跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作 教学设计-2025-2026学年九年级化学沪教版下册

该初中化学教学设计聚焦化学反应中的能量转化，以发热袋模拟制作为载体，通过暖手宝等生活实物导入，引导学生从现象探究原理。借助铁粉、盐、活性炭混合发热的演示实验铺垫反应放热机制，以控制变量法设计材料配比方案，搭建从生活应用到科学原理再到实践制作的学习支架。 该资料突出跨学科实践与科学探究融合，通过设计3组不同铁粉配比实验（5g/8g/10g），结合温度-时间曲线分析，培养科学思维的证据推理能力。融入放热反应微观模拟视频辅助理解，强调安全操作（佩戴护目镜）与环保处理（铁粉回收）体现科学态度与责任。助力学生提升动手与数据分析能力，为教师提供完整教学流程与评价工具，提升课堂实效。

跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作 教学设计 一、课题信息 年级：九年级 学科：化学 版本：沪教版下册 课题：跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作 课时：1课时 二、教学目标 1. 化学观念： 理解化学反应伴随能量转化（如放热反应），认识物质变化与能量变化的关系。 感知“化学反应可通过物质混合与条件控制实现特定功能”，建立物质与能量转化的观念。 2. 科学思维： 通过分析发热袋材料的作用，推理物质组合与发热效果的关系，培养证据推理能力。 运用控制变量法设计实验，比较不同材料配比对发热效率的影响，发展科学论证思维。 3. 科学探究与实践： 通过模拟制作发热袋，掌握材料选择、配比混合、效果测试的完整流程，提升动手实践能力。 能基于实验数据优化方案，解决实际问题（如提高发热温度或延长保温时间）。 4. 科学态度与责任： 培养严谨的实验态度，规范操作，如实记录数据，客观分析失败原因。 增强安全与环保意识，了解废弃物处理方法（如铁粉回收、避免化学物质污染），树立可持续发展理念。 三、教学重难点 重点：发热袋的工作原理、材料配比设计与制作流程，能量转化的直观感知。 难点：无化学方程式下理解放热反应机制，实验变量控制与数据分析。 四、教学准备 实验材料：铁粉、氯化钠（食盐）、活性炭、保温袋（或密封袋）、温度计、量杯、计时器；不同保温材料（如棉花、泡沫板）。 多媒体资源：发热袋工作原理动画、放热反应微观模拟视频、冬季保暖技术应用案例。 学生活动单：材料配比记录表、温度变化曲线图、发热效果评价表、安全操作指南。 安全提示：佩戴护目镜，避免铁粉接触眼睛或皮肤；操作时远离火源，废弃物分类回收。 五、教学过程 （一）情境导入：生活应用，引发兴趣 1. 展示图片与实物：暖手宝、热敷贴等发热袋产品，提问：“这些发热袋如何产生热量？你能用化学材料模拟制作吗？” 2. 任务驱动：小组合作设计并制作一款简易发热袋，探究不同材料组合对发热效果的影响。 （二）探究活动1：原理认知与方案设计 1. 理论铺垫： 演示实验：混合少量铁粉、盐、活性炭，观察温度缓慢升高现象。 解释原理：铁粉与空气中的氧气、盐中的水分反应产生热量，活性炭加速反应进程；保温袋减少热量散失。 强调：反应放热是物质混合后的能量转化，而非“燃烧”（无火焰）。 2. 方案设计： 分组讨论：如何选择材料配比？如何测试发热效果？（提示：控制变量法，如固定其他材料，改变铁粉量） 填写活动单：设计3组不同配比方案（如铁粉5g/8g/10g，盐和活性炭适量），预测发热温度与持续时间。 （三）探究活动2：实践制作与数据分析 1. 制作步骤： ①称量混合：按方案称取材料，均匀混合。 ②封装测试：装入保温袋，插入温度计，密封后记录初始温度。 ③观测记录：每2分钟记录一次温度，绘制温度-时间曲线，观察发热峰值与持续时间。 2. 现象分析： 对比不同配比组的发热差异，讨论原因（如铁粉过多可能反应过快但热量散失，过少则发热不足）。 问题引导：“为何加入活性炭能加速发热？”“保温袋材料如何影响最终温度？” （四）探究活动3：优化改进与误差反思 1. 方案优化： 基于数据，小组调整配比（如增加保温材料或优化铁粉量），重新测试并对比效果。 2. 误差分析： 讨论操作中的可能影响（如混合不均匀、密封不严导致热量流失），反思如何改进。 3. 思维提升： 提问：“若需制作持久发热的暖贴，还应考虑哪些因素？”（如氧气供给、反应速度控制） （五）拓展应用：科学责任与跨学科链接 1. 责任认知： 讨论废弃物处理方案（如铁粉可回收再利用），强调化学实验中的环保意识。 2. 跨学科拓展： 生物应用：人体如何通过代谢产生热量维持体温？ 物理应用：分析保温材料的导热性能对发热袋效果的影响。 3. 生活实践：举例发热袋在医疗（热敷）、户外（保暖）等领域的应用，理解科技服务于生活的价值。 （六）总结与反思 1. 知识脉络： 发热原理：物质混合→化学反应→放热→保温。 关键技能：控制变量设计、数据分析、优化改进。 责任认知：安全操作与环保处理。 2. 反思分享： 小组汇报最佳配比方案与改进思路，互评实验中的亮点与不足。 六、作业设计 1. 基础作业： 完成实验报告，包含数据图表、现象分析与优化建议。 绘制“发热袋工作原理”示意图，标注材料作用与能量转化路径。 2. 拓展作业： 设计新方案：利用其他材料（如生石灰与水）制作不同原理的发热袋，对比效果。 调研任务：查找一种利用放热反应的实际产品，说明其设计原理与社会意义。 3. 实践作业： 家庭制作：用厨房材料（铁粉替代品：铁钉+醋）尝试简易发热实验，记录现象并拍照分享。 七、板书设计 跨学科实践活动6：发热袋模拟制作 一、原理：物质混合→反应放热→保温储能 二、步骤：①材料配比→②混合封装→③测温记录→④分析优化 三、关键要素： 材料：铁粉（反应主体）、盐（促进剂）、活性炭（催化剂）、保温袋 变量控制：铁粉量影响发热速率，保温材料影响热量维持 四、科学责任： 安全：护目镜使用、远离火源 环保：铁粉回收、废弃物分类 五、应用：医疗暖贴、户外保暖→科技服务生活 八、教学评价 1. 过程评价： 实验操作规范性（称量、混合、封装）。 方案设计中的变量控制逻辑与数据记录完整性。 小组合作中的分工与创新讨论。 2. 结果评价： 发热袋的实测效果与优化方案的合理性。 报告中的现象分析与图表清晰度。 3. 素养评价： 能否体现严谨态度（如实记录数据、反思误差）。 是否理解化学技术在生活中的责任意义（如环保设计）。 学科网（北京）股份有限公司 $