第四单元跨学科实践活动3水质检测及自制净水器教学设计--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学教学设计聚焦水质检测及自制净水器核心内容，立足水的净化原理，通过对比展示清澈与浑浊水样、播放自来水厂及乡村净水短视频导入，引导学生思考天然水杂质类型与净化方法，衔接课堂理论与生活实践。 此资料以跨学科实践为特色，融合化学、生物、地理知识，通过小组合作完成水样检测（pH、硬度等）和分层净水器制作，体现科学探究与实践、科学思维素养。采用“理论-实操-应用”教学方法，助力学生提升实验能力与责任意识，为教师提供完整教学流程与实操指导。

《跨学科实践活动3 水质检测及自制净水器》教学设计 学段：_九年级___ 学科：__化学_ 备课教师___ ___ 章节名称 第四单元 自然界的水 学时 45min 课标要求 本活动为人教版九年级化学上册第四单元跨学科实践内容，立足水的净化核心知识点，融合理化生、地理多学科知识。教材以真实生活饮水问题为载体，整合水质检测、净水原理、装置制作等内容，衔接课堂理论与生活实践，是落实混合物分离实验技能、培养学生科学探究与工程实践能力的核心实践课程，助力学生树立水资源保护意识。 内容与学情分析 学习重点 掌握沉降、过滤、吸附的净水核心原理，熟练掌握过滤实验规范操作，学会水质简易检测方法，能够利用生活材料自主设计并组装简易净水器，理解各净水材料的作用。 学习难点 理解不同净水方法的净化层级与差异，厘清净水原理与装置结构的对应关系，突破实验操作细节误差，结合检测数据分析水质问题，优化净水器设计方案。 学情分析 九年级学生已初步掌握水的组成、纯净物与混合物基础概念，具备基础化学实验操作能力，好奇心强，乐于动手实践。但学生对净水原理的系统性认知不足，实验操作规范性欠缺，缺乏数据分析、工程设计思维，难以自主结合多学科知识解决真实水质净化实际问题。 核心素养目标 宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任、证据推理与模型认知。依托实验实践，夯实化学思维，培养探究能力，树立节水护水的科学责任。 学习策略 本节课采用自主探究、小组合作、实验实操、归纳总结、学以致用的综合学习策略。学生课前自主查阅水质标准、净水材料相关资料，完成预习铺垫；课中以4人小组为单位，分工协作完成水样采集、水质检测、净水器组装、实验对比等实操任务，主动观察实验现象、记录实验数据、分析实验问题。课后结合生活实际，优化净水装置设计，拓展自来水净化流程认知。同时通过对比实验、错题纠错、方案优化的方式，夯实实验技能与原理认知，构建“理论-实操-应用”的完整学习体系，提升跨学科解决问题的能力。 学习环节 （一）情境导入，激趣启思 教师展示两组真实生活素材，一组是清澈的自来水、瓶装饮用水，另一组是浑浊的河水、池塘水以及受轻微污染的生活污水，同时播放城市自来水厂净水流程短视频、乡村简易净水科普片段。结合素材抛出生活化问题，引导学生深度思考：自然界中的水为什么不能直接饮用？浑浊的水中含有哪些杂质？生活中我们饮用的自来水是如何从天然水净化而来的？日常家用净水器又依靠什么原理实现净水效果？ 通过层层递进的问题，打破学生浅层认知，让学生意识到天然水并非纯净物，其中含有不溶性杂质、可溶性杂质、微生物等多种污染物，直接饮用会危害人体健康。同时结合当下饮水安全、水资源短缺的社会热点，引出本节课核心实践主题——水质检测及自制净水器。让学生明确本节课的学习意义，并非单纯掌握化学实验操作，而是学会运用化学知识解决生活中的真实饮水问题，激发学生的探究欲望和实践热情，树立科学用水、护水的初步意识。 随后，教师梳理本节课核心实践任务，分为两大模块：一是完成不同水样的简易水质检测，对比分析水质差异；二是探究净水核心原理，利用生活常见材料自主制作简易净水器，并检验净水效果，为后续实践探究明确方向。 （二）新知探究，夯实原理 本环节聚焦净水核心原理与水质检测基础知识，突破理论认知难点，为后续实操奠定理论基础。首先，教师引导学生分类梳理天然水中的杂质类型，根据杂质状态分为不溶性固体杂质、可溶性矿物质与色素异味杂质、细菌微生物三类，对应讲解不同杂质的净化方法，构建杂质类型与净水方法的对应模型。 针对不溶性杂质，重点讲解沉降和过滤两种基础方法。沉降分为自然沉降和吸附沉降，自然沉降是依靠重力让大颗粒不溶性杂质自主下沉，仅能去除大颗粒杂质，净化效果有限；吸附沉降需加入明矾等絮凝剂，明矾溶于水形成胶状物，可吸附水中细小悬浮杂质，使其聚集形成大颗粒沉淀，大幅提升沉降效果。随后详细拆解过滤操作的核心原理，利用滤纸的孔隙筛分作用，分离液体与不溶性固体杂质，结合实验模型讲解过滤“一贴二低三靠”的核心规范，同时分析操作失误导致滤液浑浊的常见原因，包括滤纸破损、液面高于滤纸边缘、仪器不干净等，提前规避实验误差。 针对可溶性杂质和异味色素，重点讲解活性炭吸附原理。从微观角度解读，活性炭具有疏松多孔的结构，拥有巨大的表面积，能够吸附水中的色素、异味以及部分可溶性杂质，是净水过程中核心的吸附材料，同时区分吸附净化与过滤净化的差异，明确过滤仅除不溶物，吸附可去除部分可溶性杂质。针对水中微生物，简单介绍消毒杀菌的常用方法，如自来水厂的氯气消毒、煮沸消毒等，完善净水知识体系。 在水质检测知识板块，教师讲解生活饮用水的简易检测指标，包括外观浊度、颜色、气味、pH值、硬度等。演示简易检测方法，肉眼观察水样的清澈度、颜色，通过闻气味辨别水样是否存在异味，利用pH试纸检测水样酸碱度，利用肥皂水鉴别硬水与软水。同时普及生活饮用水基本标准，让学生学会通过多项指标综合判断水质优劣，为后续水样检测实操提供理论支撑。整个新知环节坚持理论结合实例，由浅入深、层层递进，帮助学生构建系统的净水知识框架。 （三）小组实操，实践探究 本环节为课堂核心环节，以小组合作形式开展两项实操任务，分别是不同水样水质检测、自制简易净水器并检验净水效果。课前提前布置学生分组采集水样，每组准备自来水、河水、池塘水三种水样，同时准备实验器材与生活材料：烧杯、漏斗、滤纸、玻璃棒、铁架台、pH试纸、肥皂水、矿泉水瓶、剪刀、棉花、纱布、石英砂、活性炭、小卵石等。 首先开展水质检测实操，各小组按照规范流程分步检测。第一步外观检测，观察三种水样的颜色、浑浊程度，记录水样中是否有悬浮杂质、沉淀杂质；第二步气味检测，轻轻扇动闻取水样气味，辨别是否有异味；第三步酸碱度检测，用洁净玻璃棒蘸取待测水样，滴在pH试纸上，对比标准比色卡，读取pH数值，判断水样酸碱度是否符合饮用水标准；第四步硬度检测，分别向等量三种水样中加入等量肥皂水，振荡后观察泡沫多少、浮渣多少，区分硬水与软水。各小组详细记录实验数据，填写实验记录表，初步对比三种水样的水质差异，分析天然水存在的水质问题。 完成水质检测后，开展自制净水器实操。