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--2026-2027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及吉林本地污染源，围绕微型空气质量检测站的组装与使用展开。通过吉林秸秆焚烧航拍、雾霾实拍情境导入，复习空气成分后梳理污染物种类与本地来源，为检测站组装和数据分析搭建知识支架。 此资料以跨学科实践为特色，融合化学污染物知识、地理静稳气象原理与工程组装技术，通过小组合作组装检测站、多地点采样分析，培养科学探究与实践能力。结合本地案例引导学生提出治理建议，落实科学态度与责任，提升学生环保意识和数据处理能力，为教师提供丰富实操资源。

九年级化学上册教案 课题 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 第1课时 总第1课时 设计者 参研人 授课时间 月 日第 节 素养目标 化学观念 回顾空气组成、空气污染物（PM2.5、CO、SO₂、NO₂、臭氧），明确吉林本地秋冬主要污染源为秸秆焚烧、燃煤供暖，掌握各类污染物产生途径与人体危害。 理解微型检测站核心原理：传感器将气体 / 颗粒物浓度转化为电信号，实现空气质量定量检测，建立物质性质→检测技术→环境影响关联观念。 区分纯净空气、污染空气，结合污染物认识空气污染属于混合物环境问题，深化物质分类思想。 科学思维 通过多地点检测、数据对比，形成实地采样→数据记录→证据分析→污染成因推理逻辑，用数据支撑环境判断。 结合吉林秋冬静稳天气、逆温层知识（融合地理），分析雾霾不易扩散的原因，形成跨学科综合分析思维。 辨析 “单一污染源”“复合污染”，区分人为 / 自然污染，辩证看待秸秆焚烧利弊，提出合理治理方案。 科学探究与实践 小组合作完成微型检测站识别、规范组装、电路调试，掌握传感器、单片机、显示屏各部件功能，规范接线操作。 自主选定校园操场、教室、校门口、小区路边 4 个点位，定时采集 AQI、PM2.5、CO 数据，规范填写检测记录表。 根据检测数据绘制简易对比图表，小组交流污染成因，设计本地空气改善可行性方案，提升工程实践、数据处理能力。 科学态度与责任 结合吉林秋季秸秆焚烧、冬季燃煤供暖重污染乡土案例，认识大气污染对呼吸道、交通的危害，树立家乡生态保护责任感。 小组分工协作组装设备、实地监测，养成严谨记录、实事求是的数据记录习惯；体会监测技术对环保治理的支撑作用。 主动宣传秸秆还田、绿色出行、集中供暖等吉林本地治污措施，践行低碳环保生活方式。 教学重难点 重点： 常见空气污染物种类、吉林本地主要污染源与危害； 微型空气质量检测站部件识别、规范组装步骤； 多地点采样、数据记录与对比分析，从数据判断空气质量优劣。 难点： 理解传感器将污染物浓度转化为电信号的检测原理（不超纲，简化讲解，不深入电路电学公式）； 融合化学、地理、道法知识综合分析吉林本地雾霾形成原因； 根据实测数据提出贴合本地、可落地空气治理建议。 教学准备 多媒体资源 吉林秋季秸秆焚烧航拍实拍、本地重污染天气实景、市生态环境局空气质量周报、微型检测站组装分步动画、污染物科普短视频、数据记录表模板、分层习题 PPT。 实验组装器材（每组一套） PM2.5 粉尘传感器、一氧化碳传感器、单片机控制板、液晶显示屏、面包板、杜邦连接线、USB 电源线、收纳外壳； 备用工具：小号螺丝刀、绝缘胶带、标签贴纸。 配套资料 设备组装步骤图解、空气质量检测数据记录表、小组互评量表、分层课后实践任务单。 跨学科 & 吉林乡土素材 化学：空气污染物化学性质；地理：吉林秋冬逆温、静稳气象；道法：秸秆禁烧政策；本地素材：秸秆还田、集中供暖、城市绿化治理案例。 教学板块 教与学活动 二次备课 导入新课 任务一：回顾空气与本地污染知识 任务二：认识并组装微型空气质量检测站 任务三：校园多点检测与数据对比分析 课堂练习与小结 教师活动 展示吉林秋季秸秆焚烧航拍图片、秋冬雾霾校园实拍，提问：每年秋收、供暖季我市空气容易变差，看不见的 PM2.5、有害气体如何精准检测？引出本节课实践任务：组装并使用微型空气质量检测站，板书课题。 学生活动 结合自身秋冬戴口罩、取消户外体育课生活体验，思考空气质量监测的必要性，明确组装、实地检测两大课堂任务。 设计意图 乡土真实情境切入，贴合学生生活，激发环境探究与家乡保护意识。 吉林秸秆焚烧航拍 秸秆禁烧宣传图 教师活动 1. 复习：洁净空气成分（N₂78%、O₂21%）； 2. 梳理五类空气污染物：PM2.5、CO、SO₂、NO₂、O₃，讲解各自来源； 3. 