资源简介

化学《跨学科实践活动1 微型空气质量“检测站”的组装与使用》教学设计
课题 单元 学科 化学 年级 九年级
学习 目标 化学观念：认识空气主要污染物种类，明晰空气质量与成分含量的关联，建立物质组成与环境质量的核心认知 科学思维：通过组装设备、分析检测数据，形成观察、推理、数据分析的科学思维。 科学探究与实践：小组合作完成检测站组装、调试、实地检测，掌握跨学科实操方法。 科学态度与责任：关注身边空气质量问题，树立绿色环保、守护生态环境的社会责任意识。
重点 教学重点：掌握微型空气质量检测站的核心组件功能与规范组装流程，学会设备调试、数据读取与记录方法，能精准识别空气污染物检测数据。 教学难点：理解传感器的跨学科工作原理，精准排查设备组装故障，结合检测数据分析空气质量差异成因，建立数据与环境问题的逻辑关联，落实跨学科知识融合应用。
难点
教学过程
教学环节 师生活动 设计意图
导入新课 播放校园早晚、校门口、绿化带三处实景空气短视频，同步展示实时空气质量播报数据。提问学生：同样是校园环境，不同区域空气质量为何存在差异？专业空气质量监测站如何精准捕捉空气污染数据？能否亲手搭建简易检测设备，自主检测身边空气环境？顺势引出本节课主题，激发学生探究兴趣与实操欲望。 立足学生熟悉的生活场景，摒弃枯燥的理论开篇，以真实可感的现象创设问题情境，激发学生好奇心和探究欲。
讲授新课 任务一：溯源课本，认知空气质量与检测设备（基础认知环节） 具体学习任务：结合课本第二单元课题1《空气》知识点，梳理空气的组成、常见空气污染物种类及危害；认识微型空气质量检测站的全套组件，明确各组件的名称、功能及检测对象，区分不同传感器的检测范围，掌握空气质量指数（AQI）的基础判定标准，为后续组装和检测实操奠定理论基础。 教师活动：首先带领学生回顾课本核心知识点，梳理课本中空气污染物（二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧等）的来源与危害，结合课本插图讲解空气质量检测的基本原理。随后展示本节课实验器材，包括单片机处理器、有害气体传感器、温湿度传感器、液晶显示屏、杜邦线、电源、面包板等，逐一介绍各组件功能：传感器负责捕捉空气污染物信号，单片机处理数据，显示屏实时呈现检测结果。同时结合课本拓展内容，讲解专业空气质量监测站的工作流程，对比微型检测站与专业设备的异同，明确微型设备的检测优势与适用场景，解答学生基础认知疑问。 学生活动：跟随教师回顾课本知识，梳理空气相关核心考点，完成污染物种类、危害的知识点复盘。认真观察各类实验组件，对照器材清单逐一识别设备，记录各组件的功能与作用。结合课本空气质量知识，小组讨论：日常生活中哪些场景会产生空气污染物？不同污染物对人体和环境有哪些危害？微型检测站可以检测哪些课本提及的污染物？通过小组交流深化理论认知，完成基础认知任务，熟记设备组件与基础原理。 任务二：规范操作，完成微型检测站组装与调试（核心实操环节） 具体学习任务：严格按照组装规范和操作流程，小组合作完成微型空气质量检测站的组装，掌握电路连接、设备拼接的核心技巧；遵守实验安全规则，完成设备气密性检查、电路故障排查，成功调试设备，确保设备正常通电、数据正常显示，熟练掌握组装全流程。 教师活动：结合课本实践活动操作要求，明确组装核心原则与安全准则，着重强调三大操作重点：一是断电组装，避免电路短路损坏设备；二是接口对应，严格按照设备说明书匹配传感器与单片机接口，杜绝错接、虚接；三是气密性达标，确保气体检测管路密封良好，保障检测数据精准。随后进行完整组装示范，分步演示组件摆放、导线连接、电源安装、外壳固定的全过程，标注易错操作点。示范完成后，巡视各小组组装过程，针对学生出现的接口接错、导线松动、气密性不佳等问题逐一指导，协助学生排查电路故障、修正组装问题，强调实验安全，杜绝违规操作，督促各小组规范完成组装调试。 学生活动：以4人小组为单位，明确分工，分别负责器材清点、电路连接、设备固定、故障检查。严格跟随示范步骤，先清点所有器材，确认组件完好无破损、导线无绝缘层脱落。随后在断电状态下，将各类传感器固定在面包板对应位置，通过杜邦线精准连接传感器与单片机接口，安装电源模块与显示屏，完成设备整体组装。组装完成后，小组自查电路连接情况，检查导线是否松动、接口是否错位，对检测管路进行气密性检查。确认无误后通电测试，观察显示屏是否正常亮起、设备是否启动，若出现无数据、设备不工作等问题，小组合作排查故障，及时修正操作问题，直至设备正常运行，完整记录组装与调试过程中的问题及解决方法。 