【核心素养·情景教学】2024年人教版化学九年级上册 跨学科实践活动4基于特定需求设计和制作简易供氧器 教案

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跨学科实践活动4
基于特定需求设计和制作简易供氧器
本课题主要包含“了解供氧需求”“认识简易供氧器”和“制作简易供氧器”三部分内容。活动从氧气的性质出发，落实到氧气的制取与应用中，要求同学们认识“在一定条件下通过化学反应可以实现物质转化”的重要性，形成合理利用物质的意识，能从物质及其变化的视角初步分析、解决一些与化学相关的简单的实际问题，通过动手实践和动脑思考，发展多角度分析和解决实际问题以及合作、实践、创新等能力。
课题 基于特定需求设计和制作简易供氧器 课型 新授课
素养目标 进一步巩固对氧气性质和实验室制取氧气的原理与装置的认识。 了解实现物质定量转化的方法。 综合应用多学科知识和工程技术手段解决实际问题。 发展多角度分析和解决实际问题以及合作、实践、创新等能力。
教学重点 氧气的制取原理及方法。
教学难点 比较建议供氧器及实验室制取氧气的方法，理解供氧器的工作原理和特点。
教具 准备 多媒体工具、供氧器的产品介绍资料。
课前预习 1.氧气的性质：无色、无味的气体，密度比空气略大，不易溶于水。能支持燃烧，支持呼吸作用。
课前预习 2.氧气的实验室制取原理： ①高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；②过氧化氢水+氧气。
新课导入 氧气与人体健康关系密切，在特定环境下，人们需要携带方便、操作简单、安全可靠，且成本较低的供氧器。我们能不能利用生活中的材料和相关试剂，设计和制作一个简易供氧器呢 下面我们就来进行一系列的相关实践活动吧！
进行新课 任务一 了解需求 ［展示］教师多媒体展示有关供氧器使用的特定人群、场景、地域等图片或视频资料。 ［交流］同学们自由交流资料中展示的内容，总结出供氧器的使用条件和其所具备的特点。 ［总结］供氧器的适用人群、场景、地域及应具备的特点： 适用人群、场景或地域供氧器应具备的特点患有哮喘、肺炎或慢性肺病的患者安全、操作简单手术后、意外伤害、中毒等急救情况产氧速率快、产氧率高高强度体育训练或比赛安全、便携高原缺氧、空气污染等影响呼吸的环境安全、便携、成本低
［提问］根据以上供氧器的使用需求及特点，我们能知道简易供氧器的设计应该考虑那些方面？ ［答］简易供氧器的设计应该考虑使用是否方便，产氧速率，是否便于携带等。 ［活动］分组讨论简易供氧器的制作方案，可绘制简易的设计图进行展示。 任务二 获取信息 ［过渡］供氧器作为一种特殊用途的工具，在市场上已经有成熟的产品。 ［展示］教师多媒体展示市场上常见的供氧器类型及产品资料
进行新课 资料： 根据供氧器的具体设计和性能特点，可将其分为以下几类： （1）液态供氧器：一般使用液氧作为氧气来源，将液氧加压并通过蒸发器转化为氧气。该型供氧器适用于长时间、大流量的氧气需求场景，如重症监护室、手术室等。 （2）气动供氧器：通常采用气动驱动泵或压缩机来加压提供气氧混合物，它具有气源质量稳定、噪声小、便携等特点，被广泛应用于医院、急救车、家庭护理等场景。 （3）电动供氧器：通常采用电动泵或压缩机来加压氧气，它具有自动化、便携等特点，常用于长期的家庭护理。
［讲解］通常供氧器的氧气来源有两种，一种是分离液态空气获得，加压液化后贮存，待需要时释放即可，优点是氧气流量大；另一种是通过化学方法制得，现制现用，优点是便于携带。 ［过渡］根据供氧器的氧气来源与使用方式的不同，其结构往往会有所差异，下面我们来认识一下便携式供氧器。 ［展示］教师利用多媒体工具展示便携式供氧器结构图。 便携式供氧器： 便携式供氧器结构图：
