跨学科实践活动1 自制简易净水器（教学课件）化学鲁教版五四学制2024八年级全一册

跨学科实践活动1 自制简易净水器 八年级化学全一册·鲁教版五四学制2024 学习内容导览 制作简易净水器 2 净水器的净化原理 1 2 明·学习目标 1.通过探究活性炭吸附性、过滤材料的选择，建立物质性质决定用途的化学观念，提升运用化学知识解决实际净水问题的能力。 2.能根据净水需求选择合适材料，设计可调节流速的装置结构，在制作中考虑装置密封性、材料填充厚度等工程细节，培养“问题解决 — 方案优化 — 实践验证”的工程思维。 3.通过小组合作完成设计、制作、评价全流程，提升团队协作与沟通能力，形成从多维度（创新、实用、美观）评价作品的综合素养。 3 引·新课导入 小区内的直饮水机 野外探险者用简易装置净化泥水 安全的饮用水是保障人体健康的重要基础。随着人们对饮用水水质要求的不断提高，一些居民社区、学校、火车站都安装了直饮水净水装置。这些净水器的工作原理和自来水的生产原理几乎是一样的。你能否利用生活中常见的材料，设计和制作一个简易的净水器呢? 净水器的净化原理 01 探·知识奥秘 一、净水器的净化原理 取水 沉淀池 过滤池 吸附池 配水泵 加入絮凝剂 常用明矾 加速沉降 不溶性杂质沉降 除去不溶性杂质 加入 活性炭 吸附颜色异味 加入 消毒剂 二氧化氯等，发生化学变化 自来水厂的净化流程 工业流程中的过滤和吸附，在我们的简易装置中可以用什么材料实现？ 6 探·知识奥秘 一、净水器的净化原理 ①选择什么容器作为净水器主体？ 简易净水器的设计方案 ②材料填充的顺序是什么？ ③如何设计出口，控制水流速？ ④如何避免材料之间混合？ ⑤装置如何固定，防止倾倒？ ①主体用 1.5L 塑料瓶 ②填充顺序：纱布→小卵石→纱布→石英砂→纱布→活性炭→纱布→蓬松棉 ③出口处接带夹子的吸管，用夹子控制流速 ④每层材料之间用纱布隔开 ⑤用橡皮泥固定塑料瓶底部，防止倾倒。 7 探·知识奥秘 一、净水器的净化原理 简易净水器的设计方案 初步隔离与导流，阻挡待净化水中体积较大的漂浮物（如树叶、树枝、大块泥沙颗粒 粗过滤（去除大颗粒杂质） 分层隔离，防止滤材混合 精细过滤（去除微小颗粒杂质） 保护吸附材料，避免颗粒流失 吸附净化（去除色素、异味） 过渡隔离，保护最终净化层 深度净化与最终过滤 8 制作简易净水器 02 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 制作简易净水器 分发制作材料： 小组全员共同核对实验材料，确保齐全。 需准备 1.5L 塑料瓶 1 个、剪刀 1 把、蓬松棉 2-3 团、纱布 4-5 块、石英砂 100-150g、活性炭 50-80g、带夹子的吸管 1 根、橡皮泥 1 小块、浑浊水样（如加入泥沙的自来水）1 杯、透明接水容器 1 个、直尺 1 把、马克笔 1 支、绘图工具（铅笔、橡皮、彩笔）1 套 明确小组内 4 名成员的具体职责，分别为“装置结构图绘制员”“工作原理图绘制员”和 2 名“方案检查员“，并简要沟通各岗位任务细节，确保分工清晰、责任到人。 10 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 制作简易净水器 小组分工 1人画装置结构图（标注材料、尺寸） 1人画工作原理图（用箭头标注水流方向，用 “×” 标注杂质被去除的位置 2人检查是否符合任务要求，修改完善后，在图纸右下角标注小组名称，准备展示。 11 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 净水器主体搭建 塑料瓶预处理： 由任意成员使用剪刀将 1.5L 塑料瓶的上半部分(瓶口以下约 1/3 处)剪开，保留带瓶底的下半部分作为净水器主体容器；用马克笔在瓶身外侧标注各过滤层的预计高度(如蓬松棉层 2cm、石英砂层 3cm、活性炭层 3cm)，方便后续填充材料。 