跨学科实践活动 7 揭秘 “暖宝宝”（表格式教学设计）--2026-2027学年九年级化学鲁教版下册

跨学科实践活动 7 揭秘 “暖宝宝”（教学设计） 课题 课时安排 核心 素养目标 化学观念：认识铁的缓慢氧化放热本质，明晰化学反应伴随能量转化。 科学思维：通过猜想、实验、数据分析，建立控制变量、证据推理的探究思维。 科学探究与创新意识：自主设计实验探究暖宝宝成分与原理，动手制作并优化产品。 科学态度与责任：体会化学服务生活的价值，树立合理利用化学变化、绿色处理化学废弃物的环保意识。 重点 和难点 教学重点：掌握暖宝宝发热的化学原理，明确铁粉、活性炭、氯化钠、水等核心成分的作用，理解缓慢氧化的放热特性。 教学难点：厘清各成分协同加速铁锈蚀的原理，结合跨学科知识解释暖宝宝持续稳定发热的原因，能自主设计实验优化自制暖宝宝的发热效果，实现知识的综合灵活运用。 教学过程 教学环节 教学活动 设计意图 导入新课 秋冬时节暖宝宝是常见保暖用品，撕开包装后便能持续发热，为人们抵御严寒。大家是否好奇，没有电源、无需加热的暖宝宝，发热的秘密是什么？其内部含有哪些物质？为何密封不发热、接触空气就能持续放热？本节课我们以任务探究为核心，层层拆解，揭秘暖宝宝背后的化学奥秘。 立足新课标跨学科实践要求，以生活化素材为载体，通过阶梯式任务探究，融合多学科知识，让学生在实操探究中内化知识、提升探究能力，感悟化学的实用价值。 讲授新课 任务一：感知生活物品，初识暖宝宝基本特征 教师引导学生结合生活经验，分享日常使用暖宝宝的场景与直观感受，梳理暖宝宝的使用特点。学生自由交流，总结暖宝宝的使用规律：未撕开外包装时，暖宝宝常温静置，无发热现象，可长期保存；撕开透气外包装、接触空气后，贴片温度逐渐升高，能够持续发热数小时，可贴身保暖，使用结束后贴片变为红褐色固体废弃物。 结合学生的生活感知，教师引导学生提出探究疑问，聚焦本节课核心探究方向。组织学生小组讨论，梳理出本节课需要解决的核心问题：暖宝宝能够发热的核心原因是什么？外包装密封保存、接触空气发热的本质区别是什么？其内部究竟含有哪些化学物质？不同成分在发热过程中分别承担什么作用？为何暖宝宝可以实现长时间、稳定、温和发热，不会瞬间高温放热？ 各小组汇总疑问后，教师进行梳理整合，明确本节课的探究主线，让学生清晰知晓本节课的探究目标。同时引导学生结合已学化学知识进行初步猜想，多数学生结合金属锈蚀知识，猜测暖宝宝发热与铁的生锈有关，初步建立生活现象与化学知识的关联，为后续深度探究奠定基础。本任务旨在激活学生生活经验，激发探究兴趣，培养学生发现问题、提炼探究主题的能力。 任务二：拆解实物材料，探究暖宝宝内部成分 本任务为实操探究任务，以小组为单位开展合作实验，每组发放全新未使用的市售暖宝宝、镊子、滤纸、烧杯、玻璃棒等实验器材。教师明确实验操作规范与安全要求，指导学生小心撕开暖宝宝透气内层包装，将内部黑色粉末状固体均匀平铺在滤纸上，仔细观察固体的颜色、状态、颗粒粗细等物理特征。 学生通过直观观察发现，暖宝宝内的填充物为黑色混合粉末，粉末质地疏松，夹杂少量细小颗粒，无明显异味。随后教师引导学生结合初中化学常见黑色固体物质，结合暖宝宝发热的猜想，小组讨论猜测混合粉末的可能成分，学生初步推测粉末中含有铁粉、活性炭等常见黑色固体。 为验证成分猜想，教师指导学生设计简单的成分验证实验。首先，取少量暖宝宝粉末置于烧杯中，加入适量蒸馏水，充分搅拌后静置，观察实验现象。学生观察到部分粉末不溶于水，烧杯底部有黑色沉淀，上层液体澄清无颜色变化。结合物质溶解性知识，排除可溶性有色物质的存在，初步佐证粉末为不溶性黑色固体混合物。 其次，利用磁铁吸附法验证铁粉存在。将磁铁靠近平铺的暖宝宝粉末，学生清晰观察到大量粉末被磁铁吸附，证明混合物中含有铁粉。随后取剩余不被吸附的黑色粉末，结合活性炭疏松多孔、吸附性强的特性，引导学生分析验证，确定粉末中含有活性炭。教师补充说明，暖宝宝粉末中还含有少量氯化钠、吸水性树脂等辅料，常温下与铁粉、活性炭均匀混合，共同构成发热体系。 各小组完成实验探究后，汇总实验现象与结论，统一明确暖宝宝核心原料：铁粉、活性炭、氯化钠、水及透气辅料。教师同步梳理各成分的基础物理性质，为后续探究成分作用、解密发热原理做好铺垫。本任务通过实物拆解、实验验证，培养学生观察实验、基于现象推理结论的科学探究能力，落实证据推理的科学思维。 任务三：解密发热原理，探究各成分核心作用 在明确暖宝宝成分的基础上，本任务聚焦核心重难点，探究暖宝宝的发热本质与各成分的协同作用。教师引导学生回顾已学知识，铁在潮湿的空气中会发生缓慢氧化，生成铁锈，该变化过程会释放热量，结合课前猜想，确定暖宝宝发热的本质是铁粉的缓慢氧化反应。 