进行新课 ［讲解］这种便携供氧器使用了过碳酸钠为供氧剂( 2Na2CO3·3H2O2 )，过碳酸钠遇水会分解生成碳酸钠和过氧化氢，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气。2Na2CO3·3H2O2== 2Na2CO3+3H2O；2H2O2MnO22H2O+O2↑。 我们可以看到便携式供氧器内部有两个仓室，分别为反应仓和过滤加湿仓，两仓间用导管连接，使用时应按如下步骤进行操作： ①向过滤加湿仓和反应仓中加清水至对应水位线。 ②向反应仓中先加入制氧剂A（过碳酸钠），再加入制氧剂B（二氧化锰） ，反应迅速发生。 ③盖好密封盖，保证装置气密性良好，扳正提手，插好吸氧管。当从观察窗中看到有连续均匀的气泡冒出时，即可开始吸氧。 ④若反应仓内不再冒气泡，表示供氧完毕，打开密封盖，取出内桶，倒出残液，清洗干净。 ［讨论］比较便携式供氧器和实验室制取氧气的过程，两者有哪些相同点和不同点呢？ ［汇报］学生汇报讨论结果，并相互进行补充和评价。 ［小结］便携式供氧器与实验室制取氧气的异同： 制氧原理收集方法仪器装置便携式供氧器过碳酸钠和过氧化氢分解不收集,用水润湿后直接使用固液常温型实验室制取氧气高锰酸钾或过氧化氢分解排水法或向上排空气法固体加热型或固液常温型
［提问］比较前面我们提出的供氧器设计需要考虑的因素，想想便携式供氧器的组成特点有哪些？ ［答］使用方便，产氧快，便于携带。 ［讲解］市面上比较常见的供氧器的工作原理的一般原理有：分子筛原理、电解水原理、化学反应制氧原理等。 任务三 设计制作 ［设计］以小组为单位合作完成建议供氧器的设计图的绘制。 ［展示］设计图完成后以小组为单位进行展示和介绍，引导其他学生有理有据的对设计图进行评价，或提出修改意见 ［制作］学生按设计图制作简易供氧器，教师注意巡查指导。 ［试验］对产品进行试验，了解其供氧效果。
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进行新课 ［评价］对试验结果进行分析，从供养速率快慢，操作是否简便，是否易于携带等方面进行综合评价。 ［优化］从工程技术角度进一步优化产品，编写自制供氧器的使用说明书。
教 学 板 书 跨学科实践活动4 基于特定需求设计和制作简易供氧器 本实践活动流程： 1.调查参观 自来水的发展：地表水（江河湖泊）→井水→自来水→瓶裝水 2.获取信息 常见的供氧器：液态供氧器、气动供氧器、气动供氧器。 认识便携式供氧器： ①结构 ②组成 ③工作原理 2Na2CO3·3H2O2== 2Na2CO3+3H2O 2H2O2MnO22H2O+O2↑ ④操作方法 3.设计制作 设计→展示→制作→试验→评价→优化。
课堂 小结
课堂 小结 通过“基于特定需求设计和制作简易供氧器”系列实验，学生对氧气的性质和用途有了更加直观的认识，通过教师的资料分享，了解了市场上常见供氧器的相关资料，认识到化学的对人类生活的影响，虽然前面进行过“水质检测机及自制净水器”系列实践活动，学生在活动中发展合作、分享、反思、优化等思维，初步形成合作意识，但是供氧器的原理更加复杂，实验更加灵活多变，更能激发学生的创新欲望，活动过程也更加充满趣味。
布置作业：尝试在家里制作一台简易供氧器备用。
教学反思 本节课是学生第四次进行跨学科实践活动，学生对这种启发性的实践活动拥有更多的期待值，同学们认识到“在一定条件下通过化学反应可以实现物质转化”的重要性，形成合理利用物质的意识，能从物质及其变化的视角初步分析、解决一些与化学相关的简单的实际问题。本次活动想多前面内容，动手过程增加，要适当引导学生的操作，激发学生的探索兴趣。
教学反思 教学过程中老师的疑问：
教师点评和总结：
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