专题4水质检测及自制净水器教学设计--2026-2027学年八年级化学沪科版（五四学制）全一册

跨学科实践活动 水质检测及自制净水器 教学设计 沪科版（五四学制）初中化学八年级全一册 专题4 水的性质与组成 一、教材分析 本活动选自沪科版（五四学制）初中化学八年级全一册专题4“水的性质与组成”中的跨学科实践活动。教材以“水”为核心主题，将化学知识与生活实际紧密结合，引导学生通过水质检测和自制净水器的实践活动，认识水的净化方法和保护水资源的重要意义。本活动是对水的组成与性质相关知识的综合应用，兼具实践性、探究性和跨学科特征，有助于学生将书本知识迁移到真实情境中。 二、四维核心素养 化学观念：通过水质检测与净水实践，形成“水是宝贵自然资源”“物质净化可通过物理方法实现”等基本观念。科学思维：在设计净水器方案和评价净化效果时，发展比较、分析、归纳与推理能力。科学探究：经历水质检测、装置设计、动手制作、测试改进的完整探究过程，提升实践操作与合作探究能力。科学态度与责任：在实践中树立节约用水、保护水资源的意识，增强社会责任感。 三、教学重难点 重点：认识水质检测的基本方法，了解水净化的常用途径，完成自制净水器的设计与制作。难点：将不同净化材料的作用与实际净化效果建立联系，根据水质检测结果对净水器进行合理改进与优化。 四、设计意图 本活动以真实问题为驱动，围绕“如何得到更洁净的水”这一核心任务展开。采用任务式活动设计，将学生置于“水质检测员”和“净水工程师”的角色中，使其在完成检测任务和制作净水器的过程中主动调用已有知识与生活经验。活动融合化学、生物、数学等多学科知识，强调动手实践与合作探究，让学生在做中学、用中学、创中学。通过观察、记录、分析、改进等环节，引导学生逐步形成科学探究的思维方式。同时，活动渗透水资源保护意识，引导学生认识到节约用水的现实意义，实现知识学习与价值引领的有机统一。 五、教学过程 任务一：创设情境——身边的水质问题 【任务情境】教师展示校园周边河流、小区蓄水池以及日常生活中不同来源水样的照片，提问：我们每天都在用水，这些水看起来干净吗？干净的水和不干净的水差别在哪里？怎样判断一杯水是否洁净？由此引出本次跨学科实践活动的核心任务——水质检测及自制净水器。 【师生活动】学生观看图片后自由发言，结合生活经验说说自己对“干净的水”和“不干净的水”的认识。教师引导学生将零散的生活经验梳理为可观察、可检测的具体问题，如水中有没有颜色、有没有气味、有没有不溶解的杂质、有没有微生物等。教师进一步说明：要科学地判断水质，不能只靠眼睛看、鼻子闻，还需要借助一些简单的检测方法和工具。今天同学们将扮演“水质检测员”和“净水工程师”，完成两项核心任务：一是检测水样的多项指标，二是利用身边材料自制一个简易净水器。 任务二：水质检测——初步认识水质指标 【任务情境】各小组领取教师准备的三种水样：自来水、池塘水和淘米水。教师布置任务：请各组利用提供的检测工具和材料，从多个角度对水样进行检测，并将结果记录在检测记录表中。 【师生活动】教师引导学生从以下几个维度开展检测：第一，观察水样的外观，包括颜色、透明度、是否有悬浮杂质、是否有沉淀物。学生将水样倒入透明玻璃杯中，在自然光下仔细观察，用文字描述所见现象。第二，闻一闻水样的气味，注意采用规范的闻气味方法，用手轻轻扇动瓶口，让少量气体飘向鼻孔。第三，使用pH试纸检测水样的酸碱度。教师示范将pH试纸浸入水样后取出，与标准比色卡对照，读取并记录数值范围。第四，用滤纸对水样进行过滤，观察滤纸上截留的物质和过滤后滤液的外观变化。第五，用显微镜观察水滴装片，看看水中是否有肉眼看不见的微小生物或颗粒。 各小组分工合作，一人负责观察记录，一人负责操作检测，一人负责填写记录表。检测完成后，各组汇报结果：自来水清澈透明、几乎无气味；池塘水略带淡黄色、有细小悬浮物；淘米水呈乳白色、有淀粉类颗粒。pH检测结果显示各水样酸碱度均在适宜范围。过滤后池塘水的悬浮物明显减少，滤纸上留下黄褐色残留物。显微镜下池塘水装片中观察到少量微小颗粒和杂质。教师引导学生总结：不同来源的水在外观、气味、酸碱度和杂质含量上都存在差异，仅凭肉眼无法全面判断水质，需要借助多种方法综合检测。 任务三：方案设计——构思净水器结构 【任务情境】教师提出驱动性问题：如果现在有一杯浑浊的池塘水，我们能不能利用身边常见的材料，自己动手做一个装置，把它变得更洁净？请各组讨论并设计一个净水器方案。 【师生活动】教师为各组提供材料清单：矿泉水瓶（裁剪后作为过滤柱）、纱布、小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉、玻璃棒、烧杯等。学生以小组为单位讨论净水器的内部结构设计。教师引导学生思考几个关键问题：水从净水器的哪一端进入、从哪一端流出比较合理？不同材料应该按什么顺序放置，才能让水依次经过各层材料？为什么这样排列？每种材料分别起什么作用？ 各组展开讨论，在纸上画出净水器结构示意图，标注各层材料的名称和顺序。教师巡视指导，重点引导学生理解“层层过滤”的思路：大颗粒杂质先被截留，小颗粒杂质后被截留，吸附性材料放在后面以除去色素和异味。通过讨论，各组逐步形成较为清晰的设计方案：最上层放置纱布和蓬松棉，先截留较大颗粒；中间层放置石英砂和小卵石，截留较小颗粒；下层放置活性炭，吸附色素和异味；最底部再放一层纱布防止材料随水流流失。各组将设计方案向全班简要说明，其他组提出修改建议，教师点评并完善方案。 任务四：动手制作——组装净水器 【任务情境】各小组根据已确认的设计方案，利用提供的材料动手组装净水器。 【师生活动】教师先示范组装步骤：将矿泉水瓶底部剪去，瓶口朝下倒置；在瓶口处先放一层纱布和蓬松棉；然后依次分层装入小卵石、石英砂、活性炭，每层材料之间用纱布隔开；最上方再铺一层蓬松棉和纱布。各小组按照自己的设计方案进行组装，注意每层材料装填要均匀、适度压实，避免出现缝隙导致水未经充分过滤就流下。 在组装过程中，教师提醒学生注意以下事项：各层材料之间必须用纱布隔开，防止不同材料混合；活性炭层要适量，过多会影响水流速度，过少则吸附效果不足；装填完成后轻拍瓶身使各层材料自然沉降。小组成员分工协作，有的负责裁剪纱布，有的负责装填材料，有的负责检查各层顺序是否正确。教师巡回指导，及时纠正操作中出现的问题，如材料顺序颠倒、装填过松或过紧等。各组完成组装后，先观察净水器的整体结构，确认各层材料顺序无误，再准备进行净水测试。 任务五：测试评价——检测净化效果 【任务情境】各小组取一杯浑浊的池塘水，缓缓倒入本组制作的净水器中，收集流出的水样，对比净化前后的变化。 【师生活动】教师引导学生按照之前水质检测的方法，对净化后的水样进行同样的检测和对比：观察颜色是否变浅或变清，闻一闻是否还有异味，用滤纸过滤后观察滤纸上残留物是否减少，与净化前的水样并排放在一起进行直观对比。各组将净化前后的检测结果填入对比记录表。 测试结果显示：经过自制净水器过滤后的水样，颜色明显变浅，悬浮杂质大幅减少，底部沉淀物也显著减少；闻起来异味基本消失；滤纸过滤后残留物比净化前少了很多。各组将净化前后的水样并排展示，全班共同观察比较。教师引导学生思考：我们的净水器起到了哪些净化作用？还有哪些不足？为什么净化后的水还不能直接饮用？学生讨论后认识到：自制净水器主要除去了水中的不溶性杂质、部分色素和异味，但无法除去溶解在水中的物质，也不能杀灭微生物，因此净化后的水仍需经过专业处理才能安全饮用。 任务六：交流展示——反思与改进 【任务情境】各小组展示本组的净水器作品和检测结果，分享制作过程中的经验和遇到的问题。 【师生活动】每组派代表上台，展示净水器实物，介绍设计思路、制作过程、检测结果和改进设想。其他小组认真聆听，可以提出问题或给出改进建议。教师引导各组围绕以下问题展开反思：本组净水器在哪一层过滤效果最明显？如果要进一步提升净水效果，可以在哪些方面进行改进？如果增加一种材料，你会选择什么材料，放在哪一层？ 通过交流，各组发现：有的组活性炭层较厚，净水后颜色去除效果更好；有的组石英砂层装填过紧，水流速度很慢；有的组在最上层增加了一层细纱布，大颗粒杂质的截留效果更好。学生纷纷提出改进想法：可以增加材料层数，让过滤更充分；可以调整各层材料的厚度比例；可以在出水口处再加一层棉花做最后把关。教师肯定各组的发现和思考，并引导学生认识到：科学探究就是在不断发现问题、分析问题、改进方案的过程中逐步完善的，一次制作和测试不可能完美，反思和改进本身就是学习的重要环节。 任务七：拓展延伸——水资源保护 【任务情境】教师播放一段关于全球水资源状况和我国水资源现状的短片，引导学生思考：我们今天亲手制作了净水器，但地球上可直接利用的淡水资源到底有多少？我们应该怎样对待每一滴水？ 【师生活动】学生观看短片后结合本次实践活动的体验展开讨论。教师引导学生联系生活实际，说说日常生活中有哪些浪费水的现象，自己可以从哪些小事做起节约用水。教师进一步引导学生思考：污水处理厂是怎样处理城市污水的？自来水厂的净水过程与我们今天自制的净水器有什么相似之处和不同之处？学生结合今天的实践经验进行类比和推理，认识到工业净水流程更加复杂和严谨，包含沉淀、过滤、吸附、消毒等多个环节。最后，教师布置课后任务：以小组为单位，写一份“节约用水、保护水资源”的倡议书，在班级或校园内展示交流。 六、板书设计 水质检测及自制净水器 一、水质检测 外观观察 闻气味 测酸碱度 滤纸过滤 显微镜观察 二、自制净水器 蓬松棉（截留大颗粒） 小卵石（截留较大杂质） 石英砂（截留细小杂质） 活性炭（吸附色素、异味） 蓬松棉（末端保护） 三、检测对比 净化前 → 净化后（颜色变浅、杂质减少、异味减弱） 四、反思改进 增加层数 / 调整比例 / 优选材料 五、责任担当 节约用水 保护水资源 学科网（北京）股份有限公司 $