第4章 跨学科实践活动3 调查家用燃料的变迁与合理使用教学设计-2026-2027学年九年级化学沪教版上册

该初中化学教学设计聚焦家用燃料的变迁历程、燃烧条件及合理使用，通过展示老旧柴草灶台到现代天然气灶具的变迁，提问学生家中燃料使用体验，引出燃料迭代原因与科学使用问题，搭建生活与化学知识的学习支架。 此设计以任务式跨学科实践为特色，课前小组访谈祖辈燃料使用积累素材，课堂通过蜡烛燃烧与氧气浓度、木炭接触面积对比实验落实科学探究与实践，多维度分析燃料变迁原因培养科学思维，强调绿色环保与安全责任体现科学态度与责任。帮助学生提升探究能力和环保意识，为教师提供生活化教学案例，助力核心素养落地。

跨学科实践活动3 调查家用燃料的变迁与合理使用（教学设计） 课题 课时安排 核心 素养目标 宏观辨识与微观探析：辨识不同燃料燃烧现象，结合微观原理理解燃烧差异。 科学思维：对比分析燃料变迁优劣，归纳能源优化规律。 科学探究与实践：通过调查、实验探究掌握燃料合理使用方法。 科学态度与责任：树立节约能源、绿色环保、安全用气的意识，关注能源可持续发展，践行低碳生活理念，承担社会责任。 重点 和难点 教学重点：梳理家用燃料的变迁历程，掌握燃料充分燃烧的条件与合理使用方法，明确不同燃料的优缺点。 教学难点：结合化学原理、环保、经济、安全多维度分析燃料变迁原因，将理论知识灵活应用于生活实践，自主优化家用燃料使用方式，建立能源合理利用的系统思维。 教学过程 教学环节 教学活动 设计意图 导入新课 从老旧柴草灶台、蜂窝煤炉，到液化气灶台、现代天然气灶具。提问学生家中日常使用的燃料，引导学生对比不同燃料的使用体验。顺势引出问题：家用燃料为何不断更新迭代？如何科学使用燃料、节约能源、减少污染？以此切入本节课的实践探究主题。 立足新课标跨学科教学要求，以生活真实问题为驱动，通过任务式实践活动，打通化学知识与生活的壁垒，培养学生探究能力与环保责任意识，落实核心素养育人目标。 讲授新课 任务一：课前调查梳理——追溯家用燃料的变迁历程 本任务为课前前置实践任务，以小组为单位开展生活化调查，让学生走出课本、走进生活，依托访谈、资料查阅、生活观察等方式，系统梳理我国家用燃料的发展变迁脉络，为课堂深度探究积累真实素材。班级学生以四人小组为单位，明确分工，分别负责祖辈燃料使用调查、父辈燃料使用调查、当代家用燃料调研、资料汇总整理四项工作，确保每位学生深度参与实践过程。 各小组围绕指定调查方向开展实践，通过询问家中长辈、查阅生活史料、观察家庭日常用气设备、社区走访等形式，完整收集不同时代主流家用燃料的相关信息，重点记录柴草、煤炭、液化石油气、天然气四类核心家用燃料的使用年代、使用方式、设备特点、使用弊端、普及原因等关键内容。同时，学生需自主整理调查素材，形成小组调查记录表，清晰罗列各类燃料的核心信息，梳理燃料迭代的时间脉络。 课堂伊始，各小组依次展示课前调查成果，全员交流汇总，共同梳理出完整的家用燃料变迁主线：传统柴草燃料→固体煤炭燃料→液化石油气→管道天然气。在小组展示过程中，教师引导学生逐一补充各类燃料的细节特征，完善认知体系。针对柴草燃料，学生结合长辈口述可知，这是最早的家用烹饪燃料，取材便捷、成本极低，农村地区广泛使用，但燃烧时烟雾量大、灰烬多，燃烧不充分，热效率极低，且极易引发火灾，污染居家环境。 针对煤炭燃料，学生通过调查发现，煤炭是柴草之后的主流家用燃料，分为蜂窝煤、块煤等类型，燃烧热值高于柴草，储存更便捷，摆脱了柴草取材受限的问题，曾广泛应用于城乡家庭取暖、烹饪。但煤炭燃烧存在明显短板，燃烧会产生大量二氧化硫、粉尘等污染物，造成空气污染，易引发呼吸道疾病，同时煤炭燃烧不充分会产生有毒的一氧化碳，存在极大安全隐患，且煤炭运输、堆放占用空间，使用繁琐。 针对液化石油气，学生结合生活观察与资料查阅总结，该燃料是城镇化发展后的主流燃料，以罐装形式储存、运输，使用便捷，燃烧火焰稳定，热值较高，相比煤炭污染大幅降低，无需繁琐的生火、清灰操作，适配城市家庭生活需求。但液化石油气属于罐装燃料，存在罐体老化、搬运泄漏风险，储存条件要求较高，且燃料成本相对偏高，长期使用经济性不足。 针对当前普及的天然气，学生通过社区调研、家庭观察得出，管道天然气依托市政管道输送，无需储存罐体，使用随开随用、便捷高效，燃烧充分、火焰洁净，污染物排放量极少，热值稳定，安全系数更高，是目前最适配家庭使用的清洁燃料。同时天然气管道集中输送，大幅降低了家用燃料的使用成本，兼顾环保、安全、经济多重优势。 全员交流结束后，教师引导学生整合所有调查信息，自主归纳家用燃料的整体变迁规律。学生通过对比分析可得出，家用燃料的迭代始终遵循高效化、清洁化、安全化、便捷化的发展趋势，从高污染、低效率、高风险的传统燃料，逐步迭代为低污染、高效率、高安全、易使用的清洁能源，这一变迁过程贴合社会发展、科技进步以及人们生活品质提升的需求，同时契合生态环保的发展理念。 任务二：深度探究分析——剖析燃料变迁的核心原因 依托任务一梳理的燃料变迁历程，本任务开展课堂深度探究，引导学生跳出表面现象，从化学原理、环境保护、经济成本、使用安全、社会发展五个核心维度，深度剖析家用燃料不断迭代更新的根本原因，培养学生多角度、系统性的科学思维，落实跨学科核心素养。本任务以小组合作探究、课堂研讨、师生互动总结的形式开展。 首先，从化学燃烧原理维度探究。学生结合前期所学燃烧条件、燃料热值、完全燃烧与不完全燃烧的相关知识，对比四类燃料的燃烧特性。柴草、煤炭属于固体燃料，可燃物接触氧气的面积有限，极易发生不完全燃烧，不仅燃料利用率低，浪费能源，还会产生一氧化碳、炭黑等有害物质。而液化石油气、天然气属于气体燃料，分子分散性强，能与空气充分混合，与氧气接触面积大，更容易实现完全燃烧，燃烧热值高、能量利用率高，燃料浪费少，从化学燃烧效率层面具备绝对优势。 其次，从生态环境保护维度分析。学生结合生活现象与化学知识，对比不同燃料燃烧的产物与污染程度。柴草燃烧产生大量烟尘、草木灰，造成居家空气污染；煤炭燃烧会释放二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物等污染物，是造成大气污染、酸雨、雾霾的重要诱因之一，对生态环境和人体健康危害极大。液化石油气燃烧污染物大幅减少，但仍有少量杂质排放；天然气主要成分为甲烷，完全燃烧只生成二氧化碳和水，几乎无有害污染物排放，是典型的清洁能源，契合绿色环保的发展要求。 再次，从经济成本与生活便捷维度研讨。结合社会发展与生活实际，传统柴草无需采购，但取材、生火、清理灰烬流程繁琐，耗费大量时间人力，适配落后的生活条件。煤炭采购成本较低，但运输、储存、使用流程复杂，需要定期换煤、清炉，耗时费力。液化石油气罐装使用，采购、搬运繁琐，长期使用费用较高。天然气依托管道输送，无需人工搬运储存，使用流程极简，且单位热值成本更低，长期使用经济性最优，适配现代快节奏的生活方式。 