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（2024）下冊(cè)

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（2024）下冊(cè)科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱(chēng)）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（2024）下冊(cè)教學(xué)內(nèi)容教材章節(jié)：人教版《化學(xué)》2024學(xué)年下冊(cè)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”。

內(nèi)容：通過(guò)調(diào)查我國(guó)航天科技領(lǐng)域，探討新型材料如高溫合金、碳纖維、復(fù)合材料等的應(yīng)用，以及新型能源如太陽(yáng)能、氫能等在航天科技中的應(yīng)用情況。學(xué)生將學(xué)習(xí)到材料的性質(zhì)、能源的類(lèi)型及轉(zhuǎn)化過(guò)程，并分析其在航天領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任、科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境等核心素養(yǎng)。學(xué)生將通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，提升對(duì)新型材料與能源在航天科技中應(yīng)用的探究能力，增強(qiáng)對(duì)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)環(huán)保意識(shí)和創(chuàng)新精神，同時(shí)提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生已具備基礎(chǔ)的化學(xué)知識(shí)，了解物質(zhì)的性質(zhì)、變化和轉(zhuǎn)化等基本概念。在初中階段，他們接觸過(guò)一些簡(jiǎn)單的材料科學(xué)和能源知識(shí)，如常見(jiàn)的金屬、塑料、能源的分類(lèi)等。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

學(xué)生對(duì)航天科技領(lǐng)域充滿(mǎn)好奇，學(xué)習(xí)興趣濃厚。他們的分析能力和邏輯思維能力較強(qiáng)，能夠從多角度分析問(wèn)題。在學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生可能更傾向于動(dòng)手實(shí)踐，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和調(diào)查來(lái)學(xué)習(xí)；而另一部分學(xué)生可能更傾向于理論學(xué)習(xí)和思考。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生在調(diào)查過(guò)程中可能面臨以下困難與挑戰(zhàn)：一是對(duì)新型材料與能源的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)理解困難；二是收集相關(guān)資料時(shí)，可能遇到信息量大、難以篩選的情況；三是分析應(yīng)用實(shí)例時(shí)，可能對(duì)材料性能與能源轉(zhuǎn)化原理的關(guān)聯(lián)性理解不足。此外，學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中的團(tuán)隊(duì)合作能力、時(shí)間管理和溝通協(xié)調(diào)能力也可能成為挑戰(zhàn)。教學(xué)資源-軟硬件資源：計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室、互聯(lián)網(wǎng)接入、多媒體投影儀、打印設(shè)備

-課程平臺(tái)：學(xué)校內(nèi)部教學(xué)平臺(tái)、在線(xiàn)教育平臺(tái)

-信息化資源：航天科技相關(guān)視頻資料、在線(xiàn)調(diào)查問(wèn)卷模板、新型材料與能源的科普文章和報(bào)告

-教學(xué)手段：實(shí)物展示（如航天材料樣品）、角色扮演、小組討論、現(xiàn)場(chǎng)參觀(guān)（如有條件）教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)在線(xiàn)平臺(tái)或班級(jí)微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求，如“請(qǐng)收集有關(guān)高溫合金、碳纖維等新型材料的背景信息，并思考它們?cè)诤教炱髦械膽?yīng)用優(yōu)勢(shì)。”

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：圍繞“新型材料在航天科技中的應(yīng)用”，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考，例如：“高溫合金在航天器結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用有何特殊要求？”

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)要求，閱讀相關(guān)資料，了解新型材料的特性和航天科技中的應(yīng)用。

思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：學(xué)生針對(duì)預(yù)習(xí)問(wèn)題，進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問(wèn)。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生自主閱讀和思考，培養(yǎng)獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。

信息技術(shù)手段：利用在線(xiàn)平臺(tái)和社交媒體，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學(xué)生提前了解新型材料在航天科技中的應(yīng)用，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過(guò)播放航天器發(fā)射的視頻，引出“新型材料在航天科技中的應(yīng)用”這一課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解高溫合金、碳纖維等新型材料的特性和在航天器中的具體應(yīng)用，例如：“高溫合金為何能在極端溫度下保持性能？”

組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生分析不同材料在航天器不同部件中的應(yīng)用，如：“討論復(fù)合材料在航天器外殼中的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)?！?/p>

學(xué)生活動(dòng)：

聽(tīng)講并思考：學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講，積極思考老師提出的問(wèn)題。

參與課堂活動(dòng)：學(xué)生積極參與小組討論，分享自己的觀(guān)點(diǎn)和分析。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過(guò)講解，幫助學(xué)生理解新型材料的特性和應(yīng)用。

實(shí)踐活動(dòng)法：通過(guò)小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和分析能力。

作用與目的：

幫助學(xué)生深入理解新型材料在航天科技中的應(yīng)用，掌握相關(guān)技能。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：布置課后作業(yè)，如“查找并分析一種新型能源在航天器中的應(yīng)用案例?！?/p>

提供拓展資源：提供與航天科技相關(guān)的書(shū)籍、網(wǎng)站、視頻等，如“推薦閱讀《航天材料科學(xué)與工程》一書(shū)。”

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：學(xué)生認(rèn)真完成作業(yè)，鞏固所學(xué)知識(shí)。

拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用拓展資源，進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和思考。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

反思總結(jié)法：鼓勵(lì)學(xué)生在完成作業(yè)后進(jìn)行反思和總結(jié)。

作用與目的：

鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的知識(shí)，通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。通過(guò)反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議。拓展與延伸六、拓展與延伸

1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料

《航天材料科學(xué)與工程》：這本書(shū)詳細(xì)介紹了航天器所用材料的科學(xué)原理和工程應(yīng)用，包括高溫合金、復(fù)合材料、納米材料等。

《新型能源在航天中的應(yīng)用》：探討太陽(yáng)能、氫能、核能等新型能源在航天器動(dòng)力和能源供應(yīng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

《航天器設(shè)計(jì)原理》：介紹了航天器設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，包括材料選擇、能源系統(tǒng)、熱控制等。

《航天技術(shù)發(fā)展史》：回顧了航天技術(shù)的發(fā)展歷程，特別是新型材料與能源在航天器中的應(yīng)用。

《材料科學(xué)導(dǎo)論》：為對(duì)材料科學(xué)感興趣的學(xué)生提供了基礎(chǔ)知識(shí)，有助于他們理解材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。

《能源科學(xué)》：介紹了能源的基本概念、分類(lèi)、轉(zhuǎn)換和利用，以及能源在現(xiàn)代社會(huì)中的重要性。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究

（1）材料科學(xué)探究：

-學(xué)生可以嘗試制作簡(jiǎn)單的復(fù)合材料模型，觀(guān)察其性能。

-研究不同材料的熔點(diǎn)、強(qiáng)度、耐腐蝕性等特性，并比較其在航天器中的應(yīng)用。

（2）能源科學(xué)探究：

-學(xué)生可以探索太陽(yáng)能電池的工作原理，并嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能裝置。

-研究氫能的存儲(chǔ)和利用技術(shù)，探討其在航天器中的應(yīng)用前景。

（3）航天科技應(yīng)用：

-學(xué)生可以關(guān)注最新的航天科技新聞，了解新型材料和能源在航天器中的應(yīng)用實(shí)例。

-設(shè)計(jì)一個(gè)假設(shè)性的航天器項(xiàng)目，包括材料選擇、能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。

（4）跨學(xué)科研究：

-學(xué)生可以結(jié)合化學(xué)、物理、工程等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，進(jìn)行綜合性的研究項(xiàng)目。

-探討航天科技對(duì)環(huán)境保護(hù)、資源利用等方面的影響。

（5）實(shí)踐活動(dòng)：

-組織學(xué)生參觀(guān)當(dāng)?shù)氐暮教炜萍拣^或博物館，實(shí)地了解航天器的結(jié)構(gòu)和材料。

-設(shè)計(jì)并實(shí)施一次模擬的航天任務(wù)，讓學(xué)生體驗(yàn)航天科技的實(shí)際應(yīng)用。板書(shū)設(shè)計(jì)①新型材料概述

-材料分類(lèi)

-高溫合金

-碳纖維

-復(fù)合材料

-特性與應(yīng)用

②新型能源概述

-能源分類(lèi)

-太陽(yáng)能

-氫能

-核能

-特性與應(yīng)用

③航天科技應(yīng)用

-材料在航天器中的應(yīng)用

-結(jié)構(gòu)材料

-功能材料

-能源在航天器中的應(yīng)用

-動(dòng)力系統(tǒng)

-能源供應(yīng)系統(tǒng)

④案例分析

-高溫合金在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

-太陽(yáng)能在航天器上的應(yīng)用

⑤學(xué)生活動(dòng)

-小組討論

-實(shí)驗(yàn)操作

-拓展研究課后作業(yè)1.作業(yè)題目：請(qǐng)列舉三種在航天器結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的高溫合金，并簡(jiǎn)要說(shuō)明它們的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

答案：鈦合金（耐高溫、耐腐蝕）、鉬合金（高強(qiáng)度、耐磨損）、鎳基合金（耐高溫、耐氧化）。

2.作業(yè)題目：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能電池模型，并解釋其工作原理。

答案：太陽(yáng)能電池模型可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，包括太陽(yáng)能電池板、導(dǎo)線(xiàn)和燈泡。太陽(yáng)能電池板吸收陽(yáng)光，產(chǎn)生電流，電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)流向燈泡，使燈泡發(fā)光。工作原理是光電效應(yīng)，即光能轉(zhuǎn)化為電能。

3.作業(yè)題目：比較碳纖維和傳統(tǒng)材料（如鋼）在強(qiáng)度和重量方面的差異，并說(shuō)明碳纖維在航天器上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

答案：碳纖維的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)材料，同時(shí)重量更輕。這使得碳纖維在航天器上可以提供更高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)減輕整體重量，提高航天器的性能。

4.作業(yè)題目：解釋氫能在航天器動(dòng)力系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并說(shuō)明其面臨的挑戰(zhàn)。

答案：氫能具有高能量密度，可以作為航天器動(dòng)力系統(tǒng)的理想燃料。其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)包括：燃燒產(chǎn)物僅為水，對(duì)環(huán)境友好；能量密度高，可以減少燃料重量，提高航天器的運(yùn)載能力。挑戰(zhàn)包括：氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸需要特殊的容器和設(shè)備，且氫氣易燃易爆，安全性要求高。

5.作業(yè)題目：分析復(fù)合材料在航天器外殼中的應(yīng)用，并討論其對(duì)航天器性能的影響。

答案：復(fù)合材料在航天器外殼中的應(yīng)用可以提供輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐腐蝕的特性。這些特性有助于提高航天器的整體性能，包括減輕重量、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、提高耐熱性等。例如，碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）在航天器外殼上的應(yīng)用，可以顯著提高航天器的耐熱性能，使其能夠承受高溫環(huán)境。

6.作業(yè)題目：研究航天科技對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響，并舉例說(shuō)明。

答案：航天科技在推動(dòng)環(huán)境保護(hù)方面具有積極作用。例如，衛(wèi)星遙感技術(shù)可以監(jiān)測(cè)全球環(huán)境變化，為環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)；航天器回收技術(shù)可以減少太空垃圾，保護(hù)太空環(huán)境。

7.作業(yè)題目：探討航天科技在資源利用方面的潛力，并舉例說(shuō)明。

答案：航天科技在資源利用方面具有巨大潛力。例如，月球和火星等天體富含稀有金屬和資源，航天科技的發(fā)展可以幫助人類(lèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些資源的開(kāi)采和利用。此外，航天器技術(shù)還可以應(yīng)用于地球上的資源勘探和開(kāi)發(fā)，提高資源利用效率。

8.作業(yè)題目：結(jié)合所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)未來(lái)航天器的概念，并說(shuō)明其特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)。

答案：設(shè)計(jì)一個(gè)未來(lái)航天器概念，如“綠色航天器”。特點(diǎn)包括：采用新型環(huán)保材料，減少對(duì)環(huán)境的影響；利用可再生能源，如太陽(yáng)能和氫能，提高能源利用效率；采用先進(jìn)的推進(jìn)技術(shù)，提高航天器的速度和運(yùn)載能力。創(chuàng)新點(diǎn)包括：智能化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航和故障診斷；模塊化設(shè)計(jì)，便于快速組裝和維修。反思改進(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.融合跨學(xué)科知識(shí)：在課程中，我嘗試將化學(xué)知識(shí)與物理、工程、環(huán)境等學(xué)科相結(jié)合，讓學(xué)生從多角度理解新型材料與能源在航天科技中的應(yīng)用。

2.強(qiáng)化實(shí)踐操作：通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，提高他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。

反思改進(jìn)措施（二）存在主要問(wèn)題

1.學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)理解困難：在講解新型材料與能源時(shí)，部分學(xué)生對(duì)于專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)的理解存在困難，影響了他們對(duì)知識(shí)的吸收。

2.課堂互動(dòng)不足：雖然設(shè)計(jì)了小組討論等活動(dòng)，但實(shí)際操作中，學(xué)生的參與度和互動(dòng)性還有待提高。

3.課后作業(yè)的深度和廣度有限：布置的課后作業(yè)相對(duì)簡(jiǎn)單，未能充分激發(fā)學(xué)生的思考和創(chuàng)造力。

反思改進(jìn)措施（三）改進(jìn)措施

1.優(yōu)化專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)講解：在講解專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)時(shí)，我會(huì)采用更加直觀(guān)和形象的方法，如實(shí)物展示、動(dòng)畫(huà)演示等，幫助學(xué)生更好地理解。

2.增強(qiáng)課堂互動(dòng)：為了提高學(xué)生的參與度，我會(huì)設(shè)計(jì)更多互動(dòng)環(huán)節(jié)，如提問(wèn)、角色扮演、競(jìng)賽等，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論。