任务三：实地检测，采集记录空气质量实验数据（探究实践环节） 具体学习任务：依托组装调试完成的检测设备，选取校园内不同典型区域（教学楼室内、校门口、绿化带、操场角落）开展实地检测；规范采集有害气体浓度、温湿度等数据，精准记录实验数据，对比不同区域的空气质量检测结果，初步分析数据差异的原因。 教师活动：结合课本实验探究要求，明确检测实验流程与数据记录规范，设计统一的数据记录表，要求学生精准记录检测地点、检测时间、各项检测数据、环境特点。划分校园检测区域，合理分配各小组检测点位，强调实地检测注意事项：设备摆放平稳、检测时静置1-2分钟待数据稳定、同一点位多次检测取平均值，减少实验误差。全程跟进各小组实地检测过程，指导学生规范操作设备、精准读取数据，提醒学生规避外界环境干扰，如避免阳光直射传感器、远离扬尘污染源，保障检测数据真实有效。引导学生结合课本知识，初步思考不同区域数据差异的影响因素，为后续数据分析做好铺垫。 学生活动：各小组携带调试完成的检测设备，前往指定检测点位，规范摆放设备，静置待设备数据稳定后，连续读取3组数据，记录在实验记录表中。完成所有点位检测后，整理各组实验数据，汇总室内外、不同功能区域的空气质量检测结果。小组内部开展初步探究，对比各组数据差异，结合课本所学空气污染物来源知识，分析校门口车流大、扬尘多导致颗粒物数值偏高，绿植区域空气污染物含量更低、空气质量更优的原因，梳理环境因素对空气质量的影响，完成实验数据采集与初步分析。 任务四：数据分析，总结规律并提出环保方案（迁移应用环节） 具体学习任务：深度分析实验检测数据，总结不同环境下空气质量的变化规律，结合课本空气保护相关知识，归纳影响空气质量的核心因素；结合校园及周边空气现状，针对性提出改善空气质量、保护空气的合理化方案，实现课本知识与生活实践的深度迁移应用。 教师活动：组织各小组依次展示实验数据与初步分析结论，引导全班交流讨论，汇总各组检测结果，梳理共性规律：人员密集、车流集中、植被稀少的区域空气污染数值偏高，空气质量较差；绿植丰富、通风良好的区域空气质量更优。结合课本中“保护空气”的核心知识点，拓展工业废气、汽车尾气、扬尘、植被覆盖等对空气的影响，帮助学生建立完整的知识体系。引导学生结合生活实际，突破课本局限，发散思维，鼓励学生从校园、家庭、社会三个层面思考环保措施，点评学生方案的合理性、可行性，修正片面认知，深化学生的环保认知与责任意识。 学生活动：各小组代表上台汇报实验数据、检测过程与初步分析结论，分享本组发现的空气质量变化规律。认真倾听其他小组汇报，相互交流、补充质疑，共同总结影响本地空气质量的主要因素，包括交通扬尘、人员活动、绿植覆盖、环境通风等。结合课本保护空气的措施，结合本次实验探究结果，小组合作研讨，设计贴合生活的空气保护方案，校园层面可提出增加绿植、定时清扫扬尘、禁止校园焚烧杂物等措施；家庭层面可提出绿色出行、减少燃煤使用、开窗通风等措施；社会层面可提出严控工业废气排放、加强空气质量监测等措施。同时整理本节课实操收获，总结组装、检测过程中的易错点与实验技巧，完成知识的内化与迁移。 本节课立足课本核心知识点，以任务式教学为核心，围绕过氧化氢制氧气、催化剂探究、分解反应辨析三大核心内容设计分层任务。打破传统讲授模式，让学生通过自主探究、小组合作、实验实操完成知识构建，落实学生主体地位。在实验探究中渗透控制变量的化学研究方法，培养学生的实验操作、现象分析、逻辑推理能力。同时对比两种制氧方法的异同，帮助学生构建系统的气体制取知识体系，培养严谨的科学态度，落实化学核心素养育人目标。
课堂小结 本节课依托课本空气相关核心知识，通过认知、组装、检测、应用四大任务，完成了微型空气质量检测站的实操探究。学生掌握了检测设备的组件功能、组装调试与数据检测方法，明晰了常见空气污染物的检测原理，学会通过实验数据分析空气质量差异及成因。同时融合多学科知识，锻炼了动手实操、数据分析、合作探究的综合能力。深刻认识到空气质量与生活息息相关，明确了空气污染的危害与空气保护的重要性，树立了绿色环保理念，实现了课本理论知识与生活实践的有机结合，达成跨学科实践育人目标。 说出本节课自己学会什么 归纳知识
板书设计 跨学科实践1 微型空气质量“检测站”的组装与使用 一、理论基础（课本核心） 1. 空气污染物：CO、SO 、NO 、臭氧 2. 空气质量：污染物浓度越低，空气质量越优 二、检测站核心组件 传感器、单片机、显示屏、电源、传输管路 三、核心操作流程 认知组件→断电组装→气密性检查→通电调试→实地检测→数据分析 四、探究结论 植被、车流、扬尘、通风影响空气质量 五、环保举措 绿色出行、增植绿化、严控污染、守护空气
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