跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)1+微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”的組裝與使用（教學(xué)設(shè)計(jì)）九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)同步高效課堂（人教版2024）

跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)1微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”的組裝與使用教學(xué)設(shè)計(jì)活動(dòng)：微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”的組裝與使用課時(shí)1授課年級(jí)初三活動(dòng)分析《微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”的組裝與使用》是在全球空氣質(zhì)量問(wèn)題日益嚴(yán)峻，以及國(guó)家積極倡導(dǎo)生態(tài)文明建設(shè)的背景下應(yīng)運(yùn)而生的。它深度融合了化學(xué)、地理、道德與法治等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，旨在通過(guò)實(shí)踐操作，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)境意識(shí)，培養(yǎng)他們的科學(xué)探究與實(shí)踐能力。項(xiàng)目聚焦于化學(xué)知識(shí)中的“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”主題，特別是關(guān)于空氣組成、空氣質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)和空氣污染防治策略的內(nèi)容。這些知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成了項(xiàng)目的基礎(chǔ)框架，使學(xué)生在了解空氣基本成分的同時(shí)，也掌握了檢測(cè)空氣質(zhì)量的方法和改善空氣質(zhì)量的策略。通過(guò)親手組裝微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”，學(xué)生不僅有機(jī)會(huì)將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中，還能在實(shí)踐中深化對(duì)化學(xué)原理的理解。這一過(guò)程鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也激發(fā)了他們對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的熱情。此外，項(xiàng)目還鼓勵(lì)學(xué)生利用檢測(cè)站進(jìn)行校園內(nèi)的空氣質(zhì)量檢測(cè)，將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動(dòng)。這一環(huán)節(jié)不僅讓學(xué)生親身體驗(yàn)了科學(xué)探究的過(guò)程，還培養(yǎng)了他們的科學(xué)態(tài)度和對(duì)環(huán)境的責(zé)任感。在檢測(cè)過(guò)程中，學(xué)生需要觀察、記錄和分析數(shù)據(jù)，提出改善空氣質(zhì)量的建議，這有助于他們形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維，并增強(qiáng)對(duì)環(huán)境保護(hù)重要性的認(rèn)識(shí)。學(xué)情分析在當(dāng)前基礎(chǔ)教育改革的背景下，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)已成為一項(xiàng)重要目標(biāo)。通過(guò)《微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”的組裝與使用》這一跨學(xué)科項(xiàng)目，學(xué)生能夠在真實(shí)且不確定的情境中，通過(guò)解決具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題和實(shí)踐體驗(yàn)，逐步發(fā)展這些素養(yǎng)。項(xiàng)目的設(shè)計(jì)讓學(xué)生直面實(shí)際的空氣質(zhì)量問(wèn)題，結(jié)合化學(xué)、地理以及道德與法治等多學(xué)科知識(shí)，使用科學(xué)、技術(shù)、工程和環(huán)境等方法解決實(shí)際問(wèn)題。這一過(guò)程中，學(xué)生不僅加深了對(duì)化學(xué)核心知識(shí)，如空氣的組成和空氣質(zhì)量檢測(cè)的理解，還認(rèn)識(shí)到化學(xué)在社會(huì)中的實(shí)際價(jià)值，體會(huì)到其在促進(jìn)人類進(jìn)步方面的重要貢獻(xiàn)。通過(guò)動(dòng)手組裝和使用微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”，學(xué)生的科學(xué)探究與實(shí)踐能力得到顯著提升，同時(shí)也培養(yǎng)了科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感。這種實(shí)踐活動(dòng)有助于全面提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，使他們?cè)谖磥?lái)能夠更好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的社會(huì)環(huán)境和挑戰(zhàn)?；顒?dòng)目標(biāo)1.通過(guò)閱讀教材和查閱資料，了解空氣的主要成分和主要污染源，以及空氣污染源對(duì)人體的危害，了解空氣質(zhì)量檢測(cè)的主要指標(biāo)；2.結(jié)合物理、信息技術(shù)和工程等相關(guān)知識(shí)，組裝一個(gè)微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”來(lái)檢測(cè)空氣質(zhì)量；3.通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，體會(huì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的相互關(guān)系?；顒?dòng)重、難點(diǎn)重點(diǎn)：微型空氣質(zhì)量檢測(cè)站的組裝與使用，理解空氣污染物的檢測(cè)原理。難點(diǎn)：理解空氣污染物的化學(xué)性質(zhì)和檢測(cè)方法，將理論知識(shí)與實(shí)踐操作相結(jié)合。核心素養(yǎng)化學(xué)觀念：通過(guò)學(xué)習(xí)空氣的組成和空氣質(zhì)量檢測(cè)，學(xué)生深化了對(duì)化學(xué)核心知識(shí)的理解。親自動(dòng)手組裝微型檢測(cè)站，使他們能夠?qū)⒗碚撝R(shí)應(yīng)用于實(shí)際，增強(qiáng)了對(duì)化學(xué)在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用價(jià)值的認(rèn)識(shí)?？茖W(xué)思維：活動(dòng)要求學(xué)生在不確定的情境中進(jìn)行問(wèn)題解決和批判性思考。學(xué)生需要分析空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，思考污染的成因和可能的解決方案，培養(yǎng)了他們的科學(xué)思維能力?？茖W(xué)探究與實(shí)踐：學(xué)生通過(guò)動(dòng)手組裝和使用檢測(cè)站，進(jìn)行校園空氣質(zhì)量的實(shí)際檢測(cè)。這一過(guò)程提升了他們的動(dòng)手能力和探究精神，使他們能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)和觀察獲取數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：在活動(dòng)中，學(xué)生不僅提高了科學(xué)素養(yǎng)，還增強(qiáng)了對(duì)環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注和責(zé)任感。他們認(rèn)識(shí)到保護(hù)環(huán)境的重要性，并有機(jī)會(huì)反思自己的生活方式對(duì)環(huán)境的影響，從而培養(yǎng)積極的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。教學(xué)過(guò)程活動(dòng)引入播放視頻《空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)：和數(shù)據(jù)較真，為藍(lán)天努力》空氣質(zhì)量檢測(cè)一般通過(guò)檢測(cè)空氣中主要污染物的含量來(lái)評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量。我們可以通過(guò)組裝與使用微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”來(lái)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，從而了解空氣質(zhì)量狀況?；顒?dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)一：認(rèn)識(shí)空氣質(zhì)量檢測(cè)的意義1.查閱資料，了解空氣的主要污染物，以及空氣污染對(duì)人體健康和農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響。空氣污染對(duì)人體健康和農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響：①對(duì)人體的危害：引起慢性支氣管炎、支氣管哮喘、肺氣腫及肺癌等疾?。划?dāng)污染物的濃度很高時(shí)，會(huì)造成急性污染中毒。②對(duì)農(nóng)作物的危害：產(chǎn)生酸雨使農(nóng)作物產(chǎn)量下降、品質(zhì)變壞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致植物死亡。2.對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，能使人們及時(shí)掌握空氣質(zhì)量狀況，以便空氣被污染時(shí)能及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。視頻：空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的必要性2.請(qǐng)結(jié)合實(shí)例說(shuō)明我國(guó)為防治空氣污染所采取的一些具體措施。任務(wù)二：參觀與訪談1.參觀本地環(huán)境保護(hù)部門的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站，了解監(jiān)測(cè)站安裝了哪些儀器，監(jiān)測(cè)哪些數(shù)據(jù)，以及相關(guān)數(shù)據(jù)是如何處理的。檢測(cè)站中安裝的儀器有哪些？監(jiān)測(cè)站都監(jiān)測(cè)哪些數(shù)據(jù)？（1）顆粒物濃度：如

