第二章跨学科实践活动2 自制净水器--2025-2026学年九年级化学沪教版上册

该初中化学教学设计聚焦水的净化原理（沉淀、过滤、吸附等），通过野外浑浊水、自来水厂及家用净水器情境导入，引导学生回顾天然水杂质类型与对应净化方法，搭建从理论到实践的学习支架，为自制净水器设计奠定基础。 特色在于跨学科实践整合化学净化原理、物理过滤结构与工程设计，通过任务驱动（野外应急净水）引导小组协作设计方案、动手制作并测试优化，培养科学探究与实践能力及科学思维，提升学生创新意识与问题解决能力，为教师提供结构化跨学科教学范例。

2025-2026年度 九 年级 化学 备课 年 月 日 教 学 课 题 跨学科实践活动2 自制净水器 课型 新授 课时 第 1 课时 总 1 课时 教 学 目 标 1.进一步巩固水净化的原理和方法。 2.学会设计和制作简单的净水器。 3.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，培养创新意识及敢于质疑、严谨求实的科学态度。 教 学 重 点 自来水厂和家用净水器净水原理；自制净水器的设计思路；净水效果的测试与评价 教 学 难 点 跨学科知识整合；控制变量法探究净水效率的影响因素；设计方案的可行性与净水效果的平衡。 教 学 过 程 集 体 备 课 二 次 备 课 任务一情境导入：任务驱动，明确目标 生活情境： 展示野外浑浊水源、自来水厂净水场景、家用净水器的图片，提问：“野外的浑浊水不能直接饮用，自来水厂是如何将天然水净化为生活用水的？家用净水器又如何进行二次净化？我们能否利用生活中的常见材料，制作一款简易净水器，解决野外应急饮水净化问题？” 明确目标： 本节课将先了解自来水厂和家用净水器的净水原理，再结合水的净化知识，设计自制净水器方案，下节课完成制作、测试与优化。 任务二探究新知：调研分析，奠定基础 环节1：回顾水的净化原理： 小组讨论：“天然水中含有哪些杂质？对应的净化方法有哪些？” 梳理总结： 集 体 备 课 二 次 备 课 杂质类型 净化方法 核心作用 对应材料 大颗粒难溶性杂质（泥沙、卵石） 小颗粒难溶性杂质（悬浮物） 有色、有异味杂质 可溶性杂质（无机盐、离子） 细菌、微生物 环节2：了解自来水厂与家用净水器的净水逻辑： 展示自来水厂净水流程（加絮凝剂→沉降→过滤→消毒→供水）和家用净水器结构（PP 棉→活性炭→反渗透膜→活性炭），引导学生发现核心逻辑： 净化顺序：“先大后小”（先除大颗粒杂质，再除小颗粒、可溶性杂质）； 净化程度：“由低到高”（沉淀→过滤→吸附→消毒→蒸馏）。 环节3：明确混合物分离的一般思路： 总结：分析混合物成分→寻找成分性质差异→利用性质差异选择分离方法→按合理顺序组合方法，最终实现混合物分离。 环节4：方案设计：小组协作，绘制蓝图 设计流程引导： 明确净化目标（去除浑浊水中的泥沙、悬浮物、有色杂质）→ 选择净化材料→ 设计分层结构（保证水流顺畅，材料分层合理）→ 考虑便携性与安全性。 小组设计任务： 填写《自制净水器设计方案表》，包含： 净化目标（明确去除的杂质类型）； 材料清单（注明每种材料的作用，如小卵石：去除大颗粒泥沙）； 集 体 备 课 二 次 备 课 结构示意图（标注材料分层顺序、进水口与出水口）； 预期效果（如净化后水变澄清、无色、无异味）； 安全措施（如材料干净无异味、避免水流过快导致杂质泄漏）。 方案交流与指导： 各小组展示初步设计方案，师生共同点评： 合理性：材料分层是否符合 “先大后小” 逻辑（如小卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉→纱布）； 可行性：材料是否易得、结构是否稳定、水流是否顺畅； 创新性：是否有优化设计（如增加活性炭用量提升吸附效果、用纱布固定材料防止分层混乱）。 环节5：明确制作要点 回顾上节课设计方案，强调关键注意事项： 材料分层：按 “小卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉→纱布” 的顺序填充，每层用纱布分隔，防止材料混合； 结构固定：填充材料不宜过紧（避免水流过慢）或过松（避免杂质泄漏）； 安全操作：所用材料需清洗干净，避免引入新杂质；测试时注意水流速度，避免水溢出。 分发材料，明确制作时间（20 分钟）和测试评价标准。 环节6：动手制作：小组协作，解决问题: 制作步骤参考： 预处理材料：将小卵石、石英砂清洗干净，活性炭晾干，纱布剪成合适大小； 改造容器：将矿泉水瓶截去底部，瓶口朝下作为出水口，底部作为进水口； 分层填充：从出水口到进水口依次填充纱布→蓬松棉→活性炭→纱布→石英砂→纱布→小卵石→纱布（每层厚度约 1-2cm，用纱布固 定）； 检查调试：轻轻挤压容器，观察材料是否牢固，水流是否顺畅。 教师巡回指导： 帮助解决突发问题：如水流过慢（适当松动上层材料）、材料混合（增加纱布分隔层）、漏水（用纱布或胶水密封瓶口）； 强调细节：活性炭层厚度需足够（保证吸附效果），蓬松棉需蓬松（过滤细小杂质）。 环节7：测试优化：效果评价，改进方案: 测试与记录： 各小组取 100mL 浑浊的红墨水水样（含泥沙和红墨水），缓慢注入自制净水器，完成测试并记录： 测试指标 原始水样 净化后水样 改进方向 净化用时（秒） 回收水量（mL） 浑浊度 颜色 气味 TDS 值（ppm） 用 TDS 笔检测水样的 TDS 值（总溶解固体含量），对比原始水样与净化后水样的数值变化，直观判断净水效果。 评价与互评： 填写《自制净水器评价表》，从净水效果、材料选择、结构设计、成本、便携性 5 个维度进行小组互评，给出具体改进建议（如 “活性炭用量不足，导致颜色未完全去除，建议增加活性炭层厚度”）。 优化与总结： 小组根据测试结果和互评建议，现场进行简单优化（如补充活性炭、调整材料松紧度）； 典型方案展示：选取 2-3 组优秀作品，分析其优点（如分层清晰、净水效果好、便携性强），总结成功经验。 任务三：课堂小结与作业布置 小结： 核心知识：自制净水器的核心是利用沉淀、过滤、吸附原理，按 “先大后小” 顺序去除杂质；净水效果受材料选择、分层结构、水流速度等因素影响。 核心能力：跨学科整合（化学净化原理 + 物理过滤结构 + 工程设计）、方案设计、动手实践、测试优化。 拓展作业： 针对自制净水器的局限（如无法去除可溶性杂质、细菌），设计改进方案（如增加消毒层、结合蒸馏装置），绘制改进示意图。 板书 设计 跨学科实践活动2 自制净水器 一、净水原理与核心逻辑 1.杂质与对应净化方法： 2.净水核心逻辑：顺序、程度、混合物分离思路。 二、自制净水器设计与制作 材料选择（按分层顺序）： 各层作用： 制作要点：材料清洗干净、填充松紧适度、结构稳定、便于操作与携带 三、测试与优化 测试指标、影响因素、优化方向。 教学 反思 1 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $