1.5《设计海水淡化装置》教学设计---2025-2026学年八年级物理北师大版上册

该初中物理教学设计围绕水的物态变化核心知识，以“未来水资源危机”动画情境导入，通过数字人“AI小水”串联水循环认知、古法海水晒盐探究到简易淡化装置设计的递进式学习支架，梳理物态变化原理与实际应用脉络。 特色在于AI数字人情境互动贯穿全程，融合科学探究与工程实践，学生亲历设计制作淡化装置的实验过程，培养模型建构与创新思维，同时通过水资源现状分析强化科学态度与责任。资料提供可操作实验材料包与动态视频资源，助力教师高效开展情境化教学，提升学生解决实际问题能力。

2025年第二届“学科网杯”全国中小学课件大赛教学设计模板 教学设计 (注：标题采用四号宋体，正文采用五号宋体，1.5 倍行距) 课程基本信息 课题 设计海水淡化装置 课型 新授课 学科 物理 年级 八年级 学段 初中 版本章节 北师大版第一章 教学目标 1.物理观念：了解自然界中的水循环过程，并知晓云、雾、雨、露、雪、霜、冰雹等天气现象形成过程中涉及的物态变化。 2.科学思维：通过分析“海水晒盐”过程和设计“简易海水淡化装置”，培养模型建构能力和创新思维能力。 3.科学探究：经历制作简易海水淡化装置的实验探究过程，助力培养科学探究精神与动手操作能力。 4.科学态度与责任：深刻地意识到淡水资源的重要性，树立节约用水的意识，培养灵活运用物理知识解决实际问题的思考分析能力和综合实践能力。 教学重难点 教学重点：了解自然界水循环过程，并能指出其中涉及的物态变化；明白“古法海水晒盐”；感受淡水资源的重要性，树立节水意识。 教学难点：利用水的物态变化原理设计并制作“简易海水淡化装置”。 学情分析 本节课选自初中物理北师大版八年级上册第一章《物态及其变化》的第五节，其作为本章内容的综合实践应用，要求学生灵活运用“水的物态变化原理”这一核心概念，解决“海水淡化”这一实际生活中的工程问题，这对提升学生的物理素养和探索精神起到了推动作用。 本节课的授课对象是八年级学生，此时学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的关键时期，虽然他们已经掌握了六种物态变化，还具备一定的动手操作能力，但对于如何将理论知识灵活应用于解决实际问题的能力还较为欠缺。尤其是当面对“海水淡化”这种比较复杂的实际工程问题时，学生更加会感觉手足无措，不知该从何处下手。因此，在教学过程中，教师应注重逐步引导学生将所学物理知识与“海水淡化”的实际问题相结合。 教学准备 多媒体课件及其相关视频；实验“材料包”（装有模拟海水的方盒；铝箔盘；保鲜膜；玻璃碗；石块）；平板电脑或手机（查阅资料）。 教学过程 教学任务 教学内容 设计意图 创新设计(含AI应用) 情境导入： 时空涟漪，未来水资源危机降临 创设动画情境导入（即梦AI+万彩动画大师制作）： 旁白：曙光中学八年级的全体学生正在海边的沙滩上与物理老师进行团建活动。突然间，海面上泛起涟漪，一个全息投影的智能虚拟AI出现在众人面前。 AI小水：同学们好，我是来自未来的水资源AI工程师小水。目前受未知因素影响，全球正面临严重的淡水危机，我所处的滨海市淡水储备量也仅能维持五天的时间。你们能利用所学的“物态变化”知识，为我设计并制作一个高效的海水淡化装置，帮助我的城市度过这次难关吗？ 【教师科普】水是生命之源，它滋润了万物，哺育了生命。我们赖以生存的地球，其表面约有被水覆盖，而地球上的海水大约占总水量的。与我们生活关系最为密切的淡水，仅占地球总水量的左右，而淡水中又有约储藏在南极和北极的巨大冰川中。因此，人类能利用的淡水资源十分有限。 通过播放生动形象的动画视频，不仅激发了学生的好奇心与求知欲，还调动了学生的学习兴趣，进而引出新课。同时，该部分内容紧扣全球重点关注的可持续发展话题。 通过借助即梦AI和万彩动画大师，共同制作科幻动画情境，将原本枯燥乏味的物理课堂讲授变得生动有趣，这有助于提高学生的课堂参与度。同时数字人“AI小水”作为课堂辅助者，可拉近与学生之间的距离，从而实现沉浸式教学体验。 任务一： 溯源寻踪 ——认识自然界的水循环 （数字人）AI小水：想要从海水中获取淡水，并有效地解决淡水资源短缺的问题。我们首先要向大自然这位最厉害的“工程师”学习，下面就让我们来了解一下地球的水循环过程。 1.知识回顾：水循环 【教师科普】 地球上的水以气态、液态和固态的形式在陆地、海洋和大气间不断循环，这就构成了自然界的水循环，如下图所示。 全球性的水循环涉及蒸发、水汽输送、降水、地表径流、下渗和地下水迁移，以及多种形式的水量贮蓄。 水循环可以分为海上内循环、海陆间循环和陆上内循环等形式。 2.分组交流讨论： 自然界的水循环过程包含很多物态变化，这些物态变化形成了丰富的天气现象。云、雾、雨、露、雪、霜、冰雹等天气现象是怎样形成的？它们的形成过程涉及哪些物态变化？ 【预设】学生回答： 物质 状态 形成过程中的物态变化 云 液态、固态 液化或凝华 雾 液态 液化 雨 液态 熔化 露 液态 液化 雪 固态 凝华 霜 固态 凝华 冰雹 固态 凝固 【教师补充】 云、雾、雨、露、雪、霜、冰雹是十分常见的自然现象，它们都是地球上的水发生物态变化形成的。 3.观看视频 播放动画视频“水的环球之旅”（即梦AI生成），进一步加深对“水循环过程”的理解。 4.实践活动 （1）查阅资料，了解我国水资源分布情况。 （2）生活中有哪些节水措施？ 【教师科普】 （1）我国水资源总量虽然丰富，但人均水资源占有量却严重不足。此外，水资源的空间分布和时间分布极不均衡，利用效率也相对较低。更为严峻的是，水污染问题日益严重，水生态环境遭受破坏。因此，我们应当增强节水意识，培养良好的用水习惯，共同守护我们珍贵的蓝色家园。 （2）节水措施：淘米水用来洗碗、浇花；洗衣集中洗涤，少量衣物用手洗；漂洗废水可收集起来拖地或冲厕所；安装节水型龙头、马桶，定期检查水管漏水并及时报修。 通过师生问答互动、小组讨论、动画视频、实践活动等教学方法，将原本比较抽象的“自然界水循环过程”可视化、动态化，不仅加深了学生对相关知识的理解与掌握，还有助于培养学生将理论知识灵活应用于解决实际问题的综合实践能力和思考分析能力。同时通过与AI小水的情境互动，极大地增强了学生的课堂参与感。 通过与数字人“AI小水”的互动，实现任务情境之间的转换，让学生仿佛置身于解决淡水资源短缺的未来危机中，极大地提升了学生的课堂参与度。另外，将传统的知识回顾改为“师生问答互动＋动画视频展示”的方法，更加有助于学生深化对自然界水循环过程的理解与掌握。 任务二： 古法探秘 ——认识海水晒盐过程中的物态变化 （数字人）AI小水：原来如此，大自然的“海水淡化”过程，其核心正是利用了水的物态变化原理。你知道吗？其实我们的祖先早已基于这一原理，掌握了从海水中提取所需盐分的方法。让我们启动“时空之眼”，一起探秘“古法海水晒盐”的奥秘。 1.问题探究： 海水不能直接饮用的原因？ 【预设】学生回答： （1）海水中多种元素的浓度远超过饮用水的卫生标准，大量饮用海水会导致人体过量摄入某些元素，影响人体正常的生理功能，严重的还会引起中毒。 （2）海水中含有大量盐类，其中大部分是氯化钠（食盐），大量饮用海水会引起人体脱水，甚至可能危及生命。 2.海水晒盐 【教师科普】 我国古代的沿海居民就会利用海水来制取食盐，把海水引入盐田，利用日光和风力蒸发浓缩海水，进一步使盐结晶出来。这种方法在化学上称为“蒸发结晶”。 观看视频，了解“古法海水晒盐”的过程。 3.实践活动 （1）查阅资料，了解我国都有哪些盐场？ （2）晒盐的过程对你设计海水淡化装置有什么启发？ 【预设】学生回答： （1）长芦盐场；莺歌海盐场；复州湾盐场。 （2）在设计海水淡化装置时，可以利用太阳能、风能等自然能源加热海水，使水分蒸发，再将水蒸气冷凝收集为淡水，这样的方法既高效、又节能环保。 通过师生问答互动和播放视频的教学方法，将“古法海水晒盐”的过程可视化，可加深学生对水循环物理本质的理解。 