资源简介

人教版九年级化学上册
《微型空气质量检测站的组装与使用》教学设计
【设计思路】
“微型空气质量检测站的组装与使用”项目虽然只是检测站模型的组装和使用，但也是一个较为综合、
复杂和开放的活动。该项目综合体现“物质的性质与应用”学习主题的大概念及核心知识，涉及“化学与社会 跨学科实践”学习主题中化学与环境、化学与健康的相关内容，帮助学生建构转化观、分类观，促进“系统 与模型”“结构与功能”“尺度、比率和数量”等跨学科大概念的进一步发展，自主反思、不断改进，提升合作 解决问题的能力，激发学生的创造力，学生在完成任务的过程中，不仅需要关注模型制作和使用展示，还 要遵从作品制作的一般过程和方法，要在整体设计的基础上进行制作，在多次试验的基础上优化方案并完 善作品。
【课标要求】
《义务教育化学课程标准(2022年版)》在“课程、内容”部分设置的学习主题五“化学与社 会 ·跨学科实践”,是以“化学与可持续发展”为大概念统领，以化学、技术、工程融合解决跨 学科问题，列举10个跨学科实践活动案例，要求用不少于化学总课时的10%的课时完成跨学 科教学任务，“微型空气质量‘检测站’的组装与使用”便是其中之一。
【教学目标】
通过观察和实验探究让学生直面真实的问题，结合多学科知识， 利用科学、技术、工程 与环境等知识解决真实问题，从中认识到化学对社会的价值，体会化学对促进人类进步的重 要贡献，全面提升学生科学探究与实践、科学态度与责任的核心素养
【教学重难点】
(1)学会将实际生产生活问题转化并提炼出化学元素，转化成化学问题，形成综合运用化学、地理 道德与法治等跨学科知识解决真实问题的思路方法。
(2)通过微型空气质量“检测站”的组装与使用，提升对科学、技术、工程与环境之间关系的理解，
提高小组合作与交流能力，加深学生对生态文明理念 的理解，提升学生科学态度与责任核心素养。
【教法与学法】
创设情境、自主探究应用实践
【教学准备】
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微型空气质量检测系统所需仪器和材料：传感器(如二氧化硫传感器、二氧化氮传感器、 颗粒物传感器等)、数据采集器、计算机、电源、连接导线等。
【教学过程】
任务一：认识空气质量检测的意义
1: 界定任务。课前调查和课上讨论污染物的种类、来源，考虑不同环境对空气污染物监测项 目的不同。课前调查和课上讨论现有空气监测设备的使用环境、监测项目、数据传输形式、数 据展示方式等内容。思考：“检测站”需要考虑哪些方面的问题 设计思路是什么 研讨确定 “检测站”的设计和制作目标及模拟使用的方法。
(1)创设情境——空气质量知多少。
学生课前查阅资料，了解自然界中的空气组分，了解空气检测主要指标，了解空气中污染物
对人体健康的危害。教师再开展如下课堂教学，创设情境。 [教师]空气的组分及检测的主要指标有哪些
[学生]展示空气污染指数的项目及空气质量分级标准，一 般检测指标为SO 、NO 、0 、 C0、PM .5等。
[教师]空气质量检测的主要污染物有哪些 [学生]列出污染性气体对人体的危害(见表2)。
表 2 常见污染性气体及危害
污 染气 体 SO NO CO PM 5 0
危害 损伤 呼吸 道 急性 中毒 危 害 呼 吸 道、肺部等 ,引发器官 病变 损伤细胞、人体 组织，引发癌变
任务二：了解空气质量检测站
(1)监测站安装的仪器：空气质量监测仪，气象数据采集器，各类传感器
(2)监测站监测的数据：空气污染物的浓度、气象环境温度湿度、大气压力、风速风向、雨 量雪量等。
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(3)数据的处理：传感器将检测结果转化成电信号，再通过无线网络上传至云端，实现环境 数据的自动存储和在线分析监测，用户通过管理平台或 APP 获取区域内相关监测数据，实现 象条件对空气质量的影响
2.实时监测、精准分析。(风速、降雨) 3.其他条件对空气质量的影响
通过学习空气的主要成分、保护空气、空气质量日报等内容，了解空气污染指数项目与空气质 量分级标准。小组讨论初步建立组装和使用“检测站”的一般程序和方法，形成模型。
任务三：微型空气质量“检测站”的组装 活动设计与实施
任务四：微型空气质量“检测站”的使用
探究学习——如何组装装置检测校园内空气质量
[教师]如何进行空气质量检测
[学生]小组讨论微型空气质量“检测站”进行空气质量检测的方案，补充和完善需考虑的地 理因素，包括校园所在位置的气候类型、全年风向、气温、降水、气压、湿度等，查阅资料 。整理出校园所在区域地理环境(表3)
