2024-2025春魯教版(五四學制)(2024)化學初中八一、教材分析本跨學科實踐活動選自魯教版(五四學制)(2024)初中八年級全一冊第四單元“我們周圍的空氣”。氧氣作為維持生命的重要物質，在日常生活、醫療急救等領域應用廣泛。教材以“設計和制作簡易供氧器”為主題，引導學生綜合運用化學、物理、生物等多學科知識，通過設計、制作、測試等實踐環節，深入理解氧氣的制取、性質及應用，培養學生的跨學科思維和實踐能力。從化學學科角度，學生已學習氧氣的實驗室制法，了解過氧化氫、高錳酸鉀等制取氧氣的原理和裝置。本次活動將在此基礎上，進一步拓展到生活中常見物質制取氧氣的方法探究，深化對化學反應原理的理解。物理學科方面，涉及氣體壓強、流速等知識，用于理解供氧器中氣體的流動和控制。生物學知識則幫助學生認識人體對氧氣的需求及不同場景下的吸氧要求。本活動在教材中具有承上啟下的作用。它既是對氧氣相關化學知識的綜合運用與拓展，又為后續學習其他氣體的制取和性質以及跨學科知識的融合奠定基礎，對培養學生的科學素養和綜合能力具有重要意義。二、學情分析八年級學生正處于好奇心旺盛、求知欲強的階段，對生活中的化學現象充滿興趣，且已具備一定的化學基礎知識和實驗操作技能。通過之前的學習，他們掌握了氧氣的基本性質和實驗室制取方法，能夠進行簡單的實驗操作和觀察記錄。在跨學科知識方面，學生在物理課中學習了壓強、流速等概念，在生物課上了解了人體呼吸系統和氧氣在體內的作用，這些知識為本次實踐活動提供了一定的知識儲備。然而，學生在將多學科知識進行整合運用，以及從實際需求出發進行創新設計和問題解決方面，能力還有待提高。部分學生可能在小組合作中存在溝通不暢、分工不合理的情況，需要教師在活動過程中加以引導和指導。同時，由于活動涉及到設計、制作、測試等多個環節，對學生的時間管理和動手能力要求較高，可能會有一些學生感到困難，需要教師給予更多關注和支持。學生能夠綜合運用化學知識，設計并選擇合適的制取氧氣的反應原理和方法，理解不同反應的優缺點及適用場景。利用物理知識，設計簡易供氧器的氣體輸送和控制裝置，理解氣體壓強、流速等因素對供氧效果的影響。結合生物學知識，了解人體對氧氣的需求特點，根據不同的吸氧需求(如醫療急救、高原反應等),設計合理的供氧方案。學會正確使用實驗儀器和工具，制作出能夠滿足特定需求的簡易供氧器，并能對其性能進行測試和評估。2.過程與方法目標通過小組合作，經歷從需求分析、方案設計、制作實施到測試優化的全過程，培養學生的問題解決能力、創新思維能力和團隊協作能力。在實踐活動中，學會運用觀察、實驗、查閱資料等多種方法獲取信息，并能對信息進行分析、歸納和總結，提高學生的信息處理能力。通過對簡易供氧器設計和制作過程中的問題進行反思和改進，培養學生的批判性思維和實踐反思能力。激發學生對跨學科學習和科學實踐的興趣，培養學生勇于探索、敢于創新的科學增強學生將所學知識應用于實際生活的意識，體會化學、物理、生物等學科知識在解決實際問題中的重要作用，提高學生的學科認同感和學習積極性。培養學生的社會責任感，關注醫療健康、應急救援等社會問題，通過自己的實踐為解決這些問題貢獻力量。四、教學重難點設計合理的制取氧氣的方案，選擇合適的反應物和反應裝置，確保氧氣的穩定產結合物理原理，設計簡易供氧器的氣體輸送和流量控制部分，實現氧氣的有效供根據不同的特定需求(如醫療急救、保健吸氧等),確定合理的吸氧濃度、流量和時長，并將其融入供氧器的設計中。