通过与数字人“AI小水”的互动，实现任务情境的递进式发展，时间维度上实现从“现在”到“古代”的穿越体验，让学生在体会古代劳动人民智慧结晶的同时，还能加深对“古法海水晒盐”的理解，起到了一个承上启下的过渡作用，为后续设计并制作“海水淡化”装置作下了铺垫。 任务三： 奇思妙想 ——设计并制作海水淡化装置 （数字人）AI小水：同学们，现在是展现智慧的时候啦！请利用我传送给你们的“材料包”，设计并制作一个简易的海水淡化装置模型，实现高效且安全地获取淡水。 1.海水淡化的方法 （1）冷冻法：冷冻海水使之结冰，在液态海水变成固态冰的同时大量的盐被分离出去。 （2）反渗透法：又名超过滤法，利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水中的盐分离出去。 （3）蒸馏法：先把海水加热，使海水产生水蒸气，再让水蒸气遇冷液化变成蒸馏水。 2.制作简易海水淡化装置 （1）如图所示，这是利用太阳能蒸馏技术淡化海水的原理示意图。 （2）播放物理仿真实验视频“制作简易海水淡化装置”。 【实验器材】热光源台灯；保鲜膜；石块；平底蒸发皿；深色托盘；装有模拟海水的烧杯。 【实验步骤】 ①将配置好的模拟海水倒入深色托盘中，没过托盘底2-3厘米即可。 ②将平底蒸发皿放在装了海水的深色托盘中央。 ③用保鲜膜将深色托盘沿边缘包裹起来，注意要包裹严实。 ④将石头轻放在正对蒸发皿上方的保鲜膜上，不要弄破保鲜膜。 ⑤将整个装置放在热光源台灯下，晾晒3-5小时，观察保鲜膜上留下了什么。 ⑥取下保鲜膜，观察蒸发皿中得到的无色透明液体，对比托盘中的模拟海水，有什么不同。 （3）利用AI小水提供的“材料包”，学生实际操作制作简易的海水淡化装置（观看视频）。 学生通过参与实验探究过程，亲身感受物理实验中的乐趣，不仅深化了对海水淡化原理的理解，还有助于提升学生的科学探究能力和动手操作能力。 通过与数字人“AI小水”的互动，再次实现任务情境的递进式发展。另外，“制作简易海水淡化装置”的物理仿真实验操作，以及学生亲自感受实际动手制作简易海水淡化装置，不仅能让学生从不同角度来理解海水淡化的原理，并体会该过程中的乐趣，还能够极大地提高学生的科学探究能力和综合实践能力。 任务四： 实践拓展 ——探秘海水淡化厂 播放视频（即梦AI+剪映制作） 画面：AI小水站在“海水淡化厂”的大门前。 AI小水：欢迎各位来到滨海市的海水淡化厂，就让我们一起去看看海水淡化的整个流程吧！ 经冷却后的海水，从地下水管进入海水淡化厂。在萃取盐分之前，海水要先经过数阶段的净化过程。 首先海水经过过滤器，去除大型杂质，大型桨搅动海水工厂再加入两种化学物，消毒剂“次氯酸钠”和“凝结剂”氯化铁，凝结剂结合沙子和其他细小杂质，形成沉在底部较重的团块。海水移到另一组水池，进行第二阶段的前处理，过滤沙石，每个滤沙器中由不同的压力和流量计控制，稳定的气流让沙石进行圆周运动，当沙石逆着上升的水流下降，尘土的颗粒与沙石结合。现在海水看起来很干净，但还是含有微粒。这一次过滤介质是硅藻土，比沙石还细，可以过滤出微粒，现在海水非常干净，可以准备萃取盐分了。 通过联系海水淡化厂的真实场景，打破了物理与社会的壁垒，不仅拓宽了学生的视野，还让学生明白物理知识在实际生活中具有着广泛的应用前景。 通过数字人“AI小水”的讲解，不仅加深了学生对海水淡化相关知识的理解，还为学生带来了全新的学习体验。 作业设计 1.基础：教材P34页“自我检测”1-4题 2.拓展：根据测试效果改进你制作的简易海水淡化装置，并记录你都做了哪些改进，然后思考“如果要建造一座海水淡化工厂为城市提供淡水，还需要解决哪些问题？” 板书设计/课堂小结 教学反思 本节课以“自然界水的物态变化”为核心知识，并融合科学探究与工程实践，通过创设“未来水资源危机”这一动画情境作为导入环节，并引入数字人“AI小水”作为课堂的辅助者贯穿全程，共设置了四个递进式任务，不仅提高了学生的课堂参与度，充分地激发了学生的好奇心与求知欲，还有助于培养学生将理论知识灵活应用于解决实际问题的综合实践能力。此外，通过本节课的学习，学生还清楚地意识到我国淡水资源的重要性，并树立了节约用水的意识。 学科网（北京）股份有限公司 $