資源簡介

人教版九年級化學(xué)上冊
《跨學(xué)科實(shí)踐活動4 基于特定需求設(shè)計和制作簡易供氧器》
教學(xué)設(shè)計
【教材分析】
《跨學(xué)科實(shí)踐活動4 基于特定需求設(shè)計和制作簡易供氧器》主要涵蓋人教版教材九年級《化學(xué)（上冊）》第2單元和第5單元的內(nèi)容，縱向結(jié)合了新課標(biāo)課程內(nèi)容中主題15的相關(guān)內(nèi)容，綜合體現(xiàn)“物質(zhì)的化學(xué)變化”“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)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(zhì)”這一學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，對“化學(xué)與社會·跨學(xué)科實(shí)踐”主題中的化學(xué)與健康、材料等相關(guān)內(nèi)容也有所涉及，不僅有助于學(xué)生建構(gòu)變化觀、元素觀等化學(xué)觀念，發(fā)展建構(gòu)思維模型等，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任，促進(jìn)“比例和定量”等跨學(xué)科大概念的發(fā)展和完善，促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展的育人價值。
【學(xué)情分析】
本課的授課對象為9年級的學(xué)生。經(jīng)過一段時間的化學(xué)學(xué)習(xí)，學(xué)生已初步領(lǐng)悟了化學(xué)變化的定義和實(shí)質(zhì)，了解了實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的基本知識，會進(jìn)行簡單的實(shí)驗(yàn)操作，會書寫化學(xué)方程式，知道質(zhì)量守恒定律，會利用質(zhì)量守恒定律進(jìn)行簡單的計算。但是還不知道什么是項目式學(xué)習(xí)，缺乏項目規(guī)劃的能力；只會簡單的實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)設(shè)計、反思、改進(jìn)等探究能力比較薄弱；難以將具體的知識與真實(shí)問題建立聯(lián)系，缺乏運(yùn)用知識解決真實(shí)問題的能力；知識零散單薄，缺乏知識經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)化。
【教學(xué)目標(biāo)】
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(xué)物質(zhì)及其變化在維護(hù)人體健康等方面的重要作用。
通過氧氣制取實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，使知識經(jīng)驗(yàn)結(jié)構(gòu)化，初步形成原理→裝置→實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路。
通過對項目任務(wù)進(jìn)行拆解和規(guī)劃，初步融合工程技術(shù)方法，建立基于特定需求設(shè)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(yīng)用化學(xué)與工程技術(shù)方法等跨學(xué)科知識初步制作項目作品，并作反思和改進(jìn)。
【教學(xué)重點(diǎn)】
通過對項目任務(wù)進(jìn)行拆解和規(guī)劃，初步融合工程技術(shù)方法，建立基于特定需求設(shè)計供氧器的一般程序和方法，形成模型。
【教學(xué)難點(diǎn)】
綜合應(yīng)用化學(xué)與工程技術(shù)方法等跨學(xué)科知識初步制作項目作品，并作反思和改進(jìn)。
【教學(xué)方法】
自主學(xué)習(xí)法、探究學(xué)習(xí)法、合作學(xué)習(xí)法
【教學(xué)準(zhǔn)備】
教師準(zhǔn)備：多媒體課件。
學(xué)生準(zhǔn)備：復(fù)習(xí)氧氣的制取。
【教學(xué)過程】
【新課導(dǎo)入】氧氣與人體健康關(guān)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(guān)試劑，設(shè)計和制作一個簡易供氧器呢 引入新課。
【設(shè)計意圖】使學(xué)生認(rèn)識到探究學(xué)習(xí)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的必要性。
【探索新知】
【活動設(shè)計與實(shí)施】：
第一課時
任務(wù)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(zāi)、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(zhì)的供氧設(shè)備能夠有效地提升人們的生活水平。
第二課時
任務(wù)二：制氧劑的選擇
1.回憶制取氧氣的方法
根據(jù)沸點(diǎn)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(diǎn)：
過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣：反應(yīng)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(yīng)條件加熱，安全性不高；
電解水制取氧氣：反應(yīng)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(jī)說明書：
(1)反應(yīng)倉內(nèi)應(yīng)加入自來水(涼水)，嚴(yán)禁使用熱水。
(2)反應(yīng)倉加水后，先投入A劑，再投入B劑。每次供氧停止后，將反應(yīng)殘液倒洗清空。供水困難時，可在殘液冷卻時，補(bǔ)充A劑(不加B劑)連續(xù)供氧。
主要結(jié)構(gòu)：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(yīng)密封性能良好，無漏氣現(xiàn)象。
反應(yīng)原理：利用水溶解制氧劑，使制氧劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生氧氣。
第三課時
任務(wù)三：設(shè)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(shè)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(diào)節(jié)氧氣純度的作用，增加濕度，人呼吸濕潤一點(diǎn)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(shè)計。
拓展視野一分子篩制氧機(jī)
一種采用分子篩變壓吸附技術(shù)制取高濃度氧氣的設(shè)備它通過分子篩的吸附和解吸作用，將空氣中的氮?dú)夂推渌s質(zhì)分離出去，從而得到富氧空氣(較純凈的氧氣)。
【課后小結(jié)】
本次實(shí)踐活動使學(xué)生了解到各種供氧裝置在實(shí)際生活中的重要作用，通過他們親身體驗(yàn)供氧器的制作過程，感受化學(xué)等學(xué)科知識在解決生活實(shí)際問題中的重要意義，提升化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，提高實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)品質(zhì)，樹立為人類生活與社會進(jìn)步作貢獻(xiàn)的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。
【板書設(shè)計】
【課后作業(yè)】
【教學(xué)反思】
亮點(diǎn)：學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高漲，學(xué)習(xí)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(zhì)及其化學(xué)變化對維護(hù)人體健康的重要意義；通過歸納實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的方法，形成思路模型，達(dá)到了復(fù)習(xí)核心知識并使知識結(jié)構(gòu)化的目標(biāo)；
不足：因?yàn)闇?zhǔn)備時間有限，沒有對作業(yè)制作詳細(xì)的評價量表，后續(xù)教學(xué)應(yīng)對此繼續(xù)完善，充分落實(shí)“教-學(xué)-評”一體化。
教學(xué)建議：跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)有助于發(fā)展學(xué)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(zé)任更新教學(xué)思維，結(jié)合項目式教學(xué)的特點(diǎn)和優(yōu)勢，深度挖掘真實(shí)情景素材，設(shè)計跨學(xué)科實(shí)踐活動，有意識地培養(yǎng)學(xué)生的綜合科學(xué)素養(yǎng)。

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