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-2025-2026学年九年级化学人教版下册

人教版九年级化学下册 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

一、基本信息

教材版本：人教版九年级化学下册（2024 新版）

活动名称：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

课时：2 课时（第 1 课时：任务布置、分组选题、资料搜集；第 2 课时：成果展示汇报、研讨总结、评价）

课型：跨学科项目式调查实践课

跨学科融合：化学、物理、道德与法治、科学、工程技术

课标依据：通过调查、资料整理，认识化学材料、能源在航天工程中的应用；会依据物质性质解释材料选择的理由；理解化学助力科技自立自强，增强民族自信；学会开展调查、整理证据、合作汇报，落实 “做中学、用中学”

二、核心素养目标

化学观念：能够对航天材料进行分类（金属材料、合成高分子材料、复合材料、新型无机材料）；知道航天器所用能源种类，理清能量转化；建立物质性质决定用途，用途反映性质的化学观念。

科学思维：能结合太空极端环境（高温、低温、真空、强辐射）分析航天材料、能源的选择依据；对比不同材料、能源的优缺点，辩证分析；区分化学变化、物理变化在航天动力、储能中的应用。

科学探究与创新意识：学会文献调查、筛选信息、整理资料；小组合作制作调查报告、PPT 或者海报；能提出简单的优化设想，体验工程选材的思路。

科学态度与责任：了解我国航天成就，体会化学、材料科学对航天事业的支撑作用；树立科技报国、绿色低碳、可持续发展的理念；理性看待前沿科技，激发科学探索兴趣。

三、教学重难点

重点：航天新型材料的类别、性能；航天新型能源种类、能量转化；从化学视角解释 “为什么太空要选用这类材料和能源”。

难点：结合太空复杂环境，建立环境需求 — 材料性能 — 物质结构的逻辑链；跨学科整合信息，不堆砌科普素材，突出化学视角；规范完成调查成果的表达与互评。

四、学情分析

学生已经学习第十一单元课题 2《化学与可持续发展》，掌握金属材料、三大合成材料、复合材料、化石能源、氢能、太阳能等知识；对神舟、天宫、嫦娥等航天工程有一定兴趣，但大多停留在新闻层面，缺少化学视角解读；容易只收集科普文字，不会用物质性质分析选材原因；信息筛选能力弱，容易出现资料繁杂、偏离化学主题的问题。

五、教学准备

教师准备：天宫空间站、神舟飞船、嫦娥探测器、长征火箭视频片段；材料分类参考清单；调查任务单、评价量表；航天材料图片（钛合金、碳纤维复合材料、隔热陶瓷瓦、宇航服面料、太阳能电池板）

学生准备：平板或者电脑，用于查阅权威资料；卡纸、彩笔（制作海报）

六、教学过程

第 1 课时 项目启动、分组分工、方案设计与课外调查（45min）

（一）情境导入，抛出驱动任务（6min）

播放 1 分钟我国空间站、火箭发射短视频。

教师提问：火箭高速穿越大气层，表面温度极高；太空里又极寒、真空、还有宇宙射线。普通钢铁、塑料能不能直接上天？天宫空间站依靠什么能源长期在轨工作？

引出驱动任务：分组调查我国航天工程里的新型材料、新型能源，从化学角度说明：材料有什么性质？为什么适合太空环境？

板书课题：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

（二）任务拆解，确定四个调查子课题（8min）

全班分为 4 大组，每组下设小组长、资料搜集员、记录员、汇报员：

甲组：航天新型金属材料（钛合金、铝合金、镍钛记忆合金等）

乙组：航天高分子材料与复合材料（碳纤维复合材料、聚酰亚胺薄膜、宇航服材料、防热复合材料）

丙组：航天新型能源（太阳能电池、燃料电池、火箭推进剂、储能电池）

丁组：航天热防护、隔热功能材料（陶瓷隔热瓦、防热涂层）

教师提示调查方向（锚定化学角度，避免纯物理科普）：

✅ 它属于哪一类材料？

✅ 有哪些特殊物理、化学性质？

✅ 太空环境有什么挑战？性质如何匹配需求？

✅ 相关的化学原理、能量转化？

✅ 这项材料 / 能源的优势、不足、发展方向？

（三）知识铺垫，搭建化学分析支架（12min）

师生共同回顾、梳理：

材料分类复习

金属材料：纯金属、合金（合金：硬度更大、耐腐蚀性更好）

有机高分子：天然、合成塑料、合成纤维

复合材料：两种及以上材料复合，兼顾多种优点（碳纤维复合材料、玻璃钢）

新型无机非金属材料：耐高温陶瓷

太空环境特点：温差极大、真空、强辐射、高速摩擦高温、失重

航天能源相关化学知识：

太阳能→电能（太阳能电池）；

化学能→电能（燃料电池、锂电池）；

化学能→热能、动能（火箭推进剂燃烧，化学变化）

举例示范：天宫的钛合金构件

归类：金属材料（合金）；性质：密度小、强度高、耐高低温、耐腐蚀；太空需求：减重、适应剧烈温差、不被太空环境腐蚀。

（四）明确调查要求、规范与评价标准（10min）

资料来源优先：央视、中国航天官网、科普中国，不随意摘抄自媒体；

成果形式三选一：调查报告 / 汇报 PPT / 科普海报；

成果必须包含：材料名称、类别、关键性质、应用位置、化学角度分析；

评价维度：化学知识准确性、跨学科思考、小组分工、表达清晰、创新思考。

下发《调查任务单》，明确课外调查时间，约定下节课进行成果展示。

（五）小组讨论分工，初步制定搜索关键词（9min）

小组内部协商分工，写出本组的搜索关键词，教师巡视指导，纠正方向跑偏的小组。

课外任务：各组利用课后时间搜集、整理资料，完成汇报作品。

第 2 课时 成果展示、交流研讨、总结提升（45min）

（一）导入（3min）

教师：上节课我们确定了调查主题，各小组完成资料搜集与作品制作。今天我们化身航天化学分析师，轮流展示调查成果，一起寻找藏在中国航天里的化学密码。