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案--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该教案聚焦氧气性质、实验室制氧原理及跨学科设计简易供氧器，通过高原旅游、居家老人等真实场景导入，提出驱动性问题，连接实验室制氧与实际应用需求，搭建从理论到实践的学习支架。 特色在于以需求分析、资料调研、方案设计、动手制作、测试优化的完整流程落实科学探究与实践，通过对比实验室与商品化供氧器培养科学思维，结合废旧塑料瓶制作、定量计算试剂用量渗透科学态度与责任。提升学生实践能力，为教师提供跨学科教学范例。

跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器 教案 一、基本信息 学科：化学 课时：1 课时 所属学习主题：人教版九年级上册 化学反应的定量关系、跨学科实践活动 二、教学目标 化学观念：巩固氧气的性质、实验室制取氧气的反应原理与装置特点，认识化学反应可以实现物质转化，能运用反应原理选择供氧方案。 科学思维：对比简易供氧器制氧原理与实验室制氧的异同，多角度分析装置优劣，初步建立工程设计思路。 科学探究与实践：经历需求分析、资料调研、方案设计、动手制作、测试优化完整实践流程，能利用生活材料制作简易供氧器；学会定量估算试剂用量，开展产品测试。 科学态度与责任：结合人群场景需求认识供氧器的实用价值，形成安全、低成本、便捷的工程设计意识；学会合作交流，反思实践过程中的问题。 三、教学重难点 教学重点：依据真实需求选择制氧原理，设计简易供氧器结构；对比商品化供氧器与实验室制氧装置的差异。 教学难点：结合工程要求（便携、安全、低成本）优化装置；综合多学科知识分析供氧器工作原理，完成产品调试与改进。 四、教学准备 素材：商品化供氧器说明书、实物供氧器图片；生活废旧塑料瓶、导管、密封胶、分液装置；过氧化氢溶液、二氧化锰（或制氧剂）等实验试剂；绘图工具。 五、教学过程 （一）情境导入（5 分钟） 教师展示素材：氧气和人体健康密切相关，高原出行、户外徒步、老人居家吸氧等场景下，人们需要携带方便、操作简单、安全可靠、成本较低的供氧设备。 提出驱动性问题：我们能否利用生活材料与化学试剂，自主设计并制作简易供氧器？顺势引出本节课跨学科实践主题：基于特定需求设计和制作简易供氧器。 （二）任务一：了解需求（10 分钟） 活动 1：场景与人群讨论 组织学生小组讨论：哪些人群、场景需要供氧器，对应的供氧器应当具备什么特点。 师生汇总典型场景： 高原旅游人群：要求便携、无需电源、持续供氧； 居家老人轻度缺氧：操作简单、安全性高； 户外应急救援：低成本、快速启动。 活动 2：确定制作目标 各小组选择一种使用场景，小组讨论确定本组简易供氧器设计与制作目标，记录要点：供氧时长、便携性、操作要求、成本限制、安全要求。 示例目标参考：适用于短途户外徒步，一次性简易供氧器，无需通电，组装简单，持续供氧 15 分钟以上，材料全部选用生活废旧物品。 （三）任务二：获取信息（12 分钟） 1. 认识商品化供氧器 学生查阅资料，了解市面上商品化供氧器主要类型：化学制氧型、电解制氧型、压缩氧气瓶。 条件允许可阅读供氧器说明书，观察实物，完成拆解观察，梳理组成部件、结构、工作原理、操作方法。 2. 对比分析探究 小组合作，对比商品化供氧器制氧方式与实验室制取氧气，从制氧原理、气体收集方法、仪器装置三个维度对比，填写下表： 对比项目 实验室制取氧气（以过氧化氢制氧为例） 商品化化学简易供氧器 制氧原理 过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成氧气 过碳酸钠与水反应释放氧气 → 收集方法 排水集气法、向上排空气法，氧气直接收集在集气瓶中 不需要储存氧气，氧气直接导出，经过湿化后供人呼吸 仪器装置 硬质反应容器、导管、集气瓶；装置固定，不便移动 一体化密封容器、出气导管、湿化仓；结构轻量化，便于携带 交流研讨 综合多学科知识分析差异原因：实验室装置优先满足气体收集、便于检验；商品化供氧器优先兼顾便携、安全、持续出气、适合人体呼吸使用。教师总结供氧器核心组成特点：反应仓、湿化仓、出气导管、密封结构。 （四）任务三：设计制作（15 分钟，需课前做好准备） 本任务分为方案设计、动手制作、测试优化三个环节 方案设计 各组依据前期确定的使用需求，选定制氧反应原理；规划供氧器整体组成结构，绘制简易设计图纸；结合供氧时长，通过化学计算确定所需试剂用量。 动手制作 利用生活材料按照图纸搭建简易供氧器，搭建完成后检查装置气密性，保证装置不漏气。 试验、优化与撰写说明书 ① 开展供氧效果试验，观察氧气产生速率、持续供氧时间； ② 从工程技术角度分析实验现象：出气过快 / 过慢的原因、装置漏气问题、湿化效果等；针对性改良结构； ③ 编写自制供氧器使用说明书，包含使用步骤、安全注意事项、试剂配比、存放要求。 （五）展示与交流（5 分钟） 小组依次展示自制供氧器，介绍产品：工作原理、制作材料、制作方法、供氧测试效果，现场简易演示。 开展组间互评：从安全性、便携性、供氧稳定性、成本、操作便捷性互相评价。 学生分享本次跨学科实践活动收获与体会。 （六）课堂小结（3 分钟） 师生共同梳理完整实践流程：需求调研→资料搜集→方案设计→制作实施→测试优化→成果展示； 再次强调：化学物质转化原理是供氧器设计的基础，工程设计需要同时兼顾原理、安全、使用场景、成本等现实条件，体会化学知识解决真实生活问题的价值。 六、板书设计 跨学科实践 4 基于特定需求设计和制作简易供氧器 （一）、任务 1 了解需求：人群、场景 → 确定设计目标 （二）、任务 2 获取信息 商品化供氧器 VS 实验室制氧（原理、收集、装置对比） （三）、任务 3 设计制作 选择原理→绘图设计→定量计算试剂→制作装置→测试优化→编写说明书 反应原理参考： （四）、展示交流：原理、效果、评价、反思 七、作业布置 完善自制供氧器使用说明书； 记录实践活动中遇到的装置问题以及对应的改进方案，撰写实践活动小结。 八、教学反思 学生能否结合真实场景合理提出供氧器设计要求； 学生能否准确区分实验室制气装置与实用供氧设备设计思路差异； 动手制作环节时间分配是否合理，如何更好引导学生从工程角度优化装置； 落实课标跨学科实践、科学思维、科学探究相关素养目标。 word理化 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $