第十一單元跨學科實踐活動10調查我國航天科技領域中新型材料、新型能源的應用教學設計-2024-2025學年九年級化學人教版下冊

人教版九年級化學下冊《跨學科實踐活動10調查我國航天科技領域中新型材料、新型能源的應用》教學設計【教材分析】本實踐活動基于物理、化學、材料科學等多學科知識，旨在讓學生深入探究航天科技領域中新型材料與新型能源的應用。教材內容與多學科知識點緊密相連，幫助學生整合知識，提升綜合運用能力，同時引導學生關注前沿科技，激發(fā)科學探索精神?！緦W情分析】學生已具備一定的物理、化學基礎知識，但對航天科技領域的專業(yè)知識了解有限。他們對航天充滿好奇，有較強的求知欲和探索精神，但在跨學科知識整合與實踐應用方面需要引導與鍛煉，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。【教學目標】1.學生能夠系統(tǒng)闡述我國宇航產品的發(fā)展歷程、種類與主要用途；準確分析宇航產品各部分所使用材料及能源的種類與特點；了解處于試驗階段的航天新型材料與能源，并能合理設想未來宇航產品的相關應用。2.通過查閱資料、小組合作、繪制示意圖等活動，提升學生信息收集與整理能力、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新思維能力以及跨學科知識整合運用能力。3.激發(fā)學生對航天科技的興趣與熱愛，增強民族自豪感與科學探索精神，培養(yǎng)學生勇于創(chuàng)新、敢于實踐的科學品質?！窘虒W重點】全面掌握我國宇航產品的發(fā)展、種類、用途以及材料和能源的應用現(xiàn)狀，深入剖析宇航產品主體結構、外部涂層、功能部件等材料的特性，火箭推進劑與航天器工作能源的特性?！窘虒W難點】引導學生跨越學科界限，深度理解航天材料與能源應用背后的多學科原理及其相互關聯(lián)?！窘虒W方法】文獻法、觀察法、問卷調查法、訪談法【教學準備】教師準備：PPT教學課件【教學過程】【新課導入】近年來，我國航天重大工程取得了一系列輝煌成就。“神舟”問天、“嫦娥”攬月、“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……飛天逐夢變?yōu)楝F(xiàn)實，離不開對新型材料和新型能源的不斷探索。引入新課?！咎骄啃轮咳蝿找唬毫私馕覈詈疆a品的基本情況【教師活動】播放一段精彩的航天發(fā)射視頻，激發(fā)學生興趣，引出本節(jié)課主題—我國航天科技領域中新型材料、新型能源的應用。隨后，教師介紹本次實踐活動的任務流程與要求，組織學生分組，每組推選一名組長負責組織協(xié)調工作?！緦W生活動】小組內成員分工協(xié)作，對收集到的信息進行整理與初步分析。在資料收集與整理完成后，嘗試共同繪制我國宇航產品信息示意圖，以時間軸為脈絡展示宇航產品的發(fā)展進程，在相應節(jié)點標注產品種類、外形輪廓及主要用途簡介，要求示意圖簡潔明了、信息準確。任務二：了解宇航產品的材料選擇【教師活動】回顧金屬材料（如鋁合金、鈦合金的強度、密度特性）、高分子材料（如碳纖維復合材料的耐高溫、高強度性能）等基礎知識，講解這些材料在航天領域應用的特殊要求，如輕質、高強度、耐高溫、抗輻射等，引導學生思考如何將材料特性與宇航產品的不同部位需求相匹配?！緦W生活動】學生根據(jù)教師提示，進一步查閱資料，深入分析宇航產品的主體結構（如航天器框架常用鋁合金以減輕重量并保證強度）、外部涂層（如航天飛機的隔熱陶瓷涂層可抵御高溫）、功能部件（如太陽能電池板采用硅材料利用光電效應）等所使用的材料及其獨特的物理、化學性質。各小組將分析結果進行匯總，討論材料選擇與宇航產品性能提升之間的關系，并將材料信息詳細標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，同時附上材料特性的簡要說明。任務三：了解宇航產品的能源選擇【教師活動】介紹火箭推進劑的基本原理與分類，如化學推進劑（包括固體推進劑、液體推進劑）的燃燒反應過程以及產生推力的機制，對比不同推進劑（如液氫液氧推進劑燃燒效率高、產物無污染，固體推進劑結構簡單、儲存方便）的特點與適用場景?！緦W生活動】學生分組查閱資料，了解人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間探測器、空間站等航天器在執(zhí)行不同任務時所使用的能源種類（如衛(wèi)星主要依靠太陽能電池提供電能，空間站可能還會配備燃料電池作為備用電源）及其工作原理與特點。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。各小組將調研所得的能源信息補充到示意圖中，在對應的宇航產品旁邊標注能源類型、能源轉化原理及主要優(yōu)勢。任務四：設想航天科技領域中未來的新型材料和能源【教師活動】展示一些目前國內外正在試驗階段的航天新型材料（如納米材料在提高材料強度和韌性方面的潛在應用）與新型能源（如可控核聚變能源的巨大潛力）的科研成果報道或科普視頻，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，鼓勵他們大膽想象未來航天科技的發(fā)展方向?！緦W生活動】學生在充分了解現(xiàn)有航天材料與能源的基礎上，結合所查閱的新型材料與能源信息，發(fā)揮想象力，設想一款未來的宇航產品?？梢詮漠a品的功能需求出發(fā)，反推所需的材料與能源支持。學生用繪圖工具繪制出未來宇航產品的外觀設計圖，在圖上清晰標注產品的用途、所采用的新型材料名稱及特性、能源類型及供應方式等信息，并撰寫一份簡短的設計說明，闡述設計理念與創(chuàng)新點。各小組在內部交流展示后，推選一名代表準備在全班進行匯報展示?！菊故窘涣鳌?.展示最終形成的示意圖，交流并嘗試總結宇航產品在材料和能源選擇時的一般思路。2.介紹你設想的未來的宇航產品，說明設計思路，并討論未來航天科技領域新型材料和能源可能的發(fā)展方向?！菊n后小結】回顧我國宇航產品的發(fā)展歷程、材料與能源應用現(xiàn)狀，強調跨學科知識在航天科技領域的重要性以及創(chuàng)新思維在科技發(fā)展中的引領作用。鼓勵學生在今后的學習和生活中繼續(xù)關注航天科技領域的發(fā)展動態(tài)，積極參與科技創(chuàng)新實踐活動?！景鍟O計】【課后作業(yè)】整理有關資料，撰寫活動報告，并與同學交流?！窘虒W反思】亮點：主題具有高度的吸引力和時代感，能夠充分激發(fā)學生的學習興趣與探索欲望，將抽象的多學科知識與具體的航天科技應用緊密結合，使學習過程更具趣味性和實用性。采用任務驅動式教學方法，明確的四個任務逐步引導學生深入探究，培養(yǎng)了學生的自主學習能力、團隊協(xié)作能力和問題解決能力。學生在完成任務的過程中，不僅學到了知識，更提升了綜合素養(yǎng)。不足：在跨學科知識融合的教學過程中，對于一些基礎薄弱的學生，引導和輔導還不夠精準到位，導致部分學生