第五单元跨学科实践活动3基于绿色化学探究实验室制氧气的原理教学设计--2026-2027学年九年级化学鲁教版上册
跨学科实践活动3 基于绿色化学探究实验室制氧气的原理
——鲁教版初中化学九年级上册 第五单元 教学设计
一、课标分析
义务教育化学课程标准要求学生初步学习氧气的实验室制取方法，认识催化剂在化学反应中的重要作用，初步形成基于化学反应制取新物质的一般思路。本跨学科实践活动以绿色化学理念为统领，引导学生从反应条件、原料选择、产物环保、资源利用等多维度评价不同制氧方案，体会化学对社会可持续发展的贡献。课标倡导以实验为主的科学探究活动，强调从学生已有经验出发，联系生产生活实际，在真实问题解决中发展科学探究与实践能力，形成节约资源、保护环境的可持续发展意识和社会责任感。
二、四维核心素养
化学观念：认识制取氧气过程中的物质转化关系，建立"化学反应可以制取新物质"的基本观念。
科学思维：通过对比评价不同制氧方案，发展比较、分析、归纳与演绎推理能力。
科学探究：设计并实施绿色制氧实验方案，提升动手操作与证据推理能力。
科学态度与责任：树立绿色化学理念，增强环保意识、资源节约意识与社会责任感。
三、教学重难点
教学重点：从绿色化学视角认识实验室制取氧气的反应原理，能够依据绿色化学原则评价不同制氧方案的优劣。
教学难点：理解催化剂在化学反应中的作用特点，能综合运用化学与跨学科知识选择并设计合理的绿色制氧方案。
四、设计思路
本活动以"实验室如何绿色制取氧气"为核心驱动问题，按照"情境激疑—回顾旧知—实验探究—跨学科分析—绿色评价—方案设计—总结提升"的主线展开。学生先联系生活中氧气的应用场景唤醒已有经验，再通过分组对比实验观察三种常见制氧途径的现象差异。在此基础上
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，融合物理学科中气体收集方法的原理与生物学科中氧气在自然界循环的知识，引导学生建立多维度评价框架。最终以"设计一套绿色制氧装置"为任务落点，让学生在合作设计与交流展示中深化对绿色化学原则的理解，实现从知识掌握向实践创新的跨越。
五、教学过程设计
教学环节 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
环节一 情境导入 | 教师讲述医院急救室中病人吸氧、潜水作业员背负氧气瓶、登山探险者在高海拔地区使用供氧设备等真实场景，提出驱动性问题："这些场景中的氧气都来自哪里？如果把实验室变成一个小型制氧站，我们可以用哪些方法获得纯净的氧气？"引导学生结合生活经验与化学知识展开思考。教师进一步追问："工业上制取氧气和实验室制取氧气在原理上有什么不同？"激发学生的探究兴趣。 | 学生聆听教师讲述的情境案例，结合生活中见过的氧气钢瓶、制氧机等物品，自由发言交流自己知道的获得氧气的途径。有的学生提到分离液态空气，有的提到光合作用，有的联想到前面学过的化学反应。学生在小组内初步讨论实验室制氧可能的方案方向。 | 从真实生活情境切入，将抽象的化学知识与学生熟悉的生活经验建立联系，激发学习兴趣与探究欲望；通过层层追问制造认知冲突，为后续学习做好心理准备与思维铺垫。 |
环节二 回顾梳理 | 教师引导学生回忆前面单元学习过的制取氧气的知识，师生共同梳理出三种常见的实验室制氧途径：途径一为过氧化氢溶液中加入二氧化锰，途径二为加热高锰酸钾，途径三为加热氯酸钾并加入二氧化锰。教师在黑板上逐一列出三种途径，然后提出挑战性问题："如果引入绿色化学的理念来评价，这三种途径是否同样优秀？绿色化学究竟包含哪些评价标准？"组织学生分组讨论。 | 学生在教师引导下回顾已学内容，在笔记本上完整列出三种制氧途径，标注每种途径的反应物与反应条件。针对教师提出的挑战性问题，学生以小组为单位展开热烈讨论，尝试归纳绿色化学可能包含的评价维度，如原料是否易得、反应是否需要加热、反应产物是否有害、催化剂能否重复使用、原料利用率高低等。各组派代表汇报讨论结果。 | 建立新旧知识之间的内在联系，帮助学生形成完整的知识框架；通过引入绿色化学视角，将学生的思维从"会不会制"提升到"怎么制更好"，培养高阶思维能力；小组讨论为后续实验探究和评价活动搭建脚手架。 |
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