第2章跨学科实践活动1：制作简易供氧器课件--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

该初中化学课件围绕“制作简易供氧器”跨学科实践，核心涵盖氧气性质、制氧机原理及速率控制，通过氧气在医疗等领域的应用导入，回顾性质后衔接制氧设备工作原理，搭建从理论到实践的学习支架。 其亮点在于以科学探究与实践为主线，通过制氧效果等四维度评价、小组互评优化方案，培养学生工程思维与批判能力，撰写说明书提升技术写作素养，助力教师高效落实核心素养，激发学生创新意识。

跨学科实践活动1 制作简易供氧器 沪教版九年级化学上册 27.06.2026 同学们好，欢迎来到今天的跨学科实践活动课。我们将一起学习如何制作简易供氧器。氧气是我们生活中非常重要的气体，它在医疗急救、水产养殖、科学研究等领域都有广泛应用。通过今天的活动，大家将了解制氧机的工作原理，并亲手设计一款属于自己的简易供氧器。让我们开始这段有趣的科学探索之旅吧！ 1 Contents 课程目录 跨学科实践活动：制作简易供氧器 01 知识准备 回顾氧气的物理化学性质与主要用途，了解便携式制氧机与氧烛两类制氧设备的基本工作原理 02 实践探究 设计简易供氧器结构示意图，从制氧效果、装置外观、材料成本、使用便捷四个维度进行评价与改进 03 成果展示 撰写完整的使用说明书，包含装置介绍、结构与工作原理、使用方式及注意事项等核心内容 27.06.2026 在开始之前，我们先来看看今天课程的整体安排。整个活动分为三个主要部分：首先是知识准备阶段，我们会回顾氧气的性质，了解制氧机的工作原理；然后是实践探究阶段，这是今天的核心环节，大家将设计并评价自己的供氧器方案；最后是成果展示阶段，完成使用说明书的撰写并进行小组交流。每个环节都有明确的学习目标，希望大家积极参与。 2 BACKGROUND & OBJECTIVES 活动背景与学习目标 氧气作为生命活动必需的气体，在医疗急救、水产养殖、科学研究等多个领域具 有不可替代的重要价值。本跨学科实践活动旨在让学生通过了解制氧机工作原 理、设计简易供氧器、撰写使用说明书的完整流程，将化学知识与工程实践相结 合，培养科学探究能力与技术创新意识。 氧气在医疗急救中用于维持患者呼吸功能，是医院急诊科和重症监护室的必备医疗气体资 源 水产养殖行业通过增氧设备提高水体溶氧量，有效保障鱼类等水生生物的生存与生长需求 科学研究实验中氧气常作为反应物或保护气体，在化学合成与材料测试中发挥关键作用 本活动要求了解制氧机工作原理，尝试自主设计并制作一款可供家庭使用的简易供氧器 最终需完成使用说明书撰写，包含装置介绍、结构原理、使用方式及注意事项等完整内容 医疗领域制氧设备的实际应用场景 27.06.2026 为什么要学习制作供氧器呢？氧气是我们生活中不可或缺的气体。在医疗领域，它用于急救和治疗呼吸系统疾病；在水产养殖中，它能提高水体溶氧量，保障鱼类生存；在科学研究中，它是许多实验的必需条件。本活动将让大家了解制氧机的工作原理，并尝试自主制作一款简易供氧器，把理论知识转化为实际动手能力。 3 初中化学 · 核心知识点 氧气的性质回顾 氧气作为初中化学的核心学习内容，其物理性质包括无色无味气体、密度略大于空气、不易溶于水等特征；化学性 质表现为强助燃性和氧化性。掌握这些性质是理解制氧原理和设计供氧器的知识基础。 01 物理性质 氧气在常温常压下为无色无味气体，密度约为 1.429g/L，略大于空气平均密度。 氧气不易溶于水，室温下 1 升水仅能溶解约 30 毫升氧气，这一特性影响收集方法选择。 氧气分子结构模型示意 02 化学性质 氧气具有强助燃性，能使带火星的木条复燃，是燃烧反应中不可或缺的氧化剂。 氧气能与金属、非金属等多种物质发生氧化反应，反应过程通常伴随热量释放。 氧气支持燃烧实验现象 27.06.2026 在开始制作供氧器之前，我们先回顾一下氧气的基本性质。氧气是一种无色无味的气体，密度比空气略大，不易溶于水，这些是它的物理性质。化学性质方面，氧气能支持燃烧，具有助燃性，能与许多物质发生氧化反应。实验室中我们常用高锰酸钾加热或过氧化氢分解的方法制取氧气，这些知识将帮助我们理解制氧机的工作原理。 4 PRINCIPLE ANALYSIS 制氧机工作原理分析 制氧机主要分为便携式制氧机和氧烛两大类，前者利用分子筛物理吸附分离空气中的氧气，后者通过含氧化合物的 化学分解产生氧气。 便携式制氧机 氧烛制氧 • 氧烛中含有类似氯酸钾的含氧化合物，分解 过程中需要加热提供反应所需的活化能 与实验室制氧对比 27.06.2026 制氧机主要有两种类型：便携式制氧机和氧烛。便携式制氧机通常采用分子筛技术，通过物理吸附分离空气中的氧气；氧烛则是通过化学反应分解含氧化合物来产生氧气。两者与实验室制氧有联系也有区别：实验室用高锰酸钾或过氧化氢，而制氧机更注重便携性和安全性。理解这些原理是设计供氧器的前提。 5 核心原理 制氧速率控制原理 便携式制氧机通过气流阀门调节和压力控制系统实现氧气生成速率的精确控 制，化学制氧方式则通过反应物接触面积和催化剂用量调节反应速率。掌握速 率控制原理对于设计安全可靠的简易供氧器至关重要。 气流阀门调节：通过调节开度大小控制单位时间内输出的气体流量，开度越大输出速率越 快。 压力反馈控制：压力传感器实时监测系统内压力变化，配合控制系统自动调节分子筛吸附 解吸周期。 接触面积控制：化学制氧可通过控制反应物颗粒大小调节接触面积，颗粒越细反应速率越 快。 催化剂用量：直接影响反应活化能，适量添加可加速反应但需控制避免速率过快。 安全设计上限：需考虑速率上限，防止氧气产生过快导致压力过高引发安全隐患。 气体流量调节装置工作原理示意图 27.06.2026 便携式制氧机是如何控制氧气生成速率的呢？这主要通过两种方式实现：一是调节气流阀门的开度，控制单位时间内输出的气体量；二是通过压力传感器和控制系统，自动调节分子筛的工作周期。对于化学制氧方式，则可以通过控制反应物的接触面积或添加催化剂来调节反应速率。这些控制方法确保了供氧的稳定性和安全性。 6 COMPARISON ANALYSIS 两类制氧机优缺点对比 便携式制氧机与氧烛在使用效果、安全性、经济性、耐用性四个维度各有优劣。制氧机适合长期连续供氧场景，氧 烛适合应急短期使用。 评价维度 便携式制氧机 氧烛 使用效果 可连续稳定供氧，流量可调节，适合长期家用或医疗场景 一次性供氧，持续时间有限，适合应急或短期户外使用场景 安全性 物理分离无化学反应，无高温高压风险，安全性较高 需加热启动反应，存在高温风险，需严格遵循操作规范 经济性 初期购置成本高，但长期使用成本低，无需频繁更换耗材 单次使用成本低，但需频繁购买更换，长期使用总成本较高 耐用性 设备可重复使用多年，定期维护即可保持良好工作状态 一次性消耗品，每次使用后需更换新的氧烛，无法重复使用 核心结论：理解这些差异有助于根据实际需求选择合适的制氧方案，并为简易供氧器设计提供参考。 27.06.2026 我们从四个角度对比两类制氧机的优缺点。使用效果方面，便携式制氧机可连续供氧，氧烛适合短期应急；安全性方面，制氧机无化学反应风险，氧烛需注意加热安全；经济性方面，制氧机初期投入高但长期使用成本低，氧烛单次成本低但需频繁更换；耐用性方面，制氧机可重复使用多年，氧烛为一次性消耗品。 7 活动任务二 简易供氧器设计任务 结合所学知识与实际工艺流程，利用身边易得材料设计一款简易家用供氧器。需综 合考虑反应容器、速率控制、气体收集及安全保护，最终完成结构示意图绘制。 反应容器选择 选择透明塑料瓶或玻璃容器，便于观察内部反应状态和剩余反应物量。 气体导出系统 设计气体导出管路，采用软管连接反应容器与集气装置，确保气体顺利导出。 流量控制装置 添加简易阀门或夹子，实现氧气输出速率的手动调节功能。 安全防护措施 设计压力释放装置和防倒吸结构，防止意外情况发生危险。 示意图绘制 绘制清晰的结构示意图，标注各部件名称及连接方式便于交流评价。 简易供氧器基本结构组成示意图 27.06.2026 现在进入活动的核心环节——设计并制作简易供氧器。请大家结合所学知识和实际工艺流程，利用身边易得的材料进行设计。设计时需要考虑几个方面：选择什么材料作为反应容器，如何控制反应速率，怎样收集产生的氧气，如何确保使用安全。完成设计后，需要画出结构示意图，并准备进行小组评价和改进。 8 Evaluation Criteria 供氧器设计评价维度 简易供氧器的评价需从制氧效果、装置外观、材料成本、使用便捷四个维度进行综合考量。通过小组互评发现不足，促进方案优 化。 制氧效果 01 评估单位时间内氧气产量是否满足预期使用需求，产量过低则实用性不 足。 02 检测产生气体的纯度，确保主要为氧气而非其他杂质气体影响使用效 果。 装置外观 01 考察整体结构设计是否合理，各部件连接是否稳固，外观是否整洁美 观。 02 评估尺寸比例是否协调，是否便于存放和携带，符合家用设备的基本要 求。 材料成本 01 统计所用材料的总成本，评估是否经济实惠，适合普通家庭承担购买费 用。 02 考察材料是否易于获取，是否可替代，避免使用稀缺或管制材料增加难 度。 使用便捷 01 评估操作流程是否简单易懂，普通用户无需专业培训即可独立完成操 作。 02 考察维护保养是否方便，耗材更换是否便捷，长期使用是否稳定可靠。 27.06.2026 设计完成后，我们需要从四个维度进行评价。制氧效果看氧气产量和纯度是否满足需求；装置外观考察结构是否合理、美观；材料成本评估是否经济实惠、易于获取；使用便捷性关注操作是否简单、维护是否方便。每个维度都要给出具体评价和改进建议，帮助各组优化设计方案。 9 Evaluation Guide 设计评价表格填写指导 评价表格是小组互评的重要工具，包含组别、制氧效果、装置外观、材料成本、使用 便捷五个栏目。填写时需用简洁明确的语言描述各维度表现，避免模糊评价，并在评 价基础上提出具体可行的改进建议。 01 组别信息 填写被评价小组的编号或名称，便于对应各组的供氧器设计方案。 02 制氧效果 记录氧气产量、纯度等关键指标，用具体描述代替简单的好坏判断。 03 装置外观 评价结构合理性、美观度、尺寸比例等视觉和功能性外观特征。 04 材料成本 说明总成本估算及材料获取难度，评估经济性和可推广性。 05 使用便捷 描述操作流程复杂度和维护便利性，关注用户体验和实用性。 图：评价表格填写示例与格式要求 27.06.2026 这是评价表格的模板，包含组别和四个评价维度。填写时请用简洁的语言进行评价，避免模糊表述。例如制氧效果可以写'氧气产量适中，满足家庭日常需求'，而不是简单写'好'或'不好'。评价完成后要写出改进建议，帮助其他小组优化设计，这也是相互学习的过程。 10 DESIGN STANDARD 供氧器结构示意图绘制规范 结构示意图是设计方案的可视化表达，需要清晰展示各部件的位置关系和连接方式。 规范绘图包括使用标准图例、标注关键部件、指示气体流向、注明尺寸比例等要素， 确保设计意图能够准确传达。 线条清晰连续：勾勒各部件轮廓，避免断线或模糊线条影响结构识别。 明确气体流向：用箭头标示从反应容器经导气管到集气装置的完整路径。 关键部件标注：标注反应瓶、导管、阀门、集气瓶等核心组件的名称和功能。 尺寸比例说明：必要时标注关键部位的长度、直径等尺寸数据便于制作。 图例辅助说明：在图旁添加图例，解释特殊符号或简化表示方法，提高可读性。 图 1. 标准实验装置结构示意图示例 展示气体流向与关键组件连接 27.06.2026 绘制结构示意图时要注意几个要点：使用清晰的线条表示各部件轮廓，用箭头表示气体流动方向，标注关键部件的名称和功能，必要时添加尺寸比例说明。示意图不需要过于精美，但必须准确表达设计意图，让其他人能够理解你的设计思路并据此制作实物。 11 DOCUMENTATION GUIDE 使用说明书撰写指导 使用说明书是产品与用户沟通的重要文档，需包含装置介绍、结构与工作原理、使用方式、使用注意事项等核心内容。撰写时应使用简洁明 了的语言，避免专业术语堆砌，确保普通用户能够理解并安全正确地使用简易供氧器。 装置介绍 01 说明设备的基本功能和适用场景，如家庭应急供氧、户外便携供氧等具 体用途。 02 简述设备的主要特点和优势，让用户快速了解产品的核心价值和使用意 义。 结构与工作原理 01 描述各部件的名称、位置和功能，配合结构示意图帮助用户理解整体构 造。 02 解释氧气产生的化学反应或物理过程，用通俗语言说明工作原理便于理 解。 使用方式 01 按步骤说明操作流程，从准备工作到启动运行再到停止使用的完整过 程。 02 标注关键操作要点和注意事项，如阀门开启顺序、流量调节方法等细 节。 使用注意事项 01 列出安全警示内容，包括禁止事项、危险提示、应急处理方法等关键信 息。 02 说明维护保养要求，如定期更换耗材、清洁方法、存放条件等长期使用 建议。 27.06.2026 完成设计制作后，需要撰写一份使用说明书。说明书包含五个部分：装置介绍说明这是什么设备、用于什么场景；结构与工作原理解释设备如何工作；使用方式指导用户如何操作；使用注意事项提醒安全要点；最后可添加补充说明。好的说明书能让用户快速上手并安全使用。 12 SAFETY FIRST 实验安全注意事项 制氧实验涉及化学反应和气体产生，存在多种潜在安全风险。必须严格遵守安全 操作规范，确保实践活动在安全可控的环境下进行，培养学生良好的实验室安全 意识。 防烫伤与防热 反应过程可能产生热量，操作时避免直接接触反应容器，防止烫伤皮肤造成意外伤害。 远离明火 氧气具有强助燃性，实验区域必须远离明火和易燃物品，防止发生火灾危险事故。 压力释放 密闭容器内气体产生可能导致压力升高，需设计压力释放装置防止容器爆裂伤人。 个人防护 部分反应物具有腐蚀性或刺激性，操作时需佩戴手套和护目镜等个人防护用具。 应急准备 实验前准备好应急处理方案，包括灭火器、洗眼器、急救包等必要的安全设备。 标准实验室个人防护装备 (PPE) 展示 27.06.2026 安全是实验活动的首要原则。制氧过程中需要注意几个安全要点：反应可能产生热量，避免烫伤；氧气助燃，远离明火和易燃物；装置可能产生压力，防止爆裂；某些反应物有腐蚀性，需佩戴防护用具。请大家务必遵守安全规范，保护好自己和他人。 