专题3跨学科实践活动基于特定需求设计和制作简易供氧器（第2课时）教学设计--2025-2026学年八年级化学沪科版（五四学制）全一册

该初中化学教学设计聚焦实验室制氧原理与供氧器的联系，通过拆解供氧器、交流使用困惑（如AB剂成分、氧气流向等）导入，连接学生已有实验室制氧知识，搭建从实验室研究到工业化产品设计的学习支架。 特色在于跨学科实践与真实情境融合，拆解供氧器观察AB剂、观看氧烛使用视频，调用物理（单向气阀）、劳动知识解决问题，体现科学探究与实践；对比供氧器与实验室装置（如反应仓对应锥形瓶）、分析不同制氧原理优劣势，培养科学思维；小组合作设计供氧器，落实化学观念中物质转化与实际应用，提升学生工程思维与协作能力，为教师提供真实任务，便于跨学科实践教学。

专题3：跨学科实践活动“基于特定需求设计和制作简易供氧器” 第2课时 探究课 1 选择合适的供氧原理 教学设计 教学目标 1 . 对实验室制氧原理、装置等核心知识进行整理、归纳，形成学习策略。 2. 通过对比不同供氧器的供氧原理及结构与实验室的制氧原理及装置，初步感受实验室研究对工业化生产的重要意义。 3. 通过对供氧原理的选择和优化，认识到在一定条件下通过化学反应实现物质转化的重要性，为后期制作简易供氧器提供支持。 4. 通过小组合作完成任务，培养与他人分工协作、沟通交流、解决问题的能力。 教学重点 依据所学制取氧气的相关知识，进行供氧原理的选择和优化，初步思考实际产品的设计。 教学难点 构建实验室制氧气与供氧器供氧之间的联系，明确基于特定需求选择供氧原理需要考虑的关键要素。 教学过程 学科网（北京）股份有限公司 教师活动 学生活动 设计意图 【活动 1】 交流使用供氧器的感受和困惑。 【任务】拆解供氧器，了解其结构和工作原理，并进行思考、交流和讨论，尝试解答上述的疑问，并得出结论。 【任务】在下图中标出氧气的气流方向。 【交流】使用供氧器的感受，提出使用过程中的一些困惑。如： 1 . AB剂的成分是什么？ 2. 为什么刚开始收集的氧气不能使带火星木条复燃？ 3 . 为什么不同季节的水位线不同？ 4. 加湿过滤仓底部白色的物质是什么？ 5 . 氧气在供氧器内的走向是怎样的？ 6 . 为什么不插上氧气管时，供氧器反应仓内几乎观察不到气泡冒出？ …… 【分组活动】拆解供氧器。 【讨论、归纳】供氧器产生氧气使用了化学方法。 1 . A剂是白色的固体，B剂是黑色的粉末，B剂看着有点像二氧化锰。 2. 刚开始收集的气体不能使带火星的木条复燃，是因为供氧器的上部空间本身存有一定量的空气。 3 . 水位线每个季节的高度不同，应该是与气温有关，夏季的气温最高，水位线也最高。 猜测可能是为了降低反应物浓度，降低反应的速率，得到平稳的气流。 4. 加湿过滤仓底部白色装置是单向气阀，只允许气体出来，水不能通过这个阀门进入中间的管道。 5 . 在学习单上绘制出氧气的流向。 6 . 不插上氧气管的时候，几乎观察不到气泡，插上导气管才有气泡，猜测是导管插口 的位置有控制器，防止氧气直接逸出。可以尝试涂上肥皂水，看是否有气泡。 让学生能基于使用体验，从产品使用者的视角，初步认识供氧器，关注产品使用的感受。 发展对物质世界的好奇心、想象力和探究欲，保持对化学学习和科学探究的浓厚兴趣。 通过调用物理和劳动等学科知识，在相互解决困惑的同时，加深对供氧器制氧原理、结构、操作方法的认识。 初步认识到供氧器产品的设计，在满足需求的同时，还需考虑细节，为后期设计简易供氧器提供思路。 【活动 2】观察供氧器的结构简图，并与实验室用过氧化氢溶液制取氧气的原理及装置进行对比，完成学习单。 【思考、讨论、填写学习单】 供氧器的部位 实验室制氧气的仪器 1—氧气出口 导管口 2—密封盖 橡胶塞 3—氧气通道 导管 4—反应仓 锥形瓶 5—加湿过滤仓 水槽 供氧器的原型是实验室用过氧化氢溶液制氧气，但供氧器制取的氧气可以直接用于吸氧，所以没有对应的收集装置；因为需要增加吸氧的舒适度，所以增加了一个加湿过滤的装置。 此外，两者原料也不同，实验室使用的是过氧化氢的溶液，供氧器用了过碳酸钠，过碳酸钠是固体，用作供氧器的原料时更便于携带和保存。 回顾实验室用过氧化氢溶液制取氧气的知识，通过观察与对比，分析供氧器制氧气和实验室制氧气之 间 的 联 系与 区 别。初步知道一般产品的生产过程，都是从实验室研发原型，再到工业化生产产品。 从产品工程设计的视角，初步理解产品的设计要基于 需 求，还 需 考 虑 原料、运输等因素。 学科网（北京）股份有限公司 （续表） 教师活动 学生活动 设计意图 【展示】展示氧烛的图片，播放氧烛使用方法的视频。 【活动 3】 观察氧烛的结构简图，并与实验室用氯酸钾制取氧气的装置对比，完成学习单。 【提问】通过认识供氧器和氧烛，大家能归纳出供氧器的结构与实验室制氧气的装置有什么相同点和不同点吗？ 