第五单元跨学科实践活动4自制简易供氧器教学设计-2025-2026学年九年级化学人教版上册

该初中化学教学设计聚焦过氧化氢分解制氧气原理，通过复习实验室制氧方法（高锰酸钾加热、过氧化氢分解），对比确定过氧化氢分解的安全性与简便性，梳理制取气体一般思路，连接氧气性质、装置搭建旧知与原理转化为装置的新知，搭建学习支架。 特色为器材生活化（废塑料瓶、注射器等废物利用）与功能一体化（反应-控速-收集-检验），通过小组设计草图、分工制作（剪瓶、打孔、控速密封）、汇报互评，落实科学探究与实践（动手协作、创新思维）和科学态度与责任（环保安全意识）。实例如注射器控速、废液回收，助学生将化学原理转化为生活装置，教师可借此强化理论联系实际，提升课堂参与度。

《自制简易供氧器》教学设计 吕梁市交城县东关初级中学校 韩玲艳 张丽丽 郑慧 一、使用教材 人民教育出版社《化学》九年级上册，第二单元“我们周围的空气”，课题3《制取氧气》 二、实验教学目标 化学观念 (一)通过实验直观观察过氧化氢分解产生气体的过程，理解化学变化中“物质种类改变、原子重新组合”的本质。 科学思维 (二)通过对实验室氧气制取基本原理的复习，梳理实验室制取气体的一般思路方法，诊断学生是否会形成原理选择的一般思路，发展学生的“证据推理和模型认知”的科学思维。 科学探究与实践 (三)通过简易供氧器的设计、制作和展示，发展学生“科学探究与实践”的学科素养。 科学态度与责任 (四)通过回收利用废塑料瓶制作实验器材，体会“废弃物资源化”的价值，培养节约材料、减少污染的环保意识。 (五)在使用双氧水（避免接触皮肤）、使用工具（钻孔时防划伤）的过程中，严格遵守操作要求，养成“先懂安全、再做实验”的习惯。 三、教学重难点 重点： (一)确定过氧化氢分解制氧的原理，掌握简易供氧器的设计思路（材料选择、装置密封、气体输送）； (二)完成供氧器的制作与检验，落实“固液不加热型”装置的操作规范。 难点： (一)设计并实现“控制反应速率”的方案（如注射器控速）； (二)解决装置密封性、实用性的实际问题，将化学原理转化为可使用的生活装置 四、学情分析 知识基础：学生已学习氧气的性质、实验室制氧的原理（高锰酸钾加热、过氧化氢分解），掌握了“固液不加热型”装置的基本搭建逻辑，但对“原理→实际装置”的转化经验不足。 能力特点：九年级学生具备初步的实验操作能力和小组协作意识，但对“控制反应速率”“装置密封性”等实操细节的把控能力较弱；对“废物利用”的实验创新形式兴趣较高，但安全规范意识需强化。 认知难点：难以将“化学原理”与“生活材料（矿泉水瓶、注射器）”结合设计装置，对“控速、密封”等核心问题的解决思路不够清晰。 五、实验创新点 (一)器材生活化：用矿泉水瓶替代锥形瓶、用医用注射器控速、塑料输液管连接，降低器材获取难度，体现“废物利用”理念。 (二)功能一体化：整合“反应-控速-收集-检验”四步流程。 (三)安全可视化：通过产生气泡的速率直观展示氧气产生速率。 六、实验方案过氧化氢 水＋氧气 二氧化锰 (一)实验原理：过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解： (二)实验设计思路（废塑料瓶改造） 设计核心是用废塑料瓶搭建“反应容器+气体收集/导出装置”，实现安全、简易的氧气制备与收集，具体分3点： 1.反应容器改造：选带盖的废塑料瓶（如500mL、1.5L饮料瓶），瓶内装入少量二氧化锰粉末；瓶盖钻孔，插入一根塑料吸管（或输液管），确保吸管一端伸入瓶内液面上方、另一端露出瓶外，用于导出氧气。 2.反应物添加：打开瓶盖/使用注射器？使用改造的分液漏斗，向瓶内缓慢倒入适量3%过氧化氢溶液（医用双氧水即可），立即盖紧瓶盖，过氧化氢与二氧化锰接触后快速反应，氧气从吸管导出。 3.氧气收集/利用：若收集氧气：在吸管出口处放一根带火星的小木条，木条复燃即可证明是氧气，再连接储气袋进行收集。 七、实验教学内容 (一)知识回顾：复习氧气的物理、化学性质，回顾实验室制氧的传统方法（高锰酸钾加热），提出“能否设计更安全、便捷的供氧器？” (二)方案设计：分组讨论“如何控制反应速率”“如何得到纯净氧气”，对比传统装置与创新装置（注射器控速、自制分液漏斗控速）的优势。 (三) 实验操作：分组完成“装置组装-药品添加-反应控制-气体收集-检验”全流程。 八、实验教学过程 环节一、梳理实验室制取氧气的一般思路与方法。 【问题】请根据所学知识梳理实验室获得氧气的方法有哪些? 【学生活动】学生根据教师提出的问题梳理实验室获得氧气的常用方法:分离液态空气、加热氧化汞、加热高锰酸钾、过氧化氢分解等。 【教师总结】教师对比梳理实验室用高锰酸钾，过氧化氢制氧气的原理及装置，完成实验室氧气制取的复习、巩固实验室制取气体的一般思路方法，为制作供氧器积累实验经验。 【过渡】实验室制取气体需兼顾反应条件简便性，操作安全性，可控性与实用性，而分解过氧化氢的反应，通过调控催化剂种类即可控制反应速率，且装置搭建简单、产物易收集，完全匹配实验室操作的核心需求，因此确定采用该原理。 【设计意图】 1.通过“梳理制氧方法”的任务，唤醒学生对氧气制取（原理、装置）的已有知识，为后续自制供氧器铺垫理论基础； 2.对比不同制氧方法（如高锰酸钾加热、过氧化氢分解），引导学生自主发现“过氧化氢分解”在安全性、操作简便性上的优势，自然确定本次实践的反应原理，同时渗透“实验方案选择需兼顾条件、安全、实用性”的科学思维。 环节二、探讨制作供氧器需要考虑的因素。 【过渡】自制简易供氧器采用“过氧化氢在二氧化锰催化下分解”原理，转化为实际装置，得从哪些角度考虑呢？ 学生A：有产生氧气的发生装置，还要有把氧气输送出去的导管，可能还需要储存氧气的袋子！例如用塑料瓶、自制分液漏斗、注射器等常见的生活用品搭建发生装置，再配上导管、储气袋来输氧和收集。 学生B：保证装置密封，防止氧气泄漏。 学生C：可以用食品级的储气袋，或者直接用安全的软管连接输氧，这样既安全又方便。 学生D：安全问题，材料得选无毒耐腐蚀的，操作时别让试剂接触皮肤，反应后也不能有有害产物。 学生E：还要考虑实用性，装置得小巧便携，操作简单，供氧时长要能匹配咱们的使用场景。 同学们，咱们在初中化学范围内自制简易供氧器，得重点考虑这几个方面。首先考虑反应原理，优选过氧化氢在二氧化锰催化下分解的方法，常温就能反应，产物只有水和氧气，安全又环保。然后是装置设计，用塑料瓶、自制分液漏斗、注射器等常见的生活用品搭建发生装置，再配上导管、储气袋来输氧和收集，同时要保证装置的密封性。再者是安全问题，材料得选无毒耐腐蚀的，操作时别让试剂接触皮肤，反应后也不能有有害产物。最后还要考虑实用性，装置得小巧便携，操作简单，供氧时长要能匹配咱们的使用场景。 【设计意图】 1.以“从反应原理到实际装置，需考虑哪些角度”为驱动，引导学生从“发生装置、气体输送、装置密封、材料安全、实用性”等维度思考，培养“将化学原理转化为实际装置”的工程思维； 2.借助学生的发散性发言（如材料选择、安全防护），聚焦“密封、控速、安全、实用”等核心要素，明确自制供氧器的设计方向，同时渗透“化学实验需结合生活实际、兼顾环保与安全”的意识。 环节三、自制一台简易供氧器 活动一、讨论简易供氧器的设计思路 同学们根据所学的氧气制取知识，结合生活实际，讨论一下简易供氧器应该怎么设计。想想我们要用到哪些材料，这些材料怎么组合才能实现氧气的供应。 每个小组可以先画出简易供氧器的设计草图，把你们的想法在图上表示出来。比如说，你们打算用什么容器来装反应药品，怎么控制氧气的流速，怎么保证能顺利地输送给需要吸氧的人。 【设计意图】通过“画设计草图+明确材料/控速/输送方案”的任务，让学生将环节二的思考转化为具体的装置方案，锻炼“方案设计、逻辑表达”的能力；同时通过小组讨论，培养合作探究与创新思维。 活动二、动手制作简易供氧器 1.组内分工操作：1号剪矿泉水瓶，2号给瓶盖打孔，3号检查器材是否合格，4号装试剂。 2.按设计草图组装装置，教师提醒安全注意事项。 3.教师巡视指导，纠正“剪瓶歪斜”“打孔太大/太小”等问题。 【设计意图】 1.组内分工操作（剪瓶、打孔、装试剂等），培养学生的动手实践能力与团队协作意识； 2.教师巡视指导（纠正装置问题），既保障实验安全与操作规范，也帮助学生解决实际制作中的技术难点，落实“先安全、再实验”的习惯。 活动三、产品汇报、交流研讨、总结提升 1.‌产品汇报与展示‌ 小组展示‌：各小组通过实物演示、设计图讲解或视频记录，展示供氧器的功能、创新点及迭代优化过程（如矿泉水瓶、吸管等材料的应用）‌。 