第二单元跨学科实践活动1微型空气质量“检测站”的组装与使用（第一课时） 教学设计---2025-2026学年九年级化学人教版（2024）上册

基于核心素养下“教学评”的课堂教学设计 ——以《跨学科实践活动1 微型空气质量“检测站”的组装与使用（第一课时）》为例 课例名称: 跨学科实践活动1 微型空气质量“检测站”的组装与使用（第一课时） 课时教学内容分析（含教材分析） 本跨学科实践活动位于人教版九年级上册化学教材第二单元，是化学课程与实际生活紧密结合的重要体现。它承接了前面关于空气组成等基础知识的学习，又为后续深入探究化学与环境的关系奠定基础。通过本活动，学生从理论走向实践，将化学知识应用于解决现实中的空气质量问题，增强对化学学科实用性的认识。 课时学情分析 知识基础：学生在之前的化学学习中，已经了解了空气的主要成分，知道空气中存在氮气、氧气、二氧化碳等气体，也对一些常见的污染物如二氧化硫、一氧化碳有了初步认识。在物理学科中，学生掌握了基本的电路连接、传感器原理等知识，为理解微型空气质量 “检测站” 的组装原理奠定了基础。在信息技术课程中，学生具备一定的计算机操作能力，能够进行数据的记录、整理和简单的图表制作，有助于后续对检测数据的处理。 能力水平：九年级学生已具备一定的观察能力和实验操作能力，能够按照实验步骤进行简单的实验操作。但在面对复杂的实际问题时，将多学科知识综合运用的能力还有待提高。在问题解决过程中，部分学生能够提出一些初步的想法，但在设计解决方案和实施过程中，可能会遇到困难，需要教师的引导和小组合作来完成。此外，学生在数据处理和分析能力方面存在差异，一些学生能够快速理解数据背后的含义，而部分学生则需要更多的指导和练习。 学习特点：这个阶段的学生好奇心强，对新鲜事物充满兴趣，尤其是与生活实际紧密相关的内容。他们乐于参与实践活动，在动手操作中能够积极思考。但在实践过程中，可能会出现急于求成、缺乏耐心等问题。在小组合作中，部分学生可能存在依赖性，需要教师引导学生明确分工，发挥各自优势，提高团队协作效率。 课时教学目标（需体现学科核心素养的培养） 通过自主查阅资料、阅读教材等方式，学会主动获取关于空气质量检测的相关知识，提高信息收集和整理能力。 在微型空气质量 “检测站” 的组装与使用过程中，经历提出问题、设计方案、动手实践、收集数据、分析数据等科学探究环节，提升科学探究与实践能力。 在小组合作完成任务的过程中，学会与他人有效沟通、分工协作，提高团队合作能力和问题解决能力。能够倾听他人意见，反思自己的想法，不断优化实验方案。 课时教学重点、难点 熟练掌握微型空气质量 “检测站” 的组装与使用方法，包括部件的选择、连接和操作流程。这是学生进行空气质量检测实践的基础，只有正确组装和使用 “检测站”，才能获取准确的数据。 深入理解空气污染物的检测原理，能够解释传感器是如何检测各种污染物的浓度变化的。这有助于学生从化学本质上认识空气质量检测，为后续分析数据和提出改善建议提供理论支持。 学会运用跨学科知识解决实际问题，将化学、地理、道德与法治等学科知识有机融合。例如，结合地理知识分析检测地点的选择依据，从道德与法治角度探讨环境保护的意义和责任。 课时教学过程 趣味导入 展示资料：通过多媒体展示一系列空气质量差的图片和视频，雾霾笼罩下城市模糊的街景、工厂烟囱排放出滚滚浓烟、人们在污染环境中戴着口罩出行等场景。 引导思考：引导学生仔细观察这些资料，提出问题：“这些现象反映了什么问题？空气质量的变化对我们的日常生活，如出行、健康、心情等方面有哪些具体影响？” 鼓励学生积极发言，分享自己的观察和感受。 引出主题：在学生充分讨论后，提问：“大家知道如何实时了解我们身边的空气质量状况吗？有没有想过自己动手制作一个简易的空气质量检测装置呢？” 从而引出本节课的主题 —— 微型空气质量 “检测站” 的组装与使用。 