第十一單元跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)10調(diào)查我國(guó)航天科技領(lǐng)域中新型材料、新型能源的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)-2024-2025學(xué)年九年級(jí)化學(xué)人教版下冊(cè)

人教版九年級(jí)化學(xué)下冊(cè)《跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)10調(diào)查我國(guó)航天科技領(lǐng)域中新型材料、新型能源的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)【教材分析】本實(shí)踐活動(dòng)基于物理、化學(xué)、材料科學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，旨在讓學(xué)生深入探究航天科技領(lǐng)域中新型材料與新型能源的應(yīng)用。教材內(nèi)容與多學(xué)科知識(shí)點(diǎn)緊密相連，幫助學(xué)生整合知識(shí)，提升綜合運(yùn)用能力，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注前沿科技，激發(fā)科學(xué)探索精神?！緦W(xué)情分析】學(xué)生已具備一定的物理、化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，但對(duì)航天科技領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)了解有限。他們對(duì)航天充滿(mǎn)好奇，有較強(qiáng)的求知欲和探索精神，但在跨學(xué)科知識(shí)整合與實(shí)踐應(yīng)用方面需要引導(dǎo)與鍛煉，具備初步的資料查閱與信息整理能力，但在深入分析與創(chuàng)新思維方面有待提高?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1.學(xué)生能夠系統(tǒng)闡述我國(guó)宇航產(chǎn)品的發(fā)展歷程、種類(lèi)與主要用途；準(zhǔn)確分析宇航產(chǎn)品各部分所使用材料及能源的種類(lèi)與特點(diǎn)；了解處于試驗(yàn)階段的航天新型材料與能源，并能合理設(shè)想未來(lái)宇航產(chǎn)品的相關(guān)應(yīng)用。2.通過(guò)查閱資料、小組合作、繪制示意圖等活動(dòng)，提升學(xué)生信息收集與整理能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新思維能力以及跨學(xué)科知識(shí)整合運(yùn)用能力。3.激發(fā)學(xué)生對(duì)航天科技的興趣與熱愛(ài)，增強(qiáng)民族自豪感與科學(xué)探索精神，培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新、敢于實(shí)踐的科學(xué)品質(zhì)。【教學(xué)重點(diǎn)】全面掌握我國(guó)宇航產(chǎn)品的發(fā)展、種類(lèi)、用途以及材料和能源的應(yīng)用現(xiàn)狀，深入剖析宇航產(chǎn)品主體結(jié)構(gòu)、外部涂層、功能部件等材料的特性，火箭推進(jìn)劑與航天器工作能源的特性?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】引導(dǎo)學(xué)生跨越學(xué)科界限，深度理解航天材料與能源應(yīng)用背后的多學(xué)科原理及其相互關(guān)聯(lián)?！窘虒W(xué)方法】文獻(xiàn)法、觀(guān)察法、問(wèn)卷調(diào)查法、訪(fǎng)談法【教學(xué)準(zhǔn)備】教師準(zhǔn)備：PPT教學(xué)課件【教學(xué)過(guò)程】【新課導(dǎo)入】近年來(lái)，我國(guó)航天重大工程取得了一系列輝煌成就?！吧裰邸眴?wèn)天、“嫦娥”攬?jiān)?、“北斗”指路、“祝融”探火、“羲和”逐日、“天和”遨游星辰、“悟空”“慧眼”探索宇宙奧秘……飛天逐夢(mèng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，離不開(kāi)對(duì)新型材料和新型能源的不斷探索。引入新課。【探究新知】任務(wù)一：了解我國(guó)宇航產(chǎn)品的基本情況【教師活動(dòng)】播放一段精彩的航天發(fā)射視頻，激發(fā)學(xué)生興趣，引出本節(jié)課主題—我國(guó)航天科技領(lǐng)域中新型材料、新型能源的應(yīng)用。隨后，教師介紹本次實(shí)踐活動(dòng)的任務(wù)流程與要求，組織學(xué)生分組，每組推選一名組長(zhǎng)負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)工作。【學(xué)生活動(dòng)】小組內(nèi)成員分工協(xié)作，對(duì)收集到的信息進(jìn)行整理與初步分析。在資料收集與整理完成后，嘗試共同繪制我國(guó)宇航產(chǎn)品信息示意圖，以時(shí)間軸為脈絡(luò)展示宇航產(chǎn)品的發(fā)展進(jìn)程，在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)標(biāo)注產(chǎn)品種類(lèi)、外形輪廓及主要用途簡(jiǎn)介，要求示意圖簡(jiǎn)潔明了、信息準(zhǔn)確。任務(wù)二：了解宇航產(chǎn)品的材料選擇【教師活動(dòng)】回顧金屬材料（如鋁合金、鈦合金的強(qiáng)度、密度特性）、高分子材料（如碳纖維復(fù)合材料的耐高溫、高強(qiáng)度性能）等基礎(chǔ)知識(shí)，講解這些材料在航天領(lǐng)域應(yīng)用的特殊要求，如輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐高溫、抗輻射等，引導(dǎo)學(xué)生思考如何將材料特性與宇航產(chǎn)品的不同部位需求相匹配?！