资源简介

跨学科实践活动7 揭秘“暖宝宝”教学设计
一、教学目标
化学观念
认识“暖宝宝”发热是铁粉与空气中氧气、水共同作用发生缓慢氧化的结果，理解化学能转化为热能的过程。
了解活性炭、食盐等成分在反应中的催化与促进作用，建立“多组分协同作用”的物质观。
形成“物质变化伴随能量转化”的基本观念，体会化学在改善生活中的实际应用价值。
科学思维
通过对比实验分析不同成分对发热效果的影响，发展控制变量、归纳推理的科学思维能力。
能从宏观现象（温度变化）推断微观反应进程，提升模型建构与因果分析能力。
在评价自制与市售“暖宝宝”差异时，学会从安全性、持续性、环保性等多维度进行系统评价。
科学探究与实践
能设计并实施“探究影响铁粉氧化速率因素”的对比实验，规范操作、准确测温、如实记录。
通过小组合作完成“暖宝宝”成分的检验与简易产品的制作，提升实验设计与动手实践能力。
能结合实验数据绘制温度变化曲线，进行初步的数据分析与结论提炼。
科学态度与责任
养成严谨、细致的实验习惯，尊重数据，客观分析实验误差。
增强安全意识，规范使用实验材料，了解“暖宝宝”使用不当可能带来的烫伤风险。
树立资源循环利用意识，思考废弃“暖宝宝”中铁粉的回收再利用途径，践行绿色化学理念。
二、教学重难点
重点
探究“暖宝宝”发热的化学原理及关键成分的作用。
通过控制变量实验理解活性炭、食盐对反应速率的影响。
难点
理解“缓慢氧化”与“快速放热”之间的关系。
从实验现象抽象出多因素协同作用的反应机制。
三、教学准备
实验用品
市售“暖宝宝”、铁粉、活性炭粉、食盐、蒸馏水、蛭石（或保温棉）、无纺布、橡皮筋、温度计或数字温度传感器、烧杯、药匙、秒表、磁铁、稀盐酸、澄清石灰水、硝酸银溶液。
辅助资源
“暖宝宝”发展历程短片、发热原理动画、温度变化数据图、废弃暖宝宝回收案例。
四、教学过程
环节一：情境导入，激发探究兴趣
创设情境：播放冬季户外工作者、运动爱好者使用“暖宝宝”的视频。
提问引导：
它不用电、不用火，为何能持续发热数小时？
撕开包装后为什么会开始发热？内部黑色粉末是什么？
学生观察实物，触摸未使用与已使用的“暖宝宝”，感受温度差异。
引出课题：今天我们将化身“化学侦探”，通过实验揭秘“暖宝宝”的发热奥秘。
环节二：成分检验——黑色粉末里有什么？
学生分组拆解“暖宝宝”，观察内袋物质。
实验探究：
用磁铁靠近黑色粉末：部分被吸引→说明含铁粉。
取被吸引部分加入稀盐酸：产生气泡，溶液变浅绿色→验证铁的存在。
取未被吸引部分加热，上方罩涂有澄清石灰水的烧杯：石灰水变浑浊→说明含碳元素（活性炭）。
将剩余粉末加水溶解，过滤后滴加硝酸银溶液：产生白色沉淀→说明含氯离子（食盐）。
归纳成分：铁粉、活性炭、食盐、水、保温材料（蛭石）。
环节三：原理探究——为什么会发热？
提出问题：铁在空气中会生锈，但很慢，为何“暖宝宝”能快速持续放热？
学生猜想：可能与活性炭、食盐有关。
设计对比实验（控制变量）：
实验一：铁粉 + 水 → 测温。
实验二：铁粉 + 水 + 活性炭 → 测温。
实验三：铁粉 + 水 + 食盐 → 测温。
实验四：铁粉 + 水 + 活性炭 + 食盐 → 测温。
观察记录：每3分钟记录一次温度，持续30分钟。
分析数据：
单独铁粉升温不明显。
加入活性炭或食盐后升温加快。
两者共存时升温最快、温度最高。
得出结论：活性炭与食盐共同作用，显著加快铁粉的氧化反应速率，使热量快速释放。
环节四：建构模型——发热原理与调控
归纳原理：
铁粉在潮湿空气中与氧气发生缓慢氧化，释放热量。
活性炭具有强吸附性，能富集氧气，增大反应接触面。
食盐溶于水形成电解质溶液，加速电子转移，促进反应。
蛭石等保温材料减缓热量散失，延长发热时间。
联系物理：热量通过热传递方式温暖人体。
讨论：为何市售产品发热更平稳持久？（成分比例优化、透气膜控制氧气进入速率）
环节五：实践创新——自制简易“暖宝宝”
小组任务：利用提供材料，设计并制作一个简易“暖宝宝”。
要求：
使用无纺布包裹混合物。
控制成分比例，确保安全（温度不超过60℃）。
记录发热曲线，与市售产品对比。
展示交流：各组展示作品，分享设计思路与实验数据。
反思改进：自制产品存在发热时间短、温度波动大等问题，需进一步优化。
环节六：拓展延伸——责任与未来
讨论：
使用过的“暖宝宝”能否回收？铁粉变成红棕色物质（氧化铁），是否还有价值？
氧化铁可用于净水、颜料等，体现“变废为宝”。
强调：化学不仅创造便利，更应追求绿色与可持续。
安全教育：不可直接贴皮肤，避免低温烫伤；儿童需在成人指导下使用。
五、板书设计
主题：揭秘“暖宝宝”
一、成分检验
铁粉（磁性、与酸反应）
活性炭（燃烧生成二氧化碳）
食盐（与硝酸银反应）
二、发热原理
铁 + 氧气 + 水 → 缓慢氧化 → 放热
活性炭：富集氧气，增大接触
食盐：加速反应
三、实践应用
自制暖宝宝 → 对比优化
四、责任延伸
回收利用，绿色化学
六、教学评价
过程评价：实验操作规范性、数据记录真实性、小组合作有效性。
成果评价：自制产品设计合理性、发热效果、反思深度。
素养评价：是否体现科学探究精神、系统思维与社会责任感。
七、教学反思
本课以“真实问题—实验探究—工程实践—社会责任”为主线，将化学知识与生活应用深度融合。通过成分检验、原理探究、产品制作三阶任务，学生在“做中学”中理解缓慢氧化、能量转化与多组分协同作用。避免抽象公式，强调实证与推理，有效发展核心素养。未来可引入传感器实时监测氧气浓度变化，或开展“暖宝宝回收制颜料”拓展项目，进一步增强跨学科性与创新性。

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