设计意图：通过直观、震撼的图片和视频资料，引发学生对空气质量问题的强烈关注和深入思考，激发学生的学习兴趣和探究欲望，使学生迅速进入学习状态，为后续教学活动的开展奠定良好的情感基础。同时，通过提问引导学生联系生活实际，思考空气质量与自身的密切关系，自然地引出本节课的核心内容。 知识讲解 空气污染物及检测原理：运用多媒体课件，以图文并茂的形式展示常见空气污染物的种类，包括二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入颗粒物、细颗粒物和臭氧等。详细讲解每种污染物的来源，如二氧化硫主要来自含硫燃料的燃烧，汽车尾气是二氧化氮的重要来源之一；以及它们对人体健康和环境造成的危害，如二氧化硫会刺激呼吸道，引发咳嗽、气喘等疾病，可吸入颗粒物容易进入人体肺部，影响呼吸系统功能。结合动画演示，深入浅出地介绍针对不同污染物的检测原理，例如，二氧化硫传感器利用化学反应，当二氧化硫气体与传感器中的特定物质发生反应时，会产生电信号变化，通过检测电信号的强弱来确定二氧化硫的浓度。 微型空气质量 “检测站” 组成部件：展示微型空气质量 “检测站” 的实物模型或高清图片，向学生详细介绍其各个组成部件，如二氧化硫传感器，它们负责检测空气中相应污染物的浓度；数据采集器，用于收集传感器检测到的数据；计算机，作为数据处理和显示的终端设备，通过安装特定软件，能够将采集到的数据进行分析处理，并以直观的图表形式展示出来。同时，介绍每个部件在整个检测过程中的作用和相互之间的关系，让学生对检测站的工作原理有初步的整体认识。 设计意图：系统地讲解空气污染物及检测原理、检测站组成部件等基础知识，为学生后续的实践操作提供坚实的理论支撑。通过图文、动画等多样化的教学手段，将抽象的知识直观化，便于学生理解和掌握。使学生明白空气质量检测的科学依据，以及检测站各个部件的功能和协同工作机制，为顺利完成检测站的组装和使用任务做好铺垫。 视频演示 播放视频：播放一段精心制作的关于微型空气质量 “检测站” 组装过程的视频。视频中，从选择合适的传感器开始，逐步展示如何将传感器与数据采集器进行连接，包括正确的接口连接方式和线路走向；接着演示如何将数据采集器与计算机连接，并进行初步的设备调试，确保各个部件之间能够正常通信和数据传输。在操作过程中，视频配有详细的语音解说和文字标注，强调关键步骤和注意事项，如在连接传感器时要注意轻拿轻放，避免损坏敏感部件；连接线路时要确保插头插紧，防止接触不良等。 互动提问：视频播放结束后，针对视频中的关键步骤进行提问，如 “在连接二氧化硫传感器时，应该将其插头插入数据采集器的哪个接口？”“在设备调试过程中，如果计算机无法识别数据采集器，可能是什么原因？” 鼓励学生积极回答问题，对回答正确的学生给予肯定和表扬，对回答错误的学生进行引导和纠正，帮助学生加深对组装步骤的记忆和理解。 设计意图：通过视频演示，让学生对微型空气质量 “检测站” 的组装过程有一个直观、清晰的视觉印象，降低学生在实际操作过程中的难度。视频中的详细解说和关键步骤强调，能够有效避免学生在操作时出现错误。互动提问环节可以及时检验学生对视频内容的掌握程度，激发学生的学习积极性，促使学生更加专注地观看视频，提高学习效果。 实践操作 分发材料：按照预先分好的小组，为每个小组分发一套完整的微型空气质量 “检测站” 组装材料，包括各种传感器、数据采集器、计算机（已安装好相应软件）、连接线路、工具等。确保每个小组的材料齐全且无损坏，并提醒学生在领取材料时仔细检查。 指导组装：学生开始按照视频演示的步骤进行实际组装操作，教师在教室里巡回指导。密切观察每个小组的组装进展情况，及时发现学生在组装过程中遇到的问题，并给予针对性的指导和帮助。例如，当发现某个小组在连接线路时出现混乱，教师可以引导学生重新梳理线路连接图，按照正确的顺序进行连接；对于一些操作不熟练的学生，教师可以亲自示范关键操作步骤，让学生模仿学习。鼓励学生在遇到问题时积极思考，尝试自己解决问题，培养学生的自主探究能力和问题解决能力。 