ ） A. 铝合金 B. 钢铁 C. 铜合金 D. 铅合金” “太阳能电池在航天领域的主要作用是（ ）” “简述碳纤维复合材料的一种特性及其在航天结构件中的应用优势。”等。 学科网（北京）股份有限公司 $$