3.5-跨学科实践活动-水的净化与自制净水器-初中-化学-教学设计

PAGE3.5跨学科实践活动：水的净化与自制净水器何华宁西安滨河学校一、教材分析本部分是2024版科学教育出版社九年级化学第三章，第五节《跨学科实践活动：水的净化与自制净水器》的内容。在学生学习了氧气等物质知识以及对水有一定认识的基础上展开的，具有很强的实用性和综合性。它将化学知识与日常生活紧密相连，让学生了解到天然水由于含有杂质而不能直接饮用，需要经过净化处理，从而引出水净化的原理和方法。通过自制净水器的实践活动，使学生亲身体验化学知识在解决实际问题中的应用，培养学生的动手能力和创新思维，同时也有助于学生进一步理解混合物分离的概念，为后续化学知识的学习奠定基础。教材内容注重从生活实际出发，引导学生关注水资源的保护和合理利用，体现了化学学科的社会价值。教学目标（从化学核心素养角度分析）化学观念微粒观：通过对水净化过程中不同杂质去除原理的分析，使学生认识到物质是由微粒构成的，不同微粒具有不同的性质，例如过滤是利用了微粒大小不同进行分离，吸附是微粒之间的相互作用等，帮助学生建立从微观角度理解物质变化和分离过程的观念。变化观：理解水净化过程中涉及到的物理变化（如沉淀、过滤、吸附）和化学变化（如消毒过程中的化学反应），认识到物质在一定条件下可以发生转化，化学变化能够改变物质的性质和组成，从而使水从含有杂质的混合物转变为相对纯净的可饮用水，形成对物质变化多样性和规律性的认识。元素观：知道水是由氢元素和氧元素组成的，在水净化过程中元素种类不变，只是杂质元素被去除或含量降低，强化学生对元素在物质中存在形式以及在化学变化中守恒的观念。（二）科学思维逻辑思维：引导学生分析天然水中杂质的种类和性质，进而思考选择合适的净化方法，如根据不溶性杂质和可溶性杂质的特点分别采用沉淀、过滤和吸附等方法，培养学生在解决问题时能够依据事物的特征和规律进行有条理的分析、推理和判断的能力。创新思维：在自制净水器的活动中，鼓励学生根据所学知识和生活经验，自主设计净水器的结构和选择净化材料，对传统净水器进行改进和创新，培养学生敢于突破常规、提出新颖想法并付诸实践的创新意识和思维能力。系统思维：让学生认识到水的净化是一个系统工程，各个净化步骤之间相互关联、相互影响，例如过滤效果会影响后续吸附的效率，从而使学生学会从整体上考虑问题，把握事物之间的相互关系，优化解决方案，提高系统的整体性能。（三）科学探究与实践提出问题：通过展示天然水的图片或实物，引导学生观察并思考天然水中存在哪些杂质，如何将这些杂质去除以得到干净的水，激发学生的好奇心和探究欲望，培养学生发现问题、提出问题的能力。设计实验：组织学生小组讨论自制净水器的设计方案，包括选择合适的材料、确定净化步骤的顺序、设计装置的结构等，培养学生根据问题设计实验方案的能力，让学生学会运用控制变量法等科学方法来优化实验设计。实验操作：学生亲自动手制作净水器，并进行水的净化实验，在实验过程中掌握过滤、吸附等基本实验操作技能，学会正确使用实验仪器和材料，培养学生的动手实践能力和实验操作规范意识。收集证据与解释：学生观察实验现象，收集净化前后水的外观、气味、酸碱度等数据，并对这些证据进行分析和解释，得出关于水净化效果和原理的结论，培养学生收集、整理和分析数据的能力，以及运用科学知识解释实验现象和结果的能力。反思与评价：引导学生对自制净水器的设计和实验过程进行反思，分析实验中存在的问题和不足之处，如净化效果不理想的原因、装置的稳定性和便捷性等，提出改进措施和建议，培养学生的自我反思和评价能力，以及不断改进和完善实验方案的科学态度。（四）科学态度与责任培养学生严谨认真的科学态度：在水的净化实验和自制净水器制作过程中，要求学生严格按照实验步骤和规范进行操作，如实记录实验数据和现象，培养学生尊重事实、严谨细致的科学作风。增强学生的环保意识和社会责任感：通过了解水资源的现状以及水净化的重要性，使学生认识到水资源的珍贵和保护水资源的紧迫性，引导学生在日常生活中养成节约用水、合理用水的习惯，积极参与水资源保护的宣传和实践活动，培养学生对社会和环境的责任感。教学重难点（一）教学重点水净化的方法和原理：包括沉淀（静置沉淀和吸附沉淀）、过滤、吸附、消毒等净化方法，理解每种方法去除杂质的原理，如沉淀是使不溶性杂质沉降到底部，过滤是利用滤纸等多孔材料分离不溶性固体与液体，吸附是利用活性炭等吸附剂吸附色素和异味分子，消毒是通过化学反应杀死水中的细菌和病毒等。自制净水器的设计与制作：学生能够根据水净化的原理，选择合适的材料（如滤纸、活性炭、石英砂、蓬松棉等），设计并制作出简易的净水器，掌握净水器各部分的功能和组装顺序，能够通过实验检验自制净水器的净化效果。教学难点过滤操作的要点及注意事项：过滤是水净化过程中的重要操作，学生需要掌握过滤器的制作（如滤纸的折叠和放置）、过滤装置的组装（如漏斗与烧杯的位置关系）、过滤时的“一贴二低三靠”原则，以及理解这些要点对过滤效果和实验成败的影响，操作过程中容易出现滤纸破损、滤液浑浊等问题，需要学生通过反复练习和教师的指导才能掌握。在进行自制净水器设计和实验的过程中，让学生学会与他人沟通交流、分工协作，共同完成实验任务，培养学生的团队合作意识和能力，使学生认识到科学研究往往需要团队的力量才能取得更好的成果。教学思路五、教学过程教学过程教师活动学生活动设计意图【引课】观看有关水污染的问题，了解水体富营养化的知识，引发学生对水净化的思考。提问学生：“你们知道我们日常生活中用的水是怎么从自然界的水变成可以饮用的水吗？”引导学生思考水净化的必要性和重要性，从而导入本节课的主题——水的净化与自制净水器。学生感受水污染和水的重要性激发学生学习兴趣【本节聚焦】水的净化，自制净水器。问题探讨：小组合作交流，制作一个简易的净水器。项目任务：制作简易净水器并进行水的净化。观看教材图。培养学生的团队合作意识和自主学习的能力。项目活动1认识水的净化方法常用净化水的方法:沉淀法、过滤法、吸附法。【讲解】1.水的净化方法(1)沉淀法①静置沉淀：使不溶性大颗粒物沉降。②吸附沉淀：加入少量硫酸铝[Al2(SO4)3]或明矾，其形成的胶状物能吸附悬浮杂质，使之沉淀。(2)过滤法利用物质溶解性的差异将固态和液态的混合物分离。①制作过滤器：滤纸对折两次，打开呈圆锥形，一边三层，一边一层；将滤纸用水润湿贴在漏斗上。②过滤操作中玻璃棒的作用为引流。整理并填写学案。观看图片,分析归纳过滤的原理。动手操作,填写学案。学会对资料信息的提取能力。培养学生的团队合作意识和自主学习的能力。③操作要领操作目的一贴滤纸紧贴在漏斗内壁上加快过滤的速率二低滤纸边缘低于漏斗口防止液体从漏斗外流出漏斗内液面低于滤纸边缘防止液体从滤纸与漏斗之间的间隙流下三靠玻璃棒斜靠在三层滤纸一边防止戳破滤纸盛液烧杯口紧靠在倾斜的玻璃棒中部防止直接倾倒冲破滤纸漏斗下端紧靠接液烧杯内壁防止液体溅出(3)吸附法利用活性炭的吸附性，除去水中的异味和色素。【说明】①过滤后滤液仍浑浊，可能的原因有过滤时漏斗内液面高于滤纸边缘(液体从滤纸和漏斗壁之间流下)、滤纸破损、接液烧杯不洁净等。②上述净水方法可除去难溶性杂质、色素和异味，不能除去剩余能溶于水的杂质。2.自来水厂净化水的过程自来水生产的过程中格栅的作用是除去较大悬浮物和漂浮物；加入消毒剂消毒发生的是化学变化。经过自来水厂净化处理过的水不能直接饮用,应将自来水煮沸或用家用净水器进行二次滤水,达到生活饮用水卫生标准才能饮用。让学生阅读知识视窗“生活饮用水卫生标准”。理解、记忆。完成学案。在完成上述活动的基础上继续跟随思路引导。交流、讨论。阅读教材。培养学生反思问题的能力和解决问题的能力。项目活动2设计与制作净水器实践活动：通过分析上述净化水的过程,设计制作简易净水器。方案设计：根据净水效果和实验所给用品进行方案设计。讨论交流：根据设计的方案进行实验，针对出现的问题进行交流讨论，对方案进行改进，最终制作出符合要求的净水器。设计、交流、讨论。培养学生合作、自主学习的能力。项目活动3测试并优化净水器取100mL有颜色的浑浊的天然水，慢慢注入自己小组制作的净水器中，注意不要让水溢出，记录净水效果。净化100mL水用时回收水的体积浑浊度颜色气味(1)对比其他小组不同的净水器，分析净水效果差异的原因。(2)根据以上净水效果，不断优化自己小组的净水器并美化其外观。【思路与方法导引】混合物分离的一般思路与方法：小组测试净水器,在表格记录实验数据并进行对比、优化。培养学生团队合作的意识和严谨求实的态度,在不断反思中提高学生解决问题的能力。项目活动4展示与评价净水器实践活动：1.展示净水器：展示前请给小组净水器产品设计名字与商标，撰写一份说明书。2.评价净水器：请各小组从净水效果、过滤速率、制作工艺等角度进行自评与互评。3.改进净水器：对比其他小组的产品，分析自己小组产品的问题，进一步改进净水器。【总结】本节课主要为大家介绍了水的净化及简易净水器的制作。(通过板书进行归纳总结)六、教学反思激发学习兴趣：课程开始展示受污染水与清澈饮用水的对比图片，成功吸引学生注意力，引发他们对水净化的好奇与思考，有效激发学习兴趣，为后续教学活动顺利开展奠定良好基础。比如在讲解水净化基础知识时，学生们都能专注听讲，积极回应提问。实践能力提升：通过自制净水器的实践环节，学生们的动手能力得到极大锻炼。从设计净水器结构到选择材料、动手组装，每个步骤都让他