第11单元跨学科实践活动10调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用教学设计--2025-2026学年九年级化学人教版下册

《跨学科实践活动10 调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用》教学设计 学段：_九年级___ 学科：__化学_ 备课教师___ ___ 章节名称 第十一单元 化学与社会 学时 45min 课标要求 本课是人教版九年级化学下册核心跨学科实践活动，隶属于化学与社会发展主题，衔接金属材料、合成材料、化学能源、能量转化等核心知识。教材以我国航天科技为真实情境，打通化学与物理、工程、航天科技、人文思政的学科壁垒，引导学生从化学视角解读新型材料与新型能源的应用价值，落实学以致用的学科理念，培养学生科学探究与社会实践能力，彰显化学服务高新科技的学科价值。 内容与学情分析 学习重点 掌握航天新型材料的类别、性质与航天应用的对应关系，理解航天新型能源的能量转化原理。能结合化学知识分析材料、能源适配航天特殊环境的核心优势。 学习难点 建立物质性质决定用途的化学核心思维，整合多学科知识解析航天材料、能源的工程应用逻辑，自主完成调查分析与成果归纳，实现知识的迁移创新。 学情分析 九年级学生已系统掌握金属、合成材料、化学反应能量变化等化学知识，具备基础的资料搜集、分析归纳能力和跨学科学习意识。学生对航天科技充满兴趣，有强烈的探究欲望，但缺乏将基础化学知识与高端航天科技结合的思维，对材料、能源的工程适配逻辑认知片面，自主调查、成果整合与深度探究能力有待提升。 核心素养目标 宏观辨识与微观探析：认知航天材料结构与性能关系；科学探究与创新意识：完成调查探究；科学态度与社会责任：树立科技自信；变化观念与平衡思想：掌握航天能源能量转化规律。 学习策略 本课采用自主探究、小组合作、情境研学、归纳迁移相结合的学习策略。学生课前通过网络、科普读物搜集我国航天材料、能源相关资料，初步梳理知识框架。课堂中以小组为单位开展合作研讨，分工完成资料筛选、数据分析、观点总结，结合已有化学知识辨析材料性质、能源原理。依托真实航天案例开展情境深度学习，突破知识碎片化问题，构建性质决定用途的核心思维。课后通过成果展示、拓展探究巩固所学，主动关联物理、工程等学科知识，提升跨学科应用、自主探究与创新实践能力，养成科学探究的良好习惯。 学习环节 （一）情境导入，激趣启思，创设真实探究场景 教师依托我国载人航天、嫦娥探月、天问探火、空间站建设等重大航天工程的高清影像、实景图片与科普素材，搭建沉浸式教学情境。聚焦航天器升空、太空驻留、深空探测的特殊太空环境，引导学生自主观察、思考太空环境与地球常规环境的核心差异，梳理太空高真空、强辐射、超高低温、微重力、高速飞行摩擦生热等特殊条件。 教师结合情境提出递进式探究问题，打破学生固有认知，激发探究热情。首先提问学生，常规生活中的金属、塑料、燃料能否直接应用于航天飞行，引导学生结合生活经验初步判断常规材料与能源的局限性。进一步追问，航天器外壳、发动机、储能设备、防护装置等核心部件，需要具备哪些特殊性能，对应的材料和能源需要满足什么条件。最后聚焦本课核心主题，引导学生思考化学知识如何为航天科技赋能，新型材料、新型能源凭借哪些化学特性适配航天极端环境。 通过层层设问，将学生的感性航天兴趣转化为理性的化学探究问题，自然衔接本课核心学习内容，让学生明确本节课的探究核心：从化学视角调查、分析、解读我国航天科技中的新型材料与新型能源，理解化学知识在高端科技领域的实际应用价值，建立科技源于学科、学科赋能科技的认知。同时，结合我国航天事业的飞速发展，渗透思政教育，激发学生的民族自豪感与科学探索使命感。 （二）知识回顾，搭建支架，衔接新旧知识体系 在情境导入基础上，教师带领学生系统回顾九年级下册已学核心化学知识，为跨学科实践探究搭建知识支架，消除学生探究过程中的知识壁垒。首先梳理材料相关核心内容，回顾金属材料、合金、有机合成材料、新型复合材料的分类、结构特点与核心性能，重点总结合金硬度大、耐腐蚀、耐高温，复合材料轻便、强度高、稳定性强等特性，强化物质结构决定性质、性质决定用途的化学核心观念。 其次回顾化学与能源的相关知识，梳理化学反应中的能量变化、化石能源的局限性、新型清洁能源的优势，重点讲解电能、化学能、热能的相互转化规律，回顾氢能、太阳能、化学电池的工作原理与应用特点。同时，结合跨学科知识，简要关联物理学科中能量转化、热传递、材料力学性能等基础内容，帮助学生打通学科界限，构建完整的知识网络。 知识回顾过程中，教师针对性设置衔接性问题，引导学生主动关联航天场景。例如结合合金知识提问，航天飞行器外壳为何普遍使用特种合金而非纯金属；结合能量转化知识提问，太空无大气环境下，航天器如何实现能源供给与能量转换。通过知识复盘与场景关联，让学生明确已有知识可支撑航天科技问题的探究，降低实践调查与分析的难度，为后续小组探究、案例分析、成果梳理奠定坚实的知识基础。 （三）任务拆解，小组分工，明确实践探究目标 本课以项目式探究为核心模式，教师将整体调查任务拆解为两大核心模块、若干细分任务，组织学生以四人小组为单位开展合作探究。首先明确整体探究任务：系统调查我国航天工程中应用的新型材料、新型能源，结合化学知识分析其成分、性质、工作原理与应用优势，总结化学技术对航天科技发展的推动作用。 教师对任务进行精细化拆解，分为新型材料探究组与新型能源探究组，各组内部细化分工，确保人人参与、各司其职。新型材料小组重点梳理航天结构材料、防护材料、隔热材料、密封材料的种类，搜集钛合金、铝合金、碳纤维复合材料、新型陶瓷、防热涂层材料的相关资料，分析各类材料的化学组成、特殊性质，对应分析其适配的航天场景与解决的技术难题。新型能源小组聚焦航天器动力能源、在轨储能能源，重点调查航天氢能、太阳能电池、锂离子储能电池、化学推进剂等新型能源，梳理各类能源的能量转化方式、化学反应原理、应用优势与适用场景。 同时，教师明确探究要求与成果规范，指导学生甄别网络科普资料、官方航天科普平台、教材拓展素材的有效信息，剔除无效、片面内容，保证调查资料的科学性、准确性。要求小组在探究过程中做好资料记录、观点标注、问题汇总，梳理探究过程中遇到的疑难问题，为后续课堂研讨、成果展示、难点突破做好准备。通过任务拆解与分工落实，培养学生的团队协作能力、自主探究能力与信息筛选处理能力。 （四）深度探究，案例剖析，突破教学重难点 各小组完成资料搜集与初步梳理后，进入课堂深度探究与案例剖析环节，教师结合典型航天案例，引导学生聚焦重难点，开展深度研讨，实现知识的内化与迁移。在新型材料探究板块，教师选取我国神舟飞船、天宫空间站、长征系列火箭的核心材料为典型案例，逐一深度解析。 针对航天特种合金材料，引导学生结合金属合金知识，分析航天钛合金、高强铝合金的成分特点，对比纯金属，总结其耐高温、耐腐蚀、密度小、强度高的核心优势，解读其用于航天器框架、机身结构的原因，让学生深刻理解性质决定用途的核心逻辑。针对航天隔热防热复合材料，结合合成材料、复合材料知识，分析碳纤维、酚醛树脂基复合材料的结构特点，解析其在火箭升空高速摩擦高温、太空极端温差环境中，实现隔热、防烧蚀、保稳定的作用，突破学生对新型复合材料应用认知的局限。同时补充航天密封材料、防腐材料的应用，让学生全面认知航天材料的多元化适配特性。 在新型能源探究板块，教师结合航天动力与在轨供电场景，深度剖析核心新型能源的化学原理。针对航天太阳能电池，引导学生分析光能与电能的转化过程，结合化学电池原理，了解光伏材料的特性，理解空间站长期在轨供电的能源保障原理。针对航天推进剂氢能与新型化学推进剂，梳理燃料燃烧的化学反应方程式，分析化学能向热能、动能的转化过程，对比传统化石燃料，总结航天新型推进剂热值高、无污染、推力稳定的优势。针对航天器储能锂电池，分析其充放电过程中的化学反应，理解电能与化学能的相互转化，明确其在无光照环境下的储能供电作用。 探究过程中，教师针对教学难点精准引导，帮助学生突破认知障碍。重点指导学生整合多学科知识，将材料化学性质、能量转化规律与航天工程需求结合，分析材料、能源的适配逻辑，避免单一知识碎片化理解。同时鼓励学生主动提出探究疑问，如为何普通电池无法用于航天、太空辐射对材料性能有哪些化学影响等，通过师生互动、小组辩论，深化学生的深度探究思维，切实攻克本课重难点。 （五）课堂总结，体系梳理，巩固核心知识 课堂收尾阶段，教师带领学生系统性梳理本节课的全部学习内容，整合知识框架，夯实核心知识点。首先复盘本课两大核心探究内容，系统回顾航天新型材料的分类、化学性质、应用优势，重申物质结构决定性质、性质决定用途的化学核心观念。其次梳理航天新型能源的种类、化学反应原理、能量转化方式，明确新型能源相较于传统能源的核心优势。 同时，教师总结本课的跨学科探究方法，梳理资料搜集、筛选分析、合作探究、案例剖析、成果归纳的完整实践流程，让学生掌握跨学科实践活动的通用学习方法，为后续同类实践课程奠定基础。针对本节课的重难点、学生探究过程中的共性问题再次强化讲解，纠正认知误区，巩固知识体系。 最后，教师升华课堂主题，强调化学是支撑航天科技、高新产业发展的基础学科，引导学生重视化学基础知识的学习，主动培养科学探究、创新实践能力，树立崇尚科学、勇于探索、爱国奉献的科学精神，全面落实学科核心素养的培养目标，实现知识学习、能力提升、素养培育的三位一体教学效果。 ( - 3 - ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $