九年级化学上册《自然界中的水及水的净化》教学设计

九年级化学上册《自然界中的水及水的净化》教学设计一、教学内容分析  本课隶属于“身边的化学物质”主题范畴，是学生系统认识物质及其变化的重要起点。从《义务教育化学课程标准（2022年版）》审视，本课需引导学生从化学视角重新审视身边最熟悉的物质——水，其教学坐标定位于：在知识技能层面，要求学生不仅知道水的分布、存在形态等事实性知识，更要理解天然水与纯水的区别，掌握沉降、过滤、吸附、蒸馏等净化方法的原理与操作，并能初步应用这些原理解决简单的实际问题，如分析自来水厂净水流程或设计简易净水方案，这为后续学习溶液、物质分离等知识奠定了基础。在过程方法上，本课是落实“科学探究与实践”的绝佳载体，尤其通过“过滤”这一基础实验操作，引导学生体验从问题提出、方案设计到实践操作、反思评价的完整探究过程，训练观察、比较、归纳等科学方法。在素养价值渗透上，本课承载着深刻的育人内涵。通过对水资源的认识及其净化来之不易的学习，旨在培养学生珍惜水资源的社会责任感（社会责任）；通过探究不同净化方法的原理与效果，培育严谨求实的科学态度与勇于探究的精神（科学观念、科学思维）；通过分析从自然界到千家万户的“水旅程”，感悟化学技术对人类社会发展的重要贡献，建立科技服务于生活的价值认同。  教学对象为九年级上学期学生，他们初步具备了物质分类、物理变化等概念，对水的性质有丰富的感性认识，但对水中杂质的具体形态、净化原理的微观本质认识模糊。其兴趣点在于动手实验，但常停留在“好玩”层面，对操作规范性和原理深究动力不足；其认知障碍可能在于难以将宏观的净化现象（如浑浊变清澈）与微观的分离原理建立联系，且易将“净化”与“软化”“纯化”等概念混淆。针对此，教学将采取“经验唤醒实验探究模型建构”的路径，通过创设“一杯浑浊河水变清澈”的真实任务驱动，让学生在“做中学”。同时，预设通过递进式提问（如“为什么滤液仍显黄色？”“蒸馏水与过滤后的水有何本质不同？”）和随堂练习（如绘制流程图）作为形成性评价，动态诊断学生理解程度。对操作能力较弱的学生，提供分步动画演示和同伴协助；对思维敏捷的学生，则挑战其设计多级净化方案或解释复杂净水设备原理，实现差异化支持。二、教学目标  1.知识目标：学生能系统阐述天然水中的主要杂质类型（悬浮、胶体、可溶性）及其对应的净化方法原理；能准确描述过滤操作的要点与“一贴二低三靠”原则的化学依据；能辨析吸附、消毒、蒸馏等方法的异同及适用范围，并能在自来水厂净水流程或家庭净水装置的情境中进行综合应用说明。  2.能力目标：学生能够独立、规范地完成过滤实验操作，并能对实验异常现象（如过滤速度慢、滤液浑浊）进行初步分析诊断；能够基于给定信息（如杂质特性、净化要求），设计合理的多步骤净化简易方案，并清晰表述设计思路。  3.情感态度与价值观目标：在实验合作中，学生能主动承担角色、倾听同伴意见，共同解决问题；通过对净水成本与过程的了解，深刻体会到洁净用水的来之不易，在讨论家庭节水或社区水资源保护议题时，能自发提出具有责任感的具体建议。  4.科学思维目标：发展“模型认知”与“证据推理”思维。通过建立“杂质颗粒大小分离方法”的对应模型，理解不同净化手段的本质；能依据实验现象（如滤渣、颜色变化）推理判断净化过程发生的改变及残留杂质的类型。  5.