跨学科实践活动 水质检测及自制净水器 导学案-2026-2027学年八年级化学沪科版（五四学制）全一册

该初中化学导学案围绕“水质检测及自制净水器”跨学科实践展开，引导学生认识天然水与纯净水差异，掌握沉降、过滤、吸附等净水方法，学会水质检测及净水器制作。通过课前预习（基础概念、跨学科知识、生活调研）铺垫，课中小组合作探究五大任务，形成从理论到实践的学习支架。 特色在于跨学科融合物理、生物、地理知识，学生自主设计实验、优化净水器，培养科学探究与实践能力。结合自来水厂净水视频和实验器材，通过水质检测实践树立节水护水意识，落实科学态度与责任，助力学生从宏观微观结合理解净水原理，提升解决实际问题能力。

初中化学“导·学·练”课堂导学案 年级 八年级 科目 化学 周次 设计者 序号 班级 主题与课时 跨学科实践活动 水质检测及自制净水器 课型 新授 审核人 学校审核 姓名 课标要求 依据2022版义务教育化学课标，本跨学科实践活动要求学生认识天然水与纯净水的差异，掌握沉降、过滤、吸附等基础净水方法，学会简单水质检测操作。融合物理、生物、地理跨学科知识，完成净水器设计与制作实践，体验工程设计与科学探究流程。树立水资源保护意识，能结合生活实际分析水污染问题，践行绿色节水的生活理念，提升解决真实环境问题的实践能力。 学习目标 宏观辨识与微观探析：区分纯水与天然水的宏观特征，从微观角度理解活性炭吸附、过滤净水的原理。 科学探究与创新意识：自主设计水质检测方案、搭建净水装置，优化实验设计。 变化观念与平衡思想：认知净水过程多为物理变化，理解水的自然净化与人工净化差异。 科学态度与社会责任：严谨完成实验操作，关注水质安全与水资源现状，主动践行护水节水责任。 重难点 教学重点：掌握沉降、过滤、吸附的净水原理与规范操作，学会利用TDS值、肥皂水检测水质，熟知自制净水器的材料作用与搭建流程。 教学难点：结合跨学科知识优化净水器结构，分析净水实验误差原因，对比不同净水方法的净化效果，能根据水质问题针对性改进装置，建立理论知识与实际净水工程的关联。 资源与 建议 教学资源：教材配套图文素材、自来水厂净水流程视频、TDS水质检测笔、浑浊天然水、肥皂水、活性炭、石英砂、蓬松棉、纱布、塑料瓶、烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸等实验器材；水资源污染与保护科普资料、古今净水技术对比素材。 教学建议：本活动为跨学科实践课，以学生自主探究为主、教师指导为辅。课前布置预习任务，让学生自主搜集生活净水素材。课中以小组合作形式开展实验，鼓励学生大胆创新装置结构。融合物理过滤原理、生物水质健康知识、地理水资源分布知识，落实跨学科融合。课后引导学生拓展实践，调查家庭用水水质，实现学以致用，同时注重培养学生规范实验操作和团队协作能力。 学习过程 （一）课前预习案 结合沪科版八年级全一册化学新教材内容，完成以下预习任务，自主梳理基础知识点，提前感知本节课跨学科实践核心内容，为课中实验探究做好铺垫。 预习任务一：基础概念自主梳理 1. 认真阅读教材中水的相关内容，填空：自然界中的河水、湖水、井水等天然水属于________（填“纯净物”或“混合物”），其中含有________、________不溶性杂质和可溶性杂质、微生物等；蒸馏水、纯净水属于________（填“纯净物”或“混合物”）。 2. 教材中介绍的基础净水方法有四种，分别是________、________、________、________。其中净化程度最低的是________，净化程度最高的是________。 3. 过滤操作是分离________杂质和水的常用方法，该过程属于________（填“物理”或“化学”）变化，原因是________________。 4. 活性炭是常用净水吸附剂，其具有________的结构特点，因此具备吸附性，可吸附水中的________和________，该吸附过程为________变化。 5. 生活中常用________区分硬水和软水，产生泡沫多、浮渣少的是________，泡沫少、浮渣多的是________；生活中软化硬水的常用方法是________。 预习任务二：跨学科知识衔接思考 1. 结合物理学科知识思考：过滤操作利用了物质的什么性质差异？滤网、滤纸的孔径大小对过滤效果有什么影响？ 2. 结合生物学科知识分析：被污染的水中含有细菌、微生物等，直接饮用会对人体健康造成哪些危害？净水过程如何减少水中有害微生物？ 3. 结合地理学科知识简述：我国淡水资源现状如何？天然水体的自然净化能力有限的原因是什么？ 预习任务三：生活实践调研与疑问记录 1. 观察家庭净水设备（净水器、饮水机），记录设备的净水方式和出水特点，简单猜测其净水原理。 2. 自主搜集资料，了解TDS水质检测笔的使用方法和数值含义，初步知晓水质检测的核心标准。 3. 预习过程中，记录自己的疑惑问题：（至少写出2个） 问题1：________________________________ 问题2：________________________________ 预习任务四：实验器材认知 识别本节课实验器材，结合教材内容写出对应用途： 1. 滤纸：________________ 2. 活性炭：________________ 3. 石英砂、蓬松棉：________________ 4. TDS检测笔：________________ （二）课中探究案 本节课以小组合作探究为核心，围绕“认知净水原理—检测天然水质—自制净水装置—优化实验方案—总结实践收获”五大任务开展跨学科实践探究，结合教材核心知识点，层层递进突破重难点，落实核心素养。 探究任务一：纯水与天然水的差异探究 探究目标：区分纯水与天然水的宏观差异，理解天然水需要净化的原因。 探究过程：小组观察对比蒸馏水、校园池塘水、自来水三种水样，完成实验记录与思考。 1. 肉眼观察：观察三种水样的颜色、浑浊度，记录现象。蒸馏水清澈透明，无杂质；自来水轻微透明，无明显浑浊；池塘水浑浊，含有悬浮杂质，部分水样带有细微颜色。 2. 结合教材知识分析：天然水之所以浑浊、含有杂质，是因为水体在自然循环过程中，溶解了土壤中的矿物质、空气中的杂质，同时混入了泥沙、微生物等，因此天然水不适合直接饮用，必须经过净化处理。 3. 小组讨论：天然水中的杂质分为哪两类？不同类型杂质需要对应的净水方法，请结合教材内容完成填空。不溶性杂质可通过________、________方法除去，可溶性杂质、色素异味可通过________方法除去。 探究思考：为什么静置后的天然水依然不能直接饮用？请从杂质类型和水质安全角度分析。 探究任务二：基础净水实验操作探究 探究目标：熟练掌握沉降、过滤、吸附三种基础净水操作，掌握操作规范，理解净水原理。 活动1：沉降实验 取两份等量浑浊的天然水，一份直接静置，一份加入少量明矾后静置，对比观察沉降效果。明矾溶于水形成胶状物，可吸附水中悬浮的细小杂质，使杂质快速沉降，该过程为物理变化。小组记录两份水样的沉降速度、浑浊度变化，总结沉降净水的适用范围：适用于除去水中较大颗粒的不溶性杂质。 活动2：过滤实验（核心操作） 结合教材过滤操作要点，完成实验，牢记“一贴、二低、三靠”操作规范。一贴：滤纸紧贴漏斗内壁，无气泡；二低：滤纸边缘低于漏斗边缘、液面低于滤纸边缘；三靠：烧杯紧靠玻璃棒、玻璃棒下端轻靠三层滤纸处、漏斗下端紧靠烧杯内壁。 小组完成过滤实验后，观察滤液状态，思考问题：若过滤后滤液仍然浑浊，可能的原因有哪些？对应的解决方法是什么？结合教材知识点总结常见原因：滤纸破损、液面高于滤纸边缘、承接烧杯不干净。同时思考过滤操作只能除去哪种杂质，能否除去水中的色素、异味和可溶性矿物质。 活动3：吸附实验 取过滤后的水样，加入适量活性炭，振荡静置，观察水样颜色、气味变化。实验发现，原本略带颜色、异味的水样变得清澈无味。结合教材微观知识分析：活性炭疏松多孔的微观结构，使其具备巨大的表面积，可吸附水中的色素分子、异味分子以及部分可溶性杂质，实现水质进一步净化。小组总结吸附净水的优势与局限性。 探究任务三：水质检测跨学科探究 探究目标：掌握两种简易水质检测方法，结合跨学科知识判断水质优劣，理解水质与人体健康、生态环境的关联。 活动1：硬水和软水检测 分别取蒸馏水、自来水、过滤后的天然水，加入等量肥皂水，振荡后观察泡沫、浮渣情况，记录实验现象并判断水质类型。结合生物知识分析：长期饮用硬水会对人体肠胃造成负担，同时硬水会降低洗涤效果，烧水产生水垢，损坏厨具。小组总结硬水软水的区分方法和生活软化技巧。 活动2：TDS水质数值检测 学习TDS检测笔使用方法，分别检测蒸馏水、自来水、净化后水样的TDS数值。TDS数值代表水中可溶性固体总含量，数值越低，水质越纯净。结合地理、化学知识分析：天然水TDS数值偏高的原因是含有大量可溶性矿物质，污染水体TDS数值异常升高是因为含有可溶性污染物。小组对比三组水样数据，分析不同净水方法对可溶性杂质的去除效果。 探究任务四：自制净水器设计与制作探究 探究目标：结合前期净水原理，自主设计、搭建简易净水器，合理搭配净水材料，实现多级净水，落实工程设计思维。 探究步骤： 1. 设计方案：小组结合教材净水器模型，规划装置结构，确定材料分层顺序。结合物理过滤原理，遵循“大颗粒杂质先去除、细小杂质和异味后净化”的原则，设计由下至上或由上至下的材料分层结构。 2. 搭建装置：将塑料瓶裁剪倒置，依次铺设蓬松棉、纱布、活性炭、石英砂、小卵石，每层材料之间用纱布隔开，保证结构稳固、水流顺畅。思考每层材料的作用：小卵石、石英砂过滤不溶性杂质，活性炭吸附色素异味，蓬松棉阻隔细小材料流失、二次过滤杂质。 3. 净水测试：将浑浊天然水缓慢倒入自制净水器，收集流出的净水，观察水样清澈度，并用肥皂水、TDS检测笔检测净化前后水质变化。 4. 装置优化：小组对比不同小组的净水器净水效果，分析装置优缺点。思考问题：水流速度过快会导致净水效果变差的原因是什么？如何改进装置提升净水效果？可通过增加材料层数、减慢水流速度、分层压实材料等方式优化。 探究任务五：实验总结与跨学科拓展探究 1. 对比总结四种净水方法的净化效果，结合教材内容梳理：沉降仅去除大颗粒不溶性杂质，过滤去除全部不溶性杂质，吸附去除不溶性杂质和部分可溶性杂质、色素异味，蒸馏可除去所有杂质，净化程度最高。 2. 跨学科综合思考：结合地理水资源保护、生物人体健康、物理分离技术知识，分析水污染的危害、净水技术的应用价值，以及日常生活中保护水资源、节约用水的具体措施。 3. 小组合作完成实验总结：自制净水器能否将天然水转化为纯净水？为什么？生活中的自来水是否为纯净水？日常饮用自来水前为什么需要煮沸？ 课中当堂检测 1. 下列净水操作中，净化程度最高的是（ ） A. 沉降 B. 过滤 C. 吸附 D. 蒸馏 2. 自制净水器中活性炭的主要作用是（ ） A. 过滤杂质 B. 吸附色素和异味 C. 杀菌消毒 D. 软化硬水 3. 过滤后滤液浑浊的不可能原因是（ ） A. 滤纸破损 B. 液面高于滤纸边缘 C. 仪器干净 D. 承接烧杯污染 4. 区分硬水和软水的常用试剂是________，生活中软化硬水的方法是________。 5. 简述自制净水器的净水原理和分层材料的作用。 板书设计 跨学科实践活动：水质检测及自制净水器 1. 水的杂质分类：不溶性杂质、可溶性杂质、微生物 2. 四大净水方法（物理变化） 沉降→除大颗粒不溶物；过滤→除全部不溶物 吸附→除色素、异味、部分可溶物；蒸馏→净化程度最高，得纯净水 3. 水质检测：肥皂水（硬水、软水）、TDS检测（可溶性杂质含量） 4. 自制净水器：分层净水（卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉） 5. 核心素养：科学探究、节水护水、跨学科应用 参考答案 （一）课前预习案答案 预习任务一 1. 混合物；泥沙、悬浮杂质；纯净物 2. 沉降、过滤、吸附、蒸馏；沉降；蒸馏 3. 不溶性；物理；无新物质生成 4. 疏松多孔；色素、异味；物理 5. 肥皂水；软水；硬水；煮沸 预习任务二 1. 利用固体和液体颗粒大小差异；滤纸孔径越小，过滤精度越高，净水效果越好。 2. 污染水体中的细菌、有害物质会引发肠胃疾病、感染等健康问题；净水的过滤、吸附操作可去除部分微生物和污染物，降低饮水危害。 3. 我国淡水资源总量丰富、人均不足，且分布不均；天然水体自净能力有限，无法处理工业、生活产生的大量污染物。 预习任务四 1. 过滤水中不溶性杂质 2. 吸附水中色素、异味和部分可溶性杂质 3. 过滤细小不溶性杂质，隔离净水材料，提升净水效果 4. 检测水中可溶性固体总含量，判断水质纯净度 （二）课中探究案答案 探究任务一：沉降、过滤；吸附 探究思考：静置仅能去除大颗粒不溶性杂质，水中仍含有细小悬浮杂质、可溶性矿物质、微生物等有害物质，无法达到饮用标准，因此不能直接饮用。 探究任务二：滤液浑浊原因：滤纸破损、液面高于滤纸边缘、承接烧杯不干净；过滤只能除去不溶性杂质，无法去除色素、异味和可溶性杂质。 探究任务四：水流过快会导致净水材料与水体接触时间不足，杂质、异味无法被充分过滤和吸附，净水效果变差；改进方法：减慢注水速度、增加净水材料层数、分层铺设材料，延长水体净化时间。 探究任务五：不能，自制净水器仅能除去不溶性杂质、色素和异味，无法除去水中可溶性矿物质和微生物，不能得到纯净水；自来水属于混合物，不是纯净水；煮沸可杀菌消毒、降低水的硬度，保障饮水安全。 （三）课中当堂检测答案 1. D 2. B 3. C 4. 肥皂水；煮沸 5. 原理：利用分层材料的过滤、吸附作用，逐级去除水中杂质。小卵石、石英砂过滤不溶性杂质，活性炭吸附色素和异味，蓬松棉二次过滤细小杂质，通过多级物理净化改善水质。 ( 1 / 3 ) 目标领航 任务驱动 评价镶嵌 赢在课堂 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $