第五单元跨学科实践活动4基于特定需求设计和制作简易供氧器教学设计--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过氧化氢制氧反应原理、定量计算及简易供氧器设计制作，通过高原登山、居家吸氧真实场景导入，串联氧气制取旧知与第五单元定量计算，搭建跨学科实践学习支架。 以真实需求驱动，融合化学定量计算、物理气压控制、生物吸氧需求，通过小组合作完成从需求分析到装置组装测试的完整流程，培养科学探究与实践能力。利用废旧材料体现资源循环，落实科学态度与责任，帮助学生建立需求-原理-装置的科学思维，为教师提供可操作的项目式教学范例，提升课堂实效。

九年级化学上册教案 课题 第五单元 跨学科实践活动4基于特定需求设计和制作 简易供氧器 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 巩固过氧化氢制氧反应原理，能书写对应化学方程式，结合化学方程式计算制氧原料用量，理解化学反应定量关系。 区分市售医用、家用、便携式供氧器工作原理，明白物质性质决定用途。 掌握常温制氧优势（无需加热、安全便携），建立绿色化学、安全实验观念。 科学思维 基于高原、居家病人、户外三类真实需求，对比不同制氧方案优缺点，形成需求 — 原理 — 装置推理思维。 结合装置漏气、气流过快等实操故障，反向分析设计缺陷并提出优化方案。 融合化学定量、物理气压、生物供氧知识，建立多学科综合分析模型。 科学探究与实践 小组合作完成需求分析、原理筛选、装置草图绘制、生活化材料组装、气密性检验、供氧测试完整流程。 利用矿泉水瓶、软管等生活废弃物搭建简易供氧器，设置反应仓 + 加湿缓冲仓双层结构。 依据吸氧时长定量计算过氧化氢、二氧化锰用量，规范记录测试数据。 科学态度与责任 严格遵守液体试剂操作安全规范，养成工程设计严谨、反复调试的实践习惯。 认识化学技术在医疗急救、高原出行中的应用价值，体会化学守护人体健康。 选用废旧塑料瓶等材料，树立资源循环利用、低碳环保意识。 教学重难点 教学重点 1. 过氧化氢制氧反应原理、基于方程式定量计算原料用量； 2. 简易供氧器双层装置结构（反应仓、加湿仓）功能与组装要点； 3. 结合场景需求筛选制氧方案，装置气密性检查方法。 教学难点 1. 结合户外便携、居家舒缓吸氧两类差异化需求优化装置结构； 2. 综合化学定量、物理气压控制、生物吸氧舒适度跨学科设计； 3. 排查气流不稳、装置漏气等故障并改良设计。 教学准备 多媒体资源 高原缺氧、医院吸氧实景图；市售便携式制氧器图片；双层简易供氧装置结构图；制氧原理对比表格；化学方程式定量计算例题 PPT；小组设计草图模板。 实验教具与生活材料 每组：矿泉水瓶 2 个、硅胶软管、打孔器、注射器、止水夹、水槽；过氧化氢溶液、二氧化锰、清水； 教师演示：医用制氧机实拍模型、吸氧面罩。 配套纸质资料 供氧需求分析单、装置设计草图纸、定量计算练习纸、当堂评价表、分层实践作业。 教学板块 教与学活动 二次备课 导入新课 任务一：分析供氧场景，对比制氧方案 任务二：供氧器结构设计，绘制草图 任务三：小组组装、气密性检验与供氧测试 课堂练习与小结 教师活动 展示高原登山、老人居家吸氧两张图片，提问：不同场景下人们对供氧设备需求不一样，我们能不能用学过的制氧知识，自制简易供氧器？板书课题，逐条出示本节课四条实践目标。 学生活动 结合生活见闻分享吸氧场景，齐读实践目标，明确本节课四大任务：分析需求、选制氧原理、设计装置、组装测试。 设计意图 真实生活情境创设，串联氧气制取、第五单元定量计算旧知，激发实践创作兴趣。 教师活动 1. 梳理三类典型使用需求，出示对比表格： 使用场景 核心需求 适合制氧方式 高原户外登山 便携、常温、无电源 过氧化氢 / 过碳酸钠常温制氧 居家老人吸氧 气流平缓、带加湿、安全 双层缓冲简易装置 医院重症供氧 高纯度、持续供氧 大型医用制氧设备 2. 对比三种制氧原理优缺点： ①高锰酸钾加热：需热源、不便携带，不适合简易装置； ②电解水：需要电源，户外无法使用； ③过氧化氢 + 二氧化锰：常温反应、材料易得、产物无污染，为本活动最优方案。 3. 