评价与元认知目标：学生能依据实验操作评价量表，对自我或同伴的过滤操作进行客观评价并提出改进建议；能在课堂小结时，反思自己在“从生活经验到化学原理”的认知建构过程中遇到的困难及突破方法。三、教学重点与难点  教学重点：过滤操作的原理、装置与规范性操作；水的净化方法（沉降、过滤、吸附、蒸馏）的原理辨析及其在生活生产中的应用逻辑。其确立依据在于，过滤是化学实验中最基础的固液分离操作，是后续诸多实验的技能基石；而对净化方法的原理辨析与应用，则是将化学知识与实际问题解决相联结的关键节点，是课标中“认识化学对社会发展的重要贡献”这一核心素养要求在本课的具体体现，也是学业水平考试中考查学生知识迁移能力的常见情境。  教学难点：从微观角度理解不同净化方法（特别是过滤与吸附）分离杂质的本质区别；蒸馏原理的理解及冷凝过程中的物态变化。难点成因在于，该部分内容抽象，需要学生跨越宏观现象想象微观过程，并克服“水变清就是纯净物”的前科学概念。突破方向在于利用动画模拟微观过程，并通过对比实验（如过滤有色溶液与吸附有色溶液）制造认知冲突，引导深入思考。四、教学准备清单  1.教师准备  1.1媒体与教具：多媒体课件（含自然界水景、水污染图片、自来水厂流程动画、过滤操作微视频、杂质大小与净化方法对应关系图）；板书设计框架图。  1.2实验器材与药品（分组，4人一组）：浑浊河水模拟液（含泥沙、品红溶液）、明矾粉末、铁架台（带铁圈）、漏斗、滤纸、玻璃棒、烧杯（多个）、胶头滴管；活性炭粉末、盛有红色墨水的小锥形瓶；蒸馏装置一套（用于演示）。  1.3学习材料：《水的净化》探究任务单（含实验步骤、记录表格、分层思考题）。  2.学生准备  2.1知识预习：阅读教材，了解生活中常见的净水方法，思考“为什么自来水不能直接饮用？”  2.2物品携带：笔、课本。  3.环境布置  实验室座位按小组围坐，方便合作与交流；讲台预留演示实验区。五、教学过程第一、导入环节  1.情境创设与问题驱动：教师展示一瓶课前采集的浑浊河水（模拟液）和一瓶纯净水。“同学们，如果我们在野外只有这瓶浑浊的河水，怎样做才能安全饮用呢？大家可能都有一些生活经验，比如静置一会儿。但静置后水真的就干净了吗？”邀请学生观察并表达初步想法。  1.1提出核心问题：“从自然界中成分复杂的水，到我们家中清澈的自来水，再到实验室用的纯净水，这一路上水经历了怎样的‘蜕变’？这些‘蜕变’背后运用了哪些化学原理？今天，我们就化身‘净水工程师’，一起来揭开水的净化之谜。”  1.2明晰学习路径：“我们的探索将分三步走：首先，认识水中的‘不速之客’——杂质；然后，动手实验，学习驱逐这些‘不速之客’的基本方法；最后，像工程师一样，设计一套完整的净水方案。”第二、新授环节  任务一：探查“敌情”——认识水体中的杂质  教师活动：首先，引导学生回顾“纯净物与混合物”的概念，提问：“我们眼前的这瓶河水是纯净物吗？你的判断依据是什么？”接着，利用PPT展示放大示意图或简短动画，介绍天然水中杂质的三种主要类型：不溶性固体悬浮物（如泥沙）、胶体物质（使水呈浑浊态）、可溶性物质（如矿物质、色素、细菌等）。并强调：“不同类型的‘敌人’，我们需要用不同的‘战术’来对付。大家想一想，静置沉降主要对付的是哪一类？”  学生活动：观察浑浊河水，基于混合物概念判断其为混合物。观看图示，听讲并记录杂质分类。思考并回答教师提问，认识到静置主要去除大颗粒悬浮物。  即时评价标准：1.能否准确运用“混合物”描述天然水。2.能否根据图示信息，大致区分三类杂质。