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实践，核心知识点为沉淀、过滤、吸附净水原理，小卵石等材料作用及水质检测方法。通过展示吉林松花江浑浊水样等乡土情境导入，连接天然水杂质认知与净水任务，搭建生活到化学的学习支架。 特色在于跨学科融合与实践创新，融合地理（本地水源）、数学（数据记录）、工程（装置设计）等，落实科学探究与实践素养。通过对比填料顺序归纳分层规律，培养科学思维，结合松花江治理素材强化科学态度与责任。小组制作净水器、水质数据对比等活动提升学生实践能力，为教师提供分层教学与跨学科设计参考。

九年级化学上册教案 课题 第四单元 跨学科实践活动3水质检测及自制净水器 第1课时 总第1课时 设计者 参研人 授课时间 月 日第 节 素养目标 化学观念 掌握沉淀、过滤、吸附三种净水原理，知道小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉各自净水作用，理解物质性质决定用途。 区分天然水（混合物）、净化后水（仍含可溶性杂质，非纯水），建立物质分类观；能从微观说明活性炭疏松多孔结构可吸附色素、异味分子。 结合松花江吉林段本地水源，认识天然水中悬浮颗粒、色素、可溶性杂质的种类，建立水资源物质认知。 科学思维 通过水样检测、净水器分层设计，形成问题→方案→制作→测试→优化工程设计推理逻辑。 对比不同填料顺序净水效果，归纳 “由粗到细、先过滤后吸附” 分层规律，辨析填料颠倒造成净水效果变差的原因。 结合 pH、肥皂水硬度检测数据，定量分析水质差异，培养数据对比、证据分析思维；融合地理、数学、美术多学科综合思考。 科学探究与实践 规范完成浑浊水样外观、气味、酸碱度、硬度四项检测，熟练过滤基础操作。 小组分工完成净水器绘图设计、裁剪组装、净水测试、效果对比全套实践流程，利用生活废旧塑料瓶完成装置制作，践行废物再利用。 根据净水浑浊度、流速、异味去除效果，自主提出装置改进方案，完成二次优化测试，提升工程实践与创新能力。 科学态度与责任 结合吉林松花江、本地村镇井水、冬季融雪水污染乡土素材，认识水资源保护重要性，树立节水、护水社会责任。 小组协作完成制作、展示、互评，养成分工合作、实事求是记录实验数据的严谨习惯。 践行废旧塑料瓶回收再利用，树立绿色环保、低碳生活理念；了解城市自来水厂净水工艺，体会化学服务民生价值。 教学重难点 重点： 沉淀、过滤、吸附净水原理，各层材料净水功能； 简易净水器正确分层顺序（小卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉）； 水样水质检测规范操作，小组装置制作与效果验证。 难点： 理解活性炭微观吸附原理，区分过滤（除不溶物）与吸附（除色素异味）差异； 依据净水短板自主设计优化改进方案； 跨学科融合（化学 + 地理 + 工程 + 数学 + 美术）综合解决真实水质问题。 教学准备 多媒体资源 吉林松花江实拍水样、本地自来水厂净水流程短视频、简易净水器分层示意图、水质检测记录表、小组互评量表、分层优化案例 PPT。 实验 & 制作材料 水样：松花江河水、井水、自来水； 检测器材：烧杯、玻璃棒、pH 试纸、肥皂水、漏斗、滤纸； 制作耗材：废弃塑料瓶、剪刀、纱布、小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉、托盘、接水杯； 配套资料 水样检测记录表、净水器设计绘图单、分层课后实践任务单、小组互评打分表。 跨学科 & 乡土素材 地理：吉林水资源分布、松花江污染源；数学：记录净水时长、浑浊度数据；美术：净水器外观美化、实践海报；工程：装置流速优化；本地村镇井水冬季浑浊实拍图。 教学板块 教与学活动 二次备课 导入新课 任务一：水质前置检测 任务二：净水器方案设计 任务三：小组制作 + 净水测试 课堂练习与小结 教师活动 展示吉林松花江浑浊水样、村镇井水实拍图片，提问：咱们家乡的河水、井水含有泥沙、色素、异味，如何把浑浊天然水变清澈？城市自来水厂是怎样净化水源？引出本节课跨学科实践任务：自制简易净水器，板书课题。 学生活动 观察本地水样，结合生活井水、自来水体验思考净水方法，明确本节课制作、检测、优化三大实践任务。 设计意图 乡土真实情境切入，将化学知识与吉林本地水资源结合，激发探究与护水意识。 教师活动 1. 讲解四项检测标准：外观浑浊度、气味、pH 酸碱度、肥皂水区分硬软水； 2. 示范操作：玻璃棒蘸取水样点 pH 试纸、等量肥皂水振荡对比泡沫； 3. 布置小组任务：分别检测松花江河水、井水、自来水，填写数据记录表。 学生活动 小组分工操作，记录水样颜色、有无沉淀、气味、pH、泡沫多少，对比三类水质差异，讨论天然水中杂质类型。 设计意图 用定量数据直观体现天然水杂质，为后续净水效果对照提供依据，落实科学数据思维。 教师活动 1. 讲解四层材料净水作用： 小卵石：截留大泥沙；石英砂：过滤细小悬浮颗粒；活性炭：吸附色素、异味；蓬松棉：阻挡活性炭粉末流失； 2. 强调分层核心原则：由粗到细，每层纱布隔开，防止材料混合；展示错误分层（活性炭放上层）反面案例； 3. 发放绘图单，要求小组绘制装置图，标注每层材料、厚度、进出水口。 学生活动 小组讨论设计方案，绘制简易净水器结构图，标注各层功能，交流流速、密封性优化思路（工程跨学科）。 设计意图 融合工程设计、美术绘图知识，先设计再制作，培养规划创新思维。 教师活动 1. 巡视指导塑料瓶裁剪、分层铺设，提醒每层用纱布隔离、底部蓬松棉压实； 2. 分发浑浊江水样，指导缓慢倒入装置，收集净化后水样； 3. 引导对比：净化前后水样浑浊度、气味、肥皂水泡沫差异，记录净水耗时； 4. 针对过滤慢、仍有异味等问题，启发小组思考改进方法（加厚活性炭、增加卵石层）。 学生活动 分工裁剪、铺料、组装装置；倒入江水完成净化，对比净化前后水质；记录数据，小组讨论装置缺陷，现场小幅优化调整。 设计意图 动手实践落实过滤、吸附化学原理，融合数学计时定量分析，培养实操与问题解决能力。 教师活动 组织各小组上台展示净水器，汇报设计思路、净水效果、改进措施；师生共同梳理净水三大原理、分层顺序、本地护水要点；发放互评量表，从净水效果、创新设计、小组合作打分。 学生活动 小组代表展示成果，倾听互评建议；共同梳理本节课跨学科收获，交流家乡节水护水办法。 设计意图 成果展示锻炼表达，互评反思优化方案，升华水资源保护社会责任素养。 分层实操：基础组完成标准净水器组装；中等组完成水质四项检测；优等生自主设计双层吸附改良装置； 课堂生成：学生提出 “净水器能除去可溶性钙镁离子吗”，补充讲解过滤吸附无法除硬离子，蒸馏才可； 乡土拓展：课堂剩余时间播放吉林松花江治理短视频，介绍本地秸秆、生活污水治理措施； 材料备用：提前多准备活性炭、纱布，避免小组耗材不足。 板书设计 第四单元 跨学科实践活动3水质检测及自制净水 器一、天然水中杂质（吉林江 / 井水） 不溶性泥沙、色素、异味、可溶性矿物质 二、三层净水原理 1. 沉淀 + 过滤：小卵石、石英砂→除去悬浮泥沙 2. 吸附：活性炭（多孔结构）→吸附色素、异味 三、标准分层（从上至下） 纱布→小卵石→纱布→石英砂→纱布→活性炭→蓬松棉 原则：由粗到细，纱布隔离各层 四、跨学科融合 化学（净水原理）+ 地理（本地水源）+ 工程（装置设计）+ 数学（水质数据）+ 美术（绘图） 五、护水责任（吉林本地） 减少污水排放、节约用水、保护松花江水源 教学反思 本节课依托吉林松花江乡土素材，学生实践参与度高，能熟练掌握过滤、吸附净水原理与标准分层结构；但部分小组忽略纱布分层，造成材料混合、净水流速慢。跨学科绘图、数据记录任务能有效锻炼综合思维，后续可增加水厂实地参观课后拓展，进一步强化家乡水资源保护的责任意识。 分层作业 基础巩固（全员必做） 1. 简易净水器中活性炭作用是（） A. 过滤泥沙 B. 吸附色素异味 C. 杀菌消毒 D. 降低水硬度 2. 净水器从上到下第一层材料是____，作用____。 3. 记录课堂净化前后江水外观、气味两点变化。 能力提升（中等难度） 1. 若将活性炭放在最上层，净水效果会变差，请说明原因。 2. 写出两条吉林本地保护松花江水资源可行措施。 3. 绘制优化后的改良净水器简易图，标注改进位置。 拓展探究（选做拔高） 1. 家庭实践：利用废旧矿泉水制作小型净水器，净化家中浑浊井水，拍摄对比照片； 2. 跨学科实践：制作 “守护松花江” 科普手抄报，融合地理、化学净水知识； 3. 查阅本地自来水厂完整净水流程，简要梳理 4 步工艺。 参考答案 基础巩固 1. B；2. 小卵石，过滤大颗粒泥沙；3. 示例：浑浊变澄清、异味明显减轻 能力提升 1. 上层大泥沙会堵塞活性炭孔隙，快速失去吸附能力； 2. 生活污水集中处理、减少农田化肥随雨水流入江河； 3. 示例：加厚活性炭层、增加双层纱布阻隔。 拓展探究 1. 提示：分层严格遵循粗到细； 2. 手抄报包含水源污染、净水原理、节水标语； 3. 取水→沉淀过滤→活性炭吸附→消毒→入户。 学科网（北京）股份有限公司 $