4.3 海洋的探索（1）教案-2025-2026学年科学八年级上册浙教版

教学设计 课程基本信息 学科 初中科学 年级 八年级 学期 秋季 课题 海洋的探索（第1课时） 教学目标 1.科学观念：通过阅读海水淡化技术发展史，了解海水淡化的多种方法；通过探索活动理解反渗透法淡化海水的本质。 2.科学思维：通过观察、比较、分析，掌握反渗透法原理。 3.探究实践：通过设计简单的实验方案，理解蒸馏的实质；通过实践操作，提升学生的实验技能与观察能力。 4.态度责任：增强节约用水意识，关注全球水资源危机，树立可持续发展的观念；感知我国在海水淡化领域的科技进步，激发爱国情怀和民族自豪感。 教学重难点 教学重点： 1.知道海水淡化技术，熟悉蒸馏法的操作。 2.掌握反渗透法的工作原理及其优势。 3.粗盐提纯的实验步骤及操作。 教学难点： 1.反渗透膜的作用机制及其实验模拟中TDS值变化的解释。 教学过程 一、驱动问题：沿海城市也会缺水吗？ 【教师】首先老师想和大家介绍一下老师所生活的城市，宁波市。宁波市地处东南沿海，这 是一个海洋资源很丰富，淡水资源比较缺乏的城市。相信同学们会产生这样的疑惑：宁波市 为沿海地区，海洋中有如此多的水，为什么我们还会缺少淡水呢？ 【学生回答】海水中含有大量的盐类物质，不能直接饮用。 【图片展示】这是一张地球上水资源分布的饼状图，从图中可以看到地球上的水由97.5%的 咸水和2.5%的淡水组成，由于时空分布不均、水系限制等多方面因素，目前可被人类利用的 淡水仅占全部淡水资源的0.3%。因此，世界上很多国家和地区面临着严重的缺水问题。 【视频】每年的夏秋季节，宁波市常常会有台风这一灾害性天气，我们来观看台风形成的视 频，并思考这一现象的形成经历了哪些水循环的环节？ 【教师】这一现象主要包括蒸发、水汽输送、降水这三大水循环的环节。在蒸发的过程中， 海水得以脱盐，并由台风进行水汽输送，通过降水的方式带来了淡水。 【引发思考】台风虽然给我们带来了巨量的淡水，但也给我们加剧了水资源管理的困境。人 类能否设法将海水脱盐以获得淡水的同时，却不给环境带来危害呢？ 二、如何从海水中获取淡水 【总结回答】应用蒸发海水、冷却凝结的方法除去海水中的盐类物质。这就是人类最早应用 的海水淡化技术。请同学们想一想，通过蒸发海水来获得淡水，其具体的技术流程是怎样的 呢？ 首先将水加热至沸腾，其次将产生的水蒸气冷却形成液态水，科学上把这一过程称为蒸馏法。 用这种方法收集到的水叫做蒸馏水。蒸馏水中的杂质较少，可以将其视为仅由水组成的物质， 这样我们就收集到了淡水。科学上把这种仅由一种物质组成的物质称为纯净物。 【设计实验】现在我们理解了蒸发海水的科学原理，下面请同学们设计一个利用蒸馏法获取 淡水的实验方案，绘制简要的实验装置图，并说明实验仪器的选择和使用依据，以及实验方 案的优缺点。 【学生生成】同学们可能会设计出这样的实验装置：将海水置于容器中，通过装置加热海水， 使水达到沸点汽化，水蒸气遇到温度较低的锅盖后液化形成冷凝水，并流入烧杯。（播放学生实验视频） 【教师】当然，同学们可能还有其他的奇思妙想。通过设计与研究，我们发现蒸馏法获取淡水的优点是简单可靠，装置成本低，淡水纯度高，适用性强。但也有缺点，例如能源消耗 大，速度慢，热能损耗大以及设备容易结垢。为节约能源，面对热能损耗大的现实问题，同 学们有什么好的解决方案吗？ 【教师】工程师们利用多次蒸馏，回收热能以减少能量损失，经过蒸馏后的浓盐水应该如何 处理呢？我们可以深海排放、盐田晒盐或者注入地下。当然，若直接排放入海，还应该实时 监测排放点的海水盐度，减少由于海洋盐度变化而导致的环境破坏。 【教师】其实，从15世纪起，人类就开始探索海水淡化的方法。海水淡化技术史显示除了应 用较广泛的蒸馏法外，还有电渗析法、反渗透法等。目前中国已实现反渗透膜技术突破，建 成多座反渗透海水淡化工厂。其中就包括宁波市多个反渗透海水淡化工程如穿鼻岛海水淡化 项目，有效缓解了市内缺水问题。 【教师】相信同学们产生了新的问题，什么是反向渗透呢？我们先来看一个关于正向渗透应 用产品的新闻。通过视频，我们发现泡在海水里的袋子内液体越来越多了。这是因为半透膜 只允许小分子物质通过，所以较小的水分子通过半透膜进入到袋中，而盐类的微粒被阻挡外。 我们把这样的现象叫做渗透现象。在半透膜两侧存在不同浓度的溶液时，溶剂分子（一般是水）会自发地从低浓度溶液一侧通过半透膜向高浓度溶液一侧扩散，直至两侧的浓度达到平衡。那么，如果想让水分子从高浓度物质的溶液流向低浓度物质的溶液中，应该如何操作呢？ 下面我们通过实验来认识反渗透现象。步骤如下：1.用半透膜包裹住长颈漏斗，并用橡 皮筋扎紧。2.在烧杯中加入200mL低浓度蔗糖溶液。3.用注射器将混有红墨水的饱和蔗糖溶液注入长颈漏斗中。4.将长颈漏斗倒置于烧杯中，并用纸板穿过长颈漏斗末端的管口，将其固定于烧杯口。5.用洗耳球往长颈中压入气体，请同学们预测漏斗内红色液体的高度会如何变化呢？ 【播放实验视频】 【教师】通过实验，我们发现长颈中的红色液体液位降低了。同理，我们可以使用加压的方 法。若半透膜两侧为淡水和海水，淡水中的水分子会通过半透膜进入海水中，若想让海水中 的水分子通过半透膜返回到淡水中，可采用加压的方法。这就是反渗透现象。 【模拟实验】下面我们一起体验用反渗透法获取淡水。请看图片，实验中的水泵可以提供压 力，反渗透滤芯内部有反渗透膜，塑料管分别导出淡水和浓海水，TSD笔用于测量水的盐度。 由于海水的盐度约为3.5%，因此本次实验我们使用3.5%的食盐水来模拟海水。 【教师】在实验过程中，我们将水的盐度变化进行记录。对比实验前食盐水盐度、实验后废水盐度以及过滤水盐度发现，经过反渗透膜后食盐水的盐度降低了。该实验中所使用的是家用型反渗透膜，因此，它无法有效去除海水中的大量盐分。在实际中，反渗透海水淡化工厂会使用海水专用反渗透膜。 【技术对比】与蒸馏法相比，反渗透法无须加热且节约能源。那么是否意味着蒸馏法应该被 淘汰呢？具体采用何种技术，应结合国家或地区的实际情况，还要综合考虑成本、能耗、效 率、环保等诸多问题。 三、粗盐提纯 【过渡】海水淡化技术不仅可以从海水中获得淡水资源，还可以从海水中获得人类生活的必 需品——食盐。食盐的主要成分是氯化钠，对维持正常生理功能至关重要。 【提出思考】海水作为混合物，溶质有哪些？在结晶过程中，析出的晶体是单一物质吗？ 【教师】通过日晒法得到的盐为粗盐，含有氯化钠、氯化镁、氯化钙等物质。除此之外，因 为海水中含有泥沙等杂质，得到的海盐外观偏黄。再考虑到目前海洋污染等问题，我们并不 能直接食用海盐，还需要进一步加工。 【设计实验】这里展示食用盐指标，请大家设计实验来提纯粗盐。要求：颜色洁白、氯化钠 含量高。我们需要先将得到的粗盐进行溶解，然后过滤除去泥沙，再继续从滤液中获得食盐。 实验室中提纯粗盐的主要步骤包括：溶解、过滤、蒸发结晶、转移等。 【实验步骤】第一步：溶解。我们来观看视频学习具体的溶解步骤。从视频中发现，溶解后， 还有部分不溶性杂质沉淀。第二步：过滤。请大家观看操作视频，学习过滤操作过程与注意 事项。第三步：蒸发结晶。观看蒸发结晶操作步骤。最后得到较为纯净的食盐晶体。 【思考】其余可溶性杂质不能用过滤方法除去，该如何操作呢？其实，现代精制盐会继续用 化学方法使可溶性杂质转化为不溶性杂质再过滤除去。感兴趣的同学可以在课后进行拓展延 伸，对粗盐提纯展开进一步的认识与思考。 学科网（北京）股份有限公司 $