緦W(xué)生活動(dòng)】學(xué)生根據(jù)教師提示，進(jìn)一步查閱資料，深入分析宇航產(chǎn)品的主體結(jié)構(gòu)（如航天器框架常用鋁合金以減輕重量并保證強(qiáng)度）、外部涂層（如航天飛機(jī)的隔熱陶瓷涂層可抵御高溫）、功能部件（如太陽(yáng)能電池板采用硅材料利用光電效應(yīng)）等所使用的材料及其獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)。各小組將分析結(jié)果進(jìn)行匯總，討論材料選擇與宇航產(chǎn)品性能提升之間的關(guān)系，并將材料信息詳細(xì)標(biāo)注在之前繪制的示意圖上，用不同顏色的筆區(qū)分不同部位的材料，同時(shí)附上材料特性的簡(jiǎn)要說(shuō)明。任務(wù)三：了解宇航產(chǎn)品的能源選擇【教師活動(dòng)】介紹火箭推進(jìn)劑的基本原理與分類(lèi)，如化學(xué)推進(jìn)劑（包括固體推進(jìn)劑、液體推進(jìn)劑）的燃燒反應(yīng)過(guò)程以及產(chǎn)生推力的機(jī)制，對(duì)比不同推進(jìn)劑（如液氫液氧推進(jìn)劑燃燒效率高、產(chǎn)物無(wú)污染，固體推進(jìn)劑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、儲(chǔ)存方便）的特點(diǎn)與適用場(chǎng)景?！緦W(xué)生活動(dòng)】學(xué)生分組查閱資料，了解人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間探測(cè)器、空間站等航天器在執(zhí)行不同任務(wù)時(shí)所使用的能源種類(lèi)（如衛(wèi)星主要依靠太陽(yáng)能電池提供電能，空間站可能還會(huì)配備燃料電池作為備用電源）及其工作原理與特點(diǎn)。分析不同能源選擇的依據(jù)，如能源的穩(wěn)定性、能量密度、可獲取性等因素。各小組將調(diào)研所得的能源信息補(bǔ)充到示意圖中，在對(duì)應(yīng)的宇航產(chǎn)品旁邊標(biāo)注能源類(lèi)型、能源轉(zhuǎn)化原理及主要優(yōu)勢(shì)。任務(wù)四：設(shè)想航天科技領(lǐng)域中未來(lái)的新型材料和能源【教師活動(dòng)】展示一些目前國(guó)內(nèi)外正在試驗(yàn)階段的航天新型材料（如納米材料在提高材料強(qiáng)度和韌性方面的潛在應(yīng)用）與新型能源（如可控核聚變能源的巨大潛力）的科研成果報(bào)道或科普視頻，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，鼓勵(lì)他們大膽想象未來(lái)航天科技的發(fā)展方向。【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生在充分了解現(xiàn)有航天材料與能源的基礎(chǔ)上，結(jié)合所查閱的新型材料與能源信息，發(fā)揮想象力，設(shè)想一款未來(lái)的宇航產(chǎn)品?？梢詮漠a(chǎn)品的功能需求出發(fā)，反推所需的材料與能源支持。學(xué)生用繪圖工具繪制出未來(lái)宇航產(chǎn)品的外觀(guān)設(shè)計(jì)圖，在圖上清晰標(biāo)注產(chǎn)品的用途、所采用的新型材料名稱(chēng)及特性、能源類(lèi)型及供應(yīng)方式等信息，并撰寫(xiě)一份簡(jiǎn)短的設(shè)計(jì)說(shuō)明，闡述設(shè)計(jì)理念與創(chuàng)新點(diǎn)。各小組在內(nèi)部交流展示后，推選一名代表準(zhǔn)備在全班進(jìn)行匯報(bào)展示?！菊故窘涣鳌?.展示最終形成的示意圖，交流并嘗試總結(jié)宇航產(chǎn)品在材料和能源選擇時(shí)的一般思路。2.介紹你設(shè)想的未來(lái)的宇航產(chǎn)品，說(shuō)明設(shè)計(jì)思路，并討論未來(lái)航天科技領(lǐng)域新型材料和能源可能的發(fā)展方向?！菊n后小結(jié)】回顧我國(guó)宇航產(chǎn)品的發(fā)展歷程、材料與能源應(yīng)用現(xiàn)狀，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科知識(shí)在航天科技領(lǐng)域的重要性以及創(chuàng)新思維在科技發(fā)展中的引領(lǐng)作用。鼓勵(lì)學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)和生活中繼續(xù)關(guān)注航天科技領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)，積極參與科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)?！景鍟?shū)設(shè)計(jì)】【課后作業(yè)】整理有關(guān)資料，撰寫(xiě)活動(dòng)報(bào)告，并與同學(xué)交流?！窘虒W(xué)反思】亮點(diǎn)：主題具有高度的吸引力和時(shí)代感，能夠充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探索欲望，將抽象的多學(xué)科知識(shí)與具體的航天科技應(yīng)用緊密結(jié)合，使學(xué)習(xí)過(guò)程更具趣味性和實(shí)用性。采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法，明確的四個(gè)任務(wù)逐步引導(dǎo)學(xué)生深入探究，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和問(wèn)題解決能力。學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中，不僅學(xué)到了知識(shí)，更提升了綜合素養(yǎng)。不足：在跨學(xué)科知識(shí)融合的教學(xué)過(guò)程中，對(duì)于一些基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，引導(dǎo)和輔導(dǎo)還不夠精準(zhǔn)到位，導(dǎo)致部分學(xué)生