过滤层依次填充： 按照 “蓬松棉→纱布→石英砂→纱布→活性炭→纱布→蓬松棉” 的顺序，分层向塑料瓶内填充材料。每填充完一层，用直尺轻轻压实，确保厚度均匀；且每层材料之间必须铺展平整的纱布，避免不同过滤材料混合，影响过滤效果。 出口与固定装置安装： 在塑料瓶底部侧面，用剪刀戳一个直径与吸管匹配的小孔，将带夹子的吸管一端插入孔内（确保接口处无缝隙，可轻微涂抹橡皮泥密封），另一端对准透明接水容器；取适量橡皮泥捏成底座形状，固定在塑料瓶底部外侧，防止净水器倾倒。 12 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 实验验证与记录阶段 01 水样过滤操作： 由 1 名方案检查员打开吸管上的夹子，另 1 名检查员缓慢向净水器顶部倒入浑浊水样（注意控制倒水量，避免水样溢出）；全体成员观察水流速度（若流速过慢，可适当调整夹子松紧）和接水容器内水样的澄清程度，记录过滤前后水样的外观差异。 02 装置与原理绘图完善： 在过滤过程中,“装置结构图绘制员”根据实际搭建的净水器，在图纸上准确标注各材料名称（如1.5L 塑料瓶、石英砂过滤层）和实际尺寸（如各层厚度、瓶身高度）；“工作原理图绘制员” 用箭头在图纸上标注水流方向（从瓶口到吸管出口），并用 “×”在对应过滤层位置标注杂质被去除的情况（如在石英砂层标注 “去除较大泥沙颗粒”，活性炭层标注 “去除异味、色素”）。 13 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 收尾与展示准备阶段 2 名方案检查员对照任务单要求，逐一检查净水器的结构（如过滤层顺序、纱布使用、吸管安装）、实验操作（如水样过滤效果）和图纸内容（如标注完整性、准确性），若发现问题（如纱布未铺平、图纸尺寸标注错误），及时与小组其他成员沟通修改。 在修改完善后的装置结构图和工作原理图右下角，共同标注小组名称；将净水器、实验材料、图纸整齐摆放在展示台上，准备进行班级展示，向其他小组介绍自制净水器的结构设计、过滤原理和实验效果。 方案最终检查 小组信息标注与整理 14 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 讨论与反思 有的小组净化后的水还有颜色，可能是什么原因？ 若水样色素浓度高（如深茶水、红糖水）、活性炭用量不足或颗粒过大（吸附面积小），净化后的水可能仍残留浅淡颜色（如浅黄色、淡褐色），说明色素未被完全吸附。 15 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 讨论与反思 我们可以如何改进？ 优化活性炭层设计 1.增加活性炭用量：将原方案的 50-80g 调整为 80-120g，填充高度从 3cm 提升至 4-5cm，延长水样与活性炭的接触时间，增强吸附效果。 2.选用细颗粒活性炭：替换为 20-40 目的细颗粒活性炭（原方案若用粗颗粒），增大比表面积，提升色素吸附能力。 增加预处理过滤层 在最上层蓬松棉下方，额外铺垫 1 层浸湿的医用纱布（或滤纸），先初步过滤水样中的部分色素和悬浮杂质，减轻后续活性炭层的吸附压力。 16 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 讨论与反思 有的小组净化后的水还有泥沙，可能是什么原因？ 若石英砂颗粒过粗（无法拦截细小泥沙）、蓬松棉未压实（缝隙过大）或纱布破损 / 未铺展（材料混合），接水容器底部可能出现少量细小泥沙沉淀，尤其倾倒水样速度过快时，杂质易穿透过滤层。 17 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 讨论与反思 我们可以如何改进？ 优化过滤材料规格与填充方式 1.更换石英砂粒度：将原方案可能使用的粗石英砂（如 2-4mm），替换为细石英砂（0.5-1mm），搭配 1-2mm 的中石英砂（铺在细石英砂下方），形成 “上细下粗” 的梯度过滤，更高效拦截不同粒径的泥沙。 2.加强材料压实与隔离：填充每层材料时，用直尺轻轻压实（力度以不破坏材料结构为宜），确保无明显缝隙；纱布选用密度更高的医用脱脂纱布（原方案若用普通纱布），且每层纱布边缘超出瓶身内壁 1-2cm，避免泥沙从边缘渗漏。 控制水样倾倒 与流速 1.减缓倾倒速度：倒入浑浊水样时，使用小勺子缓慢添加（或在瓶口放置一个带小孔的塑料盖），避免水流冲击过大导致泥沙穿透过滤层。 2.调整吸管夹子松紧：若流速过快，适当调紧夹子，使水流速度控制在 “每秒 1-2 滴”，让水样有足够时间与过滤材料接触，充分拦截泥沙。 18 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 撰写活动报告 报告模块 填写指引 我的活动记录（示例 / 填写栏） 一、活动目的 说明本次制作简易净水器的核心目标，可结合 “净化水要求、学习净水原理” 等内容。 1. 学会用常见材料制作简易净水器，让浑浊泥水（含少量色素）变得澄清、无色、无异味；2. 理解过滤、吸附的净水原理，对比简易净水器与工业净水的差异；3. 提升动手制作和小组合作能力。 二、原理梳理（简易净水器与工业净水的异同） 先写简易净水器的净水原理（滤材作用），再对比与工业净水的相同点和不同点。 1. 简易净水器原理：小卵石粗过滤大颗粒杂质→石英砂精细过滤小颗粒→活性炭吸附色素和异味→蓬松棉最终过滤微小粉末；2. 异同对比：相同点：都用到过滤、吸附环节；不同点：工业净水有 “沉淀（加明矾）、消毒（加氯气）” 步骤，简易净水器没有；工业净水能达到饮用水标准，简易净水器只能初步净化。 三、制作与优化过程 分 “关键步骤”“遇到的问题”“解决方法” 三部分填写，问题和解决方法需一一对应。 1. 关键步骤：① 剪开塑料瓶（底部留 5cm），侧面打孔装带夹子的吸管；② 按 “纱布→小卵石→纱布→石英砂→纱布→活性炭→纱布→蓬松棉” 顺序填充材料；③ 倒入浑浊泥水测试净水效果；2. 问题与解决方法：问题 1：净化后的水仍有淡红色；解决方法：补充 20g 活性炭并压实，再次测试颜色消失；问题 2：水流太快，过滤不充分；解决方法：用夹子调小吸管开口，控制流速为每秒 1-2 滴。 四、成果总结 描述最终净水效果（视觉、嗅觉），记录小组互评或教师评价的结果。 1. 净水效果：净化后的水完全澄清、透明，没有泥沙颗粒，闻不到异味，与原浑浊泥水对比差异明显；2. 评价结果：小组互评：创新性 3 分（流速控制方便）、实用性 5 分（净化效果好）、美观性 4 分（材料摆放整齐）；教师评价：能主动优化装置，符合任务要求。 五、收获与反思 写本次活动学到的知识、技能，以及需要改进的地方，可参考示例句式。 1. 收获：原来活性炭要足够多、压实才能更好地去除颜色，石英砂要洗干净才不会让水变浑浊；2. 反思：下次制作时可以给装置贴滤材名称标签，让别人更清楚结构；3. 技能：学会了用剪刀安全剪开塑料瓶，小组分工合作效率更高。 19 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 小组评价 一级 评价维度 二级评价指标 优秀（4 分） 良好（3 分） 合格（2 分） 待改进（1 分） 评价主体（可多选） 一、知识掌握   1. 净水原理理解 能准确阐述过滤、吸附原理，清晰区分各滤材作用，且能对比简易净水器与工业净水的异同。 