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跨學科實踐活動4
基于特定需求設計和制作簡易供氧器
本課題主要包含“了解供氧需求”“認識簡易供氧器”和“制作簡易供氧器”三部分內容。活動從氧氣的性質出發，落實到氧氣的制取與應用中，要求同學們認識“在一定條件下通過化學反應可以實現物質轉化”的重要性，形成合理利用物質的意識，能從物質及其變化的視角初步分析、解決一些與化學相關的簡單的實際問題，通過動手實踐和動腦思考，發展多角度分析和解決實際問題以及合作、實踐、創新等能力。
課題 基于特定需求設計和制作簡易供氧器 課型 新授課
素養目標 進一步鞏固對氧氣性質和實驗室制取氧氣的原理與裝置的認識。 了解實現物質定量轉化的方法。 綜合應用多學科知識和工程技術手段解決實際問題。 發展多角度分析和解決實際問題以及合作、實踐、創新等能力。
教學重點 氧氣的制取原理及方法。
教學難點 比較建議供氧器及實驗室制取氧氣的方法，理解供氧器的工作原理和特點。
教具 準備 多媒體工具、供氧器的產品介紹資料。
課前預習 1.氧氣的性質：無色、無味的氣體，密度比空氣略大，不易溶于水。能支持燃燒，支持呼吸作用。
課前預習 2.氧氣的實驗室制取原理： ①高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣；②過氧化氫水+氧氣。
新課導入 氧氣與人體健康關系密切，在特定環境下，人們需要攜帶方便、操作簡單、安全可靠，且成本較低的供氧器。我們能不能利用生活中的材料和相關試劑，設計和制作一個簡易供氧器呢 下面我們就來進行一系列的相關實踐活動吧！
進行新課 任務一 了解需求 ［展示］教師多媒體展示有關供氧器使用的特定人群、場景、地域等圖片或視頻資料。 ［交流］同學們自由交流資料中展示的內容，總結出供氧器的使用條件和其所具備的特點。 ［總結］供氧器的適用人群、場景、地域及應具備的特點： 適用人群、場景或地域供氧器應具備的特點患有哮喘、肺炎或慢性肺病的患者安全、操作簡單手術后、意外傷害、中毒等急救情況產氧速率快、產氧率高高強度體育訓練或比賽安全、便攜高原缺氧、空氣污染等影響呼吸的環境安全、便攜、成本低
［提問］根據以上供氧器的使用需求及特點，我們能知道簡易供氧器的設計應該考慮那些方面？ ［答］簡易供氧器的設計應該考慮使用是否方便，產氧速率，是否便于攜帶等。 ［活動］分組討論簡易供氧器的制作方案，可繪制簡易的設計圖進行展示。 任務二 獲取信息 ［過渡］供氧器作為一種特殊用途的工具，在市場上已經有成熟的產品。 ［展示］教師多媒體展示市場上常見的供氧器類型及產品資料
進行新課 資料： 根據供氧器的具體設計和性能特點，可將其分為以下幾類： （1）液態供氧器：一般使用液氧作為氧氣來源，將液氧加壓并通過蒸發器轉化為氧氣。該型供氧器適用于長時間、大流量的氧氣需求場景，如重癥監護室、手術室等。 （2）氣動供氧器：通常采用氣動驅動泵或壓縮機來加壓提供氣氧混合物，它具有氣源質量穩定、噪聲小、便攜等特點，被廣泛應用于醫院、急救車、家庭護理等場景。 （3）電動供氧器：通常采用電動泵或壓縮機來加壓氧氣，它具有自動化、便攜等特點，常用于長期的家庭護理。
［講解］通常供氧器的氧氣來源有兩種，一種是分離液態空氣獲得，加壓液化后貯存，待需要時釋放即可，優點是氧氣流量大；另一種是通過化學方法制得，現制現用，優點是便于攜帶。 ［過渡］根據供氧器的氧氣來源與使用方式的不同，其結構往往會有所差異，下面我們來認識一下便攜式供氧器。 ［展示］教師利用多媒體工具展示便攜式供氧器結構圖。 便攜式供氧器： 便攜式供氧器結構圖：
