跨学科实践活动1+微型空气质量“检测站”的组装与使用（教学设计）九年级化学上册同步高效课堂（人教版2024）

跨学科实践活动1微型空气质量“检测站”的组装与使用教学设计活动：微型空气质量“检测站”的组装与使用课时1授课年级初三活动分析《微型空气质量“检测站”的组装与使用》是在全球空气质量问题日益严峻，以及国家积极倡导生态文明建设的背景下应运而生的。它深度融合了化学、地理、道德与法治等多个学科的知识，旨在通过实践操作，增强学生的环境意识，培养他们的科学探究与实践能力。项目聚焦于化学知识中的“物质的性质与应用”主题，特别是关于空气组成、空气质量检测技术和空气污染防治策略的内容。这些知识点构成了项目的基础框架，使学生在了解空气基本成分的同时，也掌握了检测空气质量的方法和改善空气质量的策略。通过亲手组装微型空气质量“检测站”，学生不仅有机会将理论知识应用于实践中，还能在实践中深化对化学原理的理解。这一过程锻炼了学生的动手能力、团队协作能力和解决问题的能力，同时也激发了他们对技术创新的热情。此外，项目还鼓励学生利用检测站进行校园内的空气质量检测，将所学知识转化为实际行动。这一环节不仅让学生亲身体验了科学探究的过程，还培养了他们的科学态度和对环境的责任感。在检测过程中，学生需要观察、记录和分析数据，提出改善空气质量的建议，这有助于他们形成严谨的科学思维，并增强对环境保护重要性的认识。学情分析在当前基础教育改革的背景下，培养学生的核心素养已成为一项重要目标。通过《微型空气质量“检测站”的组装与使用》这一跨学科项目，学生能够在真实且不确定的情境中，通过解决具有挑战性的问题和实践体验，逐步发展这些素养。项目的设计让学生直面实际的空气质量问题，结合化学、地理以及道德与法治等多学科知识，使用科学、技术、工程和环境等方法解决实际问题。这一过程中，学生不仅加深了对化学核心知识，如空气的组成和空气质量检测的理解，还认识到化学在社会中的实际价值，体会到其在促进人类进步方面的重要贡献。通过动手组装和使用微型空气质量“检测站”，学生的科学探究与实践能力得到显著提升，同时也培养了科学态度和责任感。这种实践活动有助于全面提升学生的核心素养，使他们在未来能够更好地应对复杂多变的社会环境和挑战。活动目标1.通过阅读教材和查阅资料，了解空气的主要成分和主要污染源，以及空气污染源对人体的危害，了解空气质量检测的主要指标；2.结合物理、信息技术和工程等相关知识，组装一个微型空气质量“检测站”来检测空气质量；3.通过实践活动，体会科学、技术、社会的相互关系。活动重、难点重点：微型空气质量检测站的组装与使用，理解空气污染物的检测原理。难点：理解空气污染物的化学性质和检测方法，将理论知识与实践操作相结合。核心素养化学观念：通过学习空气的组成和空气质量检测，学生深化了对化学核心知识的理解。亲自动手组装微型检测站，使他们能够将理论知识应用于实际，增强了对化学在现实生活中应用价值的认识。科学思维：活动要求学生在不确定的情境中进行问题解决和批判性思考。学生需要分析空气质量数据，思考污染的成因和可能的解决方案，培养了他们的科学思维能力。科学探究与实践：学生通过动手组装和使用检测站，进行校园空气质量的实际检测。这一过程提升了他们的动手能力和探究精神，使他们能够通过实验和观察获取数据，并进行分析。科学态度与责任：在活动中，学生不仅提高了科学素养，还增强了对环境问题的关注和责任感。他们认识到保护环境的重要性，并有机会反思自己的生活方式对环境的影响，从而培养积极的科学态度和社会责任感。教学过程活动引入播放视频《空气质量监测：和数据较真，为蓝天努力》空气质量检测一般通过检测空气中主要污染物的含量来评价空气质量。我们可以通过组装与使用微型空气质量“检测站”来获取相关数据，从而了解空气质量状况。活动设计与实施任务一：认识空气质量检测的意义1.查阅资料，了解空气的主要污染物，以及空气污染对人体健康和农作物生长的影响。空气污染对人体健康和农作物生长的影响：①对人体的危害：引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等疾病；当污染物的浓度很高时，会造成急性污染中毒。②对农作物的危害：产生酸雨使农作物产量下降、品质变坏，严重时甚至会导致植物死亡。2.对空气质量进行检测，能使人们及时掌握空气质量状况，以便空气被污染时能及时采取应对措施。视频：空气质量监测的必要性2.请结合实例说明我国为防治空气污染所采取的一些具体措施。任务二：参观与访谈1.参观本地环境保护部门的空气质量监测站，了解监测站安装了哪些仪器，监测哪些数据，以及相关数据是如何处理的。检测站中安装的仪器有哪些？监测站都监测哪些数据？（1）颗粒物浓度：如

