跨学科实践活动03 水质检测及自制净水器（活动设计）-2024-2025学年九年级化学跨学科实践活动教学课件+设计（人教版2024）

跨学科实践活动3 水质检测及自制净水器 活动设计 活动：水质检测及自制净水器 课时 3 授课年级 九年级 教材分析 《水质检测及自制净水器》针对人类饮水安全、水的净化问题而设计，属于化学与健康、资源领域的作品制作类实践活动。该项目涉及“科学探究与化学实验"学习主题中基本化学实验技能，关注“化学与社会·跨学科实践"学习主题中健康部分的内容，促进学生发展变化观，进一步发展“系统与模型"跨学科大概念。 教学目标 （1）通过对自然界中水的存在、水资源现状的讨论，认识到水质检测、水净化的重要性和必要性，形成保护和节约水资源的可持续发展意识和社会责任，初步形成国际化视野和构建人类命运共同体的意识。 （2）通过水的净化相关资料查阅与分析，知道净水的步骤、方法及作用之间的关系，认识到净水过程中物质的组成、状态及性质的差异与分离试剂和方法选取的关系，初步建立分类观，初步认识物质的性质和用途的关系。 （3）通过简易净水器的制作、改进与展示，了解沉降、吸附、过滤、蒸馏是净化水的常用方法，体会物质分离探究活动的一般思路和方法，发展综合运用化学、技术、工程及跨学科知识解决真实问题的能力。 （4）通过对净水效果的观察、检测与分析，体会对比实验的设计和控制变量的方法；结合水质检测及水的净化等方面的重要技术与工程，了解我国在解决水生态环境中的重大举措和成就，激发学生的创新意识，树立为建设人水和谐的美丽中国做贡献的信念，实现知、情、意、行的统一。 教学重难点 教学重点：在制作便携式净水器过程中，综合运用化学、技术、工程及跨学科知识，并对自制净水器进行评价、改进和优化，培养学生的创新意识，及敢于质疑、严谨求实的科学态度。 教学难点：让学生体会物质分离的一般思路和方法，发展科学思维。 学情分析 学生具有一定的生活经验，在生活中接触过沉淀、过滤等物质分离方法。但不了解更多物质分离方式，不太清楚物质分离的原理缺乏对已学知识分类、归纳、综合、推理的能力和思维意识；学生具备基本的科学思维能力，但思维方式的层次不高，学习方式较被动但缺少科学探究与实践的体验，对产品设计无从下手；学生具备一定的动手能力，对产品的研发制作缺少理论知识和设计能力。学生节水意识不强，对爱护水资源的具体实践措施认识片面单一。爱护水资源的认识停留在书本，不能主动践行节约用水。 知识整合 1、水的净化：指将自然界中含有许多可溶性和不溶性杂质，常呈浑浊状态的水，可通过各种途径净化处理的过程。（纯水是无色、无臭、清澈透明的液体） 净化方法 原理 作用 沉淀 静置，使不溶性杂质沉降并与水分层 除去不溶性杂质 过滤 把液体与不溶于液体的固体分离 除去不溶性杂质 吸附 利用木炭或活性炭的吸附作用，或者利用明矾溶于水后生成的胶状物，把天然水中的一些不溶性杂质和一些可溶性杂质吸附在其表面，沉降下去。 除去不溶性杂质、一些可溶性杂质和异味等 蒸馏 通过加热的方法使水变成水蒸气后，然后冷凝成水 除去可溶性杂质和不溶性杂质。 2、自来水厂净水过程： 明矾的作用：明矾溶于水后生成的胶状物吸附水中悬浮杂质，使杂质沉降来达到净水的目的。 3、各种净化方法除去的杂质的种类 难溶性杂质 可溶性杂质 降低水的硬度 沉淀 √ 过滤 √ 吸附 √ √ 蒸馏 √ √ √ 水的净化效果由低到高的是：沉淀、过滤、吸附、蒸馏（均为物理方法），其中净化效果最好的是蒸馏；既有过滤作用又有吸附作用的净水剂是活性炭。 教学过程 【新课导入】饮用水安全与人们的健康息息相关。水的净化和水质检测是保障饮用水安全的重要环节。引入新课。 【设计意图】使学生认识到探究学习跨学科学习的必要性。 【探索新知】 【活动设计与实施】 任务一：调查参观 1.饮用水的发展历史 人类饮用水的第一个阶段： 饮用自然界的水，人们最早喝的是取自江河湖泊、山泉水井里面的水，一般都是就地取水，在一些大城市也会开挖沟渠来输送水，修建水塘来储存水，那时人们家里都有储存水用的水缸之类的容器。 人类饮用水的第二个阶段：自来水，这要感谢比利时人，1902年发现氯可以去除水中的生物污染，比利时是第一个使用自来水的国家，用混凝、沉淀、过滤消毒的方法来制作自来水，这可以说是人类饮用水的第一次革命。 人类饮用水的第三个阶段：桶装水，通过Ro反渗透技术有效去除水中的有害有机物、重金属等污染物，现在是一种普及的饮水方式。但是桶装水也有它的缺点，比如二次污染、水桶污染、水质状况、饮用成本等。 人类饮用水的第四个阶段：终端直饮水，它无污染、经济方便、可以直饮，在欧美等发达国家普及率很高，而在我国现阶段普及率非常低，仅在大城市的一些高档小区采用这种终端直饮水，其实就是采用最新的过滤消毒技术的中央净水器来进行供水。 2. 自来水的生产过程： 静置沉淀→吸附沉淀→过滤→吸附→消毒 任务二：水质检测 1. 思考并确定应对该水样中的哪些指标进行检测。 01.色度：标准中规定饮用水的色度不应超过15度。 02.浑浊度：浑浊度的降低就意味着水体中的有机物、细菌、病毒等微生物含量减少。 03.臭和味：公共供水正常臭味的改变可能是原水水质改变或水处理不充分的信号。 04.肉眼可见物：主要指水中存在的、能以肉眼观察到的颗粒或其他悬浮物质。 05.余氯：余氯是指水经加氯消毒，接触一定时间后，余留在水中的氯量。 06.化学需氧量：是指化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需氧量。 07.细菌总数：我国规定饮用水的标准为1ml水中的细菌总数不超过100个。 08.总大肠菌群：标准是在检测中不超过3个/L。 09.耐热大肠菌群：水体粪便污染的指示菌。 2. 对水样进行检测。 01.用观察法对水样的“色度”、“浑浊度”、“臭和味”指标进行评分 02.用TDS笔检测水的TDS值 03.用16合1水质检测试纸检测水的各项指标 任务三：动手制作 1.根据物质的性质和分离提纯 01.水的净化常用方法——沉淀 02.水的净化常用方法——过滤 03.水的净化常用方法——吸附 物质分离的一般思路：明确需求一方案设计一动手制作一测试与优化 2.动手自作简易净水器 (1) 小组展示自制净水器阐述设计思路。 (2) 以小组为单位，进行自制净水器净水比赛，从水的澄清程度、颜色、流速、水回收率等净化效果及效率指标来衡量比赛结果，并说明原因；基于评价量规分析自制净水器的等级。 (3) 净水比赛后分析自制净水器的优点与不足，明确从哪些方面改进和优化自制净水器。 【设计意图】 （1）了解吸附、沉降、过滤等是净化水的常用方法，体会物质分离探究活动的一般思路和方法。 （2）综合考虑各类因素对净水效果及效率的影响，优化和改进简易净水器。 （3）经历“明确需求一方案设计一动手制作一测试与优化”的作品制作过程，体会物质分离的思路原理以及工程和技术的重要作用。 【展示与交流】 1.与同学交流你选取的水质检测指标，以及检测时用到的方法与技术手段。 2.展示自制净水器，与同学交流制作方法、使用说明及净水效果等，并相互评价。 作业设计 1．某学习小组开展“自制简易净水器”的实践活动，作品如图。完成下面小题。 （1）任务一：学习净水原理。下列净水过程涉及化学变化的是 A．静置沉淀 B．砂石过滤 C．活性炭吸附 D．投药消毒 （2）任务二：设计并制作净水器。下列说法合理的是 A．小卵石和石英砂主要除去可溶性杂质 B．用活性炭净水是因为其结构疏松多孔 C．蓬松棉的主要作用是提高净水的速率 D．该净水器流出的水可以直接饮用 （3）任务三：展示并评价作品。下列评价不合理的是 A．制作简单，操作简便 B．制作材料廉价易得 C．作品设计简洁美观 D．净化水硬度变得更小 【答案】D B D 2．下列水质检测的部分实验操作中不正确的是 A．测酸碱度 B．取待测液 C．滴加试剂 D．蒸发水样 【答案】C 3．云大附中学习小组在完成“水质检测及自制净水器”的跨学科实践活动中，制作了如图所示的净水器。下列说法错误的是 A．净水时水最先流经小卵石 B．活性炭可除去水中的色素和异味 C．紫外灯可起到消毒杀菌的作用 D．该装置能将天然水净化为纯净水 【答案】D 4．兴趣小组开展“自制净水器及水质检测”实践活动。 （1）自制净水器：如图，净水流程依标号顺序进行。 吸附剂为活性炭，因其具有 结构。 （2）水质检测：TDS值是水质的一项重要指标，某水样经自制净水器净化后的TDS值如图，净化后的水质纯度为 。 【答案】（1）疏松多孔 （2）一般 5．化学兴趣小组的同学们在学习了与水有关的知识后，决定对日常生活中的自来水分别从生产过程、水质检测、自制净水器等方面展开项目式学习。 活动一：参观自来水生产过程 【参观实践】 （1）同学们在老师的带领下来到自来水厂参观自来水的生产过程，该过程主要包括：取水→加混凝剂→过滤→吸附→ →配水。 活动二：测量自来水的硬度 【查阅资料】同学们查阅了相关资料，了解到国家有关水的硬度的标准为： 类别 极软水 软水 中硬水 硬水 高硬水 以 CaCO3浓度计/(mg/L) 0～75 75～150 150～300 300～450 450～700 【进行测量】 （2）同学们在实验室中取少量自来水，用便携式水硬度检测仪测得该自来水的CaCO3浓度为311.2mg/L，说明本地区的自来水属于 。 活动三：自制简易净水器 家中使用自来水时，最好安装净水器。于是同学们在老师的帮助下，利用所学知识，制作了简易净水器。 【成果展示】 （3）同学们将自制的简易净水器(如图)在学校“科技节”上进行了展示，请你帮他们补全“？”处物质的名称： 。 【答案】（1）投药消毒 （2）硬水 （3）活性炭 6．饮用水安全问题越来越受到人们的关注。 （1）自来水的净化的主要步骤如下图： ①河水外观浑浊，因其含有 (填“可溶性”或“难溶性”)杂质，除去此类杂质的步骤是 (填“Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ”)。 ②物质X能除去水中的臭味，X可能是 。 （2）为了保障野外工作人员的用水安全，便携净水器的设计具有重要意义、小组同学利用注射器、蓬松棉、纱布、活性炭、小卵石、石英砂等自制一个如图所示便携净水器。 ①为了使净水效果更好，你觉得A层放置的材料最好是 。 ②使用该净水器，待处理的水由下往上压，优点是 。 （3）市面上的“生命吸管”便携式净水器，其构造、净化原理，如图所示。 纺织网可对污水进行过滤，其目的是拦截 (填“大于”或“小于”)网限直径的颗粒。 【答案】（1）难溶性 Ⅰ 活性炭 （2）石英砂 达到最佳净化效果，不易堵塞净水器（合理即可） （3）大于 教学反思 （1）丰富情境素材，认识跨学科实践活动的社会意义和价值 通过自然界的水循环、地球上的水资源分布、水污染及其危害等系列素材，促进学生认识到水治理的重要性以及当前国际、国家、个人面临的挑战，提高“治水”“兴水”的责任感、紧迫感和使命感，形成保护和节约水资源的可持续发展意识和社会责任，促进学生认识到跨学科实践活动的重要性，激发学生的研究兴趣与情感共鸣。通过我国水的净化、水质监测及治水领域的重大举措和技术创新，激发学生为建设人水和谐的美丽中国而努力奋斗、不断创新的意识。 （2）系统分析问题，发展化学、技术、工程融合解决跨学科问题的思路与方法 跨学科实践活动实施时，教师需系统分析问题解决过程，拆解问题，设计具体活动任务，问题解决的过程中需利用哪些核心知识、技术和工程。“水质检测及自制净水器”属于作品制作类综合实践活动，需结合物质分离探究活动的一般思路和方法，设计“分析净水原因，关注水质标准”“明确净水需求，设计净水方案”“制作净水装置，分析净水效果”“了解水质检测手段，领略治水技术创新”活动任务。教学中需引导学生关注物质的组成，明确净水的原因；关注物质的组成、状态及性质的差异，理解净水流程；经历“明确需求—方案设计—动手制作—测试与优化”的产品制作过程，体会工程和技术的重要作用。 （3）关注任务设计，强调跨学科实践活动实施过程中的师生互动 在跨学科实践活动中设计具有驱动性、富有意义的挑战性任务，让学生主动探究与参与。在跨学科实践活动实施过程中，学生需通过小组合作的方式解决净水方案设计、自制净水器制作与汇报展示等系列任务，教师需指导学生根据自己的兴趣、能力水平合理分配任务，指导学生交流和讨论学习成果，培养学生的合作意识和能力；教师需引导学生查阅与理解水净化过程，引导学生从多方面思考如何创造性地设计净水方案、制作净水装置、检测净化后的水是否达标，为学生解决问题提供即时的知识、方法、资料、工具等支持，培养学生设计问题解决方案并付诸实施的能力。 （4）注重评价设计，促进跨学科实践活动的“教—学—评”一体化 对跨学科实践活动进行评价，既能促使教师不断改进活动设计，又能促进学生的素养发展[14]。根据“水质检测及自制净水器”跨学科实践活动的发展目标，教师可提前预设学生在“净水原因分析”“自来水厂净水过程分析”“自制简易净水器的设计图绘制”等核心活动及项目成果展示等核心活动中的表现，制定评价标准，设计活动表现评价，利用学生自评、生生互评以及教师评价，充分关注学生在核心活动中的素养表现证据，予以精准反馈，为进一步发展提供指导。 板书设计 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$