教师设置递进式探究问题，引导学生深度思考：生活中铁生锈速度缓慢，放热微弱，无法被人体感知，为何暖宝宝中的铁粉能快速、持续放热？活性炭、氯化钠、水在该反应中起到什么作用？密封包装为何能阻止发热？组织学生小组合作，设计对照实验，探究不同成分对铁锈蚀速率的影响。 各小组自主设计四组对照实验：第一组，纯铁粉与空气、蒸馏水接触；第二组，铁粉+蒸馏水+氯化钠混合接触空气；第三组，铁粉+蒸馏水+活性炭混合接触空气；第四组，铁粉+蒸馏水+氯化钠+活性炭混合接触空气。控制各组实验的温度、接触空气面积、药品用量等变量一致，观察各组铁粉的变化与放热情况。 学生持续观察实验现象发现，单一铁粉锈蚀速度极慢，无明显发热现象；加入氯化钠后，铁粉锈蚀速度小幅加快，轻微放热；加入活性炭后，锈蚀速度进一步提升；三种辅料与铁粉混合后，铁粉锈蚀速率最快，温度升高最明显，发热持续时间最长。 教师结合实验现象，深度解析各成分的作用：铁粉是核心发热反应物，通过与氧气、水发生缓慢氧化放热；活性炭具有疏松多孔的结构，能够吸附空气中的氧气和水蒸气，增大反应物接触面积，加快反应速率；氯化钠是电解质，能够增强体系导电性，进一步加速铁的吸氧腐蚀，让氧化反应更平稳、持续；水分是铁锈蚀的必要条件，保障反应持续进行。 同时解答密封不发热的原理：暖宝宝外包装为密封隔绝空气材质，密封状态下，内部粉末无法接触足量氧气，铁的缓慢氧化反应无法发生，因此不会放热，可长期保存；撕开外包装后，氧气持续进入，反应持续进行，实现持续发热。教师同步讲解能量转化形式，暖宝宝工作过程中，化学能通过缓慢氧化转化为热能，贴合化学反应能量变化的核心知识点。 本任务通过控制变量对照实验，让学生直观感知各成分的协同作用，突破教学难点，帮助学生建立“物质组成决定物质性质，反应条件影响反应速率”的化学观念，培养学生控制变量、对比分析、逻辑推理的科学思维。 任务四：自主实操制作，设计优化简易暖宝宝 本任务为实践创新任务，要求学生结合前期探究所得的原理与成分作用，小组合作自制简易暖宝宝，并结合实验效果优化配方，落实学以致用的教学目标。教师为各小组提供实验器材与药品：还原铁粉、活性炭粉末、氯化钠固体、蒸馏水、透气无纺布、密封袋、电子天平、量杯等。 教师明确制作要求：结合所学原理，自主配比药品用量，制作出能够稳定发热的简易暖宝宝，同时记录各组配方比例、制作流程，观察自制暖宝宝的发热速度、最高温度、持续发热时长，对比市售暖宝宝的使用效果。 各小组自主开展配方设计与制作操作，部分小组采用常规配比，部分小组尝试调整活性炭、氯化钠的用量，探究配比对发热效果的影响。学生先精准称量药品，将铁粉、活性炭、氯化钠充分混合均匀，加入适量蒸馏水搅拌湿润，将混合粉末装入透气无纺布袋中，密封整理，完成简易暖宝宝制作。 制作完成后，学生静置观察暖宝宝的发热变化，实时记录发热起始时间、温度变化、持续发热状态。实验过程中，学生发现不同配方的暖宝宝发热效果差异明显：氯化钠、活性炭用量适中的配方，发热温和、持续时间久；辅料过少，发热微弱、时长较短；辅料过多，发热速度过快、温度偏高，散热快、续航短。 基于实验数据，各小组开展研讨分析，总结最优配方比例，同时梳理制作过程中的问题与改进方案。针对发热不稳定、续航短等问题，学生提出优化方案：精准控制各成分配比，保证活性炭与铁粉充分混合，增大氧气接触面积；控制水分用量，避免水分过多阻碍空气流通、过少无法维持反应；选用透气均匀的外包装，保障氧气平稳进入，实现持续稳定发热。 各小组完成产品优化后，展示自制最优暖宝宝，分享配方参数、实验数据、优化思路。教师对各小组的创新设计、实操能力、分析总结能力予以点评肯定，引导学生总结：化学配方的精准调控、反应条件的合理控制，直接决定化学反应的效果，生活中的化工产品都是通过科学配比与条件优化实现实用价值。 本任务让学生将理论知识转化为实操成果，锻炼实验操作、数据分析、创新优化的能力，落实科学探究与创新意识核心素养，让学生深刻体会化学技术服务生活的重要意义。 本节课采用任务驱动式课堂模式，遵循“发现问题—猜想假设—实验探究—分析总结—实践创新”的探究逻辑，贴合初中生认知规律。设置递进式探究任务，从认知暖宝宝成分、解密发热原理，到探究成分作用、自制优化产品，层层递进突破重难点。融合化学、物理、生活常识等多学科知识，打破学科壁垒，落实跨学科实践要求。全程以学生为主体，让学生自主设计实验、动手操作、合作研讨、成果展示，既夯实金属锈蚀、能量变化等核心知识点，又培养学生实验探究、创新优化、合作交流的综合能力，树立学以致用、绿色化学的科学理念。 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 $