資源簡介

人教版九年級化學上冊
《微型空氣質量檢測站的組裝與使用》教學設計
【設計思路】
“微型空氣質量檢測站的組裝與使用”項目雖然只是檢測站模型的組裝和使用，但也是一個較為綜合、
復雜和開放的活動。該項目綜合體現“物質的性質與應用”學習主題的大概念及核心知識，涉及“化學與社會 跨學科實踐”學習主題中化學與環境、化學與健康的相關內容，幫助學生建構轉化觀、分類觀，促進“系統 與模型”“結構與功能”“尺度、比率和數量”等跨學科大概念的進一步發展，自主反思、不斷改進，提升合作 解決問題的能力，激發學生的創造力，學生在完成任務的過程中，不僅需要關注模型制作和使用展示，還 要遵從作品制作的一般過程和方法，要在整體設計的基礎上進行制作，在多次試驗的基礎上優化方案并完 善作品。
【課標要求】
《義務教育化學課程標準(2022年版)》在“課程、內容”部分設置的學習主題五“化學與社 會 ·跨學科實踐”,是以“化學與可持續發展”為大概念統領，以化學、技術、工程融合解決跨 學科問題，列舉10個跨學科實踐活動案例，要求用不少于化學總課時的10%的課時完成跨學 科教學任務，“微型空氣質量‘檢測站’的組裝與使用”便是其中之一。
【教學目標】
通過觀察和實驗探究讓學生直面真實的問題，結合多學科知識， 利用科學、技術、工程 與環境等知識解決真實問題，從中認識到化學對社會的價值，體會化學對促進人類進步的重 要貢獻，全面提升學生科學探究與實踐、科學態度與責任的核心素養
【教學重難點】
(1)學會將實際生產生活問題轉化并提煉出化學元素，轉化成化學問題，形成綜合運用化學、地理 道德與法治等跨學科知識解決真實問題的思路方法。
(2)通過微型空氣質量“檢測站”的組裝與使用，提升對科學、技術、工程與環境之間關系的理解，
提高小組合作與交流能力，加深學生對生態文明理念 的理解，提升學生科學態度與責任核心素養。
【教法與學法】
創設情境、自主探究應用實踐
【教學準備】
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微型空氣質量檢測系統所需儀器和材料：傳感器(如二氧化硫傳感器、二氧化氮傳感器、 顆粒物傳感器等)、數據采集器、計算機、電源、連接導線等。
【教學過程】
任務一：認識空氣質量檢測的意義
1: 界定任務。課前調查和課上討論污染物的種類、來源，考慮不同環境對空氣污染物監測項 目的不同。課前調查和課上討論現有空氣監測設備的使用環境、監測項目、數據傳輸形式、數 據展示方式等內容。思考：“檢測站”需要考慮哪些方面的問題 設計思路是什么 研討確定 “檢測站”的設計和制作目標及模擬使用的方法。
(1)創設情境——空氣質量知多少。
學生課前查閱資料，了解自然界中的空氣組分，了解空氣檢測主要指標，了解空氣中污染物
對人體健康的危害。教師再開展如下課堂教學，創設情境。 [教師]空氣的組分及檢測的主要指標有哪些
[學生]展示空氣污染指數的項目及空氣質量分級標準，一 般檢測指標為SO 、NO 、0 、 C0、PM .5等。
[教師]空氣質量檢測的主要污染物有哪些 [學生]列出污染性氣體對人體的危害(見表2)。
表 2 常見污染性氣體及危害
污 染氣 體 SO NO CO PM 5 0
危害 損傷 呼吸 道 急性 中毒 危 害 呼 吸 道、肺部等 ,引發器官 病變 損傷細胞、人體 組織，引發癌變
任務二：了解空氣質量檢測站
(1)監測站安裝的儀器：空氣質量監測儀，氣象數據采集器，各類傳感器
(2)監測站監測的數據：空氣污染物的濃度、氣象環境溫度濕度、大氣壓力、風速風向、雨 量雪量等。
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(3)數據的處理：傳感器將檢測結果轉化成電信號，再通過無線網絡上傳至云端，實現環境 數據的自動存儲和在線分析監測，用戶通過管理平臺或 APP 獲取區域內相關監測數據，實現 象條件對空氣質量的影響
2.實時監測、精準分析。(風速、降雨) 3.其他條件對空氣質量的影響
通過學習空氣的主要成分、保護空氣、空氣質量日報等內容，了解空氣污染指數項目與空氣質 量分級標準。小組討論初步建立組裝和使用“檢測站”的一般程序和方法，形成模型。
任務三：微型空氣質量“檢測站”的組裝 活動設計與實施
任務四：微型空氣質量“檢測站”的使用
探究學習——如何組裝裝置檢測校園內空氣質量
[教師]如何進行空氣質量檢測
[學生]小組討論微型空氣質量“檢測站”進行空氣質量檢測的方案，補充和完善需考慮的地 理因素，包括校園所在位置的氣候類型、全年風向、氣溫、降水、氣壓、濕度等，查閱資料 。整理出校園所在區域地理環境(表3)
表 3 校園所在區域的地理環境
氣 全 日 年平均 年平 年最 累年極 年平 年平 年 平
候 年 風 風 速 均 高 端 均 均 均 相
類 主 向 /(m 氣溫 氣溫 最低氣溫/ 氣壓 降水 對 濕
型 導 風 向 變 化 s-) /℃ /℃ ℃ /Pa /mm 度/%
[教師]如何組裝微型空氣質量“檢測站”
[學生]從部件、步驟和作用三個方面展開研究， 并進行組裝。按照說明書并參考網絡視頻安 裝微型空氣質量“檢測站”,安裝步驟如下：安裝傳感器支架→安裝風向傳感器→安裝風速 傳感器 → 安裝百葉盒 → 固定螺絲 → 安裝切割器 → 安裝噪聲傳感器 → 安裝天線 → 組裝立桿
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→卸下螺絲安裝抱箍→完成組裝。提醒注意不同廠家或不同規格的微型空氣質量檢測 站的 安裝程序會有所差異。
制作作品。應用模型，調查常見空氣污染物的監測方法，從實際需求出發，選擇監測對象 與評價方法，繪制設計圖，小組合作動手制作“檢測站”模型及模型進行使用方式。通過多輪 次的“設計——行動——反思”對“檢測站”模型制作和模擬使用方式進行不斷改進。
活動4:作品發布。小組展示、交流和評價制作的“檢測站”及使用方法。反思和總結“檢測 站”及使用方法的經驗，提煉解決作品制作類問題的思路與方法。
(3)應用實踐——校園內空氣質量檢測。
[教師]如何檢測校園空氣質量 校園不同位置空氣質量是否有差異
[學生]將課前查閱的校園地圖及校園內布局圖進行展示，小組討論校園內空氣質量檢測的最 佳點位。
[教師]學校位于城區東南位置，北面緊鄰城區主干道，日車流量大；南面是小區間道路，車 流量較小且緊鄰公園；東面是居民區和幼兒園；西面是居民 區加商業區，西面居民區外是 另一主干道。校園內部區域分布為：北面右側是辦公區，北面左側是體育館，中部是教學 區，南面右側是教學區，南面左側是體育場。學校位置不同，其空氣質量定會有所差異，
[教師]校園空氣質量如何
[學生]各小組將不同時間段檢測的數據進行展示，對照國家標準討論校園空氣質量情況。 [教師]校園空氣質量檢測結果的可靠性如何
[學生]查閱校園所在城區發布的實時空氣質量數據，將校園不同檢測點位的空氣質量數據與其 進行對比，數據比較接近，說明校園內空氣質量檢測數據具有一定的可靠性，但是受天氣變 化及檢測點位的位置影響，校園內不同點位的數據存在一定的差異。從數據可以看出，校園 內的空氣質量檢測指標均未超出標準，有些指標甚至優于國家二級標準。
建議師生共同制訂評價量表，用于學生自我診斷、組間評價，以及教師的評價反饋。
評價維度 評價等級
合格 良好 優秀
作 品 檢測 制作簡單模型，能體現 制作模型能體現檢測的空氣污 自主創意設計“檢測站”模型，綜合
站模 檢測的空氣污染物和質 染物和質量等級，能體現檢測方 考慮空氣污染物和質量等級，檢測
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型 量等級。 法、使用環境、數據傳輸方法、 信息展示方法、污染物危害等中 的1~2種信息。 方法、使用環境、數據傳輸方法、 信息展示方法、污染物危害等。
模擬 使用 展示 僅通過模擬操作及語言 描述展示使用方法 通過模擬操作及語言描述展示 使用方法，模擬過程中體現多種 空氣情況，有模型對檢測空氣的 信息展示。 綜合運用多種模擬使用方式，具有 代入感，綜合體現“檢測站”的使用 操作，展示對不同空氣處理產生信 息展示的過程。
反思與改 進 對“檢測站”的組裝和使 用進行整體評價，通過 師生討論認識到方案存 在的具體問題，并提出 改進方法。 從污染物種類、檢測方法、技術、 工程等部分維度進行評價：反思 對“檢測站”的組裝和使用存在 的主要問題，提出改進方案并嘗 試解決間題。 主動從污染物種類、檢測方法、裝 置、技術、工程等維度進行評價： 不斷反思對“檢測站”的組裝和使用 存在的主要問題，提出改進方案并 嘗試解決間題。
協同合作 體現小組合作，有簡單 的任務分工；成員合作 完成部分任務。 分工較為明確，能闡述每個成員 的具體貢獻；展現較充分的合作， 成員合作完成各項任務。 分工明確合理，能闡述每個成員的 具體貢獻：成員積極協同合作完成 各項任務，成員之間及時溝通，互 相幫助，共同克服困難，根據項目 情況調整任務分工。
【總結與反思】
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