初中化学沪教版（2024）九年级上册（2024）跨学科实践活动1 制作简易供氧器表格教案及反思

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本课题主要包含“了解制氧机的工作原理”和“设计并制作一款简易的供氧器”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。
备课笔记
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布置作业：设计并制作垃圾的分类与回收利用的宣传展板。
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课题
制作简易供氧器
课型
新授课
素养目标
1.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。
2.了解实现物质定量转化的方法。
3.综合应用多学科知识和工程技术手段解决实际问题。
教学重点
1.分析便携式制氧机与氧烛的药品选择、结构设计及工作逻辑：
2.对比实验室制氧与工业装置的异同，建立化学原理与实际应用的关联。
教学难点
1.平衡“化学产氧效率”与“装置便携性/安全性”。
2.控制温度、催化剂等条件对产氧速率的影响，推导“反应条件一功能优化”的逻辑。
3.解决装置漏气、产氧不稳定等问题，实现“理论设计一实物搭建”的转化。
教具准备
多媒体课件。
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。
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
[提问]同学们，氧气是生命活动必需的物质，在高原旅行、医疗急救等场景中，人们需要随身携带供氧设备。大家见过或听说过哪些供氧装置?这些装置是如何产生氧气的呢?
[学生回答]制氧机、氧气瓶……可能是通过化学反应产生氧气的。
[讲解]没错，生活中的供氧器原理多样，有的利用物理方法分离空气，有的通过化学反应制氧。今天我们就开展“制作简易供氧器”的跨学科实践活动，一起探究制氧机的工作原理，并用身边材料设计一款实用的简易供氧器。
进行新课
了解制氧机的工作原理
[引入]市场上常见的制氧机有两类：便携式制氧机和氧烛。我们先通过资料分析它们的特点，为后续设计打基础。
[课件演示]播放“家用制氧机原理”和“‘氧烛’制氧原理”视频
[思考]请大家思考：便携式制氧机和氧烛使用的药品、结构、工作原理分别是什么？它们的适应方法有何不同？完成教材第74页表2-6 调查与研究
制氧机类型
使用的药品
结构
工作原理
使用方法
便携式制氧机
空气
压缩机、分子筛模块
分子筛吸附氮气、分离氧气
通电调流量
氧烛
氯酸钠（含催化剂）
药柱、点火装置
氯酸钾分解释放氧气
点燃药柱收集氧气
[讲解]很好!便携式制氧机利用物理分离（分子筛吸附），氧烛利用化学分解，两者都能满足供氧需求，但适用场景不同。
[提问]两类制氧机与实验室制氧气有何联系与区别?
[学生回答]联系：它们都是用来提供氧气的不同技术或方法；区别：它们的工作原理、使用场合、便携性以及操作的复杂性。便携式制氧机和氧烛更侧重于在特定环境下的快速供氧能力，而实验室制氧气则侧重于通过化学反应在控制条件下产生氧气。便携式制氧机和氧烛更适合于移动或无电源环境，而实验室制氧则多用于教育和科研环境。
[提问]便携式制氧机是如何控制生成氧气的速率的?
[学生回答]（1）调节压缩和冷却过程：控制空气的压缩程度和冷却温度，从而影响空气液化的效率和速度，进而间接影响氧气的分离速率。（2）控制节流阀：通过调节节流阀的开度，改变液态空气的流量和压力，从而影响氧气的分离和产出速率。
[讨论交流]从使用效果、安全、经济、耐用性等角度简述两类制氧机的优缺点，并进行小组交流讨论。
[学生回答]便携式制氧机优点：使用效果，能够提供稳定、连续的氧气供应，满足患者呼吸需求；安全，配备有多种安全功能，如低氧浓度、低电量等自动警示功能；经济，使用成本较低，不需要频繁更换氧气瓶，维护简单；耐用性，设备设计紧淡，使用高质量的材料和组件，耐用性强。
便携式制氧机缺点：体积和重量，相对于氧烛等设备，便携式制氧机的体积
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和质量较大，携带不如氧烛方便；电池续航时间有限，需要定期充电或更换电池，可能在某些情况下影响使用。
氧烛优点：使用效果，能够通过燃烧产生氧气，适合紧急情况下的快速供氧；安全，反应相对稳定，只要正确使用，安全性较高；经济，成本相对较低：便携性，体积小、重量轻，便于携带。
氧烛缺点：使用效果，氧气供应量有限，不适合长时间或大量氧气需求的情况：安全，使用过程中会产生热量，可能会对周围环境造成一定的安全隐患；经济，单次成本低，但不适合频繁或长期使用；耐用性，一次性使用设备，使用后即废弃，耐用性较低。
[提问]氧烛中分解产生氧气的物质类似于氯酸钾，分解过程中需要加热，你认为可能是哪些物质在反应过程中提供了热量?
[学生回答]金属粉末，如铁粉、镁粉、铝粉等。这些金属粉末在与氧化剂接触并点燃后，会释放出大量的热量。
[讲解]实验室制氧为制氧机设计提供了原理基础（如化学分解、气体收集）；氧烛中金属粉末燃烧放热，恰好满足氯酸钠分解的加热需求，这体现了“能量调控”的工程思维。
设计并制作一款简易的供氧器
[引入]解了制氧机原理后，我们来设计简易供氧器。关键是先确定制氧原理，再搭建装置。
[课件演示]播放“制作家用简易制氧机”
[学生讨论]反应条件是否简单（如是否需要加热、通电)、原料是否易获取、产物是否环保、产氧是否稳定
[分组任务]结合制氧机制作的实际工艺流程，利用身边的材料设计一款简易的供氧器，并在框中画出你设计的供氧器结构示意图。
[学生展示设计]各组介绍装置：“用塑料瓶做反应仓，底部放制氧试剂，顶部接导管连加湿瓶，通过注射器加水控制反应速率。”
[评价改进]结合“制氧效果、材料成本、使用便捷”维度互评：“小组 1装置紧凑但产氧速率不稳，建议增加阀门控制加水量；小组 2材料廉价但密封性差，可改用橡胶塞密封。”
[讲解]优化方向：通过调节反应物接触面积（如分批加水）控速率，用密封材料提升气密性，确保供氧稳定安全。
教学板书
跨学科实践活动1 制作简易供氧器
一、了解制氧机的工作原理
二、设计并制作一款简易供氧器
课堂小结
通过“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。供氧器的原理复杂，实验灵活多变，能激发学生的创新欲望，活动过程也充满趣味。
教学反思
本课时通过“分析制氧机原理一设计简易供氧器”的实践链条，有效推动了化学原理与工程设计的跨学科融合。学生在分组讨论中能清晰区分便携式制氧机（物理分离）与氧烛（化学分解）的核心差异，且能将实验室制氧知识迁移到实际设备分析中，体现了知识的关联应用。但教学中发现，部分学生在选择制氧原理时对“反应条件安全性”“原料易获取性”的权衡不够全面，装置设计中密封性处理和速率控制的细节考虑不足。后续可增加不同制氧原理的对比可视化工具（如优劣分析表），强化设计前的原理论证环节；同时提供基础密封材料实操示范，结合小组互评细化“密封性、控速率”等评价标准，帮助学生更深入地实现“原理认知一实践落地”的转化。
教学过程中老师的疑问：
教师点评和总结：