最后，从使用安全与社会发展维度总结。柴草明火燃烧裸露，极易引发火灾，安全隐患极大；煤炭燃烧易产生一氧化碳，密闭空间使用易引发中毒事故，风险极高。液化石油气罐体若老化、暴晒、磕碰，易发生燃气泄漏、爆炸等安全事故。天然气管道密闭输送，配备专业安检设备，泄漏报警装置完善，日常使用安全系数大幅提升。同时，随着城镇化建设、能源技术进步，管道天然气普及成为必然趋势，贴合社会现代化发展进程。 各小组完成多维度探究分析后，汇总探究成果，开展课堂集体交流，教师针对性点评、补充、梳理，帮助学生构建完整的认知体系，让学生明确家用燃料的变迁并非偶然，是科技进步、环保需求、生活升级、安全保障多重因素共同作用的结果，让学生学会用辩证、全面的思维分析生活中的化学现象与社会问题。 任务三：实验探究实操——掌握燃料充分燃烧的条件与方法 本任务依托课堂实操小实验，结合教材核心知识点，聚焦燃料合理使用的核心问题，引导学生通过动手操作、现象观察、原理分析，精准掌握燃料充分燃烧的条件，总结家用燃料的科学使用方法，实现理论与实践的深度融合，提升学生的科学探究与实践能力。 教师先引导学生回顾燃烧的三大基础条件：可燃物、氧气、温度达到可燃物的着火点，顺势提出探究问题：生活中相同燃料，为何燃烧效果差异极大？如何让家用燃料充分燃烧，提升利用率、减少污染？随后组织学生开展两组对照实验，全程自主操作、观察记录、分析总结。 第一组对照实验：探究氧气浓度对燃料燃烧的影响。准备两支相同的蜡烛、一个烧杯、鼓风机。第一支蜡烛正常在空气中燃烧，观察火焰颜色、燃烧剧烈程度；第二支蜡烛用鼓风机缓慢送风，增大氧气供应量，对比观察燃烧现象。学生可清晰观察到，自然燃烧的蜡烛火焰偏黄、燃烧柔和，存在少量黑烟；送风后氧气充足，火焰呈蓝色、燃烧更剧烈、无黑烟，燃烧更充分。 第二组对照实验：探究可燃物与氧气接触面积对燃烧的影响。准备等量的块状木炭与粉末状木炭，分别置于两个相同的燃烧匙中，在相同环境下点燃，对比燃烧速率、剧烈程度与残留灰烬。学生观察发现，粉末状木炭燃烧速度更快、火焰更旺、燃烧更彻底，残留灰烬极少；块状木炭燃烧缓慢，燃烧不充分，残留大量未燃烧的炭块。 实验结束后，各小组结合实验现象，自主归纳燃料充分燃烧的两大核心条件：一是燃烧过程中有充足的氧气供应；二是燃料与氧气有足够大的接触面积。教师结合家用燃料使用场景，引导学生将实验结论转化为生活实操方法，梳理家用燃料的合理使用技巧。 针对气体燃料天然气、液化石油气，日常使用时需合理调节燃气灶风门，保证空气充分进入，为燃料燃烧提供充足氧气，避免因氧气不足导致燃料不完全燃烧、产生一氧化碳、浪费能源且污染空气。同时，定期清理燃气灶炉头油污、杂质，防止气孔堵塞，保障燃气顺畅排出，与空气充分混合接触，保证燃烧充分。 针对传统固体燃料煤炭、柴草，使用时需将燃料架空摆放，避免紧密堆叠，增大燃料与空气的接触面积，同时保持灶台通风良好，保障氧气供应，促进燃料充分燃烧，减少黑烟、一氧化碳的产生。同时避免燃料堆积过密、通风不畅，杜绝不完全燃烧带来的能源浪费与安全隐患。 此外，教师补充拓展生活实操知识，引导学生结合燃烧原理规避错误使用方式。家用燃气灶使用时，若出现黄色火焰、锅底熏黑的现象，说明燃料燃烧不充分，需及时调节风门、清理炉头，优化燃烧条件。同时，燃料燃烧需匹配适宜温度，避免低温燃烧导致燃烧不充分，最大限度提升燃料利用率，实现节能、环保、安全的使用目标。 