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（第二课时）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“大单元”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（第二课时）》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（第二课时） 教学设计 本单元围绕 “微型空气质量‘检测站’的组装与使用” 展开，旨在通过跨学科实践活动，培养学生综合运用多学科知识解决实际问题的能力。在全球环境问题日益突出的背景下，空气质量成为人们关注的焦点。本单元以空气质量检测为主题，引导学生从化学、物理、信息技术、工程等多个学科角度，深入探究空气质量检测的原理、方法及应用。 在化学学科方面，学生将运用空气组成、物质性质与变化等知识，理解空气质量检测的化学原理；物理学科中，关于传感器原理、电路连接等知识有助于学生掌握检测站硬件组装的技术；信息技术学科使学生学会数据采集、处理与分析，从而对空气质量状况进行科学评估；工程学科则培养学生设计、搭建检测站的实践能力。通过这样的跨学科融合，学生不仅能构建起系统的知识体系，还能提升科学探究与实践、科学思维、科学态度与责任、合作与交流等核心素养。 课时教学内容分析（含教材分析） “微型空气质量‘检测站’的组装与使用” 这一跨学科实践活动，是人教版九年级上册化学教材的重要组成部分。它承接了教材中关于空气组成、性质等基础知识的学习，将抽象的化学知识与实际生活中的空气质量问题紧密联系起来。通过本活动，学生能够将化学学科知识与其他学科知识相互融合，深入理解空气质量检测的原理和方法，培养学生的实践能力和创新精神。同时，该活动也体现了化学学科在解决环境问题中的重要作用，有助于学生树立环保意识，增强社会责任感，为后续学习化学与环境相关内容奠定了实践基础。 课时学情分析 九年级学生在之前的化学学习中，已经掌握了空气的组成成分，了解了氧气、氮气等常见气体的性质，对物质的变化和性质有了初步认识。在物理学科方面，学生学习了简单的电路连接、电流电压等基础知识，为理解微型空气质量检测站的电路部分提供了一定支撑。此外，在信息技术课程中，学生也具备了基本的计算机操作技能，能够使用办公软件进行简单的数据录入和表格制作，这对于后续的数据处理与分析具有重要帮助。 课时教学目标（需体现学科核心素养的培养） 能够根据空气质量检测的需求，设计合理的实验方案，选择合适的传感器和设备组件，组装微型空气质量检测站。 熟练掌握微型空气质量检测站的使用方法，能够在不同环境场景中准确采集空气质量数据，并记录相关信息。 学会运用科学的方法对采集到的数据进行整理、分析和解释，通过对比不同地点、不同时间的检测数据，得出关于空气质量状况及变化规律的结论。 能够根据数据分析结果，提出进一步探究空气质量问题的方向和改进检测方法的建议，培养学生的实践创新能力。 课时教学重点、难点 理解微型空气质量检测站各组件的工作原理及相互关系，这是正确组装检测站的关键。学生只有掌握了传感器如何感知污染物浓度、数据采集器如何收集和传输数据、微控制器如何处理数据以及显示设备如何呈现结果等知识，才能顺利完成组装任务。 熟练掌握微型空气质量检测站的组装与使用方法。通过实际操作，学生能够将理论知识转化为实践技能，提高动手能力和问题解决能力。正确的组装和使用检测站，是获取准确空气质量数据的前提。 学会运用科学方法对检测数据进行处理与分析。数据处理与分析是本实践活动的重要环节，学生需要学会整理数据、绘制图表，并根据数据特征分析空气质量状况及影响因素，从而培养科学思维和逻辑推理能力。 课时教学过程 复习导入 教师通过多媒体展示上节课所学内容的思维导图，包括空气质量的评价指标、微型空气质量检测站的基本组成部分等，引导学生回顾已学知识。 随机提问学生，让其回答空气中主要污染物的种类及对人体健康的危害，以及微型空气质量检测站各组件的名称。 设计意图：通过思维导图和提问的方式，帮助学生巩固上节课所学知识，唤起学生的记忆，为新知识的学习做好铺垫。同时，了解学生对上节课知识的掌握情况，以便及时调整教学策略。 知识讲解与深化 详细讲解微型空气质量检测站各组件的工作原理。以二氧化硫传感器为例，运用动画演示和实物模型，介绍传感器中的电解质与二氧化硫发生化学反应，产生电流变化，电流信号经过放大和转换后传输给数据采集器的过程。 深入分析数据采集器、微控制器和显示设备之间的数据传输与处理流程。通过绘制流程图，展示数据采集器如何按照设定的时间间隔采集传感器传来的数据，并将数据进行初步整理和编码后传输给微控制器；微控制器如何对数据进行运算、分析和存储，并根据预设程序控制显示设备显示实时空气质量数据。 设计意图：通过详细的讲解和直观的演示，让学生深入理解检测站各组件的工作原理及数据处理流程，为后续的组装和调试工作提供坚实的理论支持。帮助学生建立起完整的知识体系，培养学生的科学思维能力。 组装实践指导 教师在讲台上进行微型空气质量检测站组装的示范操作，边操作边讲解每个步骤的要点和注意事项。例如，在连接传感器与数据采集器的线路时，强调要注意接口的方向和插紧程度，避免线路松动导致数据传输不稳定；在安装传感器时，要根据本地常见污染物的类型选择合适的安装位置，确保传感器能够准确感知污染物浓度。 学生以小组为单位，按照教师的示范和教材中的组装步骤，开始进行微型空气质量检测站的组装。教师巡视各小组的组装情况，及时给予指导和帮助。对于组装过程中遇到问题的小组，引导学生共同分析问题产生的原因，如线路连接错误、设备损坏等，并帮助学生找到解决问题的方法。 设计意图：通过教师的示范和学生的实际操作，培养学生的动手实践能力和团队协作能力。让学生在实践中加深对检测站各组件工作原理的理解，提高学生解决实际问题的能力。同时，在小组合作组装过程中，培养学生的沟通交流能力和团队意识。 检测站调试与问题解决 各小组完成检测站组装后，进行初步调试。教师指导学生按照操作手册，接通电源，启动检测站，观察显示设备上是否有数据显示，以及数据是否正常。 如果检测站出现故障，如无数据显示、数据异常波动等，组织学生以小组为单位进行讨论，分析可能的原因。教师引导学生从设备连接、传感器校准、程序设置等方面进行排查。例如，检查线路是否连接正确是否牢固、传感器是否处于正常工作状态、微控制器的程序参数是否设置正确等。对于难以解决的故障，教师进行集中讲解和示范操作，帮助学生排除故障。 设计意图：此环节旨在提升学生的问题排查能力与逻辑思维。当检测站出现故障时，学生需结合所学知识从多方面分析原因，在这个过程中不仅能巩固对检测站各组件工作原理的认知，还能学会协作解决问题，增强面对困难的信心。 实地检测实施 教师结合校园及周边实际情况，选取具有代表性的检测地点，如操场（人员活动集中）、教学楼旁（靠近教室区域）、学校门口（临近道路，车流量较多）、校园绿化带（植被丰富区域）。向学生说明每个地点的选取意义，引导学生预判不同地点空气质量可能存在的差异。 各小组通过抽签确定检测地点后，携带调试好的检测站前往。到达地点后，教师指导学生选择合适的放置位置，如避开障碍物遮挡、远离地面灰尘堆积处等，保证检测的准确性。 学生按照 15 分钟 / 次的间隔进行数据采集，记录员详细记录每次的污染物浓度数据、采集时间及当时的环境状况，如是否有车辆经过、是否有风吹动、周边是否有施工等。 设计意图：将检测活动延伸到实际环境中，让学生在真实场景中运用所学技能。不同地点的设置为后续数据对比分析提供了素材，也能让学生直观感受环境因素对空气质量的影响，同时培养学生严谨的记录习惯。 数据处理与分析 各小组返回教室后，将采集的数据录入 Excel 表格。教师通过投屏演示 Excel 的操作，如如何将数据分类录入、如何插入柱状图对比不同地点同一污染物浓度、如何用折线图展示同一地点不同时段污染物浓度变化等。 小组内展开讨论，结合记录的环境状况分析数据：不同地点的污染物浓度有何差异？同一地点不同时段数据变化是否和人员活动、车流量有关？ 各小组基于分析形成简短报告，包含检测地点概况、数据图表、主要结论及可能影响因素。 设计意图：借助 Excel 工具让学生学会将原始数据转化为直观图表，提升信息技术应用能力。小组讨论促使学生结合实际环境解读数据，培养逻辑推理与综合分析能力，报告撰写则锻炼了总结与表达能力。 成果交流与评价 每个小组选派代表上台，利用多媒体展示本组的检测过程、数据图表、分析报告及结论。展示时需说明数据采集的细节、分析的思路以及得出结论的依据。 其他同学在展示结束后可提出疑问，如 “你们组在绿化带检测时，是否考虑过当天风力对数据的影响？”，展示小组进行回应。随后师生共同对各小组成果进行评价，从数据准确性、分析合理性、展示清晰度等方面给予反馈。 设计意图：成果展示为学生提供了表达与交流的平台，提升公开表达能力。提问与评价环节促进了小组间的相互学习，也让学生学会从多角度审视实践成果，教师的反馈则帮助学生明确改进方向。 总结与拓展 教师梳理本节课重点：检测站组装调试的关键要点、数据采集与分析的方法、跨学科知识在实践中的运用。强调在整个过程中体现的科学探究精神与团队协作重要性。 拓展延伸：引导学生思考如何将检测结果应用于实际，如向学校提出 “校园空气质量改善小建议”；鼓励学生课后尝试将检测站应用于家庭周边环境检测，对比不同区域空气质量差异。 设计意图：总结帮助学生梳理知识与技能脉络，强化学习重点。拓展环节将实践活动与生活实际进一步结合，激发学生持续探究的兴趣，也让学生体会到所学知识的实用价值。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$