第三单元跨学科实践活动2制备五水硫酸铜晶体教学设计--2026-2027学年九年级化学鲁教版（五四学制）全一册

跨学科实践活动2 制备五水硫酸铜晶体 鲁教版（五四学制）·初中化学·九年级全一册 一、教材分析 本活动是鲁教版（五四学制）九年级全一册的跨学科实践活动，以制备五水硫酸铜晶体为任务，融合溶解度、饱和溶液与结晶等化学知识，并衔接数学测量、物理控温与劳技操作。学生通过配制热饱和溶液、冷却结晶、培养晶种等操作，体会物质由溶解到有序结晶的过程。 二、四维核心素养 化学观念：建立溶解与结晶是有条件、可逆的过程观。科学思维：基于溶解度随温度变化推理不同冷却方式对晶体形态的影响。科学探究与化学实验：完成加热、过滤、冷却、观察记录等操作并控制变量。科学态度与责任：体会化学之美，养成规范操作习惯。 三、教学重难点 教学重点：配制较高温度下的硫酸铜饱和溶液，掌握静置冷却结晶的基本操作，观察并描述蓝色晶体的外形特征。教学难点：理解“缓慢降温、避免振动、控制晶种”与晶体长大、形状完整之间的关系，能够根据实验现象反思并改进制备方案。 四、新课导入 教师展示蓝色硫酸铜晶体实物与雪花、食盐、蓝宝石等晶体对照图片，请学生轮流传看并观察外形特征。提问：为什么它们都有规则的几何外形？再出示一杯蓝色硫酸铜溶液，追问：能不能让这杯液体长出漂亮的蓝色晶体？由此引出本节课任务——亲手制备五水硫酸铜晶体。 五、设计意图 以真实晶体制备任务驱动学生主动调用溶液知识，在动手操作中经历完整探究过程，实现知识、技能与素养统一。 六、上课过程设计意图 本节课以“制备一颗完整的蓝色硫酸铜晶体”为核心任务，按“观赏美—提问题—设方案—做制备—观记录—展交流—拓迁移”展开。先以晶体实物唤起感性经验，激发探究欲；再引导学生回顾饱和溶液与溶解度旧知，为方案设计提供依据。动手环节把配制热饱和溶液、静置冷却、投放晶种等分解为递进任务，让学生在做中学、在错中悟。教师通过追问、巡视、对比各组晶体成果，促使学生自主发现降温快慢、是否振动等因素对晶体质量的影响。展示交流鼓励学生用文字、图画描述晶体形态，从多学科角度解释现象。 七、教学过程 任务一 观赏晶体之美，明确驱动任务 教师活动：教师把课前准备好的几颗较大的蓝色硫酸铜晶体放在培养皿中，连同雪花、食盐、明矾、蓝宝石的高清图片一起投到大屏幕上。请学生轮流传看实物，用眼睛看、用手轻轻掂一掂、对着光转一转，说说自己看到了什么、有什么感受。教师追问：这些晶体在外形上有什么相似之处？为什么它们不是乱糟糟的一堆粉末，而是有棱有角、透明发亮？学生自由发言后，教师小结：晶体是内部微粒按一定规则排列而形成的固体，具有规则的几何外形，这是大自然中非常奇妙的现象。 学生活动：学生传看晶体实物，观察晶体的颜色、形状、光泽和透明度，在学习单上用关键词记录自己的发现。小组内交流：“我看到的晶体是什么颜色？什么形状？表面是光滑的还是粗糙的？”学生代表向全班汇报观察结果。 教师追问：如果老师现在给你一杯蓝色的硫酸铜溶液，你能不能想办法让它“变”出这样漂亮的晶体？今天我们的核心任务，就是利用桌上的实验器材，小组合作，制备一颗属于你们自己的五水硫酸铜晶体。 设计意图：用真实可触摸的晶体实物打破学生对“化学药品只能远远看”的刻板印象，建立感性经验；驱动任务明确而富有挑战性，为后续探究定向。 