设备调试：当小组完成组装后，指导学生进行设备调试。首先，检查各个部件之间的连接是否牢固，线路是否有松动或短路的情况。然后，指导学生开启计算机和数据采集器，运行相应的软件，观察软件界面上是否能够正确显示传感器采集到的数据。如果出现数据异常或设备无法正常工作的情况，引导学生逐步排查问题，如检查传感器是否正常工作、软件设置是否正确等。在调试过程中，培养学生严谨认真的科学态度和耐心细致的工作习惯。 设计意图：实践操作环节是本节课的核心部分，通过让学生亲自动手组装微型空气质量 “检测站”，将理论知识转化为实际操作技能，培养学生的动手能力和实践能力。在教师的巡回指导下，学生能够及时得到帮助和反馈，确保组装过程的顺利进行。设备调试环节可以检验组装的成果，同时让学生学会如何排查和解决设备故障，提高学生应对实际问题的能力。小组合作组装的方式，还能够培养学生的团队协作精神和沟通交流能力。 分享交流 小组展示：每个小组推选一名代表，向全班同学展示本小组组装好的微型空气质量 “检测站”。代表要简要介绍小组在组装过程中的步骤和方法，强调在组装过程中遇到的关键问题以及是如何解决这些问题的。例如，某个小组可能在选择传感器时，根据本地空气质量报告中常见污染物的种类，有针对性地选择了二氧化硫传感器；在连接数据采集器和计算机时，遇到了软件驱动不兼容的问题，通过查阅资料和请教老师，最终成功解决了问题。 经验分享：展示结束后，组织学生进行经验分享。鼓励其他小组成员提问，针对展示小组在组装过程中的方法、遇到的问题及解决措施等方面发表自己的看法和疑问。展示小组的成员要认真回答其他同学的问题，与大家共同交流在组装过程中的心得体会。通过这种方式，让学生们相互学习，拓宽解决问题的思路和方法。 互动评价：引导学生对各个小组的展示进行评价。评价内容包括组装的准确性、设备的完整性、小组代表讲解的清晰程度、问题解决的合理性等方面。可以采用学生自评、小组互评和教师评价相结合的方式，让学生在评价过程中进一步认识到自己的优点和不足，促进学生共同进步。教师在评价过程中，要注重肯定学生的努力和创新之处，同时也要针对存在的问题提出具体的改进建议。 设计意图：分享交流环节为学生提供了一个展示自我和相互学习的平台。通过小组展示，学生能够锻炼自己的表达能力和自信心；经验分享环节，学生能够从他人的经验中获取灵感，拓宽自己的思维方式。互动评价可以让学生学会欣赏他人的优点，同时反思自己的不足，促进学生全面发展，培养学生的批判性思维和评价能力。 总结提升 知识总结：教师对本节课的重点知识进行系统总结，再次强调微型空气质量 “检测站” 的组装要点，如传感器的正确选择和连接、数据采集器与计算机的通信设置等；回顾空气污染物的种类、来源、危害以及检测原理，帮助学生构建完整的知识体系。例如，教师可以通过绘制思维导图的方式，将各个知识点之间的关系清晰地呈现出来，加深学生的记忆。 方法归纳：引导学生回顾在本节课中所运用的学习方法和科学探究方法，如通过查阅资料获取信息、在小组合作中明确分工共同解决问题、在实践操作中不断尝试和改进等。鼓励学生在今后的学习和生活中，能够运用这些方法解决遇到的各种问题，提高自主学习和解决问题的能力。 情感升华：强调空气质量问题与每个人的生活息息相关，通过学生亲手组装和使用微型空气质量 “检测站”，让学生更加深刻地认识到环境保护的重要性和紧迫性。鼓励学生在日常生活中，从自身做起，积极践行绿色生活方式，如减少使用一次性塑料制品、绿色出行、节约能源等，为改善空气质量贡献自己的一份力量，将环保意识转化为实际行动。 设计意图：总结提升环节是对本节课教学内容的全面梳理和升华。通过知识总结，强化学生对重点知识的掌握，确保学生形成清晰的知识脉络；方法归纳有助于学生学会学习，培养学生的学习能力和思维能力，使学生能够举一反三，更好地应对未来的学习和生活挑战 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$