表 3 校园所在区域的地理环境
气 全 日 年平均 年平 年最 累年极 年平 年平 年 平
候 年 风 风 速 均 高 端 均 均 均 相
类 主 向 /(m 气温 气温 最低气温/ 气压 降水 对 湿
型 导 风 向 变 化 s-) /℃ /℃ ℃ /Pa /mm 度/%
[教师]如何组装微型空气质量“检测站”
[学生]从部件、步骤和作用三个方面展开研究， 并进行组装。按照说明书并参考网络视频安 装微型空气质量“检测站”,安装步骤如下：安装传感器支架→安装风向传感器→安装风速 传感器 → 安装百叶盒 → 固定螺丝 → 安装切割器 → 安装噪声传感器 → 安装天线 → 组装立杆
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→卸下螺丝安装抱箍→完成组装。提醒注意不同厂家或不同规格的微型空气质量检测 站的 安装程序会有所差异。
制作作品。应用模型，调查常见空气污染物的监测方法，从实际需求出发，选择监测对象 与评价方法，绘制设计图，小组合作动手制作“检测站”模型及模型进行使用方式。通过多轮 次的“设计——行动——反思”对“检测站”模型制作和模拟使用方式进行不断改进。
活动4:作品发布。小组展示、交流和评价制作的“检测站”及使用方法。反思和总结“检测 站”及使用方法的经验，提炼解决作品制作类问题的思路与方法。
(3)应用实践——校园内空气质量检测。
[教师]如何检测校园空气质量 校园不同位置空气质量是否有差异
[学生]将课前查阅的校园地图及校园内布局图进行展示，小组讨论校园内空气质量检测的最 佳点位。
[教师]学校位于城区东南位置，北面紧邻城区主干道，日车流量大；南面是小区间道路，车 流量较小且紧邻公园；东面是居民区和幼儿园；西面是居民 区加商业区，西面居民区外是 另一主干道。校园内部区域分布为：北面右侧是办公区，北面左侧是体育馆，中部是教学 区，南面右侧是教学区，南面左侧是体育场。学校位置不同，其空气质量定会有所差异，
[教师]校园空气质量如何
[学生]各小组将不同时间段检测的数据进行展示，对照国家标准讨论校园空气质量情况。 [教师]校园空气质量检测结果的可靠性如何
[学生]查阅校园所在城区发布的实时空气质量数据，将校园不同检测点位的空气质量数据与其 进行对比，数据比较接近，说明校园内空气质量检测数据具有一定的可靠性，但是受天气变 化及检测点位的位置影响，校园内不同点位的数据存在一定的差异。从数据可以看出，校园 内的空气质量检测指标均未超出标准，有些指标甚至优于国家二级标准。
建议师生共同制订评价量表，用于学生自我诊断、组间评价，以及教师的评价反馈。
评价维度 评价等级
合格 良好 优秀
作 品 检测 制作简单模型，能体现 制作模型能体现检测的空气污 自主创意设计“检测站”模型，综合
站模 检测的空气污染物和质 染物和质量等级，能体现检测方 考虑空气污染物和质量等级，检测
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型 量等级。 法、使用环境、数据传输方法、 信息展示方法、污染物危害等中 的1~2种信息。 方法、使用环境、数据传输方法、 信息展示方法、污染物危害等。
模拟 使用 展示 仅通过模拟操作及语言 描述展示使用方法 通过模拟操作及语言描述展示 使用方法，模拟过程中体现多种 空气情况，有模型对检测空气的 信息展示。 综合运用多种模拟使用方式，具有 代入感，综合体现“检测站”的使用 操作，展示对不同空气处理产生信 息展示的过程。
反思与改 进 对“检测站”的组装和使 用进行整体评价，通过 师生讨论认识到方案存 在的具体问题，并提出 改进方法。 从污染物种类、检测方法、技术、 工程等部分维度进行评价：反思 对“检测站”的组装和使用存在 的主要问题，提出改进方案并尝 试解决间题。 主动从污染物种类、检测方法、装 置、技术、工程等维度进行评价： 不断反思对“检测站”的组装和使用 存在的主要问题，提出改进方案并 尝试解决间题。
协同合作 体现小组合作，有简单 的任务分工；成员合作 完成部分任务。 分工较为明确，能阐述每个成员 的具体贡献；展现较充分的合作， 成员合作完成各项任务。 分工明确合理，能阐述每个成员的 具体贡献：成员积极协同合作完成 各项任务，成员之间及时沟通，互 相帮助，共同克服困难，根据项目 情况调整任务分工。
【总结与反思】
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