任务四：实践应用升华——科学选择与合理使用家用燃料 本任务立足生活实际，聚焦学以致用，引导学生结合前文所学的燃料变迁规律、燃烧原理、使用方法，结合不同家庭居住环境、生活场景，学会科学选择家用燃料、规范使用燃料、规避安全风险，同时树立节能低碳、绿色环保的能源使用理念，实现知识应用与素养提升的双重目标。 首先开展场景辨析探究，教师设置不同生活场景，组织学生小组研讨，选择最优家用燃料并说明理由。场景一：城市高层住宅家庭，无独立燃料储存空间。学生结合所学分析，城市高层住宅最适宜使用管道天然气，无需储存、便捷安全、清洁无污染，适配城市住宅环境，符合市政能源配套要求。场景二：偏远农村无天然气管道覆盖区域。学生研讨得出，可优先选择液化石油气，兼顾便捷性与环保性，替代高污染的柴草、煤炭，提升生活品质、减少环境污染。 其次，学生结合生活经验与化学知识，系统梳理家用燃料使用的安全规范与节能技巧。在安全使用方面，明确燃气使用后及时关闭阀门，杜绝燃气泄漏；厨房保持常年通风，避免燃气、一氧化碳积聚引发中毒、爆炸事故；定期检查燃气管道、阀门、灶具，及时更换老化设备，杜绝安全隐患；严禁在密闭空间长时间使用燃气灶具。 在节能环保使用方面，总结出按需调节火焰大小，避免火焰过大造成燃料浪费；保持灶具清洁，保证燃烧充分；优先选择清洁高效的天然气，减少高污染燃料使用；杜绝燃料不完全燃烧，减少污染物排放。同时引导学生明确，合理使用燃料不仅能节约家庭生活成本，更能减少大气污染、保护生态环境，践行绿色低碳的生活理念。 最后，开展拓展思考探究，引导学生展望家用燃料的未来发展趋势。结合现有燃料的优缺点、环保政策、能源科技发展，学生自主思考、交流发言，提出未来家用燃料将朝着零污染、可再生、更安全、更便捷的方向发展，氢能、太阳能等清洁能源有望逐步普及，进一步优化家庭能源使用结构，助力生态环境保护与可持续发展。通过拓展探究，拓宽学生视野，培养学生创新思维与社会责任感。 任务五：课堂总结梳理——构建系统化知识实践体系 课堂尾声，教师引导学生以小组为单位，自主梳理本节课所有探究内容，串联课前调查、课堂探究、实验实操、生活应用的全部知识点，构建系统化的知识框架。学生自主总结家用燃料的完整变迁历程、变迁核心原因、燃料充分燃烧的条件、家用燃料科学使用方法与安全规范，梳理本节课的核心探究方法与跨学科知识应用思路。 教师结合学生总结内容，进行精准补充、梳理升华，明确本节课的核心价值：化学知识源于生活、服务生活，家用燃料的迭代与使用优化，是化学原理、生态环保、社会发展、科技进步的综合体现。引导学生在今后的生活中，主动运用化学知识观察、分析生活现象，规范自身生活行为，践行节能、环保、安全的能源使用理念，主动向家人普及科学用气知识，发挥学科知识的生活价值与社会价值。 本节课全程采用任务式跨学科实践教学模式，贴合新教材新课标教学要求，摒弃传统理论灌输的教学方式，以生活真实问题为驱动，层层递进设置探究任务。从课前生活化调查积累素材，到课堂深度探究、实验实操、生活应用，全程突出学生主体地位，让学生在自主探究、合作实践中掌握核心知识。同时融合多学科知识，打通知识与生活的壁垒，有效培养学生的科学探究能力、逻辑思维能力，深化绿色环保、安全责任的核心素养，实现知识学习、能力提升、价值引领的三维教学目标。 作业布置 完成分层作业 教学反思 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $