第十一单元跨学科实践活动10调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用教学设计-2024-2025学年九年级化学人教版下册

人教版九年级化学下册《跨学科实践活动10调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用》教学设计【教材分析】本实践活动基于物理、化学、材料科学等多学科知识，旨在让学生深入探究航天科技领域中新型材料与新型能源的应用。教材内容与多学科知识点紧密相连，帮助学生整合知识，提升综合运用能力，同时引导学生关注前沿科技，激发科学探索精神。【学情分析】学生已具备一定的物理、化学基础知识，但对航天科技领域的专业知识了解有限。他们对航天充满好奇，有较强的求知欲和探索精神，但在跨学科知识整合与实践应用方面需要引导与锻炼，具备初步的资料查阅与信息整理能力，但在深入分析与创新思维方面有待提高。【教学目标】1.学生能够系统阐述我国宇航产品的发展历程、种类与主要用途；准确分析宇航产品各部分所使用材料及能源的种类与特点；了解处于试验阶段的航天新型材料与能源，并能合理设想未来宇航产品的相关应用。2.通过查阅资料、小组合作、绘制示意图等活动，提升学生信息收集与整理能力、团队协作能力、创新思维能力以及跨学科知识整合运用能力。3.激发学生对航天科技的兴趣与热爱，增强民族自豪感与科学探索精神，培养学生勇于创新、敢于实践的科学品质。【教学重点】全面掌握我国宇航产品的发展、种类、用途以及材料和能源的应用现状，深入剖析宇航产品主体结构、外部涂层、功能部件等材料的特性，火箭推进剂与航天器工作能源的特性。【教学难点】引导学生跨越学科界限，深度理解航天材料与能源应用背后的多学科原理及其相互关联。【教学方法】文献法、观察法、问卷调查法、访谈法【教学准备】教师准备：PPT教学课件【教学过程】【新课导入】近年来，我国航天重大工程取得了一系列辉煌成就。“神舟”问天、“嫦娥”揽月、“北斗”指路、“祝融”探火、“羲和”逐日、“天和”遨游星辰、“悟空”“慧眼”探索宇宙奥秘……飞天逐梦变为现实，离不开对新型材料和新型能源的不断探索。引入新课。【探究新知】任务一：了解我国宇航产品的基本情况【教师活动】播放一段精彩的航天发射视频，激发学生兴趣，引出本节课主题—我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用。随后，教师介绍本次实践活动的任务流程与要求，组织学生分组，每组推选一名组长负责组织协调工作。【学生活动】小组内成员分工协作，对收集到的信息进行整理与初步分析。在资料收集与整理完成后，尝试共同绘制我国宇航产品信息示意图，以时间轴为脉络展示宇航产品的发展进程，在相应节点标注产品种类、外形轮廓及主要用途简介，要求示意图简洁明了、信息准确。任务二：了解宇航产品的材料选择【教师活动】回顾金属材料（如铝合金、钛合金的强度、密度特性）、高分子材料（如碳纤维复合材料的耐高温、高强度性能）等基础知识，讲解这些材料在航天领域应用的特殊要求，如轻质、高强度、耐高温、抗辐射等，引导学生思考如何将材料特性与宇航产品的不同部位需求相匹配。【学生活动】学生根据教师提示，进一步查阅资料，深入分析宇航产品的主体结构（如航天器框架常用铝合金以减轻重量并保证强度）、外部涂层（如航天飞机的隔热陶瓷涂层可抵御高温）、功能部件（如太阳能电池板采用硅材料利用光电效应）等所使用的材料及其独特的物理、化学性质。各小组将分析结果进行汇总，讨论材料选择与宇航产品性能提升之间的关系，并将材料信息详细标注在之前绘制的示意图上，用不同颜色的笔区分不同部位的材料，同时附上材料特性的简要说明。任务三：了解宇航产品的能源选择【教师活动】介绍火箭推进剂的基本原理与分类，如化学推进剂（包括固体推进剂、液体推进剂）的燃烧反应过程以及产生推力的机制，对比不同推进剂（如液氢液氧推进剂燃烧效率高、产物无污染，固体推进剂结构简单、储存方便）的特点与适用场景。【学生活动】学生分组查阅资料，了解人造卫星、宇宙飞船、空间探测器、空间站等航天器在执行不同任务时所使用的能源种类（如卫星主要依靠太阳能电池提供电能，空间站可能还会配备燃料电池作为备用电源）及其工作原理与特点。分析不同能源选择的依据，如能源的稳定性、能量密度、可获取性等因素。各小组将调研所得的能源信息补充到示意图中，在对应的宇航产品旁边标注能源类型、能源转化原理及主要优势。任务四：设想航天科技领域中未来的新型材料和能源【教师活动】展示一些目前国内外正在试验阶段的航天新型材料（如纳米材料在提高材料强度和韧性方面的潜在应用）与新型能源（如可控核聚变能源的巨大潜力）的科研成果报道或科普视频，激发学生的创新思维，鼓励他们大胆想象未来航天科技的发展方向。【学生活动】学生在充分了解现有航天材料与能源的基础上，结合所查阅的新型材料与能源信息，发挥想象力，设想一款未来的宇航产品。可以从产品的功能需求出发，反推所需的材料与能源支持。学生用绘图工具绘制出未来宇航产品的外观设计图，在图上清晰标注产品的用途、所采用的新型材料名称及特性、能源类型及供应方式等信息，并撰写一份简短的设计说明，阐述设计理念与创新点。各小组在内部交流展示后，推选一名代表准备在全班进行汇报展示。【展示交流】1.展示最终形成的示意图，交流并尝试总结宇航产品在材料和能源选择时的一般思路。2.介绍你设想的未来的宇航产品，说明设计思路，并讨论未来航天科技领域新型材料和能源可能的发展方向。【课后小结】回顾我国宇航产品的发展历程、材料与能源应用现状，强调跨学科知识在航天科技领域的重要性以及创新思维在科技发展中的引领作用。鼓励学生在今后的学习和生活中继续关注航天科技领域的发展动态，积极参与科技创新实践活动。【板书设计】【课后作业】整理有关资料，撰写活动报告，并与同学交流。【教学反思】亮点：主题具有高度的吸引力和时代感，能够充分激发学生的学习兴趣与探索欲望，将抽象的多学科知识与具体的航天科技应用紧密结合，使学习过程更具趣味性和实用性。采用任务驱动式教学方法，明确的四个任务逐步引导学生深入探究，培养了学生的自主学习能力、团队协作能力和问题解决能力。学生在完成任务的过程中，不仅学到了知识，更提升了综合素养。不足：在跨学科知识融合的教学过程中，对于一些基础薄弱的学生，引导和辅导还不够精准到位，导致部分学生