如何引導學生將化學、物理、生物等多學科知識有機整合，解決簡易供氧器設計和制作過程中的實際問題，實現跨學科知識的融會貫通。在制作過程中，如何幫助學生克服技術難題，確保制作的簡易供氧器能夠達到預期的性能要求，如穩定的氧氣輸出、合適的流量控制等。培養學生在實踐活動中的創新思維和批判性思維，鼓勵學生對設計方案和制作過程進行反思和改進，提高實踐活動的質量和效果。五、教學法1.項目式教學法：以“設計和制作簡易供氧器”這一項目為驅動，引導學生在完成項目的過程中主動學習和應用多學科知識，培養學生的問題解決能力和團隊協作能力。2.小組合作學習法：將學生分成小組，共同完成需求分析、方案設計、制作測試等任務。通過小組討論、分工協作，促進學生之間的交流與合作，培養學生的團隊意識和溝通能力。3.啟發式教學法：在教學過程中，教師通過提問、引導、啟發等方式，幫助學生思考問題、解決問題，激發學生的學習興趣和創新思維，引導學生自主探究和學習。4.實驗探究法：安排學生進行實驗探究，如不同物質制取氧氣的實驗、供氧器性能測試實驗等，讓學生通過親身體驗和觀察，獲取知識和技能，培養學生的實驗操作能力和科學探究精神。收集與氧氣制取、供氧器相關的資料，包括圖片、視頻、文獻等，制作成教學課準備實驗儀器和藥品，如過氧化氫溶液、二氧化錳、高錳酸鉀、大試管、錐形瓶、分液漏斗、導管、集氣瓶、水槽、橡皮塞、棉花、注射器等，用于課堂演示和學生實準備制作簡易供氧器的材料，如塑料瓶、吸管、氣球、輸液管、膠帶、剪刀等，為學生提供豐富的制作選擇。設計學生活動手冊，包括項目任務書、需求分析表、設計方案記錄表、實驗報告表、反思評價表等，用于引導學生的實踐活動和記錄學習過程。復習化學課上氧氣的制取方法和性質，物理課上氣體壓強、流速等知識，生物課上人體呼吸系統和氧氣需求的相關內容。以小組為單位，提前了解生活中不同場景下對氧氣的需求情況，如醫院吸氧、高原旅游吸氧等，并收集相關資料，為課堂上的需求分析做準備。七、教學過程(一)情境導入(5分鐘)1.展示圖片和視頻：教師通過多媒體展示醫院中病人吸氧的場景、高原地區人們使用氧氣瓶的畫面以及一些緊急救援中吸氧設備的應用，引導學生觀察并思考氧氣在這些場景中的重要性。2.提問引發思考：教師提問：“在這些情況下，人們為什么需要吸氧?不同場景對吸氧的要求有什么不同?”鼓勵學生結合已有的生活經驗和生物學知識進行回答。3.引出課題：教師總結學生的回答，指出在不同的特定需求下，需要有合適的供氧設備來滿足人們對氧氣的需求。今天我們就來嘗試設計和制作一個簡易供氧器，以滿足某一種特定的吸氧需求。設計意圖：通過展示真實的生活場景，引發學生的興趣和共鳴，讓學生感受到氧氣在生活中的重要作用，從而激發學生對設計和制作簡易供氧器的探究欲望。同時，通過提問引導學生思考不同場景下的吸氧需求，為后續的需求分析環節奠定基礎。(二)需求分析(10分鐘)1.小組討論：學生以小組為單位，根據課前收集的資料，討論不同場景下對氧氣的需求特點，如吸氧濃度、流量、時長等。教師巡視各小組，參與討論并給予適當的2.小組匯報：各小組選派代表進行匯報，分享小組討論的結果。例如，醫療急救中可能需要高濃度、大流量的氧氣供應，以迅速緩解患者的缺氧癥狀；而高原旅游時，一般需要持續低流量吸氧，以適應高原環境。3.教師總結：教師對各小組的匯報進行總結和歸納，梳理出不同場景下吸氧需求的關鍵要素，并引導學生思考如何根據這些需求來設計簡易供氧器。設計意圖：通過小組討論和匯報，培養學生的團隊協作能力和信息收集與整理能力。讓學生深入了解不同場景下的吸氧需求，明確設計簡易供氧器的目標和方向，為后續的方案設計提供依據。同時，教師的總結和引導有助于學生將零散的信息系統化，為跨學科知識的應用做好鋪墊。(三)知識回顧與拓展(10分鐘)1.化學知識回顧：教師引導學生回顧化學課上學習的氧氣制取方法，如過氧化氫在二氧化錳催化下分解、高錳酸鉀受熱分解等，讓學生寫出相應的化學方程式，并分析各反應的優缺點。2.物理知識拓展：教師講解物理知識在供氧器設計中的應用，如氣體壓強原理決定了氧氣如何從發生裝置輸送到使用端，流速與管徑的關系影響氧氣的流量控制等。通過簡單的示意圖和實例，幫助學生理解這些物理原理。3.生物知識關聯：教師結合生物學知識，進一步強調不同吸氧需求與人體生理特征的關系，如人體在不同狀態下對氧氣的攝取和利用情況，以及吸氧濃度和時長對人體的影響等。設計意圖：復習化學知識，強化學生對氧氣制取原理的理解，為選擇合適的制取方法提供理論支持。拓展物理知識，讓學生明白物理原理在供氧器設計中的重要作用，促進跨學科知識的融合。關聯生物知識，使學生從人體生理需求的角度出發，更科學地設計供氧器，體現學科知識的綜合性和實用性。(四)方案設計(20分鐘)1.小組設計：學生以小組為單位，根據確定的特定需求，綜合運用化學、物理、生物知識，設計簡易供氧器的方案。方案應包括制取氧氣的方法選擇、反應裝置設計、氣體輸送和流量控制裝置設計等內容。學生在活動手冊上繪制設計草圖，并簡要說明設計思路和原理。2.組內交流：小組成員之間對設計方案進行交流和討論，互相提出意見和建議，對方案進行完善和優化。教師巡視各小組，觀察學生的設計過程，適時給予啟發和指導，引導學生解決設計中遇到的問題。3.小組展示：各小組展示設計方案，通過投影展示設計草圖，并由小組代表講解設計思路、采用的原理以及預期達到的效果。其他小組的學生認真傾聽，并提出疑問4.教師點評：教師對各小組的設計方案進行點評，肯定優點，指出不足，并提出改進的方向和建議。重點引導學生從科學性、合理性、創新性和可行性等方面對方案進行評估，鼓勵學生大膽創新，同時要確保設計方案能夠滿足特定的吸氧需求。設計意圖：通過小組合作設計方案，培養學生的創新思維和實踐能力，讓學生在實踐中體驗跨學科知識的應用。組內交流和小組展示環節，促進學生之間的思想碰撞和經驗分享，培養學生的溝通能力和批判性思維。教師的點評和指導有助于學生進一步完善設計方案，提高方案的質量和可行性。(五)制作實施(30分鐘)1.材料分發：教師根據學生的設計方案，為各小組分發制作簡易供氧器所需的材料和工具，如塑料瓶、吸管、氣球、輸液管、膠帶、剪刀等。同時，再次強調實驗安全注意事項，如使用剪刀時要小心、避免材料誤食等。2.小組制作：學生按照設計方案，分工協作，開始制作簡易供氧器。在制作過程中，學生可能會遇到各種實際問題，如材料不匹配、裝置漏氣等。教師密切關注各小組的制作進展，及時給予技術支持和幫助，引導學生通過調整設計或更換材料等方法3.過程指導：教師在巡視過程中，針對學生制作過程中出現的共性問題，進行集中指導和講解。例如，如何確保裝置的氣密性、如何合理連接各個部件等。同時，鼓勵學生在保證基本功能的前提下，對制作過程進行創新和改進，提高供氧器的性能和設計意圖：讓學生通過實際動手制作，將設計方案轉化為實物，培養學生的動手能力和解決實際問題的能力。在制作過程中，學生面臨各種挑戰，通過不斷嘗試和調整，能夠加深對知識的理解和應用，同時培養學生的耐心和毅力。教師的及時指導和幫助，確保學生能夠順利完成制作任務，提高學生的實踐成功率和學習積極性。(六)測試優化(20分鐘)1.測試計劃制定：教師引導學生制定簡易供氧器的測試計劃，明確測試的目的、方法和指標。例如，測試氧氣的產生量是否滿足需求、流量是否穩定、裝置是否漏氣等。學生在活動手冊上記錄測試計劃。2.性能測試：各小組按照測試計劃，對制作的簡易供氧器進行性能測試。學生可以使用簡單的工具和方法進行測試，如用排水法收集氧氣并測量體積來判斷氧氣產生量，通過觀察氣泡冒出的速度來估計流量等。在測試過程中，學生認真記錄測試數據3.結果分析：小組根據測試結果進行分析，判斷簡易供氧器是否達到設計要求。如果存在問題，分析問題產生的原因，如反應速率過快或過慢、氣體輸送不暢等。教師引導學生運用所學知識，對測試結果進行深入分析，找出問題的關鍵所在。4.優化改進：針對測試中發現的問題，學生對簡易供氧器進行優化改進。例如，調整反應物的用量或濃度來控制反應速率，改進氣體輸送管道的連接方式以確保氣密設計意圖：通過測試環節，讓學生學會運用科學的方法對自己的作品進行評估，培養學生的科學探究精神和實踐反思能力。對測試結果的分析和優化改進過程，能夠讓學生深入理解影響供氧器性能的因素，進一步鞏固和應用多學科知識，提高學生解(七)總結與評價(15分鐘)1.小組總結：各小組對本次實踐活動進行總結，回顧從需求分析到設計制作再到測試優化的全過程，分享活動中的收獲和體會，反思存在的問題和不足之處。小組代2.教師總結：教師對本次實踐活動進行全面總結，強調跨學科知識在解決實際問題中的重要性，肯定學生在活動中的積極表現和創新思維，對學生在設計、制作、測試等環節中的優秀成果給予表揚。同時，針對學生普遍存在的問題進行再次講解和指3.多元評價：采用學生自評、小組互評和教師評價相結合的多元評價方式。學生根據活動手冊中的評價標準，對自己在活動中的參與度、團隊協作能力、知識應用能力、創新能力等方面進行自我評價。小組之間相互評價對方的設計方案、制作工藝、測試結果等，提出優點和建議。教師根據學生在整個活動過程中的表現，包括課堂參與、小組合作、作品質量等，進行綜合評價，給出客觀公正的評價意見和成績。評價設計意圖：通過總結環節，幫助學生梳理活動過程，強化知識和技能的掌握，培養學生的總結歸納能力和反思意識。多元評價方式能夠從多個角度全面評價學生的學習成果和綜合素質，激發學生的學習動力和積極性，促進學生的全面發展。同時，評八、板書設計保健吸氧：低濃度、適當流量和時長化學：氧氣制取方法物理：氣體壓強、流速生物：人體氧氣需求制取裝置輸送裝置流量控制裝置制作要點測試指標與結果分析針對問題的改進措施設計意圖：板書設計簡潔明了，突出了本次實踐活動的重點內容，包括需求分析、知識應用、設計方案、制作測試和優化改進等關鍵環節。通過板書，學生能夠清晰地回顧整個活動過程，強化對跨學科知識的理解和記憶，同時也為學生的總結和反思提供了直觀的參考。本次跨學科實踐活動，以設計和制作簡易供氧器為載體，引導學生綜合運用化學、物理、生物等多學科知識解決實際問題，取得了