3.4.2水的自然循环与人工净化（第2课时）教学设计--2026-2027学年八年级化学沪科版（五四学制）

课题 2 水的自然循环与人工净化 - 第二课时（教学设计） 课题 课时安排 核心 素养目标 化学观念：认识天然水与纯水的差异，明确净水是去除水中杂质的物理变化过程。 科学思维：对比不同净水方法的净化效果，建立逐级除杂的逻辑思维。 科学探究：动手完成过滤、吸附实验，规范掌握基础实验操作。 科学态度与责任：感知净水技术的价值，树立节约用水、保护水资源的环保意识与社会责任。 重点 和难点 重点：掌握沉降、过滤、吸附、蒸馏四种人工净水方法的原理与作用，熟练掌握过滤实验的规范操作，了解自来水完整生产流程。 难点：区分不同净水方法的净化层级与适用杂质类型，理解过滤操作的原理，辨析硬水与软水的区别、鉴别方法及软化原理。 教学过程 教学环节 教学活动 设计意图 导入新课 上节课我们学习了水的自然循环与自然净化，知晓自然界水体可通过自然作用净化。但生活中的江水、湖水无法直接饮用，自然净化能力有限，无法去除微小杂质、病菌等污染物。如何将天然水转化为安全的生活用水？本节课我们将通过探究实验，学习人工净水的多种方法，揭秘自来水的净化全过程。 以任务式探究为核心，结合生活真实情境搭建学习支架，依托分组实验落实探究能力培养，层层递进突破重难点，让学生学以致用，渗透环保育人理念，落实四维化学核心素养。 讲授新课 （一）回顾旧知，衔接新知 引导学生自主回顾第一课时所学知识，梳理水的自然循环过程与自然净化的原理。组织学生独立思考后小组交流，总结自然界中水的净化方式，包括水体静置沉降、砂石过滤、微生物分解、挥发吸附等自然作用。随后引导学生深度思考自然净化的局限性，明确自然净化仅能去除水中部分较大不溶性杂质，无法彻底清除微小悬浮杂质、可溶性色素、异味以及细菌、病毒等有害微生物。 结合生活实际展开延伸提问，自然界中的河水、湖水、井水等天然水均含有多种杂质，属于混合物，无法直接满足人类饮用、生产需求。随着社会发展，工农业生产与生活排污不断增多，远超水体自然净化能力，天然水体污染问题日益严重。想要获取洁净、安全的生活用水，必须依靠人工技术对天然水进行深度净化，顺势引出本节课核心学习内容——水的人工净化。 （二）任务一：认识天然水中的杂质类型 教师展示提前准备的天然水样，包括浑浊的河水、静置后的湖水、带有异味的井水三组样品，引导学生直观观察对比三组水样的外观差异。组织学生自主阅读教材对应内容，结合观察到的现象，小组合作探究天然水中含有的杂质种类，并对杂质进行分类归纳。 学生通过观察与教材研读可发现，天然水中的杂质主要分为三大类。第一类为不溶性大颗粒杂质，如泥沙、石块、枯枝落叶等，这类杂质颗粒体积大、质量重，肉眼可直接观察，静置后可自行沉降。第二类为可溶性杂质，如溶于水中的矿物质、无机盐等，这类杂质均匀分散在水中，无法通过肉眼观察，不会随静置沉降。第三类为微生物杂质，包括细菌、病毒、藻类微生物等，体积极其微小，肉眼不可见，会危害人体健康。 教师对学生的总结进行梳理完善，明确不同杂质的特性，同时提出探究问题，针对不同类型的杂质，我们需要采用不同的人工方法进行去除，如何针对性去除各类杂质？以此引出后续人工净水方法的探究学习，让学生建立“杂质类型决定净水方法”的科学思维，为后续分层学习净水技术奠定基础。 （三）任务二：探究沉降净水法 本任务聚焦不溶性大颗粒、微小悬浮杂质的去除方法，分为静置沉降与吸附沉降两个探究环节。首先开展静置沉降探究活动，教师向学生分发装有浑浊天然水的烧杯，让学生将烧杯静置，观察水样随时间产生的变化。学生可清晰观察到，静置一段时间后，水中较大的泥沙颗粒逐渐沉降至烧杯底部，上层水体变得相对清澈，但水体仍存在轻微浑浊，含有大量肉眼难辨的微小悬浮杂质。 教师引导学生分析实验现象，总结静置沉降的原理，利用重力作用，使水中密度较大的不溶性大颗粒杂质自然沉降，实现固液初步分离。同时引导学生发现静置沉降的弊端，仅能去除大颗粒杂质，对微小悬浮杂质无净化效果，净水效果有限。 随后开展吸附沉降探究实验，解决静置沉降的局限性。教师介绍常用净水剂明矾，讲解明矾的组成与净水特性，明矾溶于水后会形成胶状物，具备极强的吸附能力。学生分组进行实验操作，向静置后的浑浊水样中加入少量明矾，用玻璃棒轻轻搅拌均匀，静置观察实验现象。 学生观察发现，加入明矾搅拌静置后，水中原本悬浮的微小杂质被胶状物吸附，汇聚形成较大絮状沉淀，快速沉降至烧杯底部，上层水体清澈度大幅提升。教师组织小组讨论，对比静置沉降与加明矾吸附沉降的净化效果差异，归纳吸附沉降的净水原理。 最后师生共同总结，沉降法是最基础的人工净水方式，静置沉降适用于去除大颗粒不溶性杂质，吸附沉降借助净水剂可去除微小悬浮杂质，二者均为物理变化，仅实现水体初步净化，无法去除可溶性杂质与微生物。 （四）任务三：探究过滤净水法（核心实验探究） 经过沉降处理后的水体，底部仍残留沉淀杂质，水体中还存在少量未沉降的细小不溶性杂质，想要彻底去除这类不溶性杂质，需要采用过滤的方法。本任务为课堂核心探究任务，学生通过自主组装装置、规范操作实验，掌握过滤操作的完整流程与核心要点。 首先，教师展示过滤实验所需器材，包括漏斗、滤纸、玻璃棒、烧杯、铁架台，逐一介绍各器材的用途。随后结合教材图示，分步演示滤纸折叠、装置组装、过滤操作的完整流程，着重强调过滤操作的核心规范，即“一贴、二低、三靠”操作准则，逐一拆解准则内涵。一贴为滤纸紧贴漏斗内壁，无气泡残留，避免过滤速率过慢；二低为滤纸边缘低于漏斗边缘、液面低于滤纸边缘，防止液体溢出、杂质未经过滤直接流下；三靠为烧杯口紧靠玻璃棒、玻璃棒下端紧靠三层滤纸处、漏斗下端尖嘴紧靠烧杯内壁，防止液体飞溅、戳破滤纸、滤液飞溅。 演示结束后，学生以四人小组为单位开展分组实验，取用沉降后的上层浑浊水样进行过滤操作。实验过程中，教师巡回指导，及时纠正学生的不规范操作，如滤纸未贴紧漏斗、液面高于滤纸边缘、玻璃棒倚靠位置错误、漏斗末端未紧靠烧杯内壁等问题。 学生完成实验后，观察对比过滤前水样与过滤后滤液的差异，可发现过滤后的滤液清澈透明，水中所有不溶性杂质均被滤纸截留，成功实现固液分离。教师组织各小组汇报实验现象，同时设置探究问题，引导学生思考实验异常现象的原因，若过滤后滤液仍然浑浊，可能存在哪些操作问题？ 学生通过小组讨论分析得出，滤液浑浊的常见原因包括滤纸破损、液面高于滤纸边缘、仪器内壁不干净等。教师对学生的分析进行肯定与补充，同时总结过滤的净水原理，利用滤纸的细小孔隙，截留水中所有不溶性杂质，彻底去除水体中的固形杂质，是分离固液混合物的核心实验方法，该过程仅发生物理变化。同时明确过滤的净化范围，仅能去除不溶性杂质，无法去除水中的色素、异味、可溶性杂质与细菌。 （五）任务四：探究吸附净水法 过滤后的水体清澈无杂质，但部分天然水仍会带有色素、异味，这类杂质无法通过沉降、过滤的方式去除，由此引出吸附净水法的探究学习。教师展示活性炭样品，让学生观察活性炭的结构特点，介绍活性炭疏松多孔的内部结构，具备巨大的表面积，拥有优异的吸附性能，是常用的净水吸附材料。 学生分组开展吸附实验，取用过滤后的清澈但带有色素、异味的水样，向水样中加入适量活性炭，振荡烧杯使活性炭与水样充分接触，静置片刻后观察水样变化，同时闻取水体气味变化。学生可观察到水体中的色素完全褪去，原本的异味消失，水体无色无味、清澈洁净。 教师引导学生总结吸附净水的原理，利用活性炭疏松多孔的结构，吸附水中的可溶性色素、异味分子，实现水体脱色、除味的净化效果。同时补充说明，活性炭吸附属于物理吸附，仅吸附杂质，不与杂质发生化学反应，属于物理变化。 为深化学生认知，教师组织学生对比沉降、过滤、吸附三种净水方法的净化层级，梳理三者的净化顺序与净化效果差异。沉降去除大颗粒与微小悬浮杂质，过滤去除全部不溶性杂质，吸附去除可溶性色素与异味，三种方法逐级净化，净水效果依次提升，但均无法去除水中可溶性矿物质、细菌病毒。 （六）任务五：了解自来水厂完整净水流程 在掌握单一净水方法的基础上，结合生活实际，探究工业规模化人工净水的完整流程，即自来水厂净水过程。教师播放自来水厂生产净水的实景视频，结合教材图文内容，引导学生自主梳理自来水生产的完整步骤。 学生通过视频观察与教材研读，梳理出自来水净化的六大核心流程，依次为取水、沉降、过滤、吸附、消毒、配水。教师逐一对各流程进行细化讲解，取水环节取自天然江河湖泊水体，为净水原料；沉降环节分为自然沉降与加絮凝剂吸附沉降，去除大部分悬浮杂质；过滤环节通过过滤池彻底去除不溶性杂质；吸附环节利用活性炭吸附池去除色素、异味；消毒环节加入氯气、二氧化氯等消毒剂，杀灭水中细菌、病毒等微生物，该环节发生化学变化；最后将净化后的洁净水体送入清水池，通过管道输送至千家万户。 教师着重强调，自来水净水流程是多种净水方法的综合运用，遵循“先除大杂质、再除小杂质、最后杀菌消毒”的逻辑，同时区分流程中的物理变化与化学变化，沉降、过滤、吸附均为物理变化，消毒为化学变化。组织学生小组合作，复述自来水净水完整流程，强化知识记忆，建立系统化的净水知识体系。 本节课全程采用任务驱动式教学，遵循“情境激趣—任务探究—总结升华—学以致用”的教学逻辑，贴合新教材编排逻辑设计课堂活动。以生活饮水安全问题为切入点，串联多层探究任务，将抽象的净水原理转化为直观的实验操作与现象观察。通过自主思考、小组合作、实验探究、对比分析等多元学习方式，让学生主动建构净水知识体系。同时区分不同净水技术的优劣与适用场景，突破教学难点。课堂立足学生主体地位，弱化教师灌输，依托真实问题落实实验技能训练，渗透水资源保护的社会责任，全方位落地化学核心素养培养目标，实现知识、能力、素养三维同步提升。 作业布置 完成分层作业 教学反思 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $