第四单元 跨学科实践活动3 水质检测及自制净水器核心素养教学设计-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实践，通过“饮用水安全”真实情境发布项目任务，衔接前期沉降、过滤等净水方法及地理、生物跨学科知识，以评价量规、分组角色、问题链搭建学习支架。 突出跨学科融合与科学探究实践特色，引导学生从化学、生物等多学科设计检测指标，通过净水器制作-测试-迭代优化培养工程思维，结合社区宣传强化科学态度与责任，为教师提供完整任务链与评价工具，助力学生综合能力提升。

跨学科实践活动3 水质检测及自制净水器 课标要求 本课属于《义务教育化学课程标准（2022年版）》"化学与社会·跨学科实践"学习主题中的跨学科实践活动。课标要求：能运用化学、生物学、物理、地理等学科知识综合分析并检测水质；能依据物质的性质选择分离和提纯的方法；能综合运用科学、技术、工程融合的思路设计与制作简易装置；关注饮用水安全与人体健康，形成水资源保护的责任意识。 教材分析 本活动是2026版新教材第四单元末的跨学科实践活动（第108页），是全套教材六个跨学科实践活动之三，与课题1"水资源及其利用"、实验活动2"水的组成及变化的探究"构成实践链条。教材设三个任务：任务一"调查参观"（查阅饮用水卫生标准与历史、参观自来水厂并绘制工艺流程简图）；任务二"水质检测"（从多学科角度确定检测指标，如硬度、浊度、微生物等，设计实验检测）；任务三"动手制作"（制作净水器、检验净水效果并优化），最后通过"展示与交流"走向社区宣传。 学情分析 学生已掌握沉降、过滤、吸附、蒸馏等净水方法的原理与操作，具备基本的实验技能与小组合作经验，且在地理、生物课中接触过水资源分布与微生物知识，具备跨学科迁移的基础。困难在于：把"方法"转化为"工程方案"时缺乏系统权衡（材料选择、成本控制、效果评估）；在真实水样检测中对指标的选取与检测手段的设计经验不足；小组项目的过程管理与成果表达也需要教师搭建支架。 教学目标 基础目标（全员必达）：①了解生活饮用水卫生标准与自来水生产的工艺流程；②能选取硬度、浊度等至少两项指标设计并完成水样检测；③能利用常见材料制作简易净水器并说明各层材料的作用。 提升目标（选达拓展）：④能从化学、生物、物理、地理多学科视角分析水质问题并提出改进建议；⑤能依据检测结果评价净水效果，进行方案的迭代优化与成本效益分析。 教学重、难点 重点：①水质检测指标的确定与检测方法的设计；②简易净水器的制作原理与材料选择；③净水效果的评价与优化。 难点：①从"物质性质差异"出发进行工程设计与权衡；②多学科知识的综合运用与成果表达。 核心素养 通过真实情境中的水质检测与净水器制作，发展科学探究与实践能力，尤其是方案设计、动手制作与迭代优化的工程思维；通过多学科视角分析水质，培养系统思维与综合应用能力；通过小组分工与项目管理，培养合作精神与责任意识；通过社区宣传，强化水资源保护的科学态度与社会责任。 教学流程 项目发布（饮用水安全·任务与评价标准） 　　→ 任务一 调查参观（标准查阅·自来水厂工艺流程简图） 　　→ 任务二 水质检测（指标选取·方案设计·实验检测） 　　→ 任务三 动手制作（材料选择·净水器制作） 　　→ 测试评价与优化（效果检验·迭代改进·说明书） 　　→ 展示交流与社区宣传 教学环节 教学活动 设计意图 二次备课（问题链） 环节一 项目发布 【教师】呈现情境：饮用水安全与健康息息相关，水的净化和水质检测是保障饮用水安全的重要环节。出示活动目标，发布三项任务与评价量规（科学性、技术性、合作性、表达性四个维度），明确分组与安全要求。 【学生】分组确定角色（组长、资料员、检测员、工程师、汇报员），讨论选择检测水样（河水、湖水、井水或自来水），形成初步计划。 以真实问题驱动项目学习，用评价量规明确预期成果，培养规划与责任意识。 ①基础巩固：本活动的三项任务分别是什么？ ②能力迁移：为什么要先确定评价指标再设计检测方案？ ③中考对接：常以"水质检测"为情境考查净水方法与实验设计。 环节二 任务一 调查参观 【教师】指导查阅GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》与饮用水发展史资料；组织参观本地自来水厂（或观看实景视频），提示关注：取水—沉降—过滤—吸附—消毒等环节，关注物质分离和提纯的方法及原理。 【学生】记录自来水生产流程，绘制工艺流程简图；比较自来水厂工艺与实验室净化方法的异同，说明消毒环节属于什么变化。 建立"工业流程—实验方法"的联系，理解分离提纯原理在实际生产中的应用。 ①基础巩固：自来水生产一般包括哪些主要环节？ ②能力迁移：自来水厂的过滤与实验室过滤有什么异同？ ③中考对接：以自来水厂流程考查净化步骤与作用。 环节三 任务二 水质检测 【教师】引导从化学、生物学、物理、地理等学科角度综合分析水样：该水样来自哪里？可能存在哪些问题？应检测哪些指标？提供可选指标（硬度、浊度、pH、微生物、异味等）与检测手段（肥皂水法、浊度计或对比法、pH试纸、显微镜观察等），指导设计检测方案与记录表。 【学生】小组确定2~3项检测指标，设计实验步骤与记录表，完成水样检测并记录数据；对洗涤剂使用、周边污染源等进行调查，分析指标异常的原因。 培养"确定指标—设计方法—获取证据—分析成因"的完整探究能力，体现多学科融合。 ①基础巩固：常用肥皂水可以检测水样的什么指标？ ②能力迁移：为什么检测指标要依据水样来源来确定？ ③中考对接：结合硬水、软水考查检测方法与现象判断。 环节四 任务三 动手制作 【教师】讲解家用净水器的净水原理（石英砂过滤、活性炭吸附、蓬松棉粗滤、离子交换树脂软化等），提供材料（塑料瓶、石英砂、活性炭、蓬松棉、纱布、鹅卵石等），指导绘制设计图并说明各层材料依据的性质与分离的杂质类型；提示安全图标（锐器、洗手）。 【学生】分组绘制设计图、标注材料与预期作用，动手制作净水器，编写初步使用说明。 把"性质决定分离方法"转化为工程方案，培养设计、制作与技术实践能力。 ①基础巩固：净水器中活性炭层的作用是什么？ ②能力迁移：各层材料的顺序能否调换？为什么？ ③中考对接：考查净水器原理与材料作用的解释。 环节五 测试评价 迭代优化 【教师】组织用自制净水器净化天然水，对比净化前后的澄清度、异味与检测指标（如浊度、硬度）的变化；引导从技术与工程角度评价：净水效果、出水量、材料成本、便携性、可维护性。 【学生】记录净化前后数据，填写评价量规，提出改进方案（如增加滤层、更换材料、优化装填顺序），完成二次改进并完善使用说明书。 通过测试—评价—改进的迭代过程，培养工程思维与基于证据的优化能力。 ①基础巩固：如何判断自制净水器的净水效果？ ②能力迁移：若出水仍浑浊，可能的原因有哪些？如何改进？ ③中考对接：以自制净水器为情境考查分离原理与实验评价。 环节六 展示交流 社区宣传 【教师】组织成果展示：交流选取的检测指标与检测手段；展示自制净水器的工作原理、制作方法、使用说明与净水效果，开展组间互评；引导制作科技小报或展板，走进社区宣传水资源保护。 【学生】汇报项目过程与收获，反思不足（如检测指标单一、材料选择的局限），完成小组自评与互评，形成《保护水资源倡议书》。 通过表达交流与反思评价固化学习成果，把科学认识转化为社会责任行动。 ①基础巩固：展示交流时应重点介绍哪些内容？ ②能力迁移：如何向社区居民通俗地解释净水原理？ ③中考对接：以跨学科实践为情境考查综合运用与表达能力。 课堂总结 水质检测及自制净水器 ├─ 活动目标：了解净水过程·掌握分离提纯方法·多学科检测水质· │　　　　　　体会科学—技术—工程融合·关注饮用水安全 ├─ 任务一 调查参观 │　　├─ 查阅 GB 5749—2022 与饮用水发展史 │　　└─ 参观自来水厂：取水→沉降→过滤→吸附→消毒 ├─ 任务二 水质检测 │　　├─ 指标：硬度、浊度、pH、微生物等 │　　└─ 方法：肥皂水法、对比浊度法、pH 试纸、显微镜观察 ├─ 任务三 动手制作 │　　├─ 材料：鹅卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉、纱布 │　　└─ 原理：过滤（难溶）→吸附（色素异味）→软化（钙镁） └─ 评价优化：效果·成本·便携·可维护 → 迭代改进 板书设计 跨学科实践活动3 水质检测及自制净水器 一、任务一 调查参观 　标准：GB 5749—2022　工艺：取水→沉降→过滤→吸附→消毒 二、任务二 水质检测 　指标：硬度、浊度、pH、微生物 　依据：物质性质差异 → 选择检测方法 三、任务三 制作净水器 　由上至下：鹅卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉 四、评价：净水效果 · 成本 · 便携性 · 可维护性 教学反思 本活动建议安排2~3课时（含课外参观与制作）。实践中发现，学生最关心"谁的净水器出水更清"，教师应及时把关注点引导到"原理是否科学、数据是否可靠"，避免只看表象。检测环节宜提前准备标准比浊管或浊度计，减少主观误差。若无法实地参观自来水厂，可用实景视频加流程图替代。展示环节建议邀请家长或其他班级参观，提升学生的成就感与表达动力。 分层作业 基础题：绘制自来水生产的工艺流程简图，注明每一步的作用；说明自制净水器各层材料的作用。 提升题：整理本组水样的检测数据与净化前后对比表，写一份300字左右的检测报告，说明水质状况与改进建议。 拓展题（选做）：以"保护水资源"为主题制作科技小报或展板，走进社区开展一次宣传，并记录宣传过程与居民反馈。 学科网（北京）股份有限公司 $