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空气污染物的识别、检测及监测意义，通过展示本地雾霾天气照片或新闻视频，结合学生呼吸道不适等经历讨论导入，以任务单明确“理论学习→参观访谈→组装实践→应用分析→展示评价”流程作为学习支架。 特色在于跨学科融合化学、物理、信息技术与工程，以真实问题驱动，通过参观环保监测站、组装调试微型检测站（科学探究与实践）、实地检测分析数据（科学思维），培养学生环保意识（科学态度与责任），助力学生提升综合实践能力，为教师提供跨学科教学范例。

《跨学科实践活动1 微型空气质量“检测站”的组装与使用》教学设计 一、教学内容与课标要求 表1 课程标准内容要求与解读分析 内容要求 本实践活动以空气质量监测为核心，融合化学、物理、信息技术与工程等多学科知识，通过组装微型空气质量“检测站”并开展实地检测，引导学生理解空气污染物的种类、危害及监测意义。活动分为四个阶段： 参观访谈：实地参观环保部门监测站，观察颗粒物监测仪、气象参数传感器等设备，学习数据采集与传输流程。 组装实践：利用传感器、单片机处理器、液晶显示模块等组件，完成检测站的电路连接与外壳安装，并通过软件测试功能。 应用分析：选择校园、社区、工厂周边等不同地点进行空气质量检测，记录数据并分析污染成因，提出改善建议。 二、教学目标与教学重难点 化学观念：建立“物质性质与环境问题关联”的观念，理解污染物对生态与健康的危害。 科学思维：通过数据对比与归纳推理，分析污染成因与防治措施，培养逻辑批判能力。 科学探究与实践：掌握传感器使用、电路连接等技能，体验科学探究的完整流程。 科学态度与责任：增强环保意识，树立绿色发展理念，主动参与社会性科学议题讨论。 重难点： 重点：空气污染物的识别、检测站组装方法、数据采集与分析。 难点：传感器电路连接与调试、多学科知识的综合应用（如气象条件对污染扩散的影响）。 三、教学过程 第一阶段：情境导入与目标明确 生活情境引入： 展示本地雾霾天气照片或新闻视频，提问：“空气污染对我们的生活有哪些影响？”引导学生结合自身经历（如呼吸道不适、运动受限）讨论。 引出课题：“如何科学监测空气质量？今天我们将组装微型检测站，探索空气污染的奥秘。” 明确学习目标： 通过板书或PPT呈现核心素养目标（化学观念、科学思维等），强调跨学科实践的意义。 发放任务单，明确活动流程：理论学习→参观访谈→组装实践→应用分析→展示评价。 第二阶段：理论学习与知识建构 空气污染物认知： 小组任务：分组查阅资料，完成表格填写（污染物名称、来源、危害）。 第三阶段：参观访谈与实地调研 参观环保监测站： 实地观察：在教师或环保人员带领下，参观监测站的颗粒物监测仪、气象参数传感器等设备，记录仪器名称与监测数据类型。 互动问答：提问：“为什么监测站要安装在开阔地带？”“雨天对数据采集有何影响？”，引导学生关注环境因素对监测结果的影响。 访谈与数据收集： 访谈提纲： 本地主要污染物是什么？ 近年来空气质量变化趋势如何？ 监测数据如何用于污染治理决策？ 数据记录：整理访谈内容，结合监测站实时数据，完成《本地空气质量调研报告》框架。 第四阶段：组装实践与技能训练 组装前准备： 材料分发：每组一套组件（单片机处理器、传感器、液晶屏、面包板、杜邦线、外壳等），附详细组装说明书。 安全提示：强调电路连接时断电操作、避免短路，佩戴护目镜。 分步组装指导： 步骤1：电路连接 教师演示传感器与单片机的连接方法，强调“红黑线对应电源正负极”。 学生动手连接，教师巡回指导，纠正错误（如引脚接反、线路缠绕）。 步骤2：软件调试 安装配套APP或电脑软件，输入WiFi名称与密码，完成设备联网。 测试数据传输功能，观察液晶屏是否显示实时数值。 步骤3：外壳安装 使用螺丝刀固定外壳，确保传感器进气口无遮挡，液晶屏视角可调。 故障排查与优化： 常见问题：数据为0或异常波动、屏幕无显示、连接中断。 解决策略： 检查传感器是否通电（用万用表测电压）。 重新校准设备（长按复位键3秒）。 调整检测站位置（远离电磁干扰源）。 第五阶段：应用分析与问题解决 实地检测任务： 检测点选择：校园操场（开阔地）、教室走廊（半封闭空间）、食堂门口（人员密集区）。 数据记录：每组在3个地点各检测10分钟，记录SO₂等数值，并标注检测时间、天气条件。 数据分析与讨论： 小组汇报：用柱状图对比不同地点的污染物浓度，指出“食堂门口最高，可能与油烟排放有关”。 深度追问： “若检测站显示SO₂超标，可能是什么原因？”（周边工厂燃煤排放） 提出改进建议： 校园层面：增加绿化带吸附颗粒物、食堂安装油烟净化器。 社会层面：推广新能源汽车、加强工业废气处理监管。 第六阶段：展示评价与反思提升 成果展示： 每组用PPT或海报展示检测站组装过程、检测数据、污染成因分析及改进建议。 其他组提问质疑（如“如何证明你们的改进措施有效？”），展示组答辩。 多元评价： 教师评价：从组装技能、数据分析深度、团队合作维度打分。 学生互评：填写《评价量表》，评选“最佳设计奖”“数据达人奖”。 反思总结： 学生反思：记录“我在组装中遇到的困难及解决方法”“对空气污染治理的新认识”。 教师总结：强调跨学科实践的价值，布置拓展任务：“设计一款家用空气质量监测APP，功能包括实时数据展示、污染预警推送。” 第七阶段：拓展延伸与持续探究 家庭实践： 用组装好的检测站监测家庭厨房、卧室的空气质量。 社会调查： 对比本地与另一城市（如沿海/内陆）的空气质量数据，分析地理因素（如风向、降水）对污染扩散的影响。 职业体验： 邀请环保工程师进课堂，分享空气质量监测技术的发展（如激光雷达、卫星遥感），探讨“未来检测站如何更便携、精准？”。 教学特色： 真实问题驱动：从生活痛点（雾霾、室内污染）出发，激发探究动机。 跨学科融合：化学（污染物性质）、物理（电路连接）、信息技术（数据处理）、工程（组装设计）无缝衔接。 分层任务设计：基础任务（组装检测站）面向全体，挑战任务（数据分析、改进建议）满足学有余力学生需求。 社会责任感培养：通过“提出改进建议”“制作环保倡议书”，引导学生从知识学习者转变为社会行动者。 第 2 页 共5 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $