研究性学习在初中化学教学中的实施-以“水的净化”教学为例

研究性学习在初中化学教学中的实施——以“水的净化”教学为例【化学研究性学习的具体实施——以“水的净化”为例】九年级化学上册第四单元“自然界的水”以水为主题，开展了水资源及其利用、水的组成、物质组成的表示等核心知识的学习，凸显了化学学科的应用性。而“水的净化”是课题1“水资源及其利用”中的一部分内容，在认识水的基础上，通过实验探究，初步了解过滤、蒸馏等净水方法，初步建立“物质的性质与组成、结构有关”“性质决定用途”的化学观念。水的净化关系到人们的饮水健康。探究水的净化方法不仅有利于培养学生的实验技能和动手能力，还能提升学生利用知识解决实际问题的能力，增强学生的社会责任感。九年级学生已经具备了丰富的生活经验，如知道天然水是混合物，水中含有不溶性杂质和细菌，但不知道水中还含有可溶性杂质；对饮用水的来源有一定的了解，知道生活用水来自自来水厂，但不知道自来水厂的具体净化过程。比如，活性炭，他们不知道活性炭的吸附性。对于过滤，学生也了解了生活中一些简单的过滤，但不知道过滤的基本操作和操作过程中要注意哪些事项。基于教材分析和学情，教师进行以下教学设计：（一）教学目标1.学习目标（1）了解沉淀、过滤、吸附等净化水的基本方法，掌握过滤实验的基本操作。（2）能通过水的净化构建净水模型，理解混合物分离的一般思路和方法。（3）能初步形成“物质的性质与组成、结构有关”“性质决定用途”的化学观念。2.研究性学习能力目标（1）面对浑浊的水样，基于生活经验和已有知识进行初步猜想，能提出净化方案，并能设计简单的实验方案来验证猜想，并能独立或合作完成实验操作。（2）培养严谨求实的科学态度；培养爱护水资源的意识，并能在日常生活中践行。（二）教学重难点教学重点：（1）理解和掌握沉淀、过滤、吸附、消毒等净化水的方法、基本原理和操作步骤；（2）过滤操作：使学生熟练地进行过滤操作，并理解过滤操作的注意事项。教学难点：能够根据不同的水质情况，选择合适的净化方法，并设计出合理的净化方案；能够运用所学知识进行分析和判断。（三）教学过程1.情境导入，激趣引疑教师播放课件，视频呈现鲁滨逊荒岛求生片段，展示并读出求助信。亲爱的同学们：你们好，我是鲁滨逊。我很需要你们的帮助。我的船在海中翻了，我孤独一人，可能我是唯一的幸存者。我现在已经被海水冲上了一个荒无人烟的岛屿，四周都是大海。我很渴。我走了很久，才从岛屿的一个池塘内找到些黄色浑浊的水，却无法饮用。亲爱的同学们，我需要你们帮我获得饮用水，帮帮我吧！落魄的鲁滨逊师：你们愿意帮助鲁滨逊吗？生：愿意。师：那我们一起学习今天的知识来帮助他吧。（设计意图：创设真实问题情境——求助信，激发学生助人的精神，带着正义感和使命感，使学生自主积极投入研究性学习。）2.联系生活，观察归纳教师活动：展示纯水与天然水样品。师：这是鲁滨逊在岛屿中找到的天然水，它与纯水有哪些区别？生：颜色不同，还含有很多其他物质。师：鲁滨逊的水符合饮用标准吗？为什么？生：通过观察和闻气味，分析出鲁滨逊获得的水含有泥沙、色素、异味、微生物等杂质，不符合饮用标准。【过渡】我们日常生活中使用的自来水就是天然水经过处理后送达千家万户的，那么天然水需要经过哪些处理才能将这些杂质去除呢？【板书】一、水的净化方法【讨论】根据你的生活经验，说一说天然水中的大颗粒不溶性杂质如何去除。【师生总结】大颗粒状的不溶性杂质依靠自身重力作用，经静置后沉淀。【讲解】除了大颗粒不溶性杂质，水中还会存在一些絮状或质量较轻的悬浮物，无法依靠自身重力下沉，可以通过加入絮凝剂明矾吸附沉淀。明矾是一种絮凝剂，溶于水后生成的胶状物对难溶性杂质有吸附作用，使杂质沉降。学生观看明矾净水视频，了解其净水原理。学生交流讨论：结合生活经验，沉淀后的杂质该如何去除？师：我们如何把这些沉淀和水分开？你们能说出生活中把固体与液体分开的实例吗？生（思考，联系生活实际回答）：用漏勺将煮熟的饺子和汤分开，家里的地漏盖子能将固体垃圾和水分离，豆浆的获取等。师：它们的相同点是什么？生：都有孔径。教师引导学生找出过滤的相同点，从而得出过滤的原理。【总结】在净化水的过程中，我们可以利用过滤的方法将沉降的不溶性杂质去除，在化学上将固体和液体分离的方法称为过滤。【演示与讲解】过滤器、过滤装置和过滤操作。（1）制作过滤器。（2）展示过滤装置。（3）小结过滤操作的注意事项。（4）学生分组实验，合作交流，分小组分享过滤操作注意点。德育升华：学习中可能会遇到一些挫折，我们一定要以乐观的态度去面对，那么遇到任何事都能迎刃而解。（设计意图：应用研究性学习的理念、理论指导学生进入探究——如何帮助鲁滨逊获得饮用水。因为学生已经具备了丰富的生活经验，所以在教学过程中教师进行引导、抛出问题，让学生从生活中发现化学知识，并通过实践活动获得知识，将零碎的知识点从潜意识中激发出来，养成主动探索世界、探求知识的思维习惯，将知识系统化，从而提高教学质量。在教学过程中，教师和学生的关系发生了转变，一起探讨知识。在探讨的过程中，教师传递积极的生活态度，德育也得到升华。）3.实验探究，提高认识师：以上操作只除去了泥沙等一些不溶性杂质，还有一些可溶性杂质，如异味、色素等如何除去呢？学生踊跃回答，联系实际，如家中冰箱除味剂：新装修房屋除味剂等，提出用活性炭净水的猜想。师：如何验证你们的猜想呢？学生分小组讨论并分享设计方案。教师引导，统一实验方案。师：下面我们分组探究活性炭的吸附作用。★实验探究——活性炭的吸附作用实验步骤：（1）用药匙往试管中加入半药匙的活性炭。（2）加入经过沉淀、过滤后仍呈红色的水样（约二分之一试管）。（3）振荡（6~8次），将脱脂棉放入试管，并用玻璃棒缓慢推到试管四分之一处。（4）观察上层液体的颜色，并与原红色水样进行对比。（5）分小组分享实验探究过程，得出活性炭可用于净水，能除去某些可溶性杂质。该净水方法叫作吸附。实验结论：活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附能力，能吸附某些可溶性杂质，如色素和异味，常用作净水的吸附剂和冰箱的除味剂。（设计意图：该环节充分体现了研究性学习的核心特点：以学生为主体，以问题为导向，以探究为主线，以实践为基础。（1）通过创设真实的问题情境，“如何去除可溶性杂质”这一实际问题，激发学生的探究欲望。这种基于真实问题的探究，能够有效调动学生的学习主动性，培养其发现问题、提出问题的能力。（2）遵循科学研究的基本流程：从提出假设→设计方案→实验验证→分析结论，完整再现了科学探究的全过程。特别是在实验方案设计环节，教师引导学生分组讨论、分享方案，最后统一实验方案，这一过程培养了学生的科学思维和协作能力。研究性学习强调让学生像科学家一样思考，本环节通过规范化的探究流程，使学生体验了科学研究的方法。）4.交流探讨，再获新知师：经过沉淀、过滤和吸附处理后的天然水是纯水吗？生：不是，除了不溶性杂质和可溶性杂质，水中还存在很多细菌和病毒等，需要处理。师：如何才能获得纯水？生：可以用蒸馏法。师：介绍蒸馏的净水方法。5.学以致用，拓宽视野问题1：你们掌握了哪些净水方法？它们各自有什么优点？问题2：同学们，学习了本节课，你们能帮助鲁滨逊了吗？问题3：需求量大的自来水是如何获取的呢？学生观看微课学习自来水厂净水过程。教师展示实验：往一杯自来水中滴入一滴墨水，并提问：这杯水还能饮用吗？教师指出污染水容易，但净化水艰辛，强调自来水来之不易，并号召学生爱护水资源。小结：静置可沉降杂质，过滤实现分离。

（设计意图：通过3个层层深入的问题，完成三个任务。问题1：构建净水模型。问题2：应用净水模型，拓展生活中化学知识的应用。在活动中，学生通过帮助他人履行了自己对社会的义务与责任，也体会到了化学知识的实用性。问题3：了解自来水厂净化水的过程，进一步让学生理解化学在生活中的重要作用。3个问题的探究，使学生在思维的碰撞交融中高效地达到学习目标，通过学生的分享和补充，让学生在有限的时间内获取了更多知识，体现出研究性教学活动的高效性和自主性。最后的演示实验让学生明白：污染水容易，但净化水艰辛，从而增强了学生爱水、节水的意识，并培养了学生关心社会、对社会负责的意识。）（四）教学反思本节课的整体构思是引导学生“从兴趣走进化学，用实验探究化学，再从化学走向社会、走向未来”。1.情境创设与动机激发的有效性本次教学采用“鲁滨逊求助信”作为情境导入，成功激发了学生的学习兴趣。这种真实问题情境的创设，将抽象的化学知识转化为具体的生活问题，使学习具有明确的目的性和现实意义。学生不再是知识的被动接受者，而是解决问题的主动参与者，这就达到了研究性学习的目的。在后续教学过程中，我将鲁滨逊的困境分解为若干递进式的小问题，贯穿整个课堂，使情境成为知识建构的连贯线索。例如，教师可以设计“如何去除泥沙—如何消除异味—如何杀灭细菌”的问题链，与沉淀、过滤、吸附、消毒等净水方法一一对应，形成完整的情境脉络。2.实验探究与科学思维的培养实验教学是本节课的核心环节，特别是过滤操作和活性炭吸附实验，为学生提供了宝贵的动手实践机会。在分组实验中，我观察到不同小组采用了不同的解决策略，这反映了学生思维的差异性，而这种差异化的探索正是科学探究应有的状态。3.生活