進行新課 ［講解］這種便攜供氧器使用了過碳酸鈉為供氧劑( 2Na2CO3·3H2O2 )，過碳酸鈉遇水會分解生成碳酸鈉和過氧化氫，過氧化氫在二氧化錳的催化下分解生成水和氧氣。2Na2CO3·3H2O2== 2Na2CO3+3H2O；2H2O2MnO22H2O+O2↑。 我們可以看到便攜式供氧器內部有兩個倉室，分別為反應倉和過濾加濕倉，兩倉間用導管連接，使用時應按如下步驟進行操作： ①向過濾加濕倉和反應倉中加清水至對應水位線。 ②向反應倉中先加入制氧劑A（過碳酸鈉），再加入制氧劑B（二氧化錳） ，反應迅速發生。 ③蓋好密封蓋，保證裝置氣密性良好，扳正提手，插好吸氧管。當從觀察窗中看到有連續均勻的氣泡冒出時，即可開始吸氧。 ④若反應倉內不再冒氣泡，表示供氧完畢，打開密封蓋，取出內桶，倒出殘液，清洗干凈。 ［討論］比較便攜式供氧器和實驗室制取氧氣的過程，兩者有哪些相同點和不同點呢？ ［匯報］學生匯報討論結果，并相互進行補充和評價。 ［小結］便攜式供氧器與實驗室制取氧氣的異同： 制氧原理收集方法儀器裝置便攜式供氧器過碳酸鈉和過氧化氫分解不收集,用水潤濕后直接使用固液常溫型實驗室制取氧氣高錳酸鉀或過氧化氫分解排水法或向上排空氣法固體加熱型或固液常溫型
［提問］比較前面我們提出的供氧器設計需要考慮的因素，想想便攜式供氧器的組成特點有哪些？ ［答］使用方便，產氧快，便于攜帶。 ［講解］市面上比較常見的供氧器的工作原理的一般原理有：分子篩原理、電解水原理、化學反應制氧原理等。 任務三 設計制作 ［設計］以小組為單位合作完成建議供氧器的設計圖的繪制。 ［展示］設計圖完成后以小組為單位進行展示和介紹，引導其他學生有理有據的對設計圖進行評價，或提出修改意見 ［制作］學生按設計圖制作簡易供氧器，教師注意巡查指導。 ［試驗］對產品進行試驗，了解其供氧效果。
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進行新課 ［評價］對試驗結果進行分析，從供養速率快慢，操作是否簡便，是否易于攜帶等方面進行綜合評價。 ［優化］從工程技術角度進一步優化產品，編寫自制供氧器的使用說明書。
教 學 板 書 跨學科實踐活動4 基于特定需求設計和制作簡易供氧器 本實踐活動流程： 1.調查參觀 自來水的發展：地表水（江河湖泊）→井水→自來水→瓶裝水 2.獲取信息 常見的供氧器：液態供氧器、氣動供氧器、氣動供氧器。 認識便攜式供氧器： ①結構 ②組成 ③工作原理 2Na2CO3·3H2O2== 2Na2CO3+3H2O 2H2O2MnO22H2O+O2↑ ④操作方法 3.設計制作 設計→展示→制作→試驗→評價→優化。
課堂 小結
課堂 小結 通過“基于特定需求設計和制作簡易供氧器”系列實驗，學生對氧氣的性質和用途有了更加直觀的認識，通過教師的資料分享，了解了市場上常見供氧器的相關資料，認識到化學的對人類生活的影響，雖然前面進行過“水質檢測機及自制凈水器”系列實踐活動，學生在活動中發展合作、分享、反思、優化等思維，初步形成合作意識，但是供氧器的原理更加復雜，實驗更加靈活多變，更能激發學生的創新欲望，活動過程也更加充滿趣味。
布置作業：嘗試在家里制作一臺簡易供氧器備用。
教學反思 本節課是學生第四次進行跨學科實踐活動，學生對這種啟發性的實踐活動擁有更多的期待值，同學們認識到“在一定條件下通過化學反應可以實現物質轉化”的重要性，形成合理利用物質的意識，能從物質及其變化的視角初步分析、解決一些與化學相關的簡單的實際問題。本次活動想多前面內容，動手過程增加，要適當引導學生的操作，激發學生的探索興趣。
教學反思 教學過程中老師的疑問：
教師點評和總結：
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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