第2章 跨学科实践活动1 制作简易供氧器教学设计--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

第二章 跨学科实践活动1 制作简易供氧器 教学设计 一、教材分析 本活动是沪教版九年级化学上册第二章的跨学科实践内容，紧承氧气性质与制法之后，以“制作简易供氧器”为驱动任务，引导学生把常温制氧、气体导出、气密性检查与动手制作结合起来，体现化学与生物、物理的融通。 二、四维核心素养 化学观念：认识含氧物质在一定条件下可释放氧气。科学思维：比较不同制氧方法，进行装置设计与优选。科学探究：经历设计、制作、检验、改进的完整探究。科学态度与责任：养成安全规范、合作求实的态度，体会化学服务供氧与急救的价值。 三、教学重难点 教学重点：依据过氧化氢溶液常温放氧的特点，选用身边材料组装可控制、可检验的供氧器，规范检验氧气、判断装置是否严密。教学难点：把制氧装置改造成“随用随产、不用即停”的便携装置，合理选择加液与导气方式，并针对漏气、气流不稳分析改进。 四、设计意图 本活动以真实问题为牵引，把知识复习、实验探究与工程制作融入任务链。学生先从高原供氧、急救、鱼缸增氧等生活画面中发现需求，再围绕“氧气从哪来、用什么装置取、怎样证明和控制”逐层推进。教师以问题串和示范支架，引导学生自己比较原料、绘制草图、组装、检验改进，让学习在做中学、用中学、创中学中发生。任务选择矿泉水瓶、注射器、导管等易得材料，既降低门槛，又突出装置与原理的对应。通过分工、演示与互评，学生体会化学与生物、物理、社会应用的联系，形成安全规范、合作创造的态度。 五、教学过程 （一）任务情境导入 【任务情境】教师播放一段简短的情境素材：登山者在高原出现呼吸急促、急救人员使用便携氧气袋、养鱼户给鱼缸增氧的画面。随后抛出驱动问题：“如果身边没有现成的氧气袋，能否利用学过的知识和生活中的材料，亲手做出一个能够持续放出氧气的简易供氧器？”学生观看后小声议论，纷纷说出自己对氧气用途的已有印象。 【教师引导】教师顺势引导：“要做出供氧器，我们至少要弄清楚三件事——氧气从哪里来、用什么装置把它取出来、又怎样判断它确实是氧气。这节课我们就围绕这三个问题，以小组为单位完成一次完整的制作任务。”教师在黑板一侧列出本课的任务清单，使学生明确本课的目标与流程。 【学生活动】各小组快速围坐，明确组长、记录员、操作员、汇报员分工，对照任务清单领取材料包：矿泉水瓶、带导管的橡皮塞、注射器、小药匙、二氧化锰、过氧化氢溶液、火柴、小木条、抹布等。学生在任务单上写下本组初步想采用的原料和装置思路。 （二）任务一：明确供氧需求，梳理已有经验 【任务一 明确需求】教师提出问题：“一个真正能用的供氧器，应该满足哪些要求？”引导学生从“供得稳、够安全、材料易得、便于携带、能随时启动和停止”等角度思考。学生小组讨论，在任务单上列出“供氧需求清单”。 【师生交流】教师请两到三组汇报，把零散的需求归纳为：气体要连续而稳定、不能漏、不能有危险、药品和装置都要随手可得。教师追问：“人、鱼为什么都离不开氧气？植物又是怎样产生氧气的？”学生联系生物课知识，说出呼吸需要消耗氧气、光合作用能释放氧气，初步把化学制氧与生命活动联系起来。 【设计意图】通过“列需求清单”把模糊的制作愿望转化为可检验的设计指标，为后续选材、组装和评价提供依据，同时自然打通化学与生物学科的联系。 （三）任务二：选择制氧原料与方法 【任务二 选原料】教师引导学生回顾实验室里获得氧气的几种常见方法：有的需要加热固体，有的在常温下把液体和固体混合即可。教师提出比较任务：“要做成便携、随用随开的供氧器，哪一种方法最合适？为什么加热的方法不适合搬到瓶子里？” 【小组比较】学生分组比较：加热类方法需要酒精灯或热源、装置较重、不能随意移动，不适合随身使用；而过氧化氢溶液在常温下与二氧化锰接触就能较快地放出氧气，液体药品可以用小瓶盛装，固体药品用量很省，特别适合做成小型装置。教师强调二氧化锰在反应中起加快反应的作用，反应前后它本身的质量和化学性质基本不变，这种物质在化学上称为催化剂；但无论原料怎么选，都必须遵守安全规则——药品不能用手抓、不能品尝、液体不要溅到皮肤和眼睛上，实验完毕要洗手。 【师生结论】师生共同确定本活动选用：过氧化氢溶液作为产氧液体，二氧化锰作为加快反应的物质，矿泉水瓶作为反应容器。教师提示：过氧化氢溶液浓度不能太高，否则反应过快、气泡太猛，既不安全也不好控制，必要时可用少量水适当稀释。 （四）任务三：绘制供氧器设计草图 【任务三 画草图】教师提出结构问题：“要让一瓶过氧化氢溶液在我们需要时才放出氧气，这个瓶子至少要分成哪几部分？”引导学生逐步拆解——需要一个装药品的反应瓶、一个把液体加进去的入口、一个把氧气导出来的导管、一个密封瓶口的橡皮塞，以及一个可以观察和检验气体的出气口。 【学生绘图】各小组在任务单背面画出装置示意图，用箭头和文字标注每一部分的名称和作用。教师巡视，重点引导学生思考两个关键问题：一是怎样做到“想用时再加液体、不用时就停止加液”，学生想到用注射器控制推液的快慢和多少；二是怎样保证瓶口不漏气，学生想到橡皮塞要塞紧、导管连接处要严密。 【交流完善】教师选取两至三张草图投屏，请作者介绍设计思路，其他组补充：导管在瓶内不要插到液体深处、出气口要留出检验位置、加液注射器要与橡皮塞或瓶壁固定稳妥。各组据此修改草图，形成本组最终的制作方案。 （五）任务四：动手制作简易供氧器 【任务四 做装置】教师先做示范：第一步检查装置是否严密——把导管口浸入水中，用手握住矿泉水瓶，若导管口有气泡冒出、松开手后导管内回升一小段水柱，说明气密性良好；第二步用药匙把少量二氧化锰小心放入瓶底；第三步塞紧带导管的橡皮塞；第四步用注射器吸取适量稀释后的过氧化氢溶液，通过橡皮塞或瓶口预留的孔缓慢推入瓶中。 【学生制作】小组分工动手：操作员按草图组装，记录员观察并描述瓶内现象，安全员留意液体是否外溅、导管是否通畅。教师巡回指导，提醒学生先少量、缓慢地加入液体，观察到气泡平稳涌出后再决定是否继续；若反应过于剧烈，应停止加液，把装置放在通风处等待，切不可用手堵住出气口。 【教师点拨】教师用问题引导学生边做边想：“固体放在瓶底、液体从注射器缓缓进入，二者一接触就产生大量气泡，气泡顺着导管往外冒——这说明气体是从哪里来的？导管为什么能把气体引出来？”帮助学生把动手操作与气体产生、气压推动的原理对应起来。 （六）任务五：检验氧气并测试改进 【任务五 检验与改进】教师提出检验任务：“怎样证明从导管口出来的气体确实是氧气？”引导学生回忆氧气能支持燃烧的性质：把一根带火星的小木条伸到出气口附近，若木条重新燃烧起来，说明导出的是氧气。学生分组进行检验，仔细观察并记录现象。 【测试调试】教师继续提出改进任务：“有的组气流太大太快，有的组过一会儿就没气了，有的组木条不复燃——这些问题分别出在哪里？”引导学生对照装置排查：木条不复燃，可能是装置漏气、氧气不纯或加入的液体太少；气流不稳，可能是推液太快或药品用量不匀；反应很快停止，可能是过氧化氢溶液已基本反应完。学生据此逐一调整——重新塞紧橡皮塞、放慢推液速度、适当补充少量液体、调整导管位置。 【记录分享】各组把“现象—问题—调整办法”填入任务单。教师强调：失败和漏气都是探究的一部分，关键是学会根据现象找原因、用证据作判断。这一过程中，学生亲身体会到控制加入液体的快慢，就等于控制了氧气产出的快慢，装置由此具备了“随用随产、不用即停”的特点。 （七）任务六：展示交流与互评 【任务六 展评】各组依次上台，展示本组的简易供氧器，现场用注射器推入少量过氧化氢溶液，让带火星的木条在出气口复燃，完成一次“供氧”演示。汇报员介绍本组的设计思路、制作中遇到的最大困难以及最终是怎样解决的。 【多元评价】师生围绕统一的评价维度打分并口头点评：原理是否合理选用过氧化氢溶液常温放氧、装置是否密封不漏气、操作是否规范安全、气流是否稳定可控、材料是否易得环保、小组分工是否明确、汇报是否清楚。教师把亮点板书在黑板一侧，如“用注射器控制加液很巧妙”“发现漏气后重新打磨橡皮塞值得表扬”，并指出共性问题，如液体加得太快、木条伸入位置过远等。 （八）跨学科拓展与社会应用 【跨学科拓展】教师引导学生把目光从教室引向更广阔的生活：在高原地区，空气稀薄，登山和科考人员常需要便携供氧；在医院，制氧机为病人提供氧气；在水产养殖中，增氧设备保证鱼虾有足够的溶解氧；在潜水和消防救援中，自给式呼吸器背后同样是一套受控的气体发生与输送系统。 【学科融通】教师点出其中的学科联系：化学负责“怎样把氧取出来”，生物学解释“人和生物为什么需要氧”，物理学解释“气体怎样靠气压沿导管流动、为什么要检查气密性”，工程学负责“怎样把这些原理做成一个好用、安全的装置”。学生由此体会到，一个看似简单的小瓶子，其实是多学科知识协同解决真实问题的缩影。 （九）课堂小结与课后任务 【课堂小结】师生共同回顾：本课我们从生活中的供氧需求出发，选择了常温、安全、可控的过氧化氢溶液与二氧化锰组合，用矿泉水瓶、注射器和导管组装出可检验、可调节的简易供氧器，并经历了设计、制作、检验、改进、展示的完整过程。教师特别强调安全规范与实事求是的科学态度。 【课后任务】请各组在家长陪同下，用家中易得的材料再制作一次供氧器，并把改进后的设计图画下来；有兴趣的同学可查阅家用制氧机或高原供氧设备的工作原理，写一段简短的活动反思，下节课交流。 六、板书设计 板书居中呈现课题“制作简易供氧器”，左侧分栏写出装置组成：反应瓶（矿泉水瓶）、加液器（注射器）、带导管的橡皮塞、出气口；中间分栏写出关键操作：查气密性、少量缓加液体、带火星木条检验；右侧分栏写出改进方向与跨学科联系：控速、防漏、安全，化学制氧·生物呼吸·物理气压·生活应用。整体以文字方框与箭头串联，突出“原理—装置—检验—改进”的任务主线，全程不出现任何反应式或化学方程式。 学科网（北京）股份有限公司 $