九年級(jí)化學(xué)人教版基于特定需求設(shè)計(jì)和制作簡易供氧器（教學(xué)設(shè)計(jì)）

跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)4基于特定需求設(shè)計(jì)和制作簡易供氧器教學(xué)設(shè)計(jì)活動(dòng)：基于特定需求設(shè)計(jì)和制作簡易供氧器課時(shí)1授課年級(jí)初三活動(dòng)分析《跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)4基于特定需求設(shè)計(jì)和制作簡易供氧器》主要涵蓋人教版教材九年級(jí)《化學(xué)（上冊(cè)）》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(shí)，同時(shí)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(duì)“化學(xué)與社會(huì)·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(huì)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(jià)值。學(xué)情分析本課的授課對(duì)象是9年級(jí)的學(xué)生，經(jīng)過一段時(shí)間的化學(xué)學(xué)習(xí)，學(xué)生們已經(jīng)初步理解了化學(xué)變化的定義和本質(zhì)，掌握了實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的基本知識(shí)，能夠進(jìn)行簡單的實(shí)驗(yàn)操作，書寫化學(xué)方程式，并理解質(zhì)量守恒定律，能夠利用這一定律進(jìn)行簡單的計(jì)算。然而，他們還不熟悉什么是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，缺乏項(xiàng)目規(guī)劃的能力；只具備簡單的實(shí)驗(yàn)操作技能，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、反思和改進(jìn)等探究能力較為薄弱；難以將具體的知識(shí)與實(shí)際問題建立聯(lián)系，缺乏運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；知識(shí)比較零散單薄，缺乏系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)?；顒?dòng)目標(biāo)1.通過討論供氧器的應(yīng)用范圍和場(chǎng)景，明確項(xiàng)目需要解決的問題和研究的價(jià)值，體會(huì)化學(xué)物質(zhì)及其變化在保障人體健康等方面的重要性。2.通過復(fù)習(xí)氧氣制取實(shí)驗(yàn)，將知識(shí)經(jīng)驗(yàn)結(jié)構(gòu)化，初步形成從原理到裝置，再到實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路。3.通過對(duì)項(xiàng)目任務(wù)的拆解和規(guī)劃，初步結(jié)合工程技術(shù)方法，建立基于特定需求設(shè)計(jì)供氧器的一般流程和方法，形成模型。4.通過選擇原理、繪制草圖、動(dòng)手制作等小組合作活動(dòng)，綜合應(yīng)用化學(xué)與工程技術(shù)等跨學(xué)科知識(shí)，初步制作項(xiàng)目作品，并進(jìn)行反思和改進(jìn)。活動(dòng)重、難點(diǎn)重點(diǎn)：通過對(duì)項(xiàng)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(jì)供氧器的一般程序和方法，形成模型。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(shí)初步制作項(xiàng)目作品，并作反思和改進(jìn)。核心素養(yǎng)化學(xué)觀念：涵蓋“物質(zhì)的化學(xué)變化”“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”等大概念和核心知識(shí)，學(xué)生能夠建構(gòu)變化觀、元素觀等化學(xué)觀念，理解化學(xué)物質(zhì)的本質(zhì)及其變化規(guī)律?？茖W(xué)思維：活動(dòng)中要求學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、繪制草圖、動(dòng)手制作和反思改進(jìn)，這些步驟發(fā)展了學(xué)生的建構(gòu)思維模型能力，培養(yǎng)了他們的科學(xué)思維方式和解決問題的能力?？茖W(xué)探究與實(shí)踐：學(xué)生需要進(jìn)行“氧氣的制取與性質(zhì)”這一必做實(shí)驗(yàn)，綜合應(yīng)用化學(xué)與工程技術(shù)等跨學(xué)科知識(shí)，親自動(dòng)手制作供氧器。這一過程強(qiáng)化了他們的實(shí)驗(yàn)操作能力和探究能力，促進(jìn)了科學(xué)探究與實(shí)踐素養(yǎng)的發(fā)展?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過對(duì)項(xiàng)目任務(wù)的拆解和規(guī)劃，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了科學(xué)方法，還培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感，理解化學(xué)在保障健康、改善生活方面的實(shí)際應(yīng)用，推動(dòng)了學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感的培養(yǎng)。教學(xué)過程活動(dòng)引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(jì)和制作一個(gè)簡易供氧器呢？引入新課。活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)一：了解需求1.討論：哪些人群在哪些場(chǎng)景或地域會(huì)用到供氧器？供氧器的使用范圍或場(chǎng)景有：家用保健型供氧，在高原、火災(zāi)、礦難等危險(xiǎn)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(duì)供氧和耗氧的雙向需求等……需求的場(chǎng)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。討論：相應(yīng)的供氧器應(yīng)具有怎樣的特點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn)：便利，在家可以吸氧，制氧成本低。不足：需要通電，出門無法使用。優(yōu)點(diǎn)：氧氣純度高；有醫(yī)生的指導(dǎo)，更專業(yè)。不足：受地方限制，不能即時(shí)吸氧；費(fèi)用較高。優(yōu)點(diǎn)：隨身可攜帶，氧氣純度高。不足：成本較高；一次性使用，丟棄的瓶子造成資源浪費(fèi)。優(yōu)點(diǎn)：提高溶氧量，減少水溫不一致，凈化水質(zhì)。不足：壽命短，耗電能力強(qiáng)，噪音比較大。2.交流：選擇其中一種情況，通過討論確定簡易供氧器的設(shè)計(jì)和制作目標(biāo)。任務(wù)二：獲取信息1.查閱資料：目前商業(yè)化的供氧器有哪些類型呢？2.結(jié)合本組的目標(biāo)，閱讀有參考價(jià)值的供氧器的說明書，嘗試進(jìn)行實(shí)物演示與拆解，了解其組成、結(jié)構(gòu)、工作原理和操作方法。氧立得是一款化學(xué)藥劑家用制氧機(jī)，如下是其拆解后的結(jié)構(gòu)。氧立得的使用說明（1）性狀：A劑：固體氧釋放劑(白色顆粒)，采用先進(jìn)工藝生產(chǎn)，顆粒均勻，保質(zhì)期長。B劑：催化劑(黑色粉末或顆粒)，采用特殊工藝生產(chǎn)，保證出氧量穩(wěn)定。（2）規(guī)格：A劑：100g/包B劑：3g/包急救包(3包A劑，3包B劑)A劑：100g/包B劑：9g/包（3）成分：A劑：過碳酸鈉B劑：二氧化錳（4）氧含量：99.5%（5）作用與用途：用于各種缺氧癥狀的補(bǔ)充供氧（6）儲(chǔ)藏方法：干燥陰涼處保存氧立得的工作原理(1)操作方法：在反應(yīng)倉中首先加入粉末狀過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)、水，然后加入粉末狀二氧化錳(MnO2)，即產(chǎn)生氧氣。(2)工作原理：第一步：2Na2CO3·3H2O2=2Na2CO3+3H2O2；第二步：。氧立得的操作方法(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(shí)，可在殘液冷卻時(shí)，補(bǔ)充A劑(不加B劑)連續(xù)供氧。3.比較其與實(shí)驗(yàn)室制取氧氣在制氧原理、收集方法、儀器裝置等方面的異同，綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)分析原因，總結(jié)供氧器的工作原理和組成特點(diǎn)?？偨Y(jié)供氧器的工作原理和組成特點(diǎn)任務(wù)三：設(shè)計(jì)制作如何設(shè)計(jì)一款簡易的制氧機(jī)呢？類比實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的思路，小組討論制作簡易制氧機(jī)的思路？你會(huì)選擇哪一種原理制作制氧機(jī)呢？小組討論選擇制氧原理時(shí)需考慮哪些因素呢？除了上述因素外，還需考慮哪些什么呢？學(xué)生回答：實(shí)際供氧量氧立得說明書使用建議：通過計(jì)算確定制氧劑的用量標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氧氣的密度為1.43g/L，如果要供給正常健康人連續(xù)吸氧10分鐘，制氧的氣流量約為350mL/min，產(chǎn)生的氧氣純度約為99.5%，大約需要過氧化氫多少克?1.根據(jù)使用要求和已有條件，選擇合適的制氧原理，設(shè)計(jì)供氧器的組成和結(jié)構(gòu)，繪制設(shè)計(jì)圖，通過計(jì)算確定相關(guān)試劑的用量，制作簡易供氧器。初版草圖示例(僅供參考)2.對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，了解其供氧效果，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，從工程技術(shù)角度進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品，編寫自制供氧器的使用說明書。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)殘液倒空清洗。供水困難時(shí),可在殘液冷卻時(shí),補(bǔ)充A劑(不加B劑)連續(xù)供氧。(答案合理即可)展示與交流展示自制供氧器，介紹產(chǎn)品的工作原理、制作方法和供氧效果等。與同學(xué)交流和相互評(píng)價(jià)，分享活動(dòng)收獲和體會(huì)。練習(xí)與應(yīng)用1.實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣的過程中，不需要使用的儀器是()【答案】A2.項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)室制取氧氣之后，查閱了相關(guān)資料，利用塑料瓶、注射器、吸管、輸液管等設(shè)計(jì)并制作簡易供氧器，如圖。其中藥品A是過碳酸鈉，遇水會(huì)分解出H2O2，藥品B是一種黑色粉末狀催化劑，回答下面的問題。（1）氧氣能供給呼吸，保持氧氣化學(xué)性質(zhì)的最小粒子是氧分子。下列物質(zhì)中含有氧分子的是()A.二氧化碳 B.過氧化氫 C.液態(tài)空氣 D.高錳酸鉀（2）生活用品可以代替一些化學(xué)儀器。本實(shí)驗(yàn)利用了塑料瓶、注射器、吸管、輸液管等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在該實(shí)驗(yàn)中相關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A.B是二氧化錳 B.塑料瓶相當(dāng)于錐形瓶C.吸管相當(dāng)于玻璃棒 D.輸液管相當(dāng)于導(dǎo)管【答案】CC活動(dòng)總結(jié)板書設(shè)計(jì)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)4基于特定需求設(shè)計(jì)和制作簡易供氧器任務(wù)一：了解需求任務(wù)二：獲取信息制氧劑的選擇（分析制氧機(jī)的原理）任務(wù)三：設(shè)計(jì)制作制氧機(jī)教學(xué)反思亮點(diǎn)：通過“氧氣與人體健康”的真實(shí)情境引入，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生通過解決實(shí)際問題深化了對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解。教學(xué)融合了化學(xué)、生物、工程技術(shù)等多學(xué)科，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維。實(shí)物演示、拆解和動(dòng)手制作等實(shí)踐活動(dòng)增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和科學(xué)探究能力，同時(shí)鍛煉了團(tuán)隊(duì)合作和項(xiàng)目管理能力。不足：時(shí)間安排緊湊，可能限制了學(xué)生對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的深度探討和學(xué)習(xí)效果。實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)化學(xué)藥劑使用和反應(yīng)的安全性考慮不夠，需要加強(qiáng)安全指導(dǎo)。在小組活動(dòng)中，部分學(xué)生未能充分參與，教師對(duì)每組的指導(dǎo)和個(gè)別化幫助不足，影響了學(xué)習(xí)效果。教學(xué)建議：跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)有助于發(fā)展學(xué)生理性面對(duì)未來陌生問