学生：我们小组掌握“控速-密封-验氧”关键环节：用注射器精准控制双氧水滴速（避免反应过剧烈），通过热熔胶+瓶盖紧密配合保障气密性，验氧时能规范操作“带火星木条复燃”实验；还额外设计“废液回收装置”（用废杯收集反应后液体，便于二氧化锰回收），体现安全与环保双重意识。 【设计意图】通过“实物演示/设计图讲解”，锻炼学生的表达能力，同时展示实践成果，强化“化学知识服务生活”的认知。 2.交流研讨与互评‌ 成功点：你们组的装置成功制出氧气（木条复燃），既降低操作难度，又传递环保再利用的理念，贴合“从生活到化学”的教学逻辑。 改进设想：如果要做“户外便携版”，你们会怎么改造装置？（如缩小体积、增加背带、延长供氧时长等） 亮点表彰：公布“最佳功能奖”“最佳环保奖”“最佳创意奖”（根据互评结果+教师观察），如：“某组用废塑料瓶做了分层控速装置，既解决了滴速问题，又充分利用废物，值得大家学习！” 【设计意图】通过“成功点+改进设想+亮点表彰”，引导学生学会评价实验方案（从功能、环保、创新等维度），同时激发“优化设计”的探究欲，渗透“废物利用、绿色化学”的理念。 3.‌总结提升与反思‌ 本次产品汇报交流研讨以“废塑料瓶自制简易供氧器”为核心，通过小组汇报、操作演示、问题研讨、改进碰撞的形式，全面梳理了实验成果与不足，明确了后续提升方向。通过评价学生“证据推理”“科学探究”等表现，反馈核心素养培养效果‌。 【设计意图】梳理实验成果与不足，明确后续改进方向，同时通过评价学生的“科学探究表现”，落实化学核心素养（证据推理、科学探究）的培养。 4.‌延伸任务建议‌ 后续教学延伸‌：可将优秀改进方案落地为“班级示范装置”，用于后续“氧气性质实验”教学；同时鼓励学生将“废物改造”思路迁移到其他实验（如简易净水器、二氧化碳制取装置），持续激发“从生活到化学”的探究兴趣。 社会应用‌：讨论供氧器在急救、户外等场景的适配性，强化社会责任意识‌。 总结关键点：“密封是核心、控速是关键、安全是前提”。 【设计意图】将“供氧器改进”与“其他实验装置改造、社会场景应用”结合，拓展实践的广度与深度，持续激发学生“从生活到化学、从化学到社会”的探究兴趣与社会责任意识。 九、板书设计 《自制简易供氧器》 一、制氧原理 过氧化氢 水＋氧气 二氧化锰 （常温、安全、环保） 二、供氧器设计核心 1. 材料：废塑料瓶（反应容器）、注射器（控速）、吸管（导气） 2. 关键：密封（核心）、控速（关键）、安全（前提） 三、制作流程 画草图→分工组装→加试剂→控速反应→检验（带火星木条复燃） 四、亮点与改进 亮点：废物利用、功能一体 改进：便携化（缩小体积、加背带） 十、实验效果评价 （一）过程评价：90%的小组能熟练组装复杂装置，正确控制反应速率；85%的学生能规范操作“气密性检查”“气体检验”，体现良好的实验技能；小组分工明确，协作效率高。 （二）结果评价：实验数据记录准确，能通过对比分析得出“滴速影响反应稳定性”的结论；80%的小组能自主发现并解决“装置漏气”“反应速率慢”等问题，展现较强的问题解决能力。 （三）整体效果：实验将“化学原理”与“生活应用”结合，有效提升了学生的实验创新意识；器材创新降低了操作难度，安全性高，90%的学生能完成实验并掌握核心知识，达成教学目标。 十一、作业设计 （一）基础作业：整理本次实验的“原理、装置图、操作步骤”，用文字+简笔画的形式记录在实验手册中。 （二）拓展作业：尝试改进供氧器的“便携性”（如给装置加背带、缩小容器体积），画出新的设计图，并标注改进思路。 （三）实践作业：查阅资料，思考“简易供氧器在户外急救场景的适配性”，写100字左右的应用设想。 十二、教学反思 成功之处： （一）用“废物利用”的生活化材料降低了实验门槛，激发了学生兴趣，90%的小组能完成装置制作，达成了“化学联系生活”的目标； （二）通过“小组分工+教师巡视指导”，强化了操作规范，学生对“控速、密封”的核心问题有了具象化认知； （三）产品汇报与互评环节，既锻炼了学生的表达能力，也渗透了“绿色化学”“创新实用”的理念。 不足与改进： 改进设想环节的深度不足，可提供“户外急救场景”的案例，引导学生更具体地思考装置的实用性优化； 学科网（北京）股份有限公司 $