复习化学方程式： ， 讲解定量计算思路：根据吸氧时长计算所需过氧化氢质量。 学生活动 小组讨论不同场景供氧要求，填写需求分析单，回顾方程式计算步骤。 设计意图 表格直观对比需求与原理，完成化学方程式定量知识迁移，落实第五单元计算考点。 教师活动 1. 出示双层简易供氧装置示意图，讲解两大核心仓功能： 固液制氧装置 双层供氧结构图 ①下层反应仓：盛放过氧化氢、二氧化锰，发生制氧反应； ②上层加湿缓冲仓：装入清水，湿润氧气、平稳气流，避免气流直冲口鼻。 2. 讲解装置关键规范：导管长进短出、瓶盖密封、注射器控制加液速率、止水夹调节气流； 3. 布置小组任务：结合选定场景（户外 / 居家）绘制装置草图，标注材料、试剂、各部分作用。 4. 巡回指导草图绘制，点评缺陷：缺少加湿仓、导管接反、无控流装置。 学生活动 小组分工：绘图员、记录员、方案讲解员，合作绘制供氧器设计图，组内互评修改。 设计意图 融合工程设计思维，打通气体制备装置知识，落实跨学科设计实践。 教师活动 1. 演示组装步骤：瓶盖打孔→连接软管→分层固定两个塑料瓶→注水加湿仓； 2. 气密性检验方法：堵住出气口，向注射器加水，静置无漏气即为合格； 3. 安全操作提醒：过氧化氢避免接触皮肤，控制添加量，防止气流过大； 4. 组织小组实操，同步引导定量计算：若需供氧 10 分钟，计算所需过氧化氢用量； 5. 故障引导：出现气流过快、漏气，小组自主改良装置（加装止水夹、加固密封）。 学生活动 小组合作组装装置，检验气密性，添加试剂测试供氧效果，记录气流、加湿效果。 设计意图 动手实操落实科学探究实践，综合化学定量、物理压强跨学科应用。 教师活动 师生梳理完整实践流程：需求分析→原理选择→定量计算→装置设计→组装调试；各小组简短展示供氧器作品，从安全性、便携性、加湿功能三方面互评打分，布置课后拓展优化任务。 学生活动 梳理实践完整思路，小组代表介绍设计亮点，记录装置改良思路。 设计意图 复盘项目式实践全过程，当堂检验设计、计算、实操综合掌握情况。 易错专项预设：课前 2 分钟复习过氧化氢制氧方程式、根据方程式计算模板；重点提醒导管 “长进短出” 易错点。 分层实操设计： 基础层：完成基础双层供氧器组装，会简单原料定量计算； 提高层：根据居家需求增加气流控制结构，排查漏气故障； 拓展层：为高原登山设计轻量化便携供氧器，完整书写设计说明书。 课堂生成应对：学生提问能否用过碳酸钠，简单说明原理，对比过氧化氢优缺点。 教具优化：提前备好破损塑料瓶备用，分组发放打孔工具，减少器材等待时间。 板书设计 第五单元 跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器 一、场景与制氧原理 1. 场景：高原、居家、医院 2. 最优方案： （常温、便携） 二、供氧器双层结构 1. 下层：反应仓（过氧化氢 + 二氧化锰） 2. 上层：加湿缓冲仓（清水，平稳气流） 关键：导管长进短出、密封、止水夹控流 三、完整实践步骤 分析需求→选反应→定量计算→绘图设计→组装气密测试→优化改良 四、跨学科融合 化学：制氧反应、定量计算；物理：气体压强；生物：人体吸氧需求 教学反思 本节课以真实供氧需求为项目主线，融合氧气制取、第五单元化学定量计算核心知识，结合物理、生物跨学科内容，学生动手实践积极性高。 分层作业 基础巩固（全员必做） 1. 写出过氧化氢制取氧气的化学方程式。 2. 简易供氧器加湿仓的作用是？ 3. 简述装置气密性检验操作方法。 能力提升（中等难度） 1. 若制取 3.2g 氧气，计算需要过氧化氢的质量（完整六步计算）。 2. 画出本次小组自制供氧器简易结构图，标注各部件名称。 3. 写出两处装置容易漏气的位置与改良办法。 参考答案 基础巩固 1. 2. 湿润氧气，缓冲气流，防止干燥气体刺激呼吸道 3. 堵住出气导管，用注射器向装置内注水，观察无气泡渗出则气密性良好 能力提升 1. 解：设过氧化氢质量为 x 68 32 x 3.2g 68/32=x/3.2g x=6.8g 答：需过氧化氢 6.8g。 2. 绘图标注：反应仓、加湿仓、进气导管、出气导管、止水夹 3. 瓶盖打孔缝隙、软管接口处；可用胶带、橡胶圈密封加固 学科网（北京）股份有限公司 $