专题2微型空气质量检测站的组装与使用教学设计--2026-2027学年八年级化学沪科版（五四学制）全一册

跨学科实践活动：微型空气质量“检测站”的组装与使用

沪科版（五四学制）初中化学八年级全一册  专题2 体验化学实验探究

一、教材分析

本活动是沪科版（五四学制）初中化学八年级全一册专题“体验化学实验探究”中的跨学科实践活动内容。教材以学生身边的空气质量问题为真实情境，引导学生认识空气是一种重要的混合物，了解影响空气质量的主要污染物，学习利用传感器和简易装置组装微型检测站并开展实地监测。活动将化学、物理、信息技术与环境科学有机融合，既是对空气成分及性质知识的拓展应用，也为后续开展定量实验探究、形成科学探究方法奠定基础，具有承上启下的地位。

二、四维核心素养

化学观念：认识空气是由多种物质组成的混合物，理解常见空气污染物的来源及其对环境与人体健康的影响，形成“物质是多样的、可通过实验手段加以检测和表征”的基本观念。

科学思维：能基于检测数据进行比较、分类和归纳，分析不同监测点位空气质量差异的原因，初步建立“现象—证据—解释”的逻辑思维链条，发展模型认知与推理能力。

科学探究：经历提出问题、设计方案、组装装置、实地监测、记录数据与交流反思的完整探究过程，学会正确使用传感器和微型检测装置，掌握对照监测与数据记录的基本方法。

科学态度与责任：在真实监测活动中体会空气质量与日常生活的密切关系，增强环保意识和社会责任感，养成实事求是、尊重数据、合作分享的科学态度，形成用科学方法服务社会的价值取向。

三、教学重难点

教学重点：认识微型空气质量检测站的主要组成部分，学会按照规范步骤完成装置组装，并能正确使用检测站对指定区域的空气进行实地监测和数据记录。

教学难点：理解传感器检测空气污染物的基本原理，能根据监测数据客观分析空气质量差异的原因，并将检测结果转化为改善身边空气质量的可行建议，实现跨学科知识的综合运用。

四、设计意图

本活动立足新课标“跨学科实践”理念，以“我们身边的空气干净吗”这一真实问题为驱动，采用任务驱动的教学方式，将课堂学习与生活实践紧密联结。设计时遵循以下思路：

第一，情境真实。以学生每天呼吸的空气为研究对象，选取教室、操场、校门口绿化带等熟悉场景，让学生在“看得见、摸得着”的环境中开展监测，激发探究兴趣。

第二，任务分层。将活动分解为“认识检测站—组装检测站—使用检测站—分析数据—提出建议”五个递进任务，每个任务都有明确的学习成果和评价标准，学生在完成任务的过程中自然建构知识与技能。

第三，跨学科融合。化学学科关注空气的组成与污染物，物理学科关注传感器与电路连接，信息技术学科关注数据采集与可视化，环境科学关注空气质量评价标准，学生在真实问题解决中体会各学科知识的内在联系。

第四，素养落地。通过动手组装培养实践能力，通过数据分析培养理性思维，通过监测结果讨论培养社会责任感，使四维核心素养在活动中得到整体落实。

五、教学过程

任务一：情境导入——身边的空气干净吗

教师活动：教师播放一段关于城市空气质量的新闻短片，展示不同天气下城市街景的对比照片，提问：“我们每天都在呼吸空气，你有没有留意过今天的空气是否清新？空气质量的好坏和我们的身体健康有什么关系？”引导学生结合生活经验自由发言，分享自己在雾霾天、大风天、雨后感受到的空气变化。

学生活动：学生观看视频和图片，结合生活体验谈感受，列举自己知道的影响空气质量的因素，如汽车尾气、工厂排放、扬尘、焚烧秸秆等，并思考“怎样才能知道空气里有哪些看不见的污染物”。

教师活动：在学生发言基础上，教师小结：“空气虽然无色透明，但其中可能含有多种肉眼看不见的污染物。要准确判断空气质量，不能只靠鼻子闻和眼睛看，需要借助专门的仪器进行科学检测。”由此引出本节课的核心任务——亲手组装一座微型空气质量“检测站”，并用它去检测我们校园里的空气。

设计意图：用真实情境和开放式问题唤醒学生的生活经验，制造“仅凭感官无法准确判断空气质量”的认知冲突，自然引出科学检测的必要性，激发学生动手实践的内在动机。

任务二：认识微型空气质量检测站的组成

教师活动：教师出示一套微型空气质量检测站器材，包括传感器模块、数据采集板、显示模块、微型风扇、连接导线和电源模块。教师将器材分发给各小组，引导学生对照教材中的装置示意图，逐一认识各部件的名称和作用。重点介绍三种常用传感器：粉尘传感器用于检测空气中悬浮颗粒物的多少，二氧化碳传感器用于检测二氧化碳浓度，温湿度传感器用于感知环境温度和湿度。

学生活动：学生以小组为单位观察器材，对照教材插图和器材标签，在记录单上填写各部件的名称和功能。小组讨论：“如果把传感器比作检测站的‘鼻子’，那么数据采集板和显示模块分别相当于检测站的什么器官？”鼓励学生用类比的方式理解装置各部分的分工。

教师活动：教师请各小组汇报观察结果，并用板书梳理检测站的整体结构：“感知层（传感器）—传输层（导线与采集板）—输出层（显示屏）”。教师特别提醒学生：传感器是精密元件，接线时必须轻拿轻放，注意接口方向，不能用力拉扯导线，电源接入前要先确认电压和极性，避免损坏器材。

设计意图：通过实物观察与教材图示对照，帮助学生建立对检测站结构的整体认识；用“类比”的方式降低抽象概念的理解难度；同时在动手前渗透安全操作规范，培养严谨的实验态度。

任务三：动手组装微型空气质量检测站

教师活动：教师播放组装示范视频，边演示边讲解组装步骤：第一步，将数据采集板固定在底座上；第二步，按照接口标识将粉尘传感器、二氧化碳传感器和温湿度传感器分别插入对应的接口；第三步，连接显示模块和微型风扇；第四步，接通电源