跨学科实践活动10 调查我国航天科技领域中新型材料新型能源的应用 教学设计--2026-2027学年九年级化学人教版下册

跨学科实践活动10 教学设计 ——调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用 人教版·初中化学·九年级下册·第十一单元 化学与社会 一、课标分析 本活动依据《义务教育化学课程标准（2022年版）》中“化学与社会·跨学科实践”学习主题的要求设计。课标明确提出，学生应初步认识化学在促进社会可持续发展中的重要作用，了解化学技术在航天、航空等高新技术领域的广泛应用。跨学科实践活动要求学生综合运用化学、物理、地理等多学科知识，通过调查、访问、查阅资料等方式，认识新型材料和新型能源对我国航天事业发展的支撑作用，体会化学科学对人类文明进步和国家科技实力提升的重要贡献。本活动着力培养学生的实践能力和创新意识，引导学生关注国家重大科技成就，增强民族自豪感和社会责任感，符合新课标对跨学科实践活动的实施要求和学业质量评价导向。 二、四维核心素养 化学观念：认识材料和能源是化学研究的重要成果，理解物质性质决定用途的基本观念。 科学思维：通过调查与分析，归纳新型材料和新型能源的特点及选用依据。 科学探究：经历资料查阅、整理、交流的完整探究过程。 科学态度与责任：感受我国航天成就，增强科技报国信念和绿色发展意识。 三、教学重难点 教学重点：了解航天领域中新型材料（如耐高温复合材料、轻质高强合金、隔热防护材料等）和新型能源（如太阳能、氢能、新型电池等）的应用实例，认识化学科学对航天技术发展的支撑作用。 教学难点：引导学生将零散的航天科技信息整合为有条理的调查成果，建立材料性能—使用需求—化学原理之间的内在联系，并能从化学视角分析选材和选能的科学依据。 四、设计思路 本活动以“我国航天科技辉煌成就”为真实情境，采用任务驱动的跨学科实践教学模式。活动前将学生分为新型材料调查组和新型能源调查组，各组围绕神舟飞船、天宫空间站、嫦娥探月工程、天问火星探测、长征系列运载火箭等典型航天案例开展资料调查与整理。课堂上通过情境导入激发兴趣、分组汇报交流成果、讨论辨析深化认识、总结评价提升素养四个核心环节，引导学生从化学视角审视航天材料和能源的选用智慧。活动融合化学、物理、信息技术、道德与法治等多学科知识，注重学生自主探究与合作学习，让学生在调查实践中感受化学的应用价值，厚植家国情怀和科学精神。 五、任务式教学过程设计 环节一：情境创设，问题驱动 【教师活动】教师播放我国长征火箭发射升空、神舟飞船与天宫空间站交会对接、嫦娥探测器落月、天问探测器着陆火星等精彩画面剪辑，配以简洁解说。播放结束后，教师引导学生思考并提出问题：一枚火箭从地面飞向太空，要穿越大气层、经受高温灼烧、承受巨大压力，它为什么不会被烧毁？飞船在太空运行数年，靠什么能源维持？宇航员在空间站的生活又依赖哪些特殊材料？ 【学生活动】学生认真观看视频片段，结合已有生活经验和课上所学知识，自由发言表达自己的看法和疑问。有的学生提到火箭头部有特殊涂层，有的学生猜测空间站用太阳能供电，还有学生好奇宇航服是用什么做的。教师将学生提出的问题简要记录在黑板一侧，作为本次跨学科实践活动的探究方向。 【设计意图】以震撼的航天画面迅速吸引学生注意力，激发民族自豪感和探究欲望。通过层层追问，将学生的感性认识引导到化学视角，自然引出“新型材料”和“新型能源”两大调查主题，为后续任务展开做好铺垫。 环节二：任务部署，方案制定 【教师活动】教师宣布本次跨学科实践活动的总任务：以小组为单位，调查我国航天科技领域中新型材料和新型能源的应用情况，形成一份图文并茂的调查报告。教师将全班分为两大调查组——新型材料调查组和新型能源调查组，每组再分为两到三个小组，分别聚焦不同的航天载体。