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4 基于特定需求设计和制作简易供氧器（第二课时）》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（第二课时） 教学设计 本单元 “基于特定需求设计和制作简易供氧器” 是人教版（2024）化学九年级上册第五单元的跨学科实践活动，它整合了化学、物理等多学科知识，具有很强的综合性与实践性。此活动不仅是对教材中氧气制取与性质等知识的深化应用，更是培养学生解决实际问题能力、提升核心素养的重要契机。通过设计制作简易供氧器，学生能够将抽象的化学原理与具体的生活需求相结合，体会科学知识在实际生活中的价值，同时在团队协作、问题解决等方面得到全面锻炼。 课时教学内容分析（含教材分析） 本活动主要涵盖了人教版九年级《化学（上册）》第 2 单元和第 5 单元的内容，纵向与新课标课程内容中主题 15 紧密相连。它综合体现了 “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，其中 “氧气的制取与性质” 作为学生必做实验，在此活动中得到了深度的实践应用。此外，该活动还涉及 “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，为学生构建了一个全面且立体的知识应用体系。从教材整体编排来看，它是对前期化学知识学习的综合检验与拓展延伸，为后续更复杂的化学学习及跨学科学习奠定了基础，在培养学生核心素养方面发挥着不可替代的重要作用。 课时学情分析 经过一段时间的化学学习，学生已初步领悟了化学变化的定义和实质，了解了实验室制取氧气的基本知识，能够熟练书写相关化学方程式，并且知道质量守恒定律，能够运用该定律进行简单的计算。在物理学科方面，学生也对气体压强等基础知识有了一定的认识。这些知识储备为学生开展本次跨学科实践活动提供了必要的理论支撑。 课时教学目标（需体现学科核心素养的培养） 通过对氧气制取原理的深入探究以及在简易供氧器制作中的应用，帮助学生进一步建构变化观，理解化学反应是物质转化的重要方式，且在一定条件下化学反应能够按照特定的方向和规律进行。 借助对反应中元素种类和质量守恒的分析，强化学生的元素观，让学生明白化学反应前后元素的种类和质量不变，深化对物质组成和性质的理解。 引导学生从化学视角分析简易供氧器的设计与制作，培养学生将化学知识应用于实际生活的观念，认识到化学科学对改善人类生活、促进社会发展的重要作用。 课时教学重点、难点 深入理解氧气的制取原理，熟练掌握过氧化氢分解制氧的化学反应，包括反应条件、化学方程式的书写以及药品的性质和使用方法。 掌握简易供氧器的设计与制作方法，包括反应装置、储氧装置的设计与搭建，以及气体传输管道的连接和布局等，确保装置能够正常工作并满足特定的供氧需求。 学会运用多学科知识解决实际问题，如将化学中的氧气制取知识与物理中的气体压强、气体收集知识相结合，实现氧气的有效产生、传输和收集。 课时教学过程 （一）需求分析与方案设计 任务情境创设 展示一些生活中因缺氧导致的紧急情况视频，如登山运动员在高海拔地区缺氧、医院中重症患者需要吸氧等场景，引发学生对供氧设备重要性的思考。 提出问题：在日常生活中，还有哪些场景可能需要简易供氧器？引导学生讨论，如户外活动、家庭小型医疗场景等。 设计意图：通过真实情境的展示，激发学生的学习兴趣和探究欲望，让学生认识到本次实践活动的现实意义，明确学习目标。 需求分析 组织学生以小组为单位，分析不同场景对简易供氧器的具体需求，如氧气产生量、装置便携性、使用安全性、操作简便性等。 每个小组选派代表汇报讨论结果，教师进行总结和补充，明确设计目标。 设计意图：培养学生的问题分析能力和团队协作能力，让学生学会从实际需求出发，思考如何运用所学知识解决问题。 知识回顾与拓展 讲解物理知识：气体压强原理，如何利用压强差实现氧气的传输和收集，排水集气法等气体收集方法的原理和操作要点。 引入工程知识：介绍工程设计流程，包括需求分析、方案设计、原型制作、测试评估和优化改进等环节，以及设计中的关键要素，如装置的密封性、稳定性和实用性。 设计意图：帮助学生梳理和整合相关学科知识，为方案设计提供理论支持，让学生认识到多学科知识在解决实际问题中的重要性。 方案设计 学生小组讨论，结合所学知识，提出多种简易供氧器的设计方案，包括反应容器的形状和大小选择、气体传输管道的布局、储氧装置的优化等。 每个小组绘制设计草图，标注关键部件和设计思路，并在班级内进行展示和交流。 其他小组进行提问和评价，提出修改建议，教师进行总结和指导。 设计意图：培养学生的创新思维和团队协作能力，让学生在交流与评价中不断完善设计方案，提高方案的可行性和科学性。 （二）实验制作与组装 材料与工具介绍 展示实验所需的材料，如 30% 过氧化氢溶液、二氧化锰粉末、透明塑料瓶（不同规格）、橡胶塞、软塑料管、玻璃导管、棉花、止水夹、胶带、剪刀、打孔器、鼻氧管、流量调节阀（可选）等，介绍其用途和使用方法。 介绍实验工具，如电子秤、量筒、温度计、秒表（用于测试氧气产生速率）等的使用方法和注意事项。 设计意图：让学生熟悉实验材料和工具，为实验制作做好准备，确保实验操作的顺利进行。 小组分工与安全强调 将学生分成 4 - 5 人一组，组内成员根据特长分工，如化学研究员负责制氧药品的使用和反应控制，物理工程师研究气体传输和收集原理，结构设计师负责装置的整体布局和连接，记录员记录实验过程和数据，汇报员进行成果展示和讲解。 强调实验安全注意事项，如正确使用过氧化氢溶液，避免接触皮肤和眼睛，规范打孔和连接操作，防止受伤，确保装置的密封性，防止气体泄漏等。 设计意图：培养学生的团队协作能力和责任意识，确保实验安全有序进行。 实验制作与组装 各小组根据设计方案，领取材料和工具，开始制作简易供氧器。 按照制作步骤依次完成反应装置、储氧装置的制作和整体连接。在制作过程中，教师巡回指导，及时发现并解决学生遇到的问题，提醒学生注意安全操作和装置的细节处理。 制作完成后，小组进行初步调试，检查装置是否能正常工作，观察氧气产生和传输情况。 设计意图：通过实践操作，培养学生的动手能力和问题解决能力，让学生在实践中深化对知识的理解和应用。 小组交流与初步评价 各小组展示制作完成的简易供氧器，交流制作过程中的经验和遇到的问题。 其他小组进行观察和评价，从装置的合理性、美观性、实用性等方面提出意见和建议。 教师进行总结和点评，肯定学生的努力和成果，指出存在的共性问题和改进方向。 设计意图：促进小组之间的交流与学习，让学生从他人的经验中获得启发，进一步完善自己的作品。 （三）测试与优化 测试方案设计 引导学生以小组为单位，设计测试简易供氧器性能的方案，明确测试内容，如在一定时间内氧气的产生量（通过排水法收集氧气，用量筒测量排出水的体积计算氧气体积）、氧气输出的稳定性（观察气泡产生的均匀程度）、装置的密封性（检查是否有漏气现象）等。 每个小组选派代表汇报测试方案，教师进行点评和完善，确保测试方案的科学性和可行性。 设计意图：培养学生的实验设计能力和科学思维，让学生学会根据实验目的制定合理的测试方案。 性能测试 各小组按照测试方案对简易供氧器进行性能测试，记录实验数据和观察到的现象。 在测试过程中，教师巡回指导，提醒学生注意实验操作的规范性和数据记录的准确性。 设计意图：通过实际测试，让学生了解自己制作的简易供氧器的性能情况，为后续的优化改进提供依据。 数据分析与问题分析 各小组对测试数据进行分析，根据测试结果判断简易供氧器是否达到设计目标，分析装置存在的问题，如氧气产生速率过快或过慢、气体泄漏、氧气输出不稳定等。 组织学生进行小组讨论，分析问题产生的原因，如过氧化氢溶液的浓度或用量不合适、装置的连接方式不合理、催化剂的量不足等。 设计意图：培养学生的数据分析能力和问题解决能力，让学生学会从数据中发现问题，并运用所学知识分析问题产生的原因。 优化方案制定与实施 各小组根据问题分析的结果，讨论并提出优化方案，如调整过氧化氢溶液的浓度或用量、改进装置的连接方式、增加流量调节装置、优化催化剂的使用等。 小组按照优化方案对简易供氧器进行改进，再次进行测试，直至达到预期设计目标。 设计意图：培养学生的创新思维和实践能力，让学生在不断优化改进的过程中，提高解决实际问题的能力。 （四）第四课时：成果展示与交流 成果展示准备 提前通知学生做好成果展示的准备，如制作 PPT 演示文稿、准备实物展示、撰写讲解词等。 提醒学生在展示中要突出设计思路、制作过程、测试结果和创新点等内容。 设计意图：让学生有充分的时间准备成果展示，提高展示效果，培养学生的总结归纳和表达能力。 小组成果展示 各小组通过实物展示、PPT 演示等方式，向全班同学介绍简易供氧器的设计思路、制作过程、测试结果和创新点。 汇报员进行讲解，其他小组成员可以进行补充说明。 设计意图：为学生提供展示自我的平台，培养学生的自信心和表达能力，同时促进小组之间的交流与学习。 提问与评价 其他小组进行提问，针对展示小组的设计方案、制作过程、测试结果等方面提出疑问和建议。 展示小组进行解答和回应，双方进行互动交流。 教师组织学生从科学性、实用性、创新性等方面对各小组的成果进行评价，制定具体的评价量表，从多个维度进行量化评分。 设计意图：培养学生的批判性思维和评价能力，让学生在交流与评价中相互学习，共同提高。 总结与拓展 教师进行总结点评，肯定各小组的努力和成果，再次强调本次实践活动的重点知识和关键能力，指出存在的共性问题和改进方向。 评选出 “最佳设计奖”“最佳创意奖”“最佳实用奖” 等，对表现优秀的小组进行表彰和奖励。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$