实验室制氧气的装置 供氧器的结构 发生装置 反应装置 收集装置 储气袋 导管 气体通道 加湿净化装置 【观看】通过图片和视频，获取氧烛的相关信息，知道氧烛的使用场景和方法。 【思考、讨论、填写学习单】 供氧器的部位 实验室制氧气的仪器和试剂 1—氧气出口 导管口 2—氧气过滤装置 ? 3—启动装置 酒精灯 4—反应器 试管 5—产氧药块 氯酸钾和二氧化锰 【讨论、归纳】共同点：都含有产生气体的装置和气体的通道。 不同点：实验室制取气体后需要收集 ，因此需要有收集装置，而供氧器产生氧气后直接使用，无需收集（有的供氧器有储气袋），但是供氧器需要对产生的氧气进行加湿和净化。 理解不同的供氧器可以满足不同的使用场景和需求。回顾实验室用氯酸钾制取氧气的知识，通过观察与对比，分析氧烛的制氧原理及结构和实验室制法之 间 的 联 系与 区 别。进一步建立起实验室制氧气与真实供氧器之间的联系。 归纳供氧器应该具备的结构，为后期设计简易供氧器提供依据。 【提问】你还知道哪些产生氧气的方法？ 【活动 4】观看分子筛供氧器的构造和变压吸附的制氧原理视频，比较不同供氧器结构的异同。 【回答】分离液态空气法制氧气。 【观看、讨论、归纳】不同的供氧器适用于不同的场景和需求，制氧原理不同，可以从空气中分离出氧气，也可以从含有氧元素的物质中获得氧气，因为主要功能相同，所以结构基本相似。 开拓视野，通过了解更多的供氧器和制氧原理，为学生的想象和创造留下空间，鼓励学生寻找更多的制氧原理，发挥创造力，制作多种多样的供氧器。 学科网（北京）股份有限公司 （续表） 教师活动 学生活动 设计意图 【任务】从使用的场景、原料获得、操作可行性、实验条件等角度对比不同供氧器的供氧原理，完成小组学习单。 【分组讨论、书写、交流】过氧化氢分解：原料可以用医用双氧水，较易得，如果使用催化剂，常温就能分解，产生的氧气容易分离出来，无污染，但是剩余的二氧化锰最好能回收，另外，原料是液态不方便携带，容易分解，如果用的是低浓度的过氧化氢溶液，产生一定量的氧气所需过氧化氢溶液用量比较大。 加热高锰酸钾或氯酸钾：原料的成本需要进 一步查找资料，反应时需要持续加热，产生的氧气易分离，但会产生固体废物。 加热氯酸钾时，闻到某种气味，可能还有其他气体产生，产生的氧气需要净化。 分离空气：反应物是空气，原料易得，原料成本较低，需要用高压和低温使空气液化，或者使用分子筛，对设备要求较高，生成的氧气容易分离，还能得到多种产品，且生成物没有污染，但是能耗比较高。如果要用这样的方法制作供氧器很困难。 进一步以产品工程设计的视角，从使用的场景、反应物、反应条件、生成物、能 耗 等 角度 初 步 比较，为小组后期选择制氧原理提供依据。 指导学生在创造和想象的同时，关注设计制作产品的可行性。 【任务】制作小组团队会议：确定小组选择的供氧器使用场景及原理，完成小组学习单。 【交流、讨论】明确供氧器的使用需求，选择供氧原理，提出初步设想，进一步细化任务并进行分工，完成小组学习单。 为小组确定接下来的制作方向，并进行分工，明确每个人的任务。 【小结】回顾实验室制取气体的一般思路，感悟实验室研究对工业生产的重要意义。 【聆听、思考】从实验室制取气体的一般思路迁移到制作供氧器的思路：需要根据需求先选择制氧原理，再设计出合适的装置。 复习实验室制取气体的一般思路，了解从实验室研 究 到 工 业 化 生 产 的路径。 【课后任务】设计并制作简易供氧器。 【实践】分工合作，初步设计并绘制简易供氧器的图纸，寻找物料，并尝试制作简易供氧器，及时沟通，进行进度检查。 必要时与教师沟通交流，寻求帮助。 从合理性、可行性、材料选择等角度对学生进行指导和支持。 为下一课时的产品测试做准备。 板书设计 选择合适的供氧原理 一 、 认识供氧器 1. 供氧器与实验室用过氧化氢制氧气的区别与联系。 2. “ 氧烛 ” 与实验室用氯酸钾制氧气的区别与联系。 3. 供氧器的结构与实验室制氧装置的区别与联系。 二 、 选择合适的供氧原理 供氧原理 优点 存在的困难 过氧化氢分解 原料 易 得 、 常 温 反 应 、 使 用 催 化剂 、易于分离出氧气 、无污染。 剩余的二 氧化锰最好能回收 , 原料是液态不方便携带 , 容易分解 , 如果用低浓度的过氧化氢溶液 , 产生一定量的氧气所需过氧化氢溶液用量比较大。 加热高锰酸钾或氯酸钾 可以快速产生氧气 , 氧气易分离。 成本测算需要查找资料 , 反应时需要持续加热 、 产生 固体废物。 侵实验时 , 若阆到某种气味说明产生 的氧气需要净化。 分离空气 原料易得 , 成本较低 , 生 成的氧气容易分离 , 能得到 多 种产品 , 生 成物没有污染。 需要用高压和低温使空气液化 , 或使用分子筛 , 对设备要求较高 , 能耗较高。 三 、 架起从实验室研究到工业化生产 的桥梁 $