13 MATERIAL SELECTION 常用材料选择建议 材料选择直接影响供氧器的安全性、成本和实用性。核心部件需根据耐温性、密封性、柔韧性等性能要求做出合理 决策。 反应容器 塑料瓶 轻便不易碎且成本低，但耐温性较差，适合 低温反应场景使用。建议选用食品级材质以 确保安全。 玻璃瓶 耐温性好且化学稳定性高，但重量大易碎， 需谨慎 操作。适用于高温反应环 境。 导气管路 医用软管 无毒无味且柔韧性好，适合气体输送，但需 注意管径匹配问题。性价比高，适合一次性 使用场景。 硅胶管 耐温范围广且化学稳定性好，成本稍高但长 期使用性能更稳定可靠。可反复清洗消毒。 连接密封 橡胶塞 密封性好且易于加工，可打孔安装导管，是 常用的连接密封材料。弹性恢复能力强，反 复使用不易变形。 快速接头 安装方便且密封可靠，成本较高但适合需要 频繁拆卸的场景。即插即用设计大幅提升操 作效率。 27.06.2026 选择材料时要考虑多个因素。反应容器可用塑料瓶或玻璃瓶，塑料轻便但耐温性差，玻璃耐温好但易碎。导管可用医用软管或硅胶管，确保无毒且柔韧性好。连接件可用橡胶塞或专用接头，保证密封性。所有材料应优先选择食品级或医用级，确保安全。 14 Process 小组交流与成果展示 小组交流是活动的重要环节，通过展示设计方案、接受同伴评价、收集改进建议，学生可以相互学习、发现不足、优化设计。 方案展示与讲解 每组选派代表上台展示设计方案，配合结构示意图讲解设计思路和核心特点。 多维评价与建议 其他小组认真聆听记录，从四个评价维度提出具体问题和建设性改进建议。 互动问答与反馈 展示结束后进行问答互动，设计组回答疑问并记录有价值的反馈意见。 方案优化与定稿 根据交流结果修改完善设计方案，优化不足之处形成最终版本的设计图纸。 实物测试与验证 完成实物制作后再次测试验证，确保改进后的设计在实际使用中表现良好。 学生小组讨论交流场景 27.06.2026 设计评价完成后，进入小组交流环节。每组派代表展示设计方案，说明设计思路和特点。其他小组认真聆听并提出问题或建议。通过交流可以学习他人的优点，发现自己的不足。最后根据反馈改进设计，完成最终版本的供氧器制作和说明书撰写。 15 Summary 活动总结与学习收获 本次跨学科实践活动完成了从知识学习到实践应用的完整闭环，学生通过了解 制氧原理、设计供氧器、评价改进、撰写说明书等环节，综合运用了化学知 识、工程思维、设计能力和文档写作技能。 知识掌握：掌握了氧气性质和制氧原理的核心知识，理解了便携式制氧机与氧烛的工作差 异。 工程设计：完成了从概念设计到结构示意图绘制的完整设计流程，锻炼了工程制图能力。 批判思维：通过多维度评价和小组互评，培养了批判性思维和客观评价他人作品的能力。 技术写作：撰写使用说明书锻炼了技术文档写作能力，学会从用户角度思考产品使用说 明。 跨学科融合：整个活动体现了跨学科融合特点，将化学、物理、工程、设计等多领域知识 综合运用。 学生科学实践活动成果汇报场景 27.06.2026 今天的活动即将结束，我们来总结一下收获。通过本次活动，大家了解了制氧机的工作原理，设计了简易供氧器，完成了评价和改进，撰写了使用说明书。这不仅是化学知识的应用，更是工程思维、设计思维的综合训练。希望大家保持这种探索精神，将所学应用到更多实际问题中。 16 感谢聆听 27.06.2026 感谢大家的积极参与和精彩表现！今天的活动到此结束，但科学探索的脚步不会停止。希望大家把今天学到的知识和方法应用到更多实际问题中，保持好奇心，勇于尝试，不断创新。如果有任何问题，欢迎课后继续交流讨论。再见！ 17 $