结合吉林本地讲解：秋收秸秆焚烧、冬季散煤取暖是本地首要污染源，静稳天气污染物难以扩散； 4. 简单介绍 AQI 分级标准（优、良、轻度、重度污染）。 5. 即时判断题巩固，区分二氧化碳不属于空气污染物。 学生活动 记录本地污染源，结合生活交流雾霾带来的不便，完成课堂判断小题。 设计意图 夯实化学基础，融合家乡环境现实，为后续数据分析铺垫理论依据。 教师活动 1. 实物拆解展示各部件，讲解基础功能（不超纲，规避复杂电学原理）： 传感器：捕捉空气中颗粒物、有害气体； 单片机：处理信号；显示屏：实时显示 AQI、PM2.5 数值； 面包板、导线：连通整套设备； 2. 分步演示标准组装流程，强调接线正负极、导线牢固两大注意事项，演示错误接线造成设备无数据的现象； 3. 组装完成后 USB 通电调试，示范读取实时空气数据； 4. 巡视各组组装，及时纠正接线混乱、部件漏装问题。 学生活动 小组分工（组装员、记录员、调试员），对照图解分步组装设备，通电调试，记录设备正常 / 异常现象。 设计意图 工程实践动手环节，落实科学探究实践素养，简化电学知识，严格控制难度不超九年级课标。 微型检测站部件示意图 教师活动 1. 布置采样点位：教室、操场开阔处、校门口道路旁； 2. 示范规范检测操作：设备静置 1 分钟待数值稳定再读数，同步记录时间、地点、PM2.5、AQI； 3. 引导小组对比三处数据差异，提问：道路边数值更高的原因（汽车尾气、扬尘）；结合吉林秋冬条件思考室外早晚数据变化； 4. 组织小组讨论，结合本地秸秆、燃煤污染，提出 1-2 条改善空气建议。 学生活动 携带组装完成的检测站分点位采样，填写数据表格，绘制简易对比柱状图，小组交流污染成因与治理办法。 设计意图 实地定量检测，用真实数据支撑结论，融合化学、地理跨学科分析。 教师活动 师生共建课堂主线：空气污染物（吉林本地来源）→检测站组装→多点采样数据分析；各小组简要展示设备与数据图表，发放互评量表从组装规范、数据完整、方案合理三方面打分。 学生活动 梳理本节课跨学科收获，倾听各组分享家乡空气治理思路。 分层实操：基础组完成设备基础组装；中等组完成三点位检测记录；优等生自主设计家庭 / 社区拓展检测方案； 课堂生成：学生追问传感器内部化学反应，简化说明 “物质接触产生电信号”，不拓展高中电化学； 乡土拓展：剩余时间播放吉林秸秆还田、集中供暖治理短视频； 器材备用：多备传感器、杜邦线，防止组装断线影响实践。 板书设计 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 一、空气与吉林本地污染 1. 污染物：PM2.5、CO、SO₂、NO₂ 2. 吉林污染源：秸秆焚烧、冬季燃煤、机动车尾气 二、检测站组成 & 组装 传感器（采集污染物）+ 单片机（处理）+ 显示屏（读数） 组装要点：导线接牢、分清正负极，通电调试 原理：污染物→电信号→显示数值（简化，不超纲） 三、实地检测与分析 点位：教室 / 操场 / 校门口 数据越大→污染越重 四、家乡护空气建议 秸秆还田、集中供暖、绿色出行、多植树 五、跨学科融合 化学（污染物）+ 地理（气象雾霾）+ 工程（设备组装） 教学反思 本节课结合吉林秸秆焚烧、供暖雾霾乡土素材，学生代入感强，组装设备、实地检测实操环节参与度高；学生能熟练区分本地污染源，但对传感器信号转化原理理解较浅，课堂仅做简化讲解，未超纲。 分层作业 基础巩固（全员必做） 1. 下列属于空气污染物的是（） A. 氮气 B. 二氧化碳 C.PM2.5 D. 稀有气体 2. 吉林秋季雾霾主要人为污染源是________。 3. 写出微型检测站三个核心部件名称。 能力提升（中等难度） 1. 简述校园道路旁 PM2.5 数值高于操场的原因。 2. 结合吉林秋冬天气，为什么雾霾天空气污染物不易扩散？ 3. 写出两条适合本地减少空气污染可行措施。 拓展探究（选做拔高） 1. 家庭实践：周末用简易检测工具检测小区早晚空气质量，记录对比； 2. 跨学科手抄报：主题《守护吉林蓝天》，融合污染物知识与秸秆治理办法； 3. 查阅本地生态环境局空气质量公告，摘抄一条本地治污政策。 参考答案 基础巩固 1. C；2. 秸秆露天焚烧；3. 粉尘传感器、单片机、液晶显示屏 能力提升 1. 道路车辆尾气、路面扬尘增多； 2. 秋冬易出现静稳、逆温天气，空气对流弱，污染物堆积； 3. 秸秆粉碎还田、城区统一集中供暖（合理即可） 拓展探究 1. 提示：早晚出行车流大，清晨污染数值偏高； 2. 手抄报包含污染物、本地污染源、环保举措； 3. 示例：全域秸秆禁烧、秋冬重污染天气减少户外教学。 学科网（北京）股份有限公司 $