3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器教学设计--2026-2027学年九年级化学科粤版上册

该初中化学教学设计聚焦水的净化原理及自制净水器实践，涵盖沉淀、过滤、吸附等方法。通过天然水与自来水对比情境及短视频导入，衔接水的组成与水资源保护知识，引导学生思考杂质类型与净化方法，搭建学习支架。 此设计以跨学科实践为核心，小组合作自制净水器，融合化学原理与工程设计，如明矾沉淀对比实验、材料顺序优化及误差分析，落实科学探究与实践、科学思维素养。提升学生动手与创新能力，为教师提供详细实操指导，助力高效教学。

《3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器》教学设计 学段：_九年级___ 学科：__化学_ 备课教师___ ___ 章节名称 第三单元 维持生命的物质——氧气、水 学时 45min 课标要求 本节课是科粤版九年级上册第三单元的跨学科实践核心内容，衔接水的组成、水资源保护相关知识，融合化学、物理、工程实践等多学科内容。教材以天然水净化为核心，介绍沉淀、过滤、吸附等基础净水方法，依托自制净水器实践活动，落实混合物分离的化学核心思路。侧重理论联系生活，培养学生实验操作与工程设计能力，是新课标实践育人的关键课时，为后续物质分离提纯学习奠定基础。 内容与学情分析 学习重点 掌握沉淀、过滤、吸附等常见水的净化原理与操作方法，熟练掌握过滤实验基本操作，明确简易净水器的结构、材料作用及组装逻辑，能独立完成净水器制作与净水实验。 学习难点 理解不同净水方法的净化层级差异，区分除不溶性杂质与可溶性杂质的净化原理，结合材料特性优化净水器结构，精准分析净水实验误差并改进装置。 学情分析 九年级学生已掌握基础化学实验操作，知晓水是生命资源，对生活中自来水、净水器有感性认知，但不了解净水核心原理与工业流程。学生形象思维占主导，动手实践意愿强，但抽象理解净化层级、材料筛选逻辑的能力薄弱，实验操作规范性不足，工程设计与优化思维欠缺，适合通过实操探究、分层引导突破重难点。 核心素养目标 宏观辨识与微观探析：辨析水中杂质与净水原理；科学探究与创新意识：动手实验并优化装置；科学态度与社会责任：树立节水净水意识；证据推理与模型认知：构建物质分离净水模型。 学习策略 本节课采用“情境导学+自主探究+小组合作+实践创新+总结迁移”的综合学习策略。学生以生活净水情境为切入点，自主观察天然水杂质类型，结合教材文本梳理沉淀、过滤、吸附的理论知识，构建基础认知框架。小组合作完成过滤实验、净水器设计与组装，分工协作落实选材、搭建、测试、记录全流程，在实操中规范实验技能。通过对比不同材料、不同装置的净水效果，主动探究误差原因，自主优化装置结构，培养创新思维。课后结合家用净水器、自来水厂净水流程拓展延伸，实现知识生活化迁移，同时通过错题整理、实验复盘，巩固净水原理与操作规范，提升自主探究与工程实践能力。 学习环节 （一）情境导入，激趣设问，对接生活认知 教师展示两组对比素材，一组是野外河流、池塘的浑浊天然水，水体中可见泥沙、悬浮杂质，水质浑浊；另一组是家中饮用的清澈自来水、纯净水。同时播放短视频，展示野外取水无法直接饮用、自来水厂净水供水的日常场景，贴合学生生活实际。随后抛出递进式问题，引导学生深度思考：天然水为什么不能直接饮用？水中包含哪些类型的杂质？生活中我们通过哪些方式净化水质？自来水是如何从浑浊天然水变成可饮用水的？ 鼓励学生结合生活经验自由发言，分享自己见过的净水方式，如静置沉淀、烧开、使用饮水机、家用净水器等。教师对学生的回答进行梳理总结，明确天然水属于混合物，其中含有三类核心杂质，分别是泥沙等不溶性大颗粒杂质、色素异味等可溶性杂质，以及细菌、微生物等有害杂质，不同杂质需要对应的净化方法去除。顺势引出本节课核心主题，水的净化方法探究与简易净水器自制实践，让学生明确本节课学习目标，建立“生活问题—化学原理—实践应用”的学习思维，激发学生探究兴趣与实践欲望，为后续理论学习和实验操作做好铺垫。 （二）新知探究，分层突破，夯实理论基础 本环节聚焦教材核心知识点，分层讲解沉淀、过滤、吸附三种基础净水方法，结合杂质类型对应讲解净化原理、适用范围和净化效果，逐一突破基础知识难点。首先讲解沉淀法，教师展示提前准备的两杯浑浊天然水，一杯直接静置，一杯加入明矾后静置，让学生直观对比观察两杯水体的变化。学生可清晰观察到，自然静置的水体沉淀速度慢，底部仅有少量泥沙沉降，水体依旧浑浊；加入明矾的水体快速分层，大颗粒杂质快速沉降，上层水体明显变清澈。 教师结合现象讲解沉淀原理，自然沉淀仅依靠重力去除水中大颗粒不溶性杂质，净化效果较弱；明矾属于絮凝剂，溶于水后可形成胶状物，吸附水中悬浮的细小杂质，使细小杂质凝聚成大颗粒快速沉降，大幅提升沉淀效果。同时明确沉淀法的局限性，仅能去除不溶性大颗粒杂质，无法除去可溶性杂质和微生物，净化层级较低。 （三）实践实操，小组协作，自制简易净水器 本环节是本节课核心实践环节，落实跨学科实践育人目标，培养学生工程设计与动手操作能力。课前教师提前准备充足实验材料，包括塑料矿泉水瓶、小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉、滤纸、剪刀、细绳、浑浊天然水等，课堂上以四人小组为单位，分工协作开展实践活动，每组设置设计员、操作员、记录员、质检员，明确各司职责，保障实践有序开展。 首先引导学生结合所学净水原理，自主设计净水器结构。教师引导学生思考过滤材料的摆放顺序、层级厚度的设计逻辑，结合粗滤、细滤、吸附的净化顺序，明确自上而下的材料排布规则，依次为小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉。同时讲解各材料的作用，小卵石间隙较大，用于初步过滤水中粗大泥沙杂质，完成粗滤；石英砂间隙更小，进一步过滤细小悬浮杂质；活性炭负责吸附色素、异味；底部蓬松棉起到隔离材料、防止活性炭粉末流出、二次过滤的作用。 学生自主开展装置制作，先将矿泉水瓶从中间剪开，瓶口部分倒置在瓶底部分上方，形成漏斗装置。依次在瓶内铺设蓬松棉、活性炭、石英砂、小卵石，控制各材料厚度均匀，保证装置结构稳定、层级清晰。制作完成后，小组先自查装置问题，如材料顺序是否颠倒、层级是否混乱、装置是否漏水等，自查无误后，开始净水测试。将准备好的浑浊天然水缓慢倒入自制净水器中，观察滤液状态，对比原水与净化后水体的清澈度、气味差异，详细记录实验现象与净水效果。 实验过程中，教师巡回指导，及时纠正学生不规范操作，针对学生出现的材料铺设过厚导致过滤过慢、材料顺序颠倒净水效果差、装置漏水等问题，引导学生自主分析原因、调整装置、重新测试。同时鼓励小组之间相互交流、对比装置差异与净水效果，探究影响净水效果的因素，如材料厚度、材料纯度、过滤速度、装置密封性等，培养学生的探究能力与问题解决能力。全程引导学生规范记录实验数据，留存实验现象，为后续实验分析与装置优化提供依据。 （四）探究辨析，答疑解惑，突破教学难点 实践操作结束后，针对本节课教学难点开展集中探究辨析，解决学生实操中出现的问题，深化学生对净水原理与装置设计的理解。教师汇总各小组实验结果，展示不同小组的净水效果，有的小组净化后水体清澈无异味，有的小组滤液依旧轻微浑浊、带有异味。引导学生小组讨论，分析净水效果不佳的核心原因，结合实验现象推理本质问题。 师生共同总结常见实验误差与问题成因，滤纸或蓬松棉破损导致细小杂质漏出、液面过高导致未过滤液体流出、材料顺序颠倒导致吸附过滤不充分、活性炭用量不足无法完全吸附色素异味、过滤速度过快导致净化不彻底等。随后重点辨析核心难点问题，三种净水方法的净化差异与适用范围，明确沉淀、过滤只能去除不溶性杂质，无法去除溶于水的杂质和微生物，活性炭吸附仅能去除部分可溶性色素和异味，无法实现纯水制备，帮助学生厘清不同净水方法的层级局限。 同时延伸拓展，对比自制简易净水器与家用净水器、自来水厂净水流程的差异，讲解工业净水还包含消毒、蒸馏等工序，消毒可杀灭水中细菌微生物，蒸馏可得到纯水，完善学生对净水体系的认知。针对学生存在的装置设计误区，引导学生自主优化净水器方案，如增加过滤层级、加厚活性炭层、优化材料排布、控制过滤速度等，让学生在纠错、优化中深化知识理解，突破本节课难点，构建完整的净水知识与实践体系。 （五）课堂总结，复盘提升，梳理学习收获 课堂最后，师生共同完成本节课整体复盘总结。教师引导学生自主发言，分享本节课的知识收获、实验技能提升、探究感悟，梳理本节课的重点知识、操作要点、难点突破方法。教师对学生的课堂表现、实验实操、小组合作、探究思考情况进行整体点评，肯定学生的实践成果与创新思路，针对性纠正学生存在的知识误区、操作短板。 再次强化本节课核心重难点，沉淀、过滤、吸附的净水原理，过滤实验操作规范，简易净水器的设计与优化思路，明确不同净水方法的净化层级差异。同时总结本节课的跨学科学习价值，融合化学、物理、工程设计、环境科学等多学科知识，培养学生科学探究、动手实践、创新优化、社会责任的综合素养。最后梳理本节课的学习方法，自主探究、小组协作、实操验证、反思优化，帮助学生固化科学学习思维，为后续化学实验与实践类课程学习提供方法支撑。 ( - 3 - ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $