第五单元跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器（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“大单元”的课堂教学设计 ——以《跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器（第一课时）》为例 课例名称: 跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器（第一课时） 教学设计 本单元聚焦化学反应的定量关系，跨学科实践活动 “基于特定需求设计和制作简易供氧器” 是对单元知识的综合应用与拓展。通过此次活动，打破学科界限，融合化学、物理、工程技术等多学科知识。在化学知识层面，学生需运用氧气制取的原理、化学反应的定量计算等知识；物理方面，涉及气体压强、流速等原理在供氧装置中的应用；工程技术上，要求学生学会设计、规划及动手制作简易装置。这种跨学科的设计，旨在培养学生综合运用知识解决实际问题的能力，使学生认识到不同学科知识相互关联、相互支撑，提升学生的综合素养，以适应未来复杂多变的社会需求。 课时教学内容分析（含教材分析） 《跨学科实践活动 4 基于特定需求设计和制作简易供氧器》主要涵盖人教版教材九年级《化学（上册）》第 2 单元和第 5 单元的内容。纵向结合了新课标课程内容中主题 15 的相关内容，综合体现 “物质的化学变化”“物质的性质与应用” 等主题的大概念与核心知识。同时，承载了 “氧气的制取与性质” 这一学生必做实验，对 “化学与社会・跨学科实践” 主题中的化学与健康、材料等相关内容也有所涉及。本活动不仅有助于学生建构变化观、元素观等化学观念，发展建构思维模型等，也有利于培养学生的科学态度与社会责任，促进 “比例和定量” 等跨学科大概念的发展和完善，具有重要的促进核心素养发展的育人价值。 课时学情分析 授课对象为 9 年级学生，经过一段时间的化学学习，他们已初步领悟化学变化的定义和实质，了解实验室制取氧气的基本知识，能够进行简单的实验操作，会书写化学方程式，知道质量守恒定律并能进行简单计算。然而，学生在项目式学习方面经验匮乏，缺乏项目规划能力；实验设计、反思与改进等探究能力较为薄弱；难以将所学具体知识与真实问题建立有效联系，运用知识解决真实问题的能力不足；知识体系零散单薄，尚未形成结构化的知识经验。因此，在教学过程中，需着重引导学生进行项目式学习，提升其知识整合与应用能力。 课时教学目标（需体现学科核心素养的培养） 化学观念 学生能深入理解氧气在化学反应中的性质与变化，构建物质性质决定其用途的观念，认识到化学反应中的定量关系对实际应用的重要性。 能从元素观和变化观角度，分析简易供氧器中涉及的化学反应，理解物质间的转化规律。 科学思维 通过对简易供氧器设计原理的分析与探讨，培养学生逻辑思维能力，学会运用归纳、演绎等方法解决问题。 引导学生在制作过程中，对遇到的问题进行理性思考，发展批判性思维，能提出合理的改进方案。 科学探究与实践 让学生经历设计、制作简易供氧器的全过程，提高学生实验操作技能、团队协作能力以及问题解决能力。 培养学生的创新实践能力，鼓励学生在实践中尝试不同设计方案，提升科学探究素养。 科学态度与责任 培养学生严谨求实的科学态度，在实验操作与设计过程中，尊重实验事实与数据。 增强学生的社会责任感，使学生认识到化学知识在保障人类健康等方面的重要作用，关注化学与社会的联系。 课时教学重点、难点 明确基于特定需求设计和制作简易供氧器的原理与方法，包括氧气制取原理的选择、装置的设计思路。 掌握实验室制取氧气的相关知识及化学反应的定量计算在实际中的应用。 培养学生跨学科知识的综合运用能力及团队协作能力。 课时教学过程 （一）任务一：明确特定需求 情境引入 展示医院中病人使用氧气瓶的场景、登山运动员在高海拔地区使用便携式供氧器的图片、潜水员潜水时佩戴的供氧装备等。提问：在这些场景中，人们为什么需要供氧器？不同场景对供氧器的需求有哪些不同？（设计意图：通过真实情境引发学生兴趣，让学生直观感受供氧器在不同场景下的重要性，引导学生关注特定需求，为后续设计奠定基础。） 小组讨论 将学生分成小组，讨论不同场景下对供氧器的具体需求，如供氧浓度、供氧量、便携性、使用时长等。每个小组推选一名代表进行发言。（设计意图：培养学生团队协作与交流能力，促使学生从多个角度思考问题，明确特定需求，为后续设计方向提供依据。） 教师总结 对各小组发言进行总结，梳理出不同场景下的共性需求与个性需求，强调基于特定需求设计的重要性。（设计意图：帮助学生清晰梳理需求，引导学生聚焦设计要点。） （二）任务二：回顾氧气制取知识 知识回顾 提问学生实验室制取氧气的方法有哪些？写出相应的化学方程式。引导学生从反应物状态、反应条件等方面分析不同制取方法的特点。（设计意图：复习旧知，唤醒学生对氧气制取知识的记忆，为选择合适的制取原理用于简易供氧器设计做准备。） 小组竞赛 将学生分成小组，进行氧气制取知识竞赛，如抢答不同制取方法的实验装置特点、实验注意事项等问题。（设计意图：以竞赛形式激发学生学习积极性，强化对氧气制取知识的掌握，同时培养学生竞争意识与团队协作精神。） 思维导图构建 教师引导学生以氧气制取为核心，构建思维导图，将制取方法、原理、装置、收集方法等知识进行梳理。（设计意图：帮助学生构建知识体系，使知识结构化，便于学生综合运用知识进行后续设计。） （三）任务三：原理选择与初步设计 原理分析 展示几种常见的可用于简易供氧器的氧气制取原理，如过氧化氢在二氧化锰催化下分解、氯酸钾在二氧化锰催化和加热条件下分解、高锰酸钾受热分解等。从反应条件、反应速率、产物纯度、安全性等方面分析各原理的优缺点。（设计意图：引导学生综合考虑多种因素，学会理性选择合适的制取原理，培养学生分析问题与决策能力。） 小组讨论与选择 学生小组讨论，根据特定需求选择最适合用于制作简易供氧器的制取原理，并阐述选择理由。（设计意图：让学生在讨论中深化对原理的理解，培养团队决策能力，同时为后续设计提供理论基础。） 初步设计草图 学生根据所选原理，结合特定需求，在纸上绘制简易供氧器的初步设计草图，标注出各部分的名称与功能。（设计意图：锻炼学生将理论转化为实际设计的能力，培养学生创新思维与动手能力，为实际制作做准备。） 小组展示与交流 各小组展示初步设计草图，介绍设计思路与特点。其他小组进行提问与评价，提出改进建议。（设计意图：促进小组间的交流与学习，拓宽学生设计思路，培养学生批判性思维与表达能力。） （四）任务四：材料选择与准备 材料介绍 教师展示多种可用于制作简易供氧器的材料，如塑料瓶、注射器、导管、橡胶塞、过氧化氢溶液、二氧化锰等。介绍各材料的性质与用途，以及在制作过程中的作用。（设计意图：让学生了解可选用材料，为合理选择材料提供依据，同时加深学生对材料性质与用途关系的理解。） 小组讨论与选择 学生小组讨论，根据设计草图和所选原理，选择合适的材料，并说明选择理由。（设计意图：培养学生根据实际需求选择材料的能力，提升学生知识应用能力与实践能力。） 材料清单整理 每个小组整理出所需材料清单，明确材料规格与数量。（设计意图：培养学生做事的条理性与计划性，为后续制作做好准备。） （五）课堂总结 学生总结 邀请学生代表总结本节课所学内容，包括明确的特定需求、回顾的氧气制取知识、选择的制取原理与材料等。（设计意图：强化学生对本节课重点知识的掌握，培养学生总结归纳能力与表达能力。） 教师补充 教师对学生总结进行补充与完善，强调重点与难点内容，布置课后任务：进一步完善设计草图，思考制作过程中可能出现的问题及解决方法。（设计意图：巩固课堂知识，引导学生课后继续思考，为下节课制作做好准备。） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$