3.回答问题时，逻辑是否清晰，依据是否充分。  形成知识、思维、方法清单：  ★天然水是混合物，含有多种杂质。  ★杂质分类：通常按粒径和状态分为悬浮物（肉眼可见，静置可沉）、胶体（光照射可见通路，静置难沉）、可溶性物质（溶解于水，均匀分布）。  ▲关联生活：长江水在入海口附近呈黄色，主要与胶体颗粒有关。  任务二：初战告捷——模拟自然沉降与化学沉降  教师活动：分发模拟浑浊河水。“我们先试试最古老的方法——静置。请观察并记录现象。”待学生观察一段时间沉淀有限后，引出问题：“有什么办法能让小颗粒凝聚成大颗粒，加快沉降呢？”介绍明矾作为净水剂的作用：“向水中加入少量明矾，它在水中会‘变魔术’，生成一种胶状物，像一张大网把小颗粒杂质‘网’在一起，加速沉降，这叫化学沉降。”演示或指导学生进行加明矾与不加明矾的对比实验。“看，加了明矾的这一边，沉降速度明显快多了，水质也更清澈了。不过，这水能喝了吗？”  学生活动：进行静置观察实验，记录现象。在教师引导下进行加明矾的对比实验，观察并记录明显差异。思考教师提出的问题，意识到沉降后水仍未完全澄清。  即时评价标准：1.实验观察是否细致，记录是否准确。2.能否通过对比，说出明矾净水的直观效果。3.是否对沉降后水的洁净程度保持审慎态度。  形成知识、思维、方法清单：  ★沉降法：包括自然沉降（重力作用）和化学沉降（加入混凝剂如明矾，使细小颗粒凝聚沉降）。  ★明矾净水原理：明矾溶于水后生成胶状物[Al(OH)₃]，吸附悬浮杂质一同沉降。  ▲科学思维：学习运用对比实验的方法探究物质的作用效果。  任务三：核心战役——探究过滤净化  教师活动：“沉降后的水仍然有些浑浊，因为还有很多细小颗粒‘漏网之鱼’。这时，我们需要更精密的‘筛子’——过滤。”首先播放过滤操作规范微视频，重点慢放“一贴二低三靠”的细节。随后，教师进行现场演示，边操作边用口语解说：“大家注意看，我的滤纸要紧贴漏斗内壁，不能留气泡，这是为了……（加快过滤速度）；漏斗下端要紧靠烧杯内壁，这是防止……（液滴飞溅）。”演示后，分发过滤器材，布置任务：将加明矾沉降后的上层清液进行过滤。“过滤后，请仔细观察滤液和滤渣，思考：过滤能去除什么？不能去除什么？”  学生活动：观看视频，观察教师演示，学习操作要点。小组合作，动手完成过滤实验。观察并记录过滤前后液体的变化，比较滤液与原来水的澄清度。思考并讨论过滤的适用范围。  即时评价标准：1.过滤装置搭建是否规范（重点评价滤纸折叠与润湿、玻璃棒引流操作）。2.实验过程是否有序，组内分工协作是否有效。3.能否准确描述实验现象并得出初步结论。  形成知识、思维、方法清单：  ★过滤：分离不溶性固体与液体的方法。  ★过滤操作要点“一贴二低三靠”：滤纸紧贴漏斗壁；滤纸边缘低于漏斗口、液面低于滤纸边缘；烧杯紧靠玻璃棒、玻璃棒轻靠三层滤纸处、漏斗下端紧靠烧杯内壁。（原理提示：都是为了形成压力差，保证过滤快速、有效、不洒漏）  ▲易错点：过滤不能去除已溶解的物质和极细小的胶体。  任务四：深度清剿——吸附与消毒原理探究  教师活动：展示过滤后的滤液（仍可能略带颜色）和一瓶纯净水。“经过过滤，水变清了，但可能还有颜色或异味，这往往是可溶性杂质在作怪。怎么对付它们呢？”展示活性炭，介绍其疏松多孔的结构，演示“活性炭吸附红色墨水”的趣味实验：在盛有少量红色墨水的水中加入活性炭粉末，振荡后过滤。“看，颜色几乎消失了！活性炭就像一座‘多孔城堡’，能把色素、异味等‘小分子俘虏’吸附在孔道里。”进而引申到自来水厂的消毒环节：“吸附后，水里可能还有看不见的细菌、病毒，所以自来水厂最后一步要‘消毒’，通常加入氯气等，确保饮用水安全。”  学生活动：观察教师演示的吸附实验，惊叹于颜色的变化。理解吸附原理是依靠物质的多孔结构。听讲并记录吸附与消毒的作用及区别。  即时评价标准：1.能否被实验现象吸引并产生探究兴趣。2.能否理解吸附与过滤在原理上的本质区别（表面吸附vs.颗粒筛分）。3.能否说出自来水出厂前消毒的必要性。  形成知识、思维、方法清单：  ★吸附：利用物质（如活性炭）的多孔性，吸附水中的色素、异味等可溶性杂质。是物理变化。  ★消毒：通常使用氯气、臭氧等，杀灭水中的细菌、病毒。是化学变化。  ▲模型认知：建立“杂质性质（溶解性、颗粒大小、生物性）→净化方法”的选择模型。  任务五：终极净化——认识蒸馏  教师活动：“经过以上步骤，我们得到了相对干净的自来水。但在化学实验室或一些特殊场合，我们需要几乎不含任何杂质的水——纯净水。如何得到它呢？”展示蒸馏装置，简要介绍各部分名称（蒸馏烧瓶、冷凝管、承接管、锥形瓶）。通过动画模拟加热时，水变成水蒸气逸出，沸点高的杂质留在烧瓶里，水蒸气在冷凝管中遇冷又液化成液态水的过程。“蒸馏，就像是让水‘洗了个桑拿’，蒸发后又凝结，从而与几乎所有杂质彻底分开。它得到的水纯度最高。”可简单演示蒸馏水不导电而自来水能导电的实验，强化认知。  学生活动：观察蒸馏装置，听教师讲解并观看模拟动画，理解蒸馏过程中水的物态变化（液态→气态→液态）及分离原理。通过对比实验，直观感受蒸馏水的高纯度。  即时评价标准：1.能否通过动画，描述出蒸馏过程中水的状态变化路径。2.能否理解蒸馏是物理变化，且净化程度最高。3.是否对蒸馏装置的复杂性及其获得高纯水的代价有初步认识。  形成知识、思维、方法清单：  ★蒸馏：根据液体混合物中各成分沸点不同进行分离。能除去所有不挥发性和挥发性低的杂质，得到蒸馏水（纯净物）。  ★蒸馏原理：加热→蒸发→冷凝→收集。  ▲学科思想：体会物质分离中“利用性质差异”的核心思想。第三、当堂巩固训练  1.基础层（全体必做）：请在任务单上，用关键词补全自来水厂净水流程示意图：（原水）→加药（明矾）→（）→（活性炭吸附）→（消毒）→配水。并简述过滤池中石英砂层所起的作用。  2.综合层（大部分学生完成）：某家用净水器广告称其“五级过滤，可直饮”。已知其滤芯顺序为：PP棉（过滤大颗粒）→活性炭（吸附）→反渗透膜（仅允许水分子通过）→后置活性炭（改善口感）。请分析：(1)反渗透膜在原理上最接近我们学习的哪种净化方法？(2)该装置能否将硬水软化？为什么？  3.挑战层（学有余力选做）：假如你在野外生存，只有一个矿泉水瓶、一些沙砾、木炭粉、碎布和浑浊的河水。请设计一个简易净水装置草图，并说明每一层材料的净化原理。  反馈机制：基础层答案通过全班齐答或投影展示快速核对；综合层选取23个小组代表阐述分析思路，教师点评并澄清“反渗透”与“过滤”的精细度差异；挑战层方案进行实物投影展示，由设计者讲解，全班共同评价其合理性与创新性。第四、课堂小结  引导学生以“水的净化之旅”为主线，用流程图或概念图的形式自主梳理本节课的核心知识脉络。提问：“通过今天的学习，你最大的收获是什么？是否还有困惑？”请学生分享。