9.3新型材料的研制第二课时教学设计--2025-2026学年九年级化学沪教版下册

《新型材料的研制》第二课时 教学设计 沪教版 · 初中化学 · 九年级下册 · 第9章 化学与社会可持续发展 · 第3节 一、教材分析 本课时为沪教版九年级下册第9章第3节“新型材料的研制”第二课时。学生在第一课时已认识金属材料、无机非金属材料和合成材料三大类材料，本课时在此基础上聚焦“复合材料异军突起”板块，引导学生认识复合材料的组成特点、常见类型及优异性能，并了解超导材料、形状记忆合金等新型功能材料的发展前沿。教材以钢筋混凝土、玻璃钢、机动车轮胎等生活实例为载体，将化学知识与社会生产、航空航天等领域紧密关联，体现“化学源于生活、服务社会”的课程理念，是培养学生科学态度与社会责任的重要素材。 二、四维核心素养 化学观念：通过剖析复合材料“基体+增强材料”的组成结构与性能关系，初步形成“物质组成与结构决定性能”的化学基本观念，认识材料复合是改善性能的重要途径。 科学思维：通过对钢筋混凝土、玻璃钢、轮胎等实例的成分拆解与性能对比，发展比较、分类、归纳的逻辑思维，建立从材料组成推断材料性能的思维模型。 科学探究：通过调查身边的复合材料实例、小组合作完成“材料配方分析”任务，经历信息收集、证据推理、表达交流的完整探究过程。 科学态度与责任：通过了解复合材料与新型功能材料在航天、交通、建筑等领域的应用，感受化学创新对社会发展的推动作用，树立绿色可持续发展理念和科技报国情怀。 三、教学重难点 教学重点：复合材料的组成、特性及常见类型；化学在新型材料研制中的核心作用。 教学难点：理解复合材料“集中组成材料优点”的设计思想，初步形成根据性能需求选择和设计材料的思维方法。 四、设计意图 本课时以“材料工程师”任务情境为主线，将复合材料知识嵌入真实问题解决过程。通过“辨认身边复合材料—剖析复合材料组成—设计材料解决方案”三个递进任务，引导学生在观察、比较、分类和讨论中自主建构复合材料概念，而非被动接受结论。教学紧扣新教材“复合材料异军突起”板块，选取钢筋混凝土、玻璃钢、机动车轮胎等教材实例，同时引入碳纤维复合材料、超导材料等前沿材料，让学生感受化学创新与社会发展的紧密联系。通过任务驱动与小组合作，将知识学习与能力培养融为一体，落实“创新驱动发展、绿色可持续”的材料发展观念，使四维核心素养在课堂中落地生根。 五、教学过程 任务一：情境导入——从“问天”到“入海” 任务情境：播放一段短视频或展示一组图片：神舟飞船返回舱的“黑色外衣”、国产大飞机C919的机身材料、深海探测器“奋斗者”号的耐压舱体。教师旁白引导——“这些国之重器背后，都有一种共同的材料贡献者，它就是复合材料。今天，就让我们变身材料工程师，一起揭开复合材料的神秘面纱。” 教师活动：教师展示图片，提问引导：“同学们，第一节课我们认识了金属材料、无机非金属材料和合成材料。大家想一想，单独使用某一种材料，能同时满足‘轻、强、韧、耐温’这么多要求吗？”引导学生发现单一材料的性能局限，由此引出“把不同材料组合起来”的思路。 学生活动：学生观察图片，回顾第一课时所学材料分类知识，思考并回答单一材料在性能上的不足。部分学生可能提到“钢筋水泥”“玻璃纤维”等生活中听到的词汇，教师顺势记录并追问。 设计意图：以国家重大工程中的真实材料应用为情境导入，激发学生民族自豪感和探究兴趣。通过设问制造认知冲突——“单一材料不够用怎么办”，自然引出复合材料的学习必要性，同时衔接第一课时已有知识，为新课学习搭建桥梁。 任务二：活动探究一——火眼金睛辨材料 任务情境：教师展示一组实物或图片：钢筋混凝土样品图片、玻璃钢安全帽、汽车轮胎、碳纤维鱼竿、铝合金门窗、纯棉T恤。请同学们以小组为单位，结合第一课时所学材料分类知识，给这些物品“归类”，并思考：哪些物品的材料与第一课时学过的金属材料、无机非金属材料、合成材料“对得上号”？哪些“对不上”？ 教师活动：教师分发学习任务单，巡视各小组讨论情况。在学生分类过程中，教师重点引导关注“钢筋混凝土”“玻璃钢”“机动车轮胎”这三类物品——它们似乎“既像金属又像非金属”“既像塑料又像玻璃”。教师不急于给出结论，而是让学生产生“它们到底属于哪一类”的困惑。 学生活动：各小组合作讨论，将展示的物品按已知材料类别进行初步归类。大部分小组能顺利将铝合金门窗归入金属材料、纯棉T恤归入天然有机材料，但在钢筋混凝土、玻璃钢、轮胎的分类上产生分歧。有学生说“钢筋混凝土里有钢筋又有水泥，算什么？”有学生说“玻璃钢听起来像玻璃，摸起来像塑料”。小组代表汇报分类结果和困惑。 教师活动：教师在学生汇报基础上总结：“同学们观察得很仔细！钢筋混凝土、玻璃钢、机动车轮胎这些物品，它们既不是纯金属材料，也不是单一的无机非金属材料或合成材料——它们是由两种或两种以上不同材料组合而成的新成员，这就是我们今天要重点认识的——复合材料。”教师板书课题“复合材料”。 设计意图：本环节通过“分类任务”激活学生已有知识，同时制造认知冲突，让学生在“旧知识不够用”的困惑中主动发现复合材料的存在。这比教师直接给出概念更有探究意味，也体现了建构主义学习理念——新知识是在旧知识的“缺口”处生长出来的。 任务三：活动探究二——解构复合材料“配方” 任务情境：教师过渡：“既然复合材料是由不同材料组合而成的，那它们到底是怎么‘配’出来的呢？我们就像化学家解剖物质一样，把教材中提到的几种典型复合材料‘大卸八块’，看看它们各自的‘配方表’。” 教师活动：教师引导学生翻开教材相关页面，自主阅读“复合材料”板块内容。同时发放“复合材料配方分析卡”，每组一张。卡片上列出教材中提到的三种复合材料：钢筋混凝土、玻璃钢、机动车轮胎。要求学生结合教材内容，填写每种复合材料的“组成材料A”“组成材料B”以及“各自发挥什么作用”。 学生活动：学生分组阅读教材，小组讨论后填写配方分析卡。教师巡视指导，对有困难的小组提示：“大家可以看看教材里对钢筋混凝土的描述——钢筋在里面起什么作用？混凝土又起什么作用？” 小组汇报预设 钢筋混凝土：组成材料A是钢筋（金属材料），组成材料B是混凝土（无机非金属材料）。钢筋主要起抗拉作用，混凝土主要起抗压作用，两者结合，建筑物才能既耐压又抗拉。 玻璃钢：组成材料A是玻璃纤维（无机非金属材料），组成材料B是塑料/合成树脂（合成材料）。玻璃纤维增强强度，塑料提供可塑性和耐腐蚀性，合在一起就成了又轻又结实的玻璃钢。 机动车轮胎：组成材料A是合金钢（金属材料），组成材料B是合成橡胶（合成材料）。钢丝层增强轮胎的强度和耐磨性，合成橡胶提供弹性和抓地力。 教师活动：教师在学生汇报后板书总结：“大家发现了没有？复合材料都有一个共同特点——它由两部分组成：一部分像‘骨架’，起支撑和增强作用，我们叫它增强材料；另一部分像‘基体’，把增强材料包裹、粘结在一起，我们叫它基体材料。正是这两部分各司其职、协同工作，复合材料才能集中各组成材料的优点。”教师在黑板上画出“基体+增强材料”的结构示意图。 教师追问：“那大家想一想，为什么要把两种材料复合在一起呢？直接用一种材料不行吗？”