PM2.5和

PM10；（2）气态污染物浓度：包括二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)；（3）气象参数：如风速、风向、温度、湿度、气压等相关数据是如何进行处理的？2.与本地环境保护部门的工作人员进行交流，了解本地空气主要污染物的种类，以及空气质量受风向、风速、温度、降水量、湿度等因素的影响情况。温度：当气温较高时，上层空气对流旺盛，有助于污染物向上扩散，从而缓解了空气的污染；当气温较低时，上层空气对流不显著，容易出现逆温现象，不利于大气污染物的扩散和稀释，容易出现雾霾等重污染天气。风速和风向：在强风天气时，大气的对流运动增强，污染物被迅速地向上方输送和扩散；而在微风或无风天气时，大气的对流运动减弱，污染物容易累积在近地面的空气中。风向影响着污染物的扩散方向。降雨：降雨量越大，空气质量越好，降雨对空气污染物起着清除和冲刷作用。此外，降水过后往往伴有冷空气过境，风力大且地面没有扬沙，浮尘，有利于空气中污染物的扩散。湿度：湿度的高低会影响大气中污染物的浓度。一方面，湿度高时，大气中的水汽分子可以与污染物发生化学反应，改变污染物的化学性质和浓度;另一方面，湿度高时，大气中的气溶胶和水汽分子可以吸附更多的污染物，导致污染物浓度增加。气压：在同一季节，气压相对较高的时候不容易出现污染，气压相对较低的时候容易出现污染。气压较高时，气流会使污染物向周边地区扩散，从而减轻空气污染；气压较低时，气流会将周边地区的污染物向中心堆积，从而加重空气污染。任务三：微型空气质量“检测站”的组装1.借鉴监测站检测空气质量的思路，可以使用传感器组装简易装置对空气中的主要污染物进行检测。请结合本地空气污染的特征，选择你所需要的传感器（如SO2传感器、PM2.5传感器等）2.当同时检测空气中多种成分的含量时，研究传感器、数据采集器和计算机是如何连接的，并设计组装方案。视频：50元制作一个低成本的家庭环境二氧化碳和甲醛检测设备3.在教师的指导下，根据组装方案，把所需用品按要求进行组装，并在计算机上安装相应软件进行测试。①准备好相关的零部件和工具，包括：单片机处理器、开关、电路接口、集成电路、液晶显示模块、指示灯、传感器、面包板等。②在面包板上连接单片机处理器，在单片机处理器上连接单片机。③在面包板上按照各接口连接各种传感器：如PM2.5传感器、一氧化碳传感器、温度传感器等。④安装电源，插入导线。⑤将液晶显示模块套在安装好各种原件的面包板上，并确保连接稳定可靠。⑥安装部件外壳。任务四：微型空气质量“检测站”的使用组装好“检测站”后，选择不同地点，检测并记录相关数据。2.根据检测结果，对空气质量进行分析和评价。展示与交流1.展示自己组装的微型空气质量“检测站”，与同学交流组装方法、使用说明及检测结果等，并相互评价。2.在组装的“检测站”中，你使用什么设备来处理和显示检测数据？与同学交流使用不同设备的利弊。练习与应用1.在跨学科实践活动——微型空气质量监测站的组装与使用中，要求能检测空气中的主要污染物。下列不需要列入检测项目的是（）A.二氧化碳B.PM2.5C.二氧化硫D.二氧化氮【答案】A2.某校设置微型检测站。下列相关说法错误的是（）A.臭氧层破坏和酸雨都与空气污染有关B.PM2.5的含量越高，空气质量越好C.积极植树有助于提升空气质量D.加强空气质量检测有利于保护大气环境【答案】B3.实践小组的同学们利用微型空气质量检测仪测得的空气质量，测得数据如下：①微型空气质量检测仪初始能量来自于能。

②当日空气质量最好的城市是，PM10严重的城市是。

③请选择其中一种污染物：，并列举其来源：。④若要获得天气的其他情况，“检测站”还需选择(答一种)等气象传感器。【答案】太阳、D、B、一氧化碳、汽车尾气的排放、温度(或“风速”或“湿度”)活动总结板书设计跨学科实践活动1微型空气质量“检测站”的组装与使用任务一：认识空气质量检测的意义任务二：参观与访谈任务三：微型空气质量“检测站”的组装任务四：微型空气质量“检测站”的使用教学反思亮点：活动以实践为导向，增强了学生对空气质量检测重要性的理解。通过视频引入和参观监测站