学生实践活动设计二——《基于特定需求设计和制作供氧器》

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设计背景

《义务教育化学课程标准（2022年版）》中规定各学科用不少于10%的课时开展跨学科主题活动，并且建议与其它主题进行整合，带动90%课时内容的教学改革，以促进学生核心素养的全面协调发展。其中，“基于特定需求设计和制作供氧器”是实验探究类综合实践活动，让学生置身于真实情境之中，有意识地运用化学核心知识，自主调用物理等学科的相关知识，应用技术与工程的方法来解决问题。通过在自制制氧机的过程中遇到各种问题的研讨到解决，提升学生的工程设计能力和协作精神，通过分享介绍基于特定需求的各种供氧机，拓展视野。通过动手自制制氧机，深刻理解化学、技术、社会之间相互关系，增强社会责任感。

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活动目标

1.通过查阅资料，了解特定需求的各种供氧机，拓展视野。

2.通过对真实制氧机的拆解，培养学生学习化学知识最终应用于生活生产中的意识。

3.模仿供氧器作品，有气体发生装置、收集装置和净化装置，局部可调控(如即开即用速率调控等)或局部体化设计。

4.自主创意设计供氧器，综合考虑原理(试剂用量、压强物质变化、能量变化等)与实际需求(流速、氧气纯度温度、湿度、安全、环保等)实现装置的整体可调控及一体化设计。

5.完善模型，形成作品，并将实验过程形成视频报告。

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活动设计

1．活动时间、形式

活动时间：前期查阅资料（一周）；设计并开展实践活动（一周）；以视频形式生成实践成果（一周）。

活动形式：小组合作，家长支持。

2．具体步骤

（1）小组合作，搜集所需资料（查阅市面上已有的基于特定需求的供氧机有哪些？利用了什么原理？）

（2）小组合作，设计并开展探究实验（拆解家用便携式制氧机了解一体化结构、确定制氧机制氧药品、设计制氧机的模型、制作制氧机）

（3）小组合作，制作便携式制氧机一份、制作视频一部。

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实践成果展示

1．制氧机1.0：没有形成一体化结构

2．制氧机2.0：形成一体化结构，但是设计不合理

3．制氧机3.0：形成一体化结构，互换了加湿器和发生装置，设计合理

4．“基于特定需求设计和制作供氧器”实践活动视频

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活动效果评价

学生通过实践活动《基于特定需求设计和制作供氧器》，过程中学生主动从原理、装置、技术、工程、实际需求等维度进行系统评价，不断反思供氧器存在的问题，并尝试用不同方法解决问题，不断改进、提升合作解决问题的能力。在实践过程中认识到实际问题的复杂性以及多视角思考问题的重要性，形成解决实际复杂问题的一般思路。

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活动反思

本课题需要学生有较强的动手能力，在选择制氧气原理时，要学会通过查阅资料，并用控制变量法选出最适合家庭用氧需求的药品：如针对流速应该选择哪种浓度的过氧化氢最适合，如简单易得应选怎样的催化剂最适合等。要综合考虑原理(试剂用量、压强物质变化、能量变化等)与实际需求(流速、氧气纯度温度、湿度、安全、环保等)实现装置的整体可调控及一体化设计。从上交的作品看成到初期学生的设计方案很多都是只是把发生装置和收集装置改为日常生活中的塑料来代替，没有做到一体化设计，在试剂用量和流速等方面欠考虑和探究，产品实用性不强。但在不断的质疑，自觉反思中产品在不断的改进，培养学生科学的思维能力是化学实验教学的核心内容，学生在实验过程中能否体会到“真实验”“真探究”“真合作”。

指导教师：中山市永宁中学  黄慧芳

转自：“中山初中化学教研”微信公众号

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