第二单元 跨学科实践活动 1 微型空气质量 “检测站” 的组装与使用教学设计-2026-2027学年九年级化学人教版上册

跨学科实践活动 1 微型空气质量 “检测站” 的组装与使用 人教版九年级化学上册｜教学设计（新模板，2 课时，每课时 45 分钟） 一、基本信息 课题：跨学科实践活动 1 微型空气质量 “检测站” 的组装与使用 教材版本：人教版九年级化学上册（2024 新教材） 课时：共 2 课时 学科融合：化学、物理、信息技术、地理、数学 课型：跨学科实践・项目式学习 二、课标依据（2022 版义务教育化学课标） 本活动属于跨学科实践主题，以真实环境问题为载体，综合运用多学科方法解决实际问题。认识空气污染物与空气质量指数，经历提出问题 — 设计方案 — 动手制作 — 采集数据 — 分析论证 — 交流评价完整项目流程；学会使用传感器采集数据，对检测结果进行对比分析；建立保护环境的社会责任，落实化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任四大核心素养。 三、教材分析 本跨学科实践安排在第二单元《空气和氧气》之后，是对课题 1《我们周围的空气》中空气污染物、空气质量保护内容的拓展与实践。不再局限于纸笔学习，而是借助微型传感器搭建简易检测装置，把化学知识、电子技术、数据统计融合。 活动分为两大模块：第 1 课时为方案设计 + 组装调试；第 2 课时为实地检测、数据分析、成果展示。学生在实践中理解空气质量指标，学会基于真实数据进行证据推理，体会化学在环境监测中的应用价值，落实 “做中学”。 四、学情分析 知识基础：学生已经掌握空气组成、空气污染物、空气污染危害与防治措施，知道二氧化硫、二氧化氮、PM2.5、PM10 等计入空气质量评价的污染物；了解 AQI 空气质量指数含义。 能力基础：具备基础实验操作能力，但对传感器、数据采集、电路连接不熟悉；会简单记录数据，但缺乏实地取样、对比实验、数据可视化分析的经验。 认知特点：学生对电子组装、数字化检测兴趣浓厚，但容易只关注组装操作，忽略背后化学原理；数据分析时容易主观下结论，缺少 “证据支撑” 意识。 五、核心素养教学目标 第 1 课时：方案设计与微型检测站组装调试 化学观念：巩固空气污染物种类，理解空气质量指标含义；知道传感器可以定量检测空气中污染物浓度。 科学思维：能根据检测需求，选择对应传感器，设计组装方案；预判组装、调试过程中可能出现的故障。 科学探究与实践：小组合作完成微型空气质量检测站组装、线路连接、设备通电调试；掌握设备校准方法。 科学态度与责任：树立规范操作、安全用电意识；体会数字化监测技术在环境监测中的价值。 第 2 课时：实地检测、数据分析与成果交流 化学观念：能结合检测数据判断不同地点空气质量优劣，分析污染物来源。 科学思维：运用对比方法分析不同环境、不同时段的检测数据；绘制简单数据表格或柱状图，基于证据得出结论。 科学探究与实践：在教室、走廊、操场、校门口等地点开展实地采样，规范记录数据；完成项目报告。 科学态度与责任：客观如实记录检测数据，不篡改数据；结合本地空气现状，提出合理的空气保护建议，树立绿色环保意识。 六、教学重难点 第 1 课时 重点：识别微型检测站组件；小组合作完成设备组装与通电调试。 难点：理解传感器的作用；线路连接，排查简单设备故障。 第 2 课时 重点：实地采集空气质量数据；整理、对比、分析检测数据。 难点：基于检测数据推断污染来源；综合多学科视角提出可行的空气污染防治建议。 七、教学准备 教师准备 PPT、空气质量新闻短视频；微型空气质量检测套件（PM2.5 传感器、温湿度传感器、CO 传感器、数据采集主板、显示屏、数据线、移动电源、面包板、导线）；组装示意图；项目任务单、数据记录表；安全提示卡；电脑（数据采集软件）。 安全提示：低压电子套件，严禁改装高压电路；通电前检查线路，防止短路。 学生准备 预习教材跨学科实践内容；提前分组，确定小组分工：方案设计师、组装操作员、数据记录员、成果汇报员。 八、教学过程 第 1 课时：方案设计与微型检测站组装调试（45min） （一）情境驱动，项目导入（6min） 【教师活动】播放本地空气质量播报短视频，展示 AQI 指数。提问：天气预报中的空气质量数据是大型监测站测得的。我们能不能自己搭建一套微型空气质量检测装置，来检测身边空气？ 展示微型检测站成品，介绍项目总任务：设计→组装→调试→实地检测→撰写报告→成果交流。板书课题。 【学生活动】观看视频，思考检测空气质量需要检测哪些指标；明确小组分工与项目任务。 （二）任务 1：项目方案设计（10min） 【教师活动】出示任务单，引导小组讨论： 我们要检测哪些空气质量指标？（PM2.5、PM10、一氧化碳、温湿度） 需要选用哪些传感器？ 计划选取哪几个地点开展后续实地检测？ 组装时需要注意哪些安全事项？ 教师巡视指导，点评各组方案。 【学生活动】小组讨论，填写项目方案；确定检测点位，绘制简易组装草图。 （三）任务 2：认识组件，组装微型检测站（22min） 【教师活动】 介绍套件各部件功能：传感器（采集信号）、数据采集主板（处理信号）、显示屏（实时读数）、电源。 播放组装示范视频，讲解接线顺序，强调：断电接线，检查线路无误后再通电。 学生分组组装，教师巡回指导，及时纠正接线错误，帮助排查短路、无读数等简单故障。 组装完成后，通电、校准传感器，观察屏幕能否正常读取数据。 【学生活动】小组合作组装、接线；通电调试，记录调试遇到的问题；完成设备自检。 （四）课堂小结，布置项目任务（7min） 师生共同梳理：微型检测站组成、组装要点、安全规范。 小组自查设备能否正常工作。 分层作业 基础：整理本次组装遇到的故障以及解决办法；完善项目方案。 拓展：提前规划下节课实地检测路线，设计数据记录表。 第 2 课时：实地检测、数据分析与成果交流（45min） （一）复习回顾，明确检测要求（5min） 【教师活动】回顾微型检测站使用方法；强调实地采样规范：同一地点多次测量取平均值；保持检测环境稳定；如实记录数据。 【学生活动】检查设备，确认套件、记录表、笔准备齐全。 （二）任务 3：实地采集空气质量数据（15min） 可在校园内多点位采样（教室、操场、楼道、校门口），分组轮换检测。 【教师活动】组织学生到预设点位采样，提醒轻拿轻放电子设备，避免磕碰；指导学生读取并记录 PM2.5、PM10、温湿度等数据，同一位置重复测 2~3 组，减少误差。 【学生活动】小组在不同地点采集数据，填写数据记录表，标注采样地点、时间、环境情况（是否开窗、有无车流）。 （三）任务 4：数据处理与证据分析（15min） 【教师活动】组织学生回到教室，整理数据，引导小组完成： 计算各组数据平均值； 绘制简易对比表格或柱状图； 对比不同地点数据差异，分析：哪里 PM2.5 浓度偏高？推测污染来源是什么？ 引导学生区分：数据是证据，结论要基于数据，不能主观猜测。 【学生活动】处理数据，绘制图表；小组讨论，分析不同地点空气质量差异及成因；撰写初步结论与空气保护建议。 （四）成果展示、评价反思 + 作业（10min） 【教师活动】组织小组代表汇报项目成果：方案、组装过程、检测数据、结论、环保建议。开展小组互评、教师点评。 引导反思：本次检测存在哪些误差来源？如何改进微型检测站？ 小结：数字化传感器让我们可以定量监测空气，化学知识帮助我们读懂污染物、认识空气污染。 分层作业 基础：完善完整项目实践报告。 拓展：向家人宣讲空气质量保护知识，设计一条校园护空气宣传标语。 九、板书设计 跨学科实践活动 1 微型空气质量 “检测站” 的组装与使用 第 1 课时：方案设计・组装调试 检测指标：PM2.5、PM10、CO、温湿度 检测站组成：传感器、采集主板、显示屏、电源 ✅操作原则：断电接线，通电前检查线路 项目流程：方案设计→组装→调试→实地检测→数据分析→成果交流 第 2 课时：实地检测・数据分析 采样要点：多点、多次测量，取平均值，如实记录 数据分析：对比不同地点空气质量，寻找污染来源 行动建议：低碳出行、减少扬尘、爱护绿植 跨学科融合：化学 + 物理 + 信息技术 + 数学 + 地理 十、教学评价设计（多元评价） 过程性评价（60%）：小组协作表现；组装操作规范性；实地采样、数据记录是否真实完整；安全操作。 成果评价（30%）：项目方案、数据表格、项目报告质量；汇报表达逻辑，证据意识。 反思评价（10%）：对实验误差、装置不足的反思，环保建议的可行性。 十一、教学反思（课后填写） 本活动是跨学科项目式学习，要平衡动手组装与化学原理学习，防止学生只专注接线而忽略空气污染物相关化学知识。 套件质量差异会影响传感器读数，课前教师要提前试组装、预调试，准备备用套件。 实地采样环节要做好组织管理，划定安全活动范围，保证学生人身安全与设备安全。 重点培养证据意识，引导学生不能仅凭主观感受判断空气质量，要用检测数据作为证据支撑结论。 成果汇报环节鼓励学生多角度表达，落实社会责任素养，把课堂学习延伸到真实生活环境。 学科网（北京）股份有限公司 $