任务二 回顾旧知，探寻制备原理 教师活动：教师引导学生围绕三个问题展开小组讨论：第一，要让硫酸铜从溶液里“长”出来，溶液必须处于什么状态？第二，怎样才能较快地配得这种状态的硫酸铜溶液？第三，配好之后，如果让溶液的温度慢慢降下来，可能会发生什么？教师在学生回答的基础上板书梳理要点：溶液要达到饱和；加热可以加快溶解并增大硫酸铜的溶解量；温度降低时，硫酸铜在水中能溶解的量变少，多余的溶质就会以晶体形式析出。教师特别提醒：降温要慢，动作要轻，溶液不能溅出，桌面要保持干净。 学生活动：学生结合已学过的溶解度、饱和溶液知识进行小组讨论，把讨论结果写在学习单上。每组推选一名代表用自己的话向全班解释“为什么加热溶解、再冷却就能得到晶体”。其他组可以补充或提出疑问。 教师点拨：硫酸铜晶体本身带有结晶水，呈美丽的蓝色；如果温度降得太快、溶液受到振动，析出的晶体往往又小又碎，不容易长成规则的大块晶体。所以，“慢”和“静”是这次制备成功的关键。 设计意图：把新知识锚定在旧知之上，让学生明白每一步操作背后的化学道理，避免盲目照方抓药；同时渗透“条件控制影响实验结果”的科学思想。 任务三 小组合作，设计制备方案 教师活动：教师给每个小组发放实验记录单，上面列出可供选择的器材：烧杯、玻璃棒、量筒、酒精灯、铁架台、石棉网、漏斗、滤纸、细线、放大镜、硫酸铜粉末、蒸馏水等。请各小组围绕以下问题讨论并写出简要方案：第一步做什么？第二步做什么？怎样判断溶液已经饱和？冷却时放在什么地方？怎样才能得到较大较完整的晶体？教师巡视各组，对方案中明显不合理的地方用追问的方式引导学生自己发现问题，而不是直接否定。 学生活动：小组内分工：有人负责记录，有人负责发言，有人负责检查操作安全。学生根据讨论结果在记录单上画出简单的操作流程图，并标注每一步需要注意的事项。讨论结束后，相邻两个小组互相交换方案，用“我觉得你们这一步可以改进……”的句式提出建议。 教师汇总：教师请两到三个小组上台汇报方案，全班共同完善。最终形成大家都认可的操作要点：先在烧杯中加入适量热水，分批加入硫酸铜粉末并不断搅拌，直到充分搅拌后杯底仍有少量未溶解的晶体，说明溶液已饱和；然后趁热把溶液过滤到另一个洁净的烧杯中，除去不溶性杂质；静置在平稳、避风、不易被碰的地方，盖上一张滤纸防止灰尘落入；等溶液自然冷却后，杯底或液面附近会出现细小晶体。 设计意图：让学生经历“提出方案—互评方案—优化方案”的过程，发展实验设计与批判性思维；跨学科中融入数学的量的估计与物理的热学常识。 任务四 动手配制热饱和溶液 教师活动：教师边示范边讲解操作要点：先量取一定量的蒸馏水倒入烧杯，把烧杯放在垫有石棉网的铁圈上，用酒精灯缓缓加热；待水温较高但还未沸腾时，停止加热，用药匙分批加入硫酸铜粉末，边加边用玻璃棒轻轻搅拌；每次加完都要等前一批充分溶解后再加下一批；当杯底残留少量不再减少的蓝色晶体时，说明溶液在该温度下已经饱和。教师强调：加热时不要让烧杯底部直接接触灯芯，不要把烧杯口对着人；搅拌时玻璃棒不要敲烧杯壁；硫酸铜溶液有一定刺激性，不要用手直接接触，更不能品尝。 学生活动：小组按照分工开始操作。一人负责加热，一人负责加药品和搅拌，一人负责观察记录。学生在记录单上记下加入硫酸铜粉末的大致情况、溶液颜色的变化以及杯底是否还有未溶固体。教师巡视时重点关注：学生是否分批加入药品、是否等前一批溶解后再加下一批、烧杯外壁是否有水珠、桌面是否整洁。 