教师先展示简易净水器的结构示意图，讲解装置分层搭建逻辑，从上至下依次为小卵石、石英砂、活性炭、棉花、纱布，明确各层材料的作用：小卵石过滤大颗粒杂质，石英砂过滤细小悬浮杂质，活性炭吸附色素异味，棉花纱布阻隔材料流失、细化过滤效果。随后各小组自主开展装置制作，学生裁剪矿泉水瓶，倒置固定后逐层铺设净水材料，严格按照分层顺序搭建，保证装置稳固、层次清晰。 装置搭建完成后，各小组选取浑浊的天然水样进行净水实验，将浑浊水样缓慢倒入自制净水器中，收集流出的净化水，观察净化后水样的清澈度变化。同时将净化后的水样与原水样、自来水进行对比，再次检测净化后水样的浊度、气味、硬度等指标，记录净水效果。实验过程中，教师巡回指导，及时纠正学生操作不规范问题，解答学生疑问，引导学生观察实验细节，思考装置分层、材料用量对净水效果的影响。 实操过程中，重点培养学生的分工协作能力，每组明确记录员、操作员、监督员、汇报员职责，确保人人参与实验，同时培养学生严谨的实验态度，规范实验操作，如实记录实验现象与数据，杜绝随意修改实验结果。 （四）成果分析，答疑解惑 实验实操结束后，进入成果分析与问题研讨环节。各小组依次展示实验记录表、自制净水器成品、净水前后水样对比样品，汇报本组的水质检测结果和净水实验结论。首先对比三组原始水样的检测数据，总结天然水普遍存在浑浊、含有杂质、硬度偏高、部分存在异味等问题，不符合饮用水标准。再对比净水前后的水样指标，总结自制净水器的净水效果，明确简易净水器可有效去除水中不溶性杂质、色素和异味，显著改善水质，但无法去除水中可溶性矿物质和微生物，无法将硬水完全转化为软水，不能达到直接饮用的标准。 针对各小组实验中出现的共性问题展开集中研讨，部分小组净化后的水样依然轻微浑浊，引导学生自主分析原因，总结出装置搭建不规范、材料铺设层次混乱、水样倾倒速度过快、滤纸或棉花铺设不紧密等核心问题。同时引导学生思考优化方案，如细化材料分层、减慢倒水速度、增加活性炭用量、多次过滤净化等。针对部分小组检测的pH值偏差、肥皂水实验现象不明显等问题，统一纠错，明确检测操作的细节规范。 教师结合学生汇报内容，梳理本节课核心知识点，系统总结沉降、过滤、吸附三种净水方法的净化层级，明确单一净水方法的局限性和组合净水的优势，构建完整的净水流程模型。同时区分实验室净水与自来水厂工业净水的差异，补充自来水厂后续的消毒、深度净化流程，拓宽学生认知。针对学生的疑问，如“活性炭能否长期重复使用”“如何彻底软化硬水”“自制净水器能否长期使用”等问题，逐一解答，深化学生对净水知识的理解。 （五）课堂小结，梳理体系 课堂最后，师生共同梳理本节课知识与实践体系，构建结构化知识框架。知识层面，总结天然水的杂质类型、四种常用净水方法的原理与作用、水质简易检测指标与方法、硬水软水的鉴别方式；实操层面，梳理过滤实验规范操作、简易净水器的搭建流程与优化技巧；素养层面，总结科学探究的基本流程、小组合作的实践方法、跨学科解决问题的思维方式。 教师着重强调本节课的核心价值，本节课不仅掌握了基础的化学实验技能和净水知识，更学会了从真实问题出发，通过猜想、实验、验证、优化的科学探究流程解决实际问题，培养了工程设计、数据分析、创新优化的综合能力。同时再次强化水资源保护的重要意义，引导学生将科学知识、探究能力、社会责任融为一体，真正实现学以致用，让化学服务于生活、服务于社会。最后梳理本节课重难点，针对学生薄弱点再次强化，帮助学生查漏补缺，巩固课堂所学。 ( - 3 - ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $