3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器-2024-2025学年九年级化学科粤版（2024）上册

配套中学科粤版 第三单元 3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器 一、教材分析 本部分内容是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。 二、教学目标 （一）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。 培养学生团队合作精神：在小组合作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。 三、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。 （二）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。 四、教学过程 导入新课： 时长：5 分钟 教师活动：老师展示了一些浑浊的河水、湖水以及受到污染的海水的图片，提问学生：“同学们，看到这些水，你们觉得它们能直接饮用吗？如果不能，那我们该如何将它们变成可以饮用的水呢？” 引发学生对水的净化的思考，从而引出本节课的主题 —— 水的净化与自制净水器。 学生活动：学生们看着图片，纷纷摇头表示这些水不能直接饮用，并开始小声讨论可能的净化方法。 水的净化基础知识讲解： 时长：10 分钟 教师活动：老师讲解水的净化的定义，即通过一系列的方法去除水中的杂质，使其达到一定的水质标准。接着详细介绍了几种常见的净化方法，如沉淀、过滤、吸附和消毒等。在讲解沉淀时，介绍了静置沉淀和吸附沉淀，以明矾为例，讲解其在吸附沉淀中的作用原理，即明矾溶于水后形成的白色胶状物可以吸附水中悬浮的固体小颗粒，使其沉淀到底部。在讲解过滤时，强调了过滤的作用是分离不溶性固体和液体，并通过图片展示了过滤的实验装置和操作步骤。对于吸附，介绍了活性炭具有疏松多孔的结构，能够吸附水中的色素和异味分子。最后简单提及消毒的方法和作用，如常用的氯气消毒等。 学生活动：学生们认真听讲，不时在笔记本上记录重点内容，对于不理解的地方及时举手提问，如明矾为什么能吸附悬浮颗粒等，老师一一进行解答。 自制净水器案例分析： 时长：15 分钟 教师活动：老师向学生展示了一个简易净水器的模型，并介绍了其制作原理和操作步骤。将学生分成小组，每组发放一套制作净水器的材料，包括小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉、滤纸、塑料瓶等，让学生们亲自动手制作净水器。在学生制作过程中，老师巡回指导，提醒学生注意各材料的放置顺序和操作安全等。制作完成后，让学生们用自制的净水器对提前准备好的浑浊水进行净化实验，并观察和记录净化前后水的变化。 学生活动：学生们分组合作，按照老师的指导进行净水器的制作。有的小组在放置材料时出现了顺序错误，经过老师的提醒及时改正；有的小组在组装过程中遇到困难，小组成员一起讨论解决。在进行净化实验时，学生们都充满期待地观察着水的变化，看到浑浊的水经过净水器后变得清澈，脸上露出了惊喜的表情，并积极地记录实验现象。 学生小组讨论： 时长：5 分钟 教师活动：组织学生进行小组讨论，讨论的主题是 “如何改进自制净水器的设计，提高净水效果”。老师在各小组间巡视，参与学生的讨论，适时给予指导和启发。 学生活动：每个小组的学生都积极参与讨论，纷纷发表自己的想法。有的小组提出可以增加活性炭的用量，以更好地吸附色素和异味；有的小组认为可以在净水器的进水口处增加一个简易的过滤装置，先去除较大的杂质；还有的小组建议可以尝试使用不同的材料来替代现有的材料，以提高净化效果等。 课堂展示与点评： 时长：5 分钟 教师活动：请各小组代表上台展示讨论成果，其他小组的学生认真倾听并记录。展示结束后，老师和其他学生对展示内容进行提问和点评，老师对各小组的表现进行总结，肯定了大家的积极参与和创新思维，同时也指出了存在的不足之处，如有些小组的改进方案缺乏可行性等，并提出了进一步的建议和改进方向。 学生活动：各小组代表自信地走上讲台，向全班同学展示本小组的讨论成果和改进方案。台下的学生认真倾听，不时举手提问或发表自己的看法，与台上的同学进行互动交流。 课堂小结： 时长：5 分钟 教师活动：老师带领学生回顾本节课的主要内容，包括水的净化原理、自制净水器的制作和测试、各小组提出的改进方案等。强调水的净化在现实生活中的重要性和意义，鼓励学生在日常生活中关注水资源的保护和合理利用，并布置课后作业。 学生活动：学生们跟随老师的思路，一起回顾本节课所学内容，进一步加深了对水的净化与自制净水器的认识和理解。 五、板书设计 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$