教师指导：对于加药过快导致溶液浑浊的小组，教师引导他们观察杯底，提醒“再等一等、搅一搅，看看能不能溶解”；对于始终无法饱和的小组，教师提醒“是不是水加多了，或者温度还不够高”。教师不替学生做，而是让他们在反复尝试中体会饱和溶液的判断方法。 设计意图：让学生在真实操作中掌握加热、溶解、搅拌等基本实验技能，体会“饱和”不是一个抽象概念，而是可以通过杯底残留固体来判断的客观状态。 任务五 趁热过滤，静置冷却 教师活动：教师示范过滤操作：把滤纸对折两次后放入漏斗，用蒸馏水润湿，使滤纸紧贴漏斗内壁；将漏斗放在铁圈上，下端紧靠烧杯内壁；把饱和溶液沿着玻璃棒缓缓倒入漏斗，注意液面要低于滤纸边缘。过滤后得到的蓝色澄清溶液，用表面皿或滤纸盖住烧杯口，放在通风、平稳、不易被碰的实验柜中自然冷却。教师提醒：过滤后的烧杯不要再移动，不要再摇晃；不要用手去摸烧杯外壁试图感受温度变化；不要把鼻子凑到杯口闻气味。 学生活动：学生两人一组配合完成过滤，一人扶玻璃棒，一人倾倒液体。过滤完毕后，把烧杯放到指定的冷却位置，盖上滤纸，在杯壁上贴好小组标签。学生在记录单上画下过滤后溶液的颜色和透明度，并预测：过一会儿烧杯里可能会出现什么？ 教师追问：为什么一定要趁热过滤？如果等溶液完全冷却了再过滤，会发生什么？引导学生回答：温度降低后，已经溶解的硫酸铜会提前析出在滤纸上或烧杯壁上，既浪费药品，也会让得到的晶体变少、变小。 设计意图：渗透“趁热过滤减少损失”的实验策略；把冷却环节作为下一阶段的等待期，培养学生耐心观察和持续记录的科学习惯。 任务六 观察晶种，挑选并悬挂晶种 教师活动：待溶液自然冷却后，教师组织学生回到实验桌前，轻轻取出烧杯，观察杯底和杯壁上出现的细小蓝色晶体。教师请学生用放大镜仔细观察这些小晶体的形状：它们是不是有棱角？是不是透明？是不是已经呈现出规则的几何外形？然后指导学生挑选一到两颗形状比较完整、表面比较光滑的小晶体作为“晶种”。教师示范：取一根较粗的棉线，一端轻轻系在晶种上，另一端用玻璃棒或铅笔架在烧杯口，让晶种悬浮在滤液中部，注意晶种不能碰到烧杯壁和杯底。 学生活动：学生用镊子小心地把杯底的小晶体夹出来，放在培养皿中用放大镜观察。小组讨论：哪一颗最适合做晶种？为什么？学生系线、悬挂，把烧杯重新盖好，放回原位。学生在记录单上画下自己选中的晶种，标注它的形状、颜色和大小。 教师提醒：挑选晶种时动作要轻，不要把小晶体碰碎；系线不要系得太紧，以免勒碎晶体；悬挂后不要再移动烧杯；接下来的日子里，每天可以在同一时间观察一次，用文字或图画记录晶体的变化。 设计意图：通过放大镜观察把学生的注意力引向晶体的微观几何外形，培养细致观察与精确描述的能力；“悬挂晶种”是本实验跨劳技与艺术的关键一步，让学生体会精细操作的价值。 任务七 持续培养，观察记录晶体生长 教师活动：教师向学生说明：晶体的生长需要一个过程，不可能在这一节课里完全长成。请各小组把烧杯继续放在原来的位置，按照观察计划表，在后续几天里固定时间观察并记录。教师提供观察记录模板，引导学生从以下几个角度描述：晶体是不是变大了？形状是不是更完整了？颜色有没有变化？烧杯里有没有出现新的小晶体？溶液的颜色是变深还是变浅？教师鼓励学生用拍照、绘画、写观察日记等多种方式记录。教师同时提出一个思考问题：如果溶液表面长了一层“膜”，或者杯壁上长出了很多碎晶体，可能是什么原因？ 学生活动：学生分组制定本组的观察计划，确定观察时间、记录人和展示形式。学生在课堂上先完成第一次观察记录，把今天看到的晶体形状画在记录单上，并用三到五句话描述。小组内交流预测：照这个样子继续长下去，几天后晶体可能会变成什么样？ 教师引导：教师把学生的预测写在黑板一角，便于后续对照。教师特别提醒：如果发现晶体表面长出了很多“小刺”，或者形状变得歪歪扭扭，不要着急丢掉，要把它作为异常样本保留下来，课后和老师一起分析原因。 设计意图：把课堂学习延伸到课后的长周期观察，让学生体会科学探究往往需要耐心与坚持；通过预测与实际对照，发展基于证据的推理能力。 任务八 展示交流，互评互议 教师活动：教师组织“晶体博览会”：请各小组把培养成功的晶体放在培养皿中，贴上标签，摆到展示区。学生轮流参观，每组派一名讲解员介绍：我们的晶体是什么样子？我们是怎么做的？过程中遇到了什么问题？是怎么解决的？教师引导全班从“晶体大小”“晶体形状”“晶体透明度”“记录是否完整”等维度进行互评，但不打分、不排名，而是用“我觉得你们组这一点做得很好……”“我有一个小建议……”这样的方式交流。 学生活动：学生一边参观一边在互评表上用星级或文字记录自己印象最深的小组和理由。讲解员回答其他同学的提问：为什么你们的晶体比我们的大？为什么我们杯壁上长了一层碎晶？教师引导学生把原因归结到溶液是否过饱和、降温是否过快、烧杯是否受到振动、晶种是否悬挂得当等因素上。 教师提升：教师总结：晶体长得又大又完整，往往需要“溶液够浓、降温够慢、环境够静、晶种够好”这四个条件同时满足。任何一个条件没控制好，晶体的外观都会受到影响。这和我们做人做事一样，条件成熟、心态平稳，才能“长得好”。 设计意图：用展示交流替代教师单向总结，让学生在互评中相互启发；把实验成败的原因上升到条件控制的普遍规律，落实科学思维素养。 任务九 联系生活，拓展迁移 教师活动：教师进一步拓展：除了硫酸铜晶体，生活中还有哪些东西也是晶体？引导学生想到食盐、白糖、味精、雪花、冰糖、钻石等。教师提问：北方的冬天，窗户玻璃上为什么会出现冰花？酿酒厂和化工厂是怎样大规模结晶生产的？博物馆里展出的矿物晶体又是怎么形成的？教师鼓励学生课后查阅资料，做一份“晶体与生活”的小报，下节课带来交流。 学生活动：学生结合生活经验举例，小组讨论：如果让我用今天学到的方法去结晶白糖，需要注意什么？如果把硫酸铜换成明矾，能不能用同样的方法得到透明的晶体？学生把课后想继续研究的问题写在记录单背面。 教师结语：化学不只是试管里的颜色变化，更是一门研究物质如何“有序生长”的学问。希望同学们课后继续观察、继续记录，把这颗蓝色的晶体养得更大、更美，也把今天这份耐心和细致带到今后的学习中去。 设计意图：从一个具体实验走向更广阔的生活与学科视野，激发学生持续探究的兴趣，实现跨学科实践活动的育人价值。 八、板书设计 【主板书】 跨学科实践活动2 制备五水硫酸铜晶体 一、任务：制备一颗完整的蓝色硫酸铜晶体 二、原理：热水溶解→配成饱和溶液→趁热过滤→静置冷却→晶体析出 三、关键条件：溶液够浓 降温够慢 环境够静 晶种够好 四、观察记录：颜色 形状 大小 透明度 变化过程 【副板书】 学生预测：____________________ 成功经验：____________________ 失败反思：____________________ 生活中的晶体：食盐 白糖 雪花 明矾 宝石…… 学科网（北京）股份有限公司 $