跨学科实践活动3 水质检测及自制净水器（教学设计）化学人教版2024九年级上册

跨学科实践活动3 水质检测及自制净水器 一、知识目标 1．了解我国生活饮用水卫生标准，知晓生活饮用水的发展历史、自来水生产的工艺流程及混合物分离的一般思路。 2．明确生活饮用水的检测指标，掌握对水样进行色度、浊度、pH 值、TDS 值等检测的方法。 3．理解家用净水器的净水原理，掌握常用过滤膜的特点及作用，能利用生活材料自制净水器。 二、核心素养目标 1．宏观辨识与微观探析：从宏观上了解不同类型饮用水的特点和净化过程，从微观上理解过滤膜对不同杂质的过滤原理。 2．科学探究与创新意识：通过对水样的检测和净水器的自制，培养科学探究能力和创新思维，体会科学、技术、工程融合解决问题的方法。 3．科学态度与社会责任：关注饮用水安全与人体健康的关系，增强社会责任感，养成节约用水和保护水资源的意识。 一、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。 二、教学难点 体会物质分离的一般思路和方法，发展科学思维。 本节教学内容源自人教版2024年九年级化学上册第四单元《自然界的水》中的跨学科实践活动“水质检测及自制净水器”。水是生活中常见且重要的物质，本活动围绕水的净化和水质检测展开，具有很强的实用性和现实意义。它不仅是对本单元水的相关知识的深化和拓展，还融合了化学、生物学、物理、地理等多学科知识，体现了学科之间的交叉与融合，有助于培养学生综合运用知识解决实际问题的能力。 教材首先介绍了我国生活饮用水卫生标准，让学生了解饮用水的质量要求；接着回顾生活饮用水的发展历史，从天然水到自来水、桶装水、直饮水，展现了人类对饮用水安全和品质追求的过程；详细阐述自来水生产的工艺流程和混合物分离的一般思路，为后续水质检测和净水器制作奠定理论基础。水质检测部分介绍了多种检测指标和方法，让学生学会科学地评价水质。动手制作环节则引导学生利用生活材料自制净水器，加深对水净化原理的理解和应用。 教学对象是九年级的学生，他们已经具备了一定的化学基础知识，对水的组成、性质等有了初步的了解，但对于水的净化过程和水质检测方法还不够深入。在思维能力方面，九年级学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们对直观、有趣的实验和实践活动充满兴趣，但在综合运用多学科知识解决问题时可能会遇到困难。学生在生活中接触过各种饮用水，但对于饮用水的安全和质量标准缺乏系统的认识。 通过本活动的学习，学生能够将化学知识与生活实际紧密联系起来，提高学习化学的兴趣和积极性。然而，在自制净水器的过程中，学生可能会在材料选择、装置设计和优化等方面遇到挑战，需要教师给予适当的指导和启发。同时，部分学生在合作学习和展示表达方面可能存在不足，教师应注重培养学生的团队协作能力和语言表达能力，让学生在实践活动中全面提升综合素质。 教学环节一 活动引入 【创设情境】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。 教学环节二 活动设计与实施 任务一：调查参观 活动一：了解我国生活饮用水卫生标准 【引入】同学们，饮用水安全与我们的健康息息相关，保障饮用水安全离不开水的净化和水质检测。而我国有专门的生活饮用水卫生标准来规范饮用水的质量。那大家知道我国现行的生活饮用水卫生标准是怎样的吗？下面我们就一起来了解一下。 【问题】我国现行的《生活饮用水卫生标准》是哪一年发布和执行的？它主要关注哪些方面的指标？ 【学生思考】学生阅读课件相关内容后回答：2022年3月15日国家发布、执行GB 5749 - 2022《生活饮用水卫生标准》，该标准关注感官指标、消毒副产物（如具有致癌、致畸、致突变风险的消毒副产物）、重金属及化学残留等。 【讲解】评价、强调：这个标准对提升我国饮用水水质、保障饮用水水质安全发挥了重要作用，大家要重视这些指标，因为它们直接关系到我们的健康。 活动二：探究生活饮用水的发展历史 【引入】在不同的历史时期，人们饮用的水的类型和获取方式都有所不同。那生活饮用水经历了怎样的发展历程呢？下面我们一起来探究一下。 【问题】请同学们阅读教材或课件内容，总结不同历史时期生活饮用水的类型、来源、净化方式以及优缺点。 【学生思考】学生自主阅读后进行总结，并分组交流讨论。代表发言： （1）19世纪之前，饮用天然水，来源是江河湖泊、山泉水井，一般就地取水。净化方式有通过加热煮沸杀死水中的细菌及微生物，利用静置沉淀或砂石过滤，或者白矾沉降过滤提高水质的澄清度。 （2）19世纪初 - 20世纪80年代，饮用自来水。1897年人们发现氯可以消毒净水，1908年兴建了第一家自来水厂，通过加混凝剂（明矾）混凝、沉淀、过滤、加氯消毒等工序制得自来水。 （3）20世纪90年代 - 至今，桶装水，经反渗透、电渗析、蒸馏等工艺处理后灌装至PC桶，主要分为纯净水、矿泉水和矿物质水三类。优点是水质优于自来水，减少重金属和细菌风险，含矿物质更健康，适合泡茶、煲汤，适用于家庭、办公等多场景，可应急储备；缺点是可能存在运输污染或塑料微粒问题。 （4）20世纪90年代末 - 至今，直饮水，通过净水设备对自来水进行深度处理后可直接饮用，具有安全性、便捷性、健康性等优点，在欧美等发达国家普及率很高，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。 【讲解】评价、总结学生的发言，强调不同时期饮用水发展的进步以及各自的特点和适用场景。 活动三：学习自来水生产的工艺流程及混合物分离的一般思路 【引入】我们日常使用的自来水是经过一系列工艺生产出来的，那自来水的生产流程是怎样的呢？在这个过程中又涉及到哪些混合物分离的方法呢？下面我们一起来学习。 【问题】请同学们观察课件中的自来水生产工艺流程示意图，思考每个步骤的作用以及涉及的混合物分离方法。并总结混合物分离的一般思路。 【学生思考】学生观察、思考后回答： （1）自来水生产流程：使悬浮颗粒发生凝聚而沉降（加混凝剂），除去不溶性杂质（过滤），沉降杂质，除去色素、异味（吸附），杀菌消毒。 （2）混合物分离方法：针对泥沙等不可溶杂质采用沉降、过滤；针对色素、异味（可溶且能被吸附）采用吸附；针对微生物采用消毒。 （3）混合物分离的一般思路：分析混合物成分，寻找成分性质差异，找到分离方法。 【讲解】评价、强调：对学生的回答进行补充和完善，强调每个步骤的重要性以及混合物分离思路的关键在于利用成分性质差异。 任务二：水质检测 活动一：明确生活饮用水的检测指标 【引入】为了确保生活饮用水的安全和质量，我们需要对水进行检测。那生活饮用水的检测指标有哪些呢？下面我们来学习一下。 【问题】请同学们阅读教材或课件内容，找出生活饮用水的检测指标。 【学生思考】学生阅读后回答：生活饮用水的检测指标包括色度、浑浊度、臭和味、肉眼可见物、pH值、TDS值等，还可以使用16合1水质检测试纸检测余氯、总硬度、重金属（铅/铜/汞/锰）等16项指标。 【讲解】评价、强调：这些检测指标都与我们的健康密切相关，不同的指标反映了水的不同性质和质量状况。 活动二：对水样进行检测 【引入】了解了检测指标后，我们就要实际对水样进行检测了。下面我们将分别采用不同的方法对水样的各项指标进行检测。 【问题】请同学们分组，按照课件中介绍的检测方法，对给定的水样进行“色度”“浊度”等感官性状检测、用pH检测笔测定pH值、用TDS笔检测水的TDS值以及使用16合1水质检测试纸检测水的各项指标。并记录检测结果。 【学生思考】学生分组进行实验操作，分工合作，完成各项检测任务，并记录检测结果。 【讲解】巡视各小组的实验操作，及时给予指导和纠正。强调实验操作的规范性和准确性，以及记录结果的重要性。 任务三：动手制作 活动一：了解家用净水器的净水原理 【引入】我们了解了水的净化和检测知识，那如何利用这些知识制作一个简单的净水器呢？首先我们要了解家用净水器的净水原理。 【问题】播放家用净水器净水原理的视频，让学生观看后思考：家用净水器常用的过滤膜有哪些？它们是如何按照“先大后小”原理依次过滤水中杂质的？ 【学生思考】学生观看视频后回答：家用净水器常用的过滤膜有PP棉（5μm、1μm）、活性炭、反渗透膜RO（0.1 - 1nm）等。进水口的PP棉（5μm）先除去泥沙、铁锈等大颗粒杂质，然后活性炭除去色素异味、部分有机物，接着PP棉（1μm）除去大分子杂质，反渗透膜RO除去重金属，钙、镁化合物，细菌病毒等，最后出水口的活性炭除去色素异味，改善口感。 【讲解】评价、强调：对学生的回答进行总结和补充，强调不同过滤膜的作用和“先大后小”过滤原理的重要性，这样可以提高净水器的过滤效率和效果。 活动二：动手实践：设计、制作和评价自制净水器 【引入】了解了家用净水器的原理后，我们就利用生活中的材料来自制净水器。 【问题】请同学们分组，利用矿泉水瓶、纱布、鹅卵石、沙子、活性炭、蓬松棉等材料，按照教材或课件中给出的设计思路，自制净水器。完成后分组展示，并从材料填充顺序、水流方式、外壳材质、调整材料厚度、填料层数等角度进行评价和优化。 【学生思考】学生分组进行制作，讨论材料的填充顺序和净水器的结构设计。制作完成后，各小组展示自己的净水器，并介绍设计思路和制作过程。然后各小组之间相互评价，提出优化建议。 【讲解】巡视各小组的制作过程，给予指导和帮助。对各小组的展示和评价进行总结和点评，强调在制作和评价过程中要注重科学性和实用性。 跨学科实践活动3 任务一：调查参观 任务二：水质检测 任务三：动手制作 1．在评价自制净水器时，下列不属于评价要点的是（ ） A．材料填充顺序 B．水流速度 C．外壳颜色 D．净化效果 2．如图所示是某化学兴趣小组设计的可视化净水装置，下列说法正确的是（ ） A．将水加压水分子变小更有利于净水 B．活性炭的作用是过滤和吸附 C．可视化装置可用塑料瓶或玻璃瓶等材料 D．该净水装置得到的水是纯净水 3．某同学自制的简易净水器如图所示，下列说法错误的是（ ） A．活性炭可吸附水中的色素和异味 B．该装置可除去泥沙等难溶性杂质 C．该装置能降低水的硬度 D．河水经该装置净化后仍是混合物 4．某小组利用蓬松棉、纱布、活性炭、小卵石、石英砂等设计了如下装置，下列说法合理的是（ ） A．a进b出比b进a出净水效果更好 B．压实填充物可以加快净水速率、 C．为使净水效果好②处一定填充石英砂 D．蓬松棉可除去水中可溶性杂质 5．TDS值是水质的一项重要指标，它与水质关系如图所示。同学们将净化后的水样用水质检测笔测得TDS值为159，根据水质纯度曲线图判断净化后的水质纯度为 。 在本次教学中，通过调查参观、水质检测和动手制作等环节，学生对水的净化和水质检测有了更深入的理解。调查参观环节让学生了解了生活饮用水的发展和生产流程，拓宽了知识面；水质检测环节使学生掌握了多种检测方法，提高了实践操作能力；动手制作环节培养了学生的创新思维和团队协作能力。然而，教学过程中也存在一些不足。比如，部分学生在自制净水器时，对材料的选择和填充顺序理解不够透彻，导致净水器效果不佳。在今后的教学中，应加强对实践环节的指导，多提供案例分析和示范，帮助学生更好地掌握知识和技能。 / 学科网（北京）股份有限公司 $