随后教师进行升华总结：“从一瓶浑浊的河水到清澈的自来水，我们看到的不仅是水的‘变清’，更是化学智慧与技术的结晶。每一滴干净的水都来之不易，希望大家都能成为珍惜水资源、保护水环境的行动者。”最后布置分层作业（见下），并预告下节课将学习“硬水和软水”，建立联系。六、作业设计  基础性作业（必做）：1.绘制水的净化方法（沉降、过滤、吸附、蒸馏）思维导图，并各举一个生活或生产中的应用实例。2.完成课本本节后基础练习题。  拓展性作业（建议完成）：调查自己家或学校的饮用水来源，了解本地自来水厂的基本净水工艺，写一份200字左右的简要调查报告。  探究性/创造性作业（选做）：利用家庭常见材料（如两个塑料瓶、纱布、沙子、活性炭等），尝试制作一个简易净水器模型，并测试其对有色茶水或浑浊泥水的净化效果，用照片和文字记录过程与结果。七、本节知识清单及拓展  ★1.水的存在与分布：地球表面约71%被水覆盖，但淡水不足总水量的3%，可供直接利用的更少。  ★2.天然水的成分：天然水是混合物，含有悬浮杂质（如泥沙）、胶体杂质、可溶性杂质（矿物质、气体、细菌等）。  ★3.净化方法一：沉降。自然沉降靠重力；化学沉降加明矾等混凝剂，形成胶状物吸附悬浮颗粒沉降。  ★4.净化方法二：过滤。用于分离不溶性固体和液体。核心操作“一贴二低三靠”需理解其原理而非死记。  ★5.净化方法三：吸附。利用活性炭等的多孔性吸附色素、异味。是物理变化。  ★6.净化方法四：消毒。常用氯气、臭氧等杀灭细菌病毒。是化学变化。  ★7.净化方法五：蒸馏。根据沸点不同分离，净化程度最高，得到蒸馏水（纯净物）。  ★8.自来水厂净水流程：取水→沉淀→过滤→吸附→消毒→配水。（记忆口诀：沉滤吸消）  ▲9.过滤与蒸馏的区别：过滤分离固液，蒸馏分离沸点不同的液体混合物或提纯液体。  ▲10.硬水与软水（前瞻）：含较多可溶性钙、镁化合物的水叫硬水，反之叫软水。肥皂水可初步区分。  ▲11.水的电解（关联）：证明水由氢、氧元素组成，蒸馏水导电性极弱。  ▲12.节水标志与责任：认识国家节水标志，树立“节水、爱水、护水”的社会责任感。八、教学反思  （一）教学目标达成度分析：本节课以“净水工程师”任务贯穿始终，基本达成了知识技能目标，学生能流畅说出净化流程与方法。能力目标上，绝大部分小组能完成规范过滤操作，但个别组在“玻璃棒引流”细节上仍有不足，需在后续实验中反复强化。情感目标在课堂讨论节水时学生反应积极，可见情境创设有效。科学思维目标中“模型认知”通过最后的流程图小结得到较好体现。  （二）教学环节有效性评估：导入环节的浑浊河水迅速聚焦注意力，效果显著。新授环节的五个任务环环相扣，但“任务四吸附”与“任务五蒸馏”的衔接稍显急促，蒸馏原理的理解对部分学生仍抽象，虽有用动画辅助，但若时间允许，可增加一个“对比饮用矿泉水、纯净水（蒸馏水）口感”的生活化体验，加深对“含矿物质”与“纯净”区别的理解。巩固训练的分层设计满足了不同学生需求，挑战题设计激发了高水平学生的创造性。  （三）学生表现深度剖析：在小组实验中，观察到学生呈现三种典型状态：一是“操作主导型”，动手能力强但急于操作而忽视原理追问；二是“记录观察型”，细心记录现象但怯于动手；三是“思维活跃型”，能提出“为什么不用更细的网直接过滤掉所有东西？”等深刻问题。教学基本照顾到了前两者，通过明确分工和鼓励提问给予了支持，但对“思维活跃型”学生提出的深度问题，课堂上仅作了简要回答，未能充