材料组重点调查：火箭箭体与发动机材料、飞船返回舱防热材料、空间站结构材料、宇航服材料；能源组重点调查：运载火箭燃料、空间站太阳能发电系统、深空探测电源系统、航天器储能电池。 【学生活动】学生根据自己的兴趣选择加入材料组或能源组，组内协商确定各小组的具体调查方向。各组讨论并制定调查方案，明确需要收集哪些信息、通过哪些渠道获取资料（如科普书籍、权威网站、纪录片、专家访谈等）、如何整理和呈现调查成果。教师巡视各组，对方案不完善的小组给予指导和建议，提醒学生注意区分事实性信息和推测性信息，优先引用权威来源。 【设计意图】明确任务分工和调查方向，让学生成为学习的主体。制定调查方案的过程本身就是一种科学方法训练，培养学生的规划能力和合作意识。分组聚焦不同航天载体，避免内容重复，确保调查覆盖全面而有重点。 环节三：分组调查，资料搜集 【教师活动】教师在课前布置学生利用课余时间开展调查，提供参考资料清单和访问的权威网站名称。课堂上，教师组织各组进行资料整理和汇总。教师巡视指导，帮助学生筛选有效信息，引导学生思考：这种材料有什么特殊性能？为什么航天领域需要这种性能？它的性能与物质的组成、结构有什么关系？这种能源方式有什么优点？为什么航天任务中要选择这种能源？ 【学生活动】各小组根据调查方案，将课前收集到的资料进行整理、分类和提炼。材料组的学生们讨论发现：火箭发动机喷口需要承受数千度高温，使用的是耐高温合金和陶瓷基复合材料；返回舱再入大气层时表面温度极高，外面包裹着烧蚀防热材料；空间站舱体使用轻质高强的铝合金和碳纤维复合材料；宇航服则是由多层特殊织物和薄膜复合而成。能源组的学生们整理出：运载火箭使用高能化学推进剂；空间站主要靠太阳能电池帆板发电，配合储能电池供电；深空探测器距离太阳遥远，使用核电源系统；新型燃料电池也在航天器上得到应用。各组将调查结果制作成汇报提纲或演示文稿，准备课堂展示。 【设计意图】调查与资料搜集是跨学科实践活动的核心环节。学生在自主探究中学习信息检索、筛选和整合的方法，同时在讨论中深化对材料性能与用途关系、能源方式与任务需求关系的理解。教师的追问引导学生从“是什么”走向“为什么”，培养科学思维。 环节四：总结提升，评价反思 【教师活动】教师对本次跨学科实践活动进行总结：从神舟飞天到嫦娥探月，从天宫建站到天问探火，我国航天事业取得的每一项成就，都离不开化学科学的有力支撑。新型材料让航天器更轻、更强、更耐高温，新型能源让航天器飞得更远、驻得更久。化学不仅在实验室里，更在国家重大工程中闪耀光芒。教师引导学生反思自己在本次活动中的收获：学到了哪些知识？掌握了哪些方法？还有哪些疑问没有解决？ 【学生活动】学生回顾本次活动全过程，填写活动评价表，从资料搜集、小组合作、汇报展示、知识收获等方面进行自我评价和同伴互评。有学生表示，通过这次活动才真正理解了“材料是航天的基石”这句话的含义；有学生说，原来化学离自己并不遥远，国家的航天重器背后处处是化学的贡献；还有学生表示，将来想从事材料科学或新能源方面的研究。教师收集学生的反馈，为后续教学改进提供参考。 【设计意图】总结提升帮助学生梳理知识脉络，形成整体认识。评价反思环节培养学生的元认知能力，让学生学会审视自己的学习过程。学生的感悟和志向升华，正是科学态度与责任素养落地的体现。 六、板书设计 跨学科实践活动10 调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用 一、新型材料 火箭箭体——高强度铝合金、碳纤维复合材料 发动机喷口——耐高温合金、陶瓷基复合材料 返回舱——烧蚀防热材料 宇航服——多层复合防护材料 二、新型能源 运载火箭——高能推进剂 空间站——太阳能电池帆板、储能电池 深空探测——核电源系统 三、核心认识：性质决定用途 化学支撑航天 科技报效祖国 学科网（北京）股份有限公司 $