素养导向的跨学科项目式复习：“守护生命之源”与“探秘蓝色宝库”-基于分层设计的初三化学一轮复习教学设计

素养导向的跨学科项目式复习：“守护生命之源”与“探秘蓝色宝库”——基于分层设计的初三化学一轮复习教学设计一、教学内容分析  本课内容深度锚定《义务教育化学课程标准（2022年版）》中“科学探究与化学实验”、“物质的性质与应用”及“化学与社会发展”三大主题。从知识技能图谱看，它整合了“水的净化”（过滤、吸附、蒸馏等操作原理）、“溶液”（溶解、结晶、溶解度概念）及“常见的盐”（氯化钠的提取与用途）等核心概念，是衔接“身边的化学物质”与“化学技术社会”的关键节点，认知要求从“理解”提升至“应用”与“设计”。从过程方法路径审视，课标强调的“科学探究与实践”在本课具象化为两个完整的项目式学习（PBL）活动：水质检测与净水器制作，体现了“发现问题设计实施评价”的工程思维；海洋资源利用则贯穿“资源认知技术分析流程设计价值判断”的STEM整合路径。在素养价值渗透层面，知识载体蕴含着深刻的育人内涵：通过“自制净水器”培育严谨求实的科学探究精神与低碳环保的创新意识；通过“海洋资源综合利用”引导学生树立资源可持续发展观与家国情怀，理解“蓝色粮仓”的战略意义，实现知识学习与价值引领的同频共振。  学情研判立足“以学定教”。初三学生已初步掌握混合物分离、溶解等基础知识，并具备一定的实验操作能力，对动手实践兴趣浓厚。然而，将分散知识点整合应用于复杂真实问题解决的能力普遍偏弱，具体表现为：设计实验方案时逻辑链条不完整；跨学科知识（如物理学中的压强、地理学中的水资源分布）调用困难；在项目评价中多关注结果而忽视过程优化。教学中，将通过“前测问卷”快速诊断知识盲区，并在核心任务中嵌入“思维可视化工具”（如流程图、决策平衡单）作为脚手架。针对不同层次学生，实施差异化支持：为基础薄弱学生提供“任务指导卡”与关键步骤演示视频；为能力较强学生设置“挑战性追问”和开放性的优化设计任务，鼓励其担任小组“技术顾问”，实现“兵教兵”。整个教学过程将伴随高频的“巡视观察”、“小组访谈”与“作品中期点评”，动态调整教学节奏与支持策略。二、教学目标  知识目标：学生能系统阐释天然水净化的物理原理（如过滤、吸附）与化学原理（如消毒），并能辨析不同净水方法的适用情境；能完整描述从海水中提取氯化钠的工业流程（蒸发、结晶）及其背后的溶解度知识，并列举海水淡化及镁、溴等资源提取的基本思路，构建起“水资源—净化—利用”与“海水—资源—提取”的立体知识网络。  能力目标：学生能够依据水质初步检测结果，小组合作设计并搭建一个结构合理、功能明确的简易净水器模型；能够基于提供的资源信息，绘制海水晒盐的工艺流程图，并运用批判性思维分析不同工艺的优缺点，提升在真实情境中综合运用知识解决复杂问题的工程实践与信息整合能力。  情感态度与价值观目标：通过模拟水资源危机与海洋资源开发议题，学生能深刻体会淡水资源的宝贵，增强节水意识与社会责任感；在小组项目合作中，能主动倾听、有效沟通，共同应对挑战，培养团队协作精神与尊重科学、勇于创新的积极态度。  科学（学科）思维目标：重点发展“模型建构”与“系统分析”思维。引导学生将净水器视为一个处理系统，分析各组件功能与整体性能的关系；将海洋资源综合利用视为一个产业系统，理解其中物质分离与转化的序列关系，形成从孤立知识点到系统化认知的思维跃迁。  评价与元认知目标：学生能依据明确的评价量规（如净水效率、设计创新性、流程合理性）对自身或他组的学习成果进行客观评价；能在项目复盘时，反思小组合作与问题解决策略的有效性，并提出具体的改进设想，初步形成基于证据的批判性反思习惯。三、教学重点与难点  教学重点：一是水体净化原理的系统性理解与简易净水器的工程化设计。其确立依据在于，该内容是课标“化学与社会发展”主题下的核心大概念，是连接物质分离操作与解决实际环境问题（水污染）的关键枢纽，也是中考中考查科学探究与实践能力的经典载体。二是海洋资源（以氯化钠为例）综合利用的流程分析与原理阐释。此重点源于其在初中化学知识体系中的承上启下作用（关联溶液、酸碱盐），且是认识化学在资源开发中价值的重要窗口，中考常以工艺流程图题型考查学生的信息提取与迁移应用能力。  教学难点：一是跨学科知识的有机整合与灵活应用。学生在设计净水器时，需综合化学（吸附原理）、物理（液位差、压强）甚至生物（活性炭表面微生物）知识，容易顾此失彼。二是从“知识理解”到“工程设计”的思维跨越。学生往往知道过滤的原理，但独立设计一个能稳定运行、结构合理的净水装置时，常出现逻辑漏洞，如未考虑预处理或吸附顺序不当。预设突破方向：提供“设计思维导图”脚手架，通过“原型制作测试改进”的迭代过程，在实践中深化理解。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：多媒体课件（含水质污染新闻视频、海水晒盐动画、工业流程图）；水质检测箱（pH试纸、浊度比色卡等）；净水器演示模型；海水晒盐流程挂图。1.2实验与材料：分组实验器材：浑浊河水样本、空塑料瓶、石英砂、活性炭、鹅卵石、纱布、橡皮筋、烧杯、玻璃棒。海水样本（或模拟海水）、蒸发皿、酒精灯、三脚架、玻璃棒。1.3学习支持工具：分层学习任务单（含基础任务卡与挑战任务卡）；项目评价量规表；小组合作角色分工卡。2.学生准备2.1知识预习：复习混合物分离方法（过滤、蒸发）、水的净化及溶液单元相关知识。2.2物品准备：预习笔记，科学计算器。3.环境准备3.1座位安排：课桌椅按46人小组式布局，便于合作探究与交流。3.2板书记划：预留核心概念区、项目设计思路区（流程图）及课堂生成问题区。五、教学过程第一、导入环节  1.情境创设与冲突引发：同学们，请大家看屏幕上的两样东西：这是一杯我从附近河道取来的浑浊河水，而这是一瓶清澈的矿泉水。如果我们身处野外，只有这杯河水，如何才能安全饮用？再请大家思考一个宏大的问题：地球表面71%被水覆盖，为什么我们还在谈论水资源短缺？（稍作停顿）是的，绝大部分是海水！那么，如何从这浩瀚的蓝色宝库中获取我们必需的资源呢？今天，我们就化身“环境工程师”和“海洋化学家”，开启两个挑战项目。  1.1驱动问题提出：我们的核心任务有两个：第一，如何利用有限材料，设计并制作一个有效的便携式净水器，将这杯“河水”变清澈？第二，如何模拟从海水中获取宝贵的食盐，并了解海洋还能给予我们什么？  1.2学习路径明晰：我们将遵循“检测分析设计制作评价优化”的工程流程完成第一个项目，再沿着“认识资源分析原理模拟实践展望综合”的科学探究路径完成第二个项目。在这个过程中，大家需要调用我们学过的所有关于混合分离、溶液和物质性质的知识。好了，工程师和科学家们，准备好了吗？让我们先从检测这杯水开始！第二、新授环节任务一：水质初诊与净化原理分析  教师活动：首先，分发浑浊水样和简易检测工具。我会引导：“大家先别急着动手，我们首先要当好‘诊断医生’。请大家观察水样外观，并用pH试纸测其大致酸碱性。想一想，水中的杂质可能有哪些类别？是颗粒大的泥沙，还是溶解性的色素或离子？”接着，我将通过课件动态展示自来水厂净化流程（取水絮凝沉淀过滤吸附消毒），并重点设问：“大家注意看，过滤和吸附这两步顺序可以调换吗？为什么？活性炭这位‘吸附大王’主要对付的是哪些‘坏分子’？”随后，展示一个简易净水器剖面模型，请学生推测各层材料的作用。  学生活动：小组合作进行水样外观观察与pH初步检测，记录现象。观看动画，结合旧知思考并讨论教师提出的问题，尝试解释过滤与吸附的顺序原理。观察净水器模型，将各层材料（如纱布、石英砂、活性炭）与净化方法（如过滤、吸附）进行匹配，并初步理解其设计逻辑。  即时评价标准：1.观察与记录是否细致、规范（如正确使用pH试纸并比对色卡）。2.讨论交流时，能否用化学术语（如“不溶性固体”、“吸附性”）描述杂质与净化方法。3.能否合理解释净化步骤顺序设计的科学依据。  ★核心概念清单：1.水质指标：肉眼可见物、pH值是初步判断水质的重要物理与化学指标。2.净化方法排序原则：一般遵循先易后难、先除大后除小的顺序，如先沉淀、过滤除去不溶性杂质，再用吸附、消毒处理溶解性物质。3.活性炭的吸附作用：活性炭具有疏松多孔的结构，表面积大，能吸附水中的色素、异味等可溶性杂质，是物理变化。4.过滤操作要点回顾：一贴二低三靠，这是确保过滤效率和效果的关键。▲跨学科联系：净水过程中液位差产生的水压，是物理学中压强知识的应用。任务二：净水器设计挑战与原型制作  教师活动：现在进入激动人心的设计环节！我会发布项目挑战书：“各小组请利用提供的材料（塑料瓶、石英砂、活性炭等），设计并制作一个多层过滤净水器。设计要求是：结构稳定、出水相对清澈、能阐述设计理由。”我将提供“设计思维导图”作为脚手架，引导学生思考：进水口、出水口如何设计？各层滤料如何排列（粒径从大到小？）？如何固定滤料？对于基础组，我会巡回指导，重点关注其结构的可实现性；对于挑战组，我会追问：“如何验证你的净水器除了去浊，是否也能改善水的酸碱性或去除某些离子？你的设计有何创新点？”  学生活动：小组展开头脑风暴，绘制设计草图，论证滤料排序方案。动手剪裁塑料瓶、铺设滤料、组装净水器原型。在制作过程中不断调整优化，如防止漏水、确保水流畅通等。挑战组可能会尝试设计多级进水或增加额外的功能层（如考虑用纱布包裹活性炭防漏）。  即时评价标准：1.设计草图是否清晰体现结构与层次。2.制作过程中分工是否明确，操作是否安全、有条理。3.能否用科学原理解释其设计选择（如“我们把鹅卵石放在最下层是为了支撑和粗滤”）。  ★核心概念清单：1.工程设计的迭代性：设计制作测试改进是一个循环过程，实践是检验设计的唯一标准。2.滤料级配原则：通常按滤料颗粒从大到小、从上到下的顺序填充，以提高过滤效率和使用寿命。3.系统思维：净水器是一个微型水处理系统，需统筹考虑进水、处理、出水、结构稳定性等子系统。4.实验安全与规范：即使在简易制作中，也需注意工具使用安全，保持实验台整洁。任务三：净水效果测试与评价反思  教师活动：各小组制作完成后，我们将举行“净水效果测评会”。我会引导：“请各组将等量的原水样倒入自制的净水器，用烧杯收集滤出液。我们来比一比，哪组的出水更清澈？同时，请‘工程师’上台介绍设计亮点。”我会引导学生关注除了“看”之外的评价维度：“出水速度快慢说明了什么？是不是滤料压得太实了？”并引入简易浊度比色卡进行半定量比较。最后，组织互评：“你觉得其他组的作品，在结构或创意上，最值得你学习的一点是什么？”  学生活动：小组兴奋地进行净水测试，观察并记录出水速度、清澈度变化。派代表展示作品并讲解设计思路。认真观察其他小组的作品与测试结果，依据评价量规进行投票或口头点评，吸收他人优点，反思本组不足。  即时评价标准：1.测试操作是否规范，能否客观记录和描述现象。2.成果展示时，表达是否清晰，能否将现象与设计原理相联系。3.参与互评时，评价是否基于事实（如出水效果），并提出建设性意见。  ★核心概念清单：1.评价的多元性：对一个产品的评价应包括效果（净水程度）、效率（流速）、成本、创新性等多个维度。2.结构与功能的关系：滤料的种类、顺序、压实程度直接影响净水效果和流速，体现了“结构决定性质，性质决定用途”的化学思想。3.实验中的变量控制：在对比测试时，应尽量保持倒入水样的量、等待时间等条件一致，这是科学对比的基础。任务四：从海水到食盐——蒸发结晶的奥秘  教师活动：成功守护了“生命之源”，现在让我们转向“蓝色宝库”。我会展示一瓶海水并提问：“尝一尝？对，又苦又咸。这咸味主要来自哪种物质？（氯化钠）如何把它‘请’出来？”引导学生回忆分离固体溶解物的方法——蒸发。接着，播放“海水晒盐”的实景动画，并设问：“晒盐场为什么要建在海边平坦的滩涂上？蒸发池和结晶池为什么是分开的？‘卤水’是什么？”随后，组织学生进行模拟实验：“我们在实验室如何模拟这一过程？使用什么仪器？加热时为何要不断搅拌？”  学生活动：观察海水，回忆蒸发结晶概念。观看动画，理解海水晒盐的工业流程，思考并回答教师关于流程设计的提问。分组进行蒸发海水（或模拟盐水）的实验，观察蒸发过程中现象，直到有固体析出，停止加热，利用余热蒸干。  即时评价标准：1.能否准确描述海水晒盐的主要步骤及其目的。2.实验操作是否规范（如蒸发皿加热方法、玻璃棒搅拌作用）。3.能否解释实验室蒸发与野外日晒的本质共同点（提供能量，减少溶剂）。  ★核心概念清单：1.蒸发结晶：通过减少溶剂使溶解能力下降，溶质以晶体形式析出，是物理变化。2.海水晒盐工艺流程：纳潮→蒸发池（水分蒸发，浓度增大）→结晶池（氯化钠析出）→得到粗盐和母液（卤水）。3.母液（卤水）的价值：氯化钠析出后剩余的溶液，富含镁、溴、钾等多种有价值的成分，是综合利用的关键。4.实验室蒸发操作要点：搅拌防溅，大量固体析出时停止加热，用余热蒸干。任务五：海洋资源的综合利用展望  教师活动：盐出来了，剩下的母液是“废液”吗？当然不是！我将展示一张“海洋化学资源树状图”，从卤水出发，分支指向“镁（Mg）”、“溴（Br2）”、“钾盐（KCl）”等。我会讲解：“提镁的基本思路是向卤水中加入石灰乳，得到氢氧化镁沉淀，再进一步处理。这个过程用到了我们即将深入学习的‘碱’的化学性质。”提出开放性问题：“除了化学资源，海洋还能为我们提供什么？面对巨大的淡水需求，我们如何向海洋要淡水？”简要介绍“海水淡化”（蒸馏法、膜法）的概念和意义。  学生活动：聆听讲解，观看资源图谱，认识海洋是巨大的资源宝库。理解从海水中提取其他资源的基本思路（通常是转化为沉淀或利用沸点差异）。讨论海水淡化对于缺水地区的战略意义，感受化学与技术在社会发展中的巨大作用。  即时评价标准：1.能否说出除氯化钠外至少两种可从海水中提取的资源。2.能否理解资源综合利用“吃干榨尽”、保护环境的意义。3.讨论时，是否展现出对海洋科技的兴趣和资源可持续利用的意识。  ★核心概念清单：1.资源的综合利用：现代化学工业追求对原料的充分利用，减少浪费和污染，体现绿色化学思想。2.海水淡化：通过蒸馏或反渗透膜等技术除去海水中的盐分获得淡水，是解决水资源危机的重要途径。3.流程图的识读与绘制：化工生产中常用流程图表示复杂过程，能看懂并绘制简单流程图是重要的化学学习能力。▲社会责任：海洋资源的开发需遵循可持续原则，保护海洋生态。第三、当堂巩固训练  基础层（全体必做）：1.选择题：自来水厂净化流程顺序；活性炭的作用。2.填空题：海水晒盐主要利用______方法；蒸发实验中玻璃棒的作用是______。  综合层（大部分学生完成）：3.流程题：根据给出的海水综合利用简易示意图，填写空缺环节（如：海水→蒸发池→______→粗盐和母液）。4.简答题：请评价你们小组制作的净水器，指出一个优点和一个可改进之处，并说明理由。  挑战层（学有余力选做）：5.设计题：如果要求你的净水器能初步降低水的硬度（除去部分钙、镁离子），在不使用复杂化学试剂的前提下，你可以考虑在原有设计基础上增加或改进哪一道工序？简述你的设想。  反馈机制：基础题答案通过课件快速公布，学生自检。综合题采用“小组互议教师抽评”方式，选取有代表性的流程图填写答案和净水器评价进行投影展示，由学生分析对错，教师关键点拨。挑战题答案不作为统一要求，但邀请有想法的学生分享其创意，教师给予鼓励和思维拓展点评。第四、课堂小结  同学们，今天我们完成了一次充实的跨学科项目之旅。现在，请大家尝试用一句话或一个关键词概括你今天最大的收获。（学生分享）很好，有同学提到“设计思维”，有同学提到“资源宝贵”。现在，让我们共同构建本节课的知识脉络图（教师板书画出主干）：中心是“水”，向左延伸出“淡水净化”分支，涵盖检测、原理、设计、评价；向右延伸出“海水利用”分支，涵盖晒盐、结晶、资源综合。这两个项目都深刻地体现了化学作为一门中心学科，在解决现实问题、促进社会发展中的核心价值。  作业布置：必做作业：1.完善本节课的思维导图笔记。2.书面完成巩固训练中的基础层和综合层题目。选做作业（二选一）：1.查阅资料，了解一种现代海水淡化技术（如反渗透），并简述其原理。2.尝试为你家设计一个家庭节水或水循环利用的小方案。  下节课，我们将深入探究粗盐提纯的精细操作，并走进“盐”的家族，认识更多有趣的化合物。今天的项目经验，将会成为我们后续学习的宝贵基础。六、作业设计  基础性作业：1.整理并背诵本节核心知识清单（教师提供）。2.完成练习册中对应本节的基础巩固题组，涵盖水的净化方法辨析、海水晒盐流程排序、实验操作正误判断等。3.绘制简易净水器的结构草图，并标注各层材料及其作用。  拓展性作业：1.情境写作：假设你是一名环保宣传员，请以“一滴水的旅程”为题，写一篇短文，描述河水经过自来水厂净化，进入家庭，使用后又被处理的过程，融入本节课所学化学知识。2.微型调研：调查了解你所在城市自来水的水源、主要净化工艺及水价，思考水价中包含了哪些成本和价值。  探究性/创造性作业：1.项目优化报告：针对课堂自制的净水器，设计一个实验方案，定量（或半定量）比较其与市售某品牌简易净水滤芯的净水效率（如对比同体积浊水过滤后的透明度、TDS值变化等），并撰写一份简短的对比分析报告。2.未来设计：查阅资料，了解“人工肾”（血液透析）的基本工作原理，思考它与净水器的过滤、吸附原理有何相似与不同之处，绘制一幅原理联想图。七、本节知识清单及拓展  ★1.水的净化方法体系：主要包括沉淀（静置使大颗粒沉降）、过滤（除去不溶性固体杂质）、吸附（活性炭除去色素异味）、蒸馏（得到纯水）和消毒（杀灭微生物）。不同方法去除的杂质类型不同，常组合使用。  ★2.过滤操作“一贴二低三靠”：这是确保过滤成功的关键口诀。一贴：滤纸紧贴漏斗内壁；二低：滤纸边缘低于漏斗边缘，液面低于滤纸边缘；三靠：烧杯口紧靠玻璃棒，玻璃棒下端紧靠三层滤纸处，漏斗下端紧靠烧杯内壁。  ★3.活性炭的吸附性质：活性炭具有疏松多孔结构，比表面积巨大，因此具有很强的物理吸附能力，可吸附水中的色素、异味、部分有机污染物。此过程是物理变化，活性炭自身结构不变。  ▲4.简易净水器设计原则：遵循“预处理精处理”思路。通常顺序为：大孔径滤料（如鹅卵石）粗滤→小孔径滤料（如石英砂）细滤→多孔吸附剂（活性炭）吸附。结构上需保证水流畅通、各层固定、进出水方便。  ★5.蒸发与结晶：蒸发溶剂是使溶质从溶液中结晶析出的常用方法。对于溶解度受温度影响不大的固体（如NaCl），通常采用蒸发溶剂法；对于溶解度受温度影响较大的固体（如KNO3），可采用冷却热饱和溶液法。  ★6.海水晒盐（盐田法）流程：纳潮引入海水→在蒸发池中借助日光和风力使水分蒸发，海水浓缩→达到饱和后导入结晶池，继续蒸发，氯化钠晶体逐渐析出→得到粗盐和母液（卤水）。  ★7.粗盐与母液（卤水）：晒盐得到的是含有MgCl2、CaCl2等可溶性杂质的粗盐。析出NaCl后的母液称为卤水，其中富含Mg²⁺、Br⁻、K⁺等，是提取镁、溴、钾等资源的重要原料。  ▲8.海水淡化：指将海水中的盐分去除以获取淡水的过程。主要方法包括：蒸馏法（利用沸点差异）、反渗透膜法（利用半透膜及压力差）。海水淡化是解决沿海地区淡水短缺的重要途径。  ★9.海洋化学资源：海水是一个巨大的资源宝库，除水本身外，主要化学资源包括：Na（以NaCl形式，储量最大）、Mg、Br、K、I、U等元素。其提取大多以海水或晒盐后的卤水为原料。  ▲10.绿色化学与资源综合利用：在海洋资源开发中，绿色化学理念体现在：提高原子利用率，对原料（海水、卤水）进行多成分、全链条的提取利用，减少废物排放，实现经济效益与环境效益的统一。  ★11.溶解度概念的应用：海水晒盐、从卤水中分步提取不同物质，本质上都是利用不同物质在同一溶剂（水）中溶解度的差异。溶解度是物质的一种重要物理性质。  ▲12.化学在社会发展中的作用：从保障饮用水安全到开发海洋资源，化学提供了知识基础和技术手段。学习化学有助于我们更科学地认识世界，更有能力参与解决资源、环境等社会议题。八、教学反思  （一）目标达成度评估：本节课预设的知识与能力目标基本达成。从后测练习和课堂展示看，绝大多数学生能准确说出水的净化步骤及海水晒盐原理，并能成功制作出具有基本净水功能的装置。然而，在“设计理由的科学表述”和“综合利用流程的系统分析”上，部分学生仍停留于表面描述，缺乏深度关联。这表明，高阶思维目标的达成需要更长期、序列化的训练。情感目标方面，通过项目沉浸，学生表现出了强烈的参与感和对水资源的关注，但在将课堂情感转化为持久的价值观与行动力上，还需后续课程与活动的持续强化。  （二）教学环节有效性剖析：1.导入环节：实物对比与驱动问题迅速抓住了学生注意力，效果良好。2.新授环节任务驱动：五个任务环环相扣，基本实现了支架式攀升。任务二（净水器制作）是课堂高潮，学生投入度极高，但时间把控是个挑战，部分小组因追求完美而延长了制作时间，影响了后续任务的充分展开。反思：可考虑将原型制作作为课前预习或延长至连堂课进行。任务四与任务五的衔接略显匆忙，对卤水成分及提取原理的展开不够深入，有“告知”多于“探究”之嫌。3.巩固与小结环节：分层练习满足了不同需求，但课堂时间所限，对挑战题思路的分享不够充分。学生自主构建脉络图的能力较弱，仍需教师主导。  （三）学生表现差异化分析：在小组活动中，差异体现明显。基础层学生在动手制作环节往往表现出更高的热情和操作能力，但在原理阐释和设计优化环节参与度低，多依赖组内能手。能力较强学生则扮演了