教學設計
【教材分析】
《跨學科實踐活動4 基于特定需求設計和制作簡易供氧器》主要涵蓋人教版教材九年級《化學（上冊）》第2單元和第5單元的內(nèi)容，縱向結合了新課標課程內(nèi)容中主題15的相關內(nèi)容，綜合體現(xiàn)“物質的化學變化”“物質的性質與應用”等主題的大概念與核心知識，同時也承載了“氧氣的制取與性質”這一學生必做實驗，對“化學與社會·跨學科實踐”主題中的化學與健康、材料等相關內(nèi)容也有所涉及，不僅有助于學生建構變化觀、元素觀等化學觀念，發(fā)展建構思維模型等，也有利于培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與社會責任，促進“比例和定量”等跨學科大概念的發(fā)展和完善，促進核心素養(yǎng)發(fā)展的育人價值。
【學情分析】
本課的授課對象為9年級的學生。經(jīng)過一段時間的化學學習，學生已初步領悟了化學變化的定義和實質，了解了實驗室制取氧氣的基本知識，會進行簡單的實驗操作，會書寫化學方程式，知道質量守恒定律，會利用質量守恒定律進行簡單的計算。但是還不知道什么是項目式學習，缺乏項目規(guī)劃的能力；只會簡單的實驗操作，實驗設計、反思、改進等探究能力比較薄弱；難以將具體的知識與真實問題建立聯(lián)系，缺乏運用知識解決真實問題的能力；知識零散單薄，缺乏知識經(jīng)驗的結構化。
【教學目標】
通過研討供氧器的使用范圍與情境，明確項目要解決的問題及研究價值，感受化學物質及其變化在維護人體健康等方面的重要作用。
通過氧氣制取實驗的復習，使知識經(jīng)驗結構化，初步形成原理→裝置→實驗室制取氣體的一般思路。
通過對項目任務進行拆解和規(guī)劃，初步融合工程技術方法，建立基于特定需求設計供氧器的一般程序和方法，形成模型。
通過選擇原理、繪制草圖、動手制作等小組合作活動，綜合應用化學與工程技術方法等跨學科知識初步制作項目作品，并作反思和改進。
【教學重點】
通過對項目任務進行拆解和規(guī)劃，初步融合工程技術方法，建立基于特定需求設計供氧器的一般程序和方法，形成模型。
【教學難點】
綜合應用化學與工程技術方法等跨學科知識初步制作項目作品，并作反思和改進。
【教學方法】
自主學習法、探究學習法、合作學習法
【教學準備】
教師準備：多媒體課件。
學生準備：復習氧氣的制取。
【教學過程】
【新課導入】氧氣與人體健康關系密切，在特定環(huán)境下，人們需要攜帶方便、操作簡單、安
全可靠，且成本較低的供氧器。我們能不能利用生活中的材料和相關試劑，設計和制作一個簡易供氧器呢?引入新課。
【設計意圖】使學生認識到探究學習跨學科學習的必要性。
【探索新知】
【活動設計與實施】：任務一：了解需求
供氧器的使用范圍或場景有：家用保健型供氧，在高原、火災、礦難等危險環(huán)境中的救治型供氧，老人保健吸氧、孕期保健吸氧，大型化工生產(chǎn)或水下作業(yè)的供氧，醫(yī)療急救供氧，航空航天以及水產(chǎn)養(yǎng)殖、糧食或食品貯存對供氧和耗氧的雙向需求等……需求的場景不同，制氧的原理也不同，優(yōu)質的供氧設備能夠有效地提升人們的生活水平。
任務二：制氧劑的選擇
1.回憶制取氧氣的方法
根據(jù)沸點不同分離液態(tài)空氣、高錳酸鉀加熱制取氧氣、過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣、電解水制取氧氣。
分析優(yōu)缺點：
過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣：反應條件是常溫、產(chǎn)物環(huán)保，但見光易分解，不易儲存和取用；
高錳酸鉀加熱制取氧氣：反應條件加熱，安全性不高；
電解水制取氧氣：反應條件是通電，安全性不高；
分離液態(tài)空氣、光合作用制取氧氣：對溫度光照要求比較高。
分析氧立得供氧器的原理
制氧機說明書：
(1)反應倉內(nèi)應加入自來水(涼水)，嚴禁使用熱水。
(2)反應倉加水后，先投入A劑，再投入B劑。每次供氧停止后，將反應殘液倒洗清空。供水困難時，可在殘液冷卻時，補充A劑(不加B劑)連續(xù)供氧。
主要結構：主要由內(nèi)桶、外桶、上蓋，吸氧管和制氧劑組成，發(fā)生器接口應密封性能良好，無漏氣現(xiàn)象。
反應原理：利用水溶解制氧劑，使制氧劑發(fā)生化學反應，從而產(chǎn)生氧氣。
任務三：設計制作
以小組為單位繪制簡易供氧器的草圖，自己選擇材料（礦泉水瓶、水杯、油壺、塑料桶、注射器、吸管、膠皮管等）設計制作。
藥品選擇：
1.雙氧水和二氧化錳；過碳酸鈉和二氧化錳；
2.固體體積比液體小，更方便儲存和取用，因此過碳酸鈉作制氧劑比雙氧水更好。
加濕倉的用途：
1.起到過濾、調節(jié)氧氣純度的作用，增加濕度，人呼吸濕潤一點的氧氣可能更舒適；
2.有個透明窗口可以看到產(chǎn)生氧氣的速率，屬于可視化設計。
拓展視野一分子篩制氧機
一種采用分子篩變壓吸附技術制取高濃度氧氣的設備它通過分子篩的吸附和解吸作用，將空氣中的氮氣和其他雜質分離出去，從而得到富氧空氣(較純凈的氧氣)。
【課后小結】
本次實踐活動使學生了解到各種供氧裝置在實際生活中的重要作用，通過他們親身體驗供氧器的制作過程，感受化學等學科知識在解決生活實際問題中的重要意義，提升化學學習的興趣，提高實踐能力與創(chuàng)新能力，形成嚴謹求實的科學品質，樹立為人類生活與社會進步作貢獻的科學態(tài)度與責任。
【板書設計】
【課后作業(yè)】
【教學反思】
亮點：學生的學習熱情高漲，學習興趣濃厚，通過積極討論并交流供氧器的需求場景，明確了項目要解決的問題及研究價值，感受到了物質及其化學變化對維護人體健康的重要意義；通過歸納實驗室制取氧氣的方法，形成思路模型，達到了復習核心知識并使知識結構化的目標；
不足：因為準備時間有限，沒有對作業(yè)制作詳細的評價量表，后續(xù)教學應對此繼續(xù)完善，充分落實“教-學-評”一體化。
教學建議：跨學科項目式學習有助于發(fā)展學生理性面對未來陌生問題挑戰(zhàn)的能力，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的綜合型人才。作為教師有責任更新教學思維，結合項目式教學的特點和優(yōu)勢，深度挖掘真實情景素材，設計跨學科實踐活動，有意識地培養(yǎng)學生的綜合科學素養(yǎng)。

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跨學科實踐活動4 基于特定需求設計和制作簡易供氧器

版本： 人教版（2024）

年級： 九年級上冊（2024）

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