引导学生以钢筋混凝土为例深入讨论：如果只有钢筋没有混凝土，钢筋容易生锈且受压容易弯曲；如果只有混凝土没有钢筋，混凝土抗拉能力差，楼板容易断裂。只有把它们结合在一起，才能取长补短。 设计意图：本环节是本课的核心探究活动。通过“配方分析卡”这一结构化学习工具，引导学生将教材中的文字信息转化为可分析的“组成—性能”对应关系。学生在自主阅读、小组讨论和汇报交流中，不仅掌握了三种典型复合材料的组成，更重要的是理解了“基体+增强材料”的结构模型和“取长补短”的设计思想。教师追问“为什么要复合”则将学生思维从“是什么”引向“为什么”，深化对复合材料本质的理解。 任务四：活动探究三——材料设计师挑战赛 任务情境：教师宣布任务：“现在，你们都是材料公司的研发工程师。公司接到了三个客户的需求订单，请你们根据今天学到的复合材料知识，为每个客户推荐合适的材料方案，并说明理由。”教师分发“材料设计师任务单”。 客户需求一：某体育器材公司要生产新一代网球拍，要求球拍既轻又有足够的强度和弹性，手感要好，使用寿命要长。请从今天学过的复合材料中推荐一种，并说明理由。 客户需求二：某建筑公司要修建一座大型桥梁的桥面，桥面材料必须能承受巨大的车辆重量，同时要有良好的抗拉伸能力和耐久性。请推荐一种复合材料，并说明各组成材料分别承担什么任务。 客户需求三：某潜水器公司要制造深海探测器的外壳，要求外壳材料强度极高、重量轻、耐腐蚀，能承受万米深海的巨大水压。请结合教材中“碳纤维复合材料”的介绍，提出你的设计思路。 教师活动：各小组任选一个客户需求进行设计，也可以三个都做。教师巡视，适时提示：“想想看，这个客户最看重的性能是什么？哪种材料擅长这个性能？另一种材料能补充它的什么不足？”鼓励学生大胆设想，但必须用今天学到的“基体+增强材料”思路来论证。 学生活动：小组热烈讨论，绘制设计草图或填写任务单。教师邀请2-3个小组上台展示他们的设计方案。 展示预设 网球拍方案：推荐碳纤维复合材料。碳纤维作为增强材料提供高强度和轻质，树脂作为基体材料提供韧性和成型性，这样的球拍既轻又结实，弹性好，适合专业运动需求。 桥梁桥面方案：推荐钢筋混凝土。钢筋作为增强材料承受拉力，混凝土作为基体材料承受压力，两者配合可以满足桥面既耐压又抗拉的要求，而且钢筋混凝土成本较低、耐久性好，适合大型工程。 深海探测器方案：推荐碳纤维复合材料。碳纤维密度小、强度高，是极佳的增强材料；选择合适的树脂作为基体，可以将碳纤维紧密粘结成型。这种材料重量轻、强度高、耐腐蚀，能在深海高压环境下保持结构完整。 教师活动：教师对各小组方案进行点评和补充。特别强调：“大家刚才做的事情，其实就是材料科学家和工程师每天在做的工作——根据实际需求，选择合适的基体材料和增强材料，设计出性能更优异的复合材料。这就是化学在材料研制中发挥的核心作用！” 设计意图：本环节将课堂知识迁移到真实的工程设计情境中，让学生体验“学以致用”的成就感。三个客户需求分别对应体育、建筑、深海探测三个领域，既有教材内知识的应用（钢筋混凝土、玻璃钢），又有教材拓展内容的迁移（碳纤维复合材料）。通过“材料设计师”角色扮演，学生不仅巩固了复合材料的组成知识，更在真实问题解决中发展了科学思维和工程实践能力，体会了化学对社会发展的贡献。 任务五：拓展视野——新材料的未来 任务情境：教师过渡：“复合材料已经非常厉害了，但科学家们并没有停下脚步。在教材的‘拓展视野’板块，我们还看到了一些更加神奇的新型材料，它们正在改变我们的世界。” 教师活动：教师展示教材拓展视野板块中的图片或视频，简要介绍以下新型功能材料： 超导材料：某些材料在特定条件下电阻会消失，电流可以无损耗地流动。如果能在常温下实现超导，将极大改变电力输送和磁悬浮技术的面貌。我国在高温超导研究领域处于世界前列。 形状记忆合金：有些合金被弯曲变形后，只要稍微加热就能“记住”自己原来的形状，恢复原状。这种材料已被用于航天器天线、牙科矫正丝、智能眼镜框等领域。 纳米材料：当材料被制成纳米尺度（十亿分之一米）时，它的性能会发生奇妙变化——更轻、更强、更耐磨。纳米材料正在电子、医疗、环保等领域展现广阔前景。 学生活动：学生阅读教材拓展视野内容，选择一种自己最感兴趣的新型材料，用一两句话向同桌介绍它“神奇在哪里”“可能用在什么地方”。 教师活动：教师引导升华：“同学们，从古代的青铜、铁器，到今天的复合材料、超导材料、纳米材料，材料的每一次重大进步，背后都离不开化学的推动。化学不仅能让我们认识物质，更能帮助我们设计和创造物质。未来，这些新型材料的发展，可能就掌握在在座的各位手中。” 设计意图：拓展视野环节将课堂视野从“教材内知识”延伸到“科技前沿”，让学生感受到材料科学的广阔前景和无限可能。通过“向同桌介绍”的小活动，确保每位学生都参与信息加工，而不是被动听教师讲解。最后的升华话语，将化学学科价值与学生的人生理想联系起来，落实科学态度与责任素养的培养。 任务六：课堂小结与评价 任务情境：教师引导：“今天我们以材料工程师的身份，完成了三个重要任务——辨认复合材料、分析复合材料配方、设计材料方案。现在，请大家用自己的话，总结一下今天的收获。” 教师活动：教师引导学生从三个维度进行小结： 一是知识维度：复合材料是什么？由哪两部分组成？常见的复合材料有哪些？它们各自的优点是什么？ 二是方法维度：我们是怎么认识复合材料的？用到了哪些科学方法？（观察、分类、比较、归纳、迁移应用） 三是价值维度：化学在新型材料研制中扮演什么角色？材料发展与社会可持续发展有什么关系？ 学生活动：学生自由发言，教师在黑板上用思维导图的形式梳理本节课的知识框架。完成后，教师发放随堂检测题，学生当堂完成并互评。 随堂检测题示例 1. 下列材料中，属于复合材料的是（ ）A. 玻璃钢 B. 铝合金 C. 陶瓷 D. 聚乙烯塑料 2. 钢筋混凝土中，钢筋主要起什么作用？混凝土又主要起什么作用？ 3. 请用自己的话解释：为什么说复合材料“集中了组成材料的优点”？ 教师活动：教师对学生回答进行点评，对共性问题进行补充讲解。最后布置课后拓展任务：“请同学们回家后观察家中的物品，找出一件你认为是复合材料制成的物品，下节课分享你的判断依据。” 设计意图：课堂小结从知识、方法、价值三个维度进行，帮助学生形成结构化的认知，而不是零散的知识点记忆。随堂检测及时反馈学习效果，课后拓展任务将课堂学习延伸到生活观察，体现“从生活走进化学，从化学走向社会”的课程理念。 六、板书设计 【板书设计】 第9章 第3节 新型材料的研制（第二课时） 一、复合材料 1. 概念：由两种或两种以上的材料复合成一体而形成的材料 2. 组成：基体材料 + 增强材料 3. 常见复合材料： 钢筋混凝土——钢筋（金属材料）+ 混凝土（无机非金属材料） 玻璃钢——塑料（合成材料）+ 玻璃纤维（无机非金属材料） 机动车轮胎——合金钢（金属材料）+ 合成橡胶（合成材料） 碳纤维复合材料——树脂（合成材料）+ 碳纤维（新型材料） 4. 优点：集中组成材料的优点，具有更优异的综合性能 二、新型功能材料 超导材料、形状记忆合金、纳米材料、智能材料…… 三、化学与材料发展 化学创新推动材料性能突破 → 绿色材料研发 → 社会可持续发展 学科网（北京）股份有限公司 $