PM2.5和

PM10；（2）氣態(tài)污染物濃度：包括二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)；（3）氣象參數(shù)：如風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、氣壓等相關(guān)數(shù)據(jù)是如何進(jìn)行處理的？2.與本地環(huán)境保護(hù)部門的工作人員進(jìn)行交流，了解本地空氣主要污染物的種類，以及空氣質(zhì)量受風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、降水量、濕度等因素的影響情況。溫度：當(dāng)氣溫較高時(shí)，上層空氣對(duì)流旺盛，有助于污染物向上擴(kuò)散，從而緩解了空氣的污染；當(dāng)氣溫較低時(shí)，上層空氣對(duì)流不顯著，容易出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象，不利于大氣污染物的擴(kuò)散和稀釋，容易出現(xiàn)霧霾等重污染天氣。風(fēng)速和風(fēng)向：在強(qiáng)風(fēng)天氣時(shí)，大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，污染物被迅速地向上方輸送和擴(kuò)散；而在微風(fēng)或無(wú)風(fēng)天氣時(shí)，大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)減弱，污染物容易累積在近地面的空氣中。風(fēng)向影響著污染物的擴(kuò)散方向。降雨：降雨量越大，空氣質(zhì)量越好，降雨對(duì)空氣污染物起著清除和沖刷作用。此外，降水過(guò)后往往伴有冷空氣過(guò)境，風(fēng)力大且地面沒(méi)有揚(yáng)沙，浮塵，有利于空氣中污染物的擴(kuò)散。濕度：濕度的高低會(huì)影響大氣中污染物的濃度。一方面，濕度高時(shí)，大氣中的水汽分子可以與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變污染物的化學(xué)性質(zhì)和濃度;另一方面，濕度高時(shí)，大氣中的氣溶膠和水汽分子可以吸附更多的污染物，導(dǎo)致污染物濃度增加。氣壓：在同一季節(jié)，氣壓相對(duì)較高的時(shí)候不容易出現(xiàn)污染，氣壓相對(duì)較低的時(shí)候容易出現(xiàn)污染。氣壓較高時(shí)，氣流會(huì)使污染物向周邊地區(qū)擴(kuò)散，從而減輕空氣污染；氣壓較低時(shí)，氣流會(huì)將周邊地區(qū)的污染物向中心堆積，從而加重空氣污染。任務(wù)三：微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”的組裝1.借鑒監(jiān)測(cè)站檢測(cè)空氣質(zhì)量的思路，可以使用傳感器組裝簡(jiǎn)易裝置對(duì)空氣中的主要污染物進(jìn)行檢測(cè)。請(qǐng)結(jié)合本地空氣污染的特征，選擇你所需要的傳感器（如SO2傳感器、PM2.5傳感器等）2.當(dāng)同時(shí)檢測(cè)空氣中多種成分的含量時(shí)，研究傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)是如何連接的，并設(shè)計(jì)組裝方案。視頻：50元制作一個(gè)低成本的家庭環(huán)境二氧化碳和甲醛檢測(cè)設(shè)備3.在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)組裝方案，把所需用品按要求進(jìn)行組裝，并在計(jì)算機(jī)上安裝相應(yīng)軟件進(jìn)行測(cè)試。①準(zhǔn)備好相關(guān)的零部件和工具，包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)處理器、開(kāi)關(guān)、電路接口、集成電路、液晶顯示模塊、指示燈、傳感器、面包板等。②在面包板上連接單片機(jī)處理器，在單片機(jī)處理器上連接單片機(jī)。③在面包板上按照各接口連接各種傳感器：如PM2.5傳感器、一氧化碳傳感器、溫度傳感器等。④安裝電源，插入導(dǎo)線。⑤將液晶顯示模塊套在安裝好各種原件的面包板上，并確保連接穩(wěn)定可靠。⑥安裝部件外殼。任務(wù)四：微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”的使用組裝好“檢測(cè)站”后，選擇不同地點(diǎn)，檢測(cè)并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。2.根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。展示與交流1.展示自己組裝的微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”，與同學(xué)交流組裝方法、使用說(shuō)明及檢測(cè)結(jié)果等，并相互評(píng)價(jià)。2.在組裝的“檢測(cè)站”中，你使用什么設(shè)備來(lái)處理和顯示檢測(cè)數(shù)據(jù)？與同學(xué)交流使用不同設(shè)備的利弊。練習(xí)與應(yīng)用1.在跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)——微型空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站的組裝與使用中，要求能檢測(cè)空氣中的主要污染物。下列不需要列入檢測(cè)項(xiàng)目的是（）A.二氧化碳B.PM2.5C.二氧化硫D.二氧化氮【答案】A2.某校設(shè)置微型檢測(cè)站。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.臭氧層破壞和酸雨都與空氣污染有關(guān)B.PM2.5的含量越高，空氣質(zhì)量越好C.積極植樹(shù)有助于提升空氣質(zhì)量D.加強(qiáng)空氣質(zhì)量檢測(cè)有利于保護(hù)大氣環(huán)境【答案】B3.實(shí)踐小組的同學(xué)們利用微型空氣質(zhì)量檢測(cè)儀測(cè)得的空氣質(zhì)量，測(cè)得數(shù)據(jù)如下：①微型空氣質(zhì)量檢測(cè)儀初始能量來(lái)自于能。

②當(dāng)日空氣質(zhì)量最好的城市是，PM10嚴(yán)重的城市是。

③請(qǐng)選擇其中一種污染物：，并列舉其來(lái)源：。④若要獲得天氣的其他情況，“檢測(cè)站”還需選擇(答一種)等氣象傳感器?！敬鸢浮刻?yáng)、D、B、一氧化碳、汽車尾氣的排放、溫度(或“風(fēng)速”或“濕度”)活動(dòng)總結(jié)板書(shū)設(shè)計(jì)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)1微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”的組裝與使用任務(wù)一：認(rèn)識(shí)空氣質(zhì)量檢測(cè)的意義任務(wù)二：參觀與訪談任務(wù)三：微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”的組裝任務(wù)四：微型空氣質(zhì)量“檢測(cè)站”的使用教學(xué)反思亮點(diǎn)：活動(dòng)以實(shí)踐為導(dǎo)向，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)空氣質(zhì)量檢測(cè)重要性的理解。通過(guò)視頻引入和參觀監(jiān)測(cè)站