能基本说明过滤、吸附原理，明确主要滤材（如活性炭、石英砂）作用，了解工业净水大致流程。 能说出 1-2 种滤材作用，对过滤、吸附原理理解模糊，无法对比工业净水流程。 完全不清楚净水原理，无法说出任何滤材作用。 教师 / 小组 / 自评 2. 卫生标准认知 能完整说出新版《生活饮用水卫生标准》中 3 项以上核心指标（如色度、浑浊度、微生物），并关联自制净水器的局限性。 能说出 2 项核心卫生指标，知道自制净水器无法达到饮用标准，但不明确具体原因。 仅知道有生活饮用水卫生标准，能说出 1 项指标，对自制净水器局限性认知模糊。 完全不了解生活饮用水卫生标准，认为自制净水器的水可直接饮用。 教师 / 自评 20 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 小组评价 一级评价维度 二级评价指标 优秀（4 分） 良好（3 分） 合格（2 分） 待改进（1 分） 评价主体（可多选） 二、实践操作     1. 装置设计合理性 设计图完整标注材料、尺寸、水流方向，能解决流速控制、装置稳定等关键问题，设计有创新点（如独特的流速调节结构）。 设计图标注基本信息，能解决流速控制或装置稳定中的 1 个问题，设计符合任务要求但无创新。 设计图仅画出装置轮廓，未标注关键信息，流速控制或装置稳定存在明显问题，需教师指导修改。 无完整设计图，设计思路混乱，无法满足基本任务要求。 教师 / 小组互评 2. 动手制作规范性 材料填充顺序正确，装置密封性好，无滤材混合或漏水现象，制作过程安全、高效，符合操作规范。 材料填充顺序正确，装置基本无漏水，偶有滤材轻微混合，制作过程安全，需少量教师指导。 材料填充顺序出现 1 处错误，装置有轻微漏水或滤材混合，制作过程需教师多次指导，耗时较长。 材料填充顺序错误较多，装置严重漏水，无法完成制作，需教师全程协助。 教师 / 小组互评 3. 净水效果达标度 净化后的水完全澄清、无色、无异味，对比优化前后效果差异明显，能分析效果好的关键原因。 净化后的水基本澄清，无明显异味，但仍有轻微颜色，能说出 1-2 个影响效果的因素。 净化后的水仍有少量浑浊或明显颜色，能观察到效果差异，但无法分析原因。 净化后的水与原水差异小，无优化效果，无法观察到关键变化。 教师 / 小组互评 21 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 小组评价 一级评价维度 二级评价指标 优秀（4 分） 良好（3 分） 合格（2 分） 待改进（1 分） 评价主体（可多选） 三、素养发展   1. 问题解决能力 制作或净水过程中能主动发现 2 个以上问题（如滤材堵塞、流速过快），并提出有效改进方案，验证后效果显著。 能发现 1 个关键问题，在教师提示下提出改进方案，验证后效果有提升。 需教师指出问题，能参与改进方案讨论，但无法独立提出方案，改进后效果不明显。 无法发现问题，不参与改进讨论，完全依赖教师解决问题。 教师 / 小组互评 2. 报告撰写完整性 活动报告涵盖目的、原理、过程、成果、反思 5 个部分，反思能关联学科知识（如化学吸附、工程结构），逻辑清晰。 报告涵盖 4 个部分，反思能总结实践收获，但未关联学科知识，逻辑基本清晰。 报告仅涵盖 2-3 个部分，反思内容简单（如 “很有趣”），逻辑较混乱，需教师补充指导。 无完整报告，仅记录少量过程，无反思内容。 教师 / 自评 22 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 小组评价 一级评价维度 二级评价指标 优秀（4 分） 良好（3 分） 合格（2 分） 待改进（1 分） 评价主体（可多选） 四、合作表现   1. 小组分工协作 主动承担关键任务（如设计、操作、记录），能协调小组分工，帮助同伴解决困难，确保小组高效完成任务。 能完成分配的任务，配合同伴工作，不推诿责任，小组任务按时完成。 仅完成简单任务（如递材料），协作意识较弱，偶尔需要同伴提醒，小组任务延迟完成。 不参与小组任务，游离于协作之外，影响小组进度。 小组互评 / 教师 2. 交流表达能力 展示时能清晰阐述设计理念、制作过程及改进思路，回答提问准确，评价他人作品时能提出具体、合理的建议。 展示时能说明基本内容，回答提问基本准确，评价他人作品时能说出优点或不足，但建议较笼统。 展示时表达不流畅，仅能简单描述作品，回答提问需同伴补充，评价他人作品时无具体观点。 不参与展示或评价，无法表达自己的想法，提问时无回应。 小组互评 / 教师 23 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 拓展阅读 2023 年 4 月 1 日，新版《生活饮用水卫生标准》正式实施，这一标准的更新旨在进一步保障居民饮用水安全。在原有指标基础上，新版标准新增了 “乙草胺” 等 4 项指标，使得生活饮用水卫生检测总指标达到 106 项。这些指标涵盖了微生物、毒理、感官性状和一般化学、放射性等多个方面，全方位为居民的饮水健康筑起防线。​ 此时，我们不妨思考一个问题：我们自制的净水器能达到这个标准吗？为什么？ 其实答案是否定的，自制净水器通常只能过滤水中的部分杂质、泥沙等，无法实现关键的消毒环节。而新版标准中对微生物等指标有严格要求，消毒环节是去除水中有害微生物、确保水质符合标准的重要步骤，缺少这一环节，自制净水器净化后的水自然难以达到 106 项指标的严格标准。 24 探·知识奥秘 二、制作简易净水器 课后拓展实验 独立完成 “自制净水器净化含食盐水” 实验，熟练掌握实验操作步骤。 准确观察、记录实验现象，分析自制净水器对可溶性杂质的净化效果。 结合新版《生活饮用水卫生标准》，理解自制净水器的局限性，深化对专业饮用水处理的认知。 25 理·核心要点 净化原理 自来水厂流程 取水→沉淀（加明矾）→过滤→吸附（活性炭）→消毒（二氧化氯） 简易净水器设计 1. 任务：净化浑浊泥水 / 色素水至澄清无色无异味，体积≤30cm×20cm×15cm 2. 方案：1.5L 塑料瓶为主体，填充顺序 “纱布→小卵石→纱布→石英砂→纱布→活性炭→纱布→蓬松棉”，吸管夹控流速，橡皮泥固定 制作流程 准备与分工 1. 材料：塑料瓶、纱布、石英砂（100-150g）、活性炭（50-80g）等 2. 分工：绘图（2 类图）、检查（2 人） 关键步骤 1. 剪瓶标注→分层填充（压实防混）→装吸管密封固定 2. 实验：倒水样观察，完善图纸（标材料 / 尺寸 / 水流 / 杂质去除） 问题改进 常见问题与对策 1. 残留颜色：增活性炭用量（80-120g）、换细颗粒炭 2. 残留泥沙：用细石英砂、压实材料、慢倒水样（流速 1-2 滴 / 秒） 成果与评价 报告与评价 1. 报告：含目的、原理、过程（问题 + 改进）、成果、反思 2. 评价：从知识（原理 / 卫生标准）、操作（设计 / 制作 / 效果）、素养（问题解决 / 合作）评分 26 1．学习了水的净化后，某同学利用课外时间自制了简易净水器(如图所示)，下列说法不正确的是（ ） A．该净水器能除去水中的色素和异味 B．硬水经过该净水器后可转化成纯净物 C．该净水器中的小卵石和石英砂起过滤作用 D．该净水器没有消毒杀菌的效果 析·典型范例 B 2．某学习小组开展“制作简易净水器”跨学科实践活动，作品如图所示。下列说法正确的是（ ） A．小砾石、石英砂可除去可溶杂质 B．装置甲的净水效果更好 C．活性炭经过处理能够重复使用 D．该净水器可以降低河水的硬度 析·典型范例 C THANKS! 谢谢观看 八年级化学全一册·鲁教版五四学制2024 $