第五单元跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器教学设计-2024-2025学年九年级化学人教版(2024)上册

第五单元跨学科实践活动4基于特定需求设计和制作简易供氧器教学设计---2024-2025学年九年级化学人教版(2024)上册科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）第五单元跨学科实践活动4基于特定需求设计和制作简易供氧器教学设计---2024-2025学年九年级化学人教版(2024)上册教学内容本章节内容为人教版2024年上册九年级化学教材第五单元跨学科实践活动4——基于特定需求设计和制作简易供氧器。主要内容包括：了解氧气的性质和应用，学习化学反应的基本原理，掌握气体的制备和收集方法，以及设计并制作简易供氧器。通过本节课的学习，学生能够运用化学知识解决实际问题，提高创新能力和实践能力。核心素养目标1.培养学生的科学探究能力，通过实验操作和设计供氧器，让学生体验科学研究的全过程。

2.强化学生的创新意识，鼓励学生在实践中发现问题、解决问题，培养创新思维。

3.提升学生的合作交流能力，通过小组讨论和合作完成供氧器制作，锻炼学生的团队协作和沟通技巧。

4.增强学生的环保意识，引导学生认识到氧气的重要性，以及节约和保护氧气资源的必要性。教学难点与重点1.教学重点

-确定化学反应方程式：学生需要能够根据供氧器的需求选择合适的化学反应，并正确书写化学方程式，如过氧化钠与二氧化碳反应生成氧气。

-气体的制备与收集：重点在于理解并操作固-固反应制备氧气，掌握排水集气法或向上排空气法收集氧气。

-设计简易供氧器：强调设计原理，包括供氧器的结构、材料选择和使用方法。

2.教学难点

-化学反应原理的理解：学生可能难以理解为什么某些物质可以生成氧气，以及反应条件对产物的影响。

-实验操作的精确性：学生在进行气体收集时，可能难以控制实验条件，导致氧气收集效率不高。

-供氧器设计的创新性：学生可能难以跳出传统思维，设计出既实用又创新的供氧器结构。

-安全意识与实验风险：学生需要认识到实验过程中可能存在的风险，如气体泄漏、过热等，并学会如何安全操作。教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：用于讲解化学反应原理和供氧器设计的基本概念。

2.实验法：通过实际操作，让学生体验氧气的制备和收集过程。

3.讨论法：引导学生分组讨论供氧器的设计方案，培养合作和批判性思维。

教学手段：

1.多媒体展示：利用PPT展示化学反应过程和供氧器设计图，直观教学。

2.实验演示：通过视频或现场演示，展示实验步骤和注意事项。

3.互动软件：使用化学实验模拟软件，让学生在虚拟环境中进行实验操作，提高学习兴趣。教学流程1.导入新课（5分钟）

-通过展示图片或视频，展示氧气在日常生活和工业中的应用场景，如潜水员使用的氧气瓶、高空作业者的呼吸设备等。

-提问：“同学们，你们知道氧气在自然界和人类生活中的重要性吗？”引发学生对氧气的关注和思考。

-引入本节课的主题：“基于特定需求设计和制作简易供氧器”，让学生明确学习目标。

2.新课讲授（10分钟）

-第一条：讲解氧气的性质和制备方法，重点介绍过氧化钠与二氧化碳反应制备氧气的原理。

-第二条：演示氧气制备实验，引导学生观察实验现象，掌握固-固反应制备氧气的步骤。

-第三条：讲解气体收集方法，介绍排水集气法和向上排空气法，让学生了解氧气的收集原理。

3.实践活动（20分钟）

-第一条：学生分组，每组准备材料，如过氧化钠、二氧化碳气体发生器、集气瓶等。

-第二条：指导学生按照实验步骤进行氧气的制备和收集，注意实验操作安全。

-第三条：要求学生在实验过程中观察、记录数据，培养科学探究能力。

4.学生小组讨论（15分钟）

-第一条：讨论供氧器的设计方案，如结构、材料选择等。

-第二条：分析设计方案的优势和不足，提出改进措施。

-第三条：评估供氧器的实用性，如便携性、耐用性等。

5.总结回顾（5分钟）

-回顾本节课所学内容，重点强调氧气的制备、收集和供氧器设计。

-总结实验过程中遇到的问题和解决方法，如气体收集效率、供氧器实用性等。

-提问：“同学们，通过本节课的学习，你们对氧气和供氧器有哪些新的认识？”鼓励学生分享学习心得。

总用时：45分钟教学资源拓展1.拓展资源：

-氧气的历史：介绍氧气发现的历史背景，包括拉瓦锡的实验和氧气的命名等。

-氧气在工业中的应用：探讨氧气在钢铁、化工、医疗等行业的应用实例。

-供氧技术的进展：介绍现代供氧技术的发展，如液氧、高压氧舱等。

-氧气与环境保护：讨论氧气在环境保护中的作用，如大气中氧含量的变化对生态系统的影响。

2.拓展建议：

-学生可以查阅相关书籍或资料，了解氧气的发现和工业应用的历史。

-组织学生进行小组研究，探讨氧气在环境保护中的作用，撰写研究报告。

-鼓励学生参观当地的钢铁厂或化工企业，实地了解氧气在工业生产中的应用。

-利用网络资源，如教育平台上的视频讲座，让学生了解供氧技术的最新进展。

-设计一个项目，让学生设计并制作一个简易的供氧装置，用于模拟特定环境下的供氧需求。

-通过实验，让学生探究不同条件下氧气生成量的变化，如温度、压力等对反应速率的影响。

-组织学生进行角色扮演，模拟氧气在医疗急救中的使用场景，提高学生的应急处理能力。

-引导学生思考氧气资源的可持续性，探讨如何节约和合理利用氧气资源。

-通过科学杂志或学术论文，让学生了解氧气在科学研究中的最新发现和应用。教学反思与总结今天这节课，我们学习了“基于特定需求设计和制作简易供氧器”，我觉得整体上还是挺顺利的。不过，在回顾整个教学过程的时候，也有一些值得反思的地方。

首先，我觉得在导入新课的时候，我通过展示氧气在生活中的应用，激发了学生的兴趣。但是，我发现有些学生对于氧气的认识还比较浅显，他们对氧气的化学性质和制备方法不太了解。这可能是因为我们在日常教学中对氧气的讲解还不够深入，今后我会在讲解氧气性质的时候，更加注重基础知识的夯实。

在讲授新课的过程中，我尝试了多种教学方法，比如实验演示、小组讨论等。我发现，实验演示能够让学生直观地看到氧气的制备过程，而小组讨论则能激发他们的创新思维。不过，我也发现，在实验演示的时候，部分学生对于实验现象的观察不够细致，导致他们对实验结果的解释不够准确。这可能是因为我在实验前的指导不够充分，今后我会更加注重实验前的准备工作，确保每个学生都能掌握实验观察的要点。

实践活动环节，学生们分组设计并制作简易供氧器，这个环节我觉得效果不错。学生们在讨论和实践中，不仅加深了对氧气制备和收集方法的理解，还锻炼了他们的动手能力和团队合作精神。但是，我也注意到，有些学生在设计供氧器时，过于追求创新，而忽略了实际操作的可行性。这让我意识到，在今后的教学中，我需要更加注重理论与实践的结合，引导学生设计既实用又创新的供氧器。

在学生小组讨论环节，我提出了几个问题，比如供氧器的结构设计、材料选择等。学生们讨论得非常热烈，提出了很多有创意的想法。这让我感到欣慰，但也意识到，在今后的教学中，我需要更多地引导学生进行批判性思考，鼓励他们提出不同的观点。

针对这些问题，我提出以下改进措施和建议：

-加强实验前的指导，确保学生能够准确观察实验现象，理解实验原理。

-在小组讨论中，鼓励学生独立思考，提出自己的观点，培养他们的批判性思维。

-在设计供氧器时，引导学生结合实际需求，既注重创新性，又考虑实用性。

-在课后，提供更多相关的学习资源，如科学杂志、学术论文等，让学生能够自主拓展知识面。典型例题讲解1.例题：已知过氧化钠（Na2O2）与二氧化碳（CO2）反应生成氧气（O2），试写出该反应的化学方程式，并计算在标准状况下，1摩尔过氧化钠反应生成的氧气量。

解答：化学方程式为：2Na2O2+2CO2→2Na2CO3+O2

根据化学方程式，2摩尔过氧化钠生成1摩尔氧气。

在标准状况下，1摩尔气体的体积为22.4升，因此1摩尔氧气在标准状况下的体积为22.4升。

2.例题：某学生设计了一个简易供氧器，使用过氧化钠（Na2O2）和氯化钙（CaCl2）作为反应物。若供氧器中过氧化钠的质量为5克，氯化钙的质量为10克，计算在反应完成后，供氧器中生成的氧气量。

解答：首先计算过氧化钠的摩尔质量：Na2O2=23*2+16*2=78g/mol

5克过氧化钠的物质的量为：5g/78g/mol≈0.064摩尔

根据化学方程式：2Na2O2+2CO2→2Na2CO3+O2

2摩尔过氧化钠生成1摩尔氧气，因此0.064摩尔过氧化钠生成0.032摩尔氧气。

在标准状况下，0.032摩尔氧气的体积为：0.032mol*22.4L/mol=0.7168L

3.例题：设计一个简易供氧器，使用过氧化钠（Na2O2）作为反应物，假设供氧器中过氧化钠的质量为10克，计算在反应完成后，供氧器中可以产生多少体积的氧气（标准状况下）。

解答：同上，10克过氧化钠的物质的量为：10g/78g/mol≈0.128摩尔

2摩尔过氧化钠生成1摩尔氧气，因此0.128摩尔过氧化钠生成0.064摩尔氧气。

在标准状况下，0.064摩尔氧气的体积为：0.064mol*22.4L/mol=1.4464L

4.例题：一个简易供氧器中，过氧化钠（Na2O2）和氯化钙（CaCl2）按照1:1的摩尔比混合。若供氧器中过氧化钠的质量为8克，计算在反应完成后，供氧器中可以产生多少体积的氧气（标准状况下）。

解答：8克过氧化钠的物质的量为：8g/78g/mol≈0.1026摩尔

由于摩尔比为1:1，氯化钙的物质的量也为0.1026摩尔。

2摩尔过氧化钠生成1摩尔氧气，因此0.1026摩尔过氧化钠生成0.0513摩尔氧气。

在标准状况下，0.0513摩尔氧气的体积为：0.0513mol*22.4L/mol=1.15072L

5.例题：一个简易供氧器中，过氧化钠（Na2O2）和氯化钙（CaCl2）按照1:1的摩尔比混合。若供氧器中过氧化钠和氯化钙的总质量为15克，计算在反应完成后，供氧器中可以产生多少体积的氧气（标准状况下）。

解答：设过氧化钠的质量为x克，则氯化钙的质量为15-x克。

过氧化钠的物质的量为：xg/78g/mol

氯化钙的物质的量为：(15-x)g/111g/mol

由于摩尔比为1:1，我们可以列出方程：

x/78=(15-x)/111

解这个方程，得到x≈7.8克，因此氯化钙的质量为15-7.8=7.2克。

过氧化钠的物质的量为：7.8g/78g/mol≈0.1摩尔

氯化钙的物质的量为：7.2g/111g/mol≈0.065摩尔

2摩尔过氧化钠生成1摩尔氧气，因此0.1摩尔过氧化钠生成0.05摩尔氧气。

在标准状况下，0.05摩尔氧气的体积为：0.05mol*22.4L/mol=1.12L教学评价与反馈1.课堂表现：

-学生在课堂上的参与度较高，对于氧气制备和供氧器设计的讨论积极热烈。

-大部分学生能够准确描述氧气的性质和制备方法，表现出对知识的掌握程度。

-部分学生在实验操作过程中表现出一定的紧张和犹豫，需要进一步加强对实验技能的练习。

2.小组讨论成果展示：

-学生小组在讨论过程中，能够提出多种供氧器设计方案，并展示出良好的团队合作精神。

-学生们能够结合实际需求，提出既实用又创新的供氧器设计，如便携式供氧器、紧急救援供氧器等。

-部分小组在展示过程中，对供氧器的工作原理和设计细节阐述不够清晰，需要加强口头表达能力。

3.随堂测试：

-通过随堂测试，评估学生对氧气制备、收集和供氧器设计知识的掌握情况。

-测试结果显示，大部分学生能够正确书写氧气制备的化学方程式，并计算出氧气的生成量。

-部分学生在测试中对氧气的性质和应用理解不够深入，需要加强相关知识的教学。

4.学生自评与互评：

-学生在课后进行自评，反思自己在课堂上的表现和不足，并提出改进措施。

-学生之间进行互评，互相指出对方