3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器教学设计--2026-2027学年九年级化学科粤版上册

3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器 教学设计 科粤版九年级化学上册 第三单元 维持生命的物质 —— 氧气、水 课时：2 课时（第 1 课时：净水原理、过滤实验；第 2 课时：设计、组装自制净水器，成果评价，跨学科总结） 一、教材分析 本课是第三单元收尾跨学科实践活动，承接 3.4《水资源》，融合化学、地理、工程技术知识。以天然浑浊水净化为真实任务，学习沉淀、过滤、吸附等净水方法，练习过滤基本操作，小组设计并组装简易净水器，对比净水效果。 本实践活动核心是混合物分离，落实实验操作、工程设计、评价优化，帮助学生理解自来水厂净水流程。重要辨析：简易净水器只能除去不溶性杂质、色素异味，不能得到纯水，不可直接饮用，强化饮水安全。 二、核心素养目标 化学观念 认识沉淀、过滤、吸附、消毒等净水方法；知道过滤除去不溶性固体杂质，活性炭吸附色素与异味；区分硬水软水（简单了解）；理解简易净水器只能净化，不能杀菌，净化后的水不是纯净物。 科学思维 根据杂质种类选择对应的净化方法；按照 “大颗粒→小颗粒→吸附” 逻辑安排净水材料层级；能分析过滤失败、净水效果差的原因，提出改进方案，建立混合物分离思路。 科学探究与实践 熟练掌握过滤操作 “一贴二低三靠”；小组合作完成简易净水器的方案设计、材料组装、净水测试、现象记录；学习项目式探究流程：提出问题→设计→制作→测试→评价改进。 科学态度与责任 体会自来水净水工程的价值；理解净水技术保障饮水安全；增强爱护水资源意识；工程制作中培养合作、严谨、安全规范意识（跨学科：化学 + 工程 + 生物）。 三、教学重难点 重点：沉淀、过滤、吸附净水原理；过滤操作要点；简易净水器各层材料作用与分层顺序。 难点：过滤操作规范；合理安排净水器填料顺序；客观评价自制净水器效果；理解简易净水后的水不是纯净水，不能直接饮用。 四、教学准备 仪器 烧杯、漏斗、玻璃棒、铁架台（带铁圈）、滤纸；剪底塑料矿泉水瓶、纱布 药品与材料 浑浊天然水（泥水）、明矾、活性炭、小卵石、石英砂（细沙）、蓬松棉 多媒体：自来水厂净水流程视频，净水器工程案例 五、教学方法 项目式实践探究、实验演示、小组工程制作、对比评价、问题驱动 第 1 课时 水的净化原理、过滤操作 （一）情景导入 复习 3.4 水资源：自然界河水、湖水含有泥沙、悬浮物、细菌，不能直接饮用。 提问：自来水厂如何把浑浊天然水变为生活用水？如果野外只有浑浊泥水，如何简易净化？引出跨学科实践主题。 （二）新知探究：常见净水方法 沉淀（沉降） 静置沉淀：大颗粒泥沙自然沉降，只能除去大颗粒固体，净化效果弱。 吸附沉淀：加入明矾。明矾溶于水形成胶状物，吸附悬浮小杂质，聚集成大颗粒沉降。 除去：悬浮不溶性杂质。 过滤（核心实验） 分离固体和液体混合物，除去不溶性固体杂质。 ✅过滤操作口诀：一贴、二低、三靠 一贴：滤纸紧贴漏斗内壁，不留气泡（气泡减慢过滤速度） 二低：滤纸边缘低于漏斗口；液面低于滤纸边缘（防止液体从滤纸与漏斗缝隙流下，滤液浑浊） 三靠：烧杯口紧靠玻璃棒；玻璃棒下端轻靠三层滤纸处；漏斗下端尖嘴紧靠烧杯内壁（防止液滴飞溅） 思考讨论：过滤后滤液仍然浑浊，可能原因？ 滤纸破损；液面高于滤纸边缘；承接滤液烧杯不干净。 过滤只能除去不溶性杂质，不能除去可溶性杂质、细菌。 吸附 活性炭疏松多孔，吸附水中色素、异味，属于物理变化，不能除去可溶性离子和病菌。 消毒（自来水厂） 加入消毒剂（氯气等），杀灭微生物，属于化学变化。 拓展：蒸馏（净化程度最高，得到纯水） 展示自来水厂完整流程： 天然水 → 加明矾（吸附沉淀）→ 过滤 → 活性炭吸附 → 消毒 → 自来水 （三）课堂练习 过滤操作中玻璃棒作用：________（引流） 活性炭净水主要作用是（） A. 沉降泥沙 B. 吸附色素异味 C. 杀菌消毒 D. 得到纯水 （四）课堂小结 沉淀→过滤→吸附→消毒，逐步除去不同类型杂质；过滤 “一贴二低三靠”。 （五）作业 预习简易净水器制作；思考：矿泉水瓶做净水器，材料从上到下如何摆放？准备可回收塑料瓶（课前收集）。 第 2 课时 设计与自制净水器、测试与评价 （一）复习回顾 提问：沉淀、过滤、活性炭各自除去什么杂质？过滤一贴二低三靠？ 过渡：利用生活材料，小组完成简易净水器的工程设计与制作。 （二）项目任务：自制简易净水器 1. 材料作用（由上至下顺序） 小卵石：除去大颗粒泥沙 石英砂（细沙）：除去细小固体颗粒 活性炭：吸附色素、异味 蓬松棉（纱布）：阻挡活性炭粉末漏出，同时过滤微小颗粒 关键：颗粒从上到下由大到小；蓬松棉放在活性炭上下两层。 装置：剪去底部矿泉水瓶，瓶口朝下，瓶内分层装填材料，纱布隔开各层。 2. 小组制作步骤 ① 设计方案：画出净水器草图，填写材料清单； ② 组装：瓶口放纱布，分层依次填充蓬松棉、活性炭、石英砂、小卵石，每层用纱布隔开； ③ 测试：缓慢倒入浑浊泥水，收集流出液体； ④ 观察记录：对比原泥水、过滤后液体的浑浊度、颜色。 ⚠️安全提示： 简易净水器只能除去泥沙、色素异味，没有杀菌，净化后的水不能直接饮用！ 3. 成果评价与迭代优化（跨学科工程思维） 小组展示净水器，互评： 净水效果；2. 水流速度；3. 装置密封性；4. 材料顺序是否正确 讨论改进： 出水太慢：填料压太紧； 滤液仍浑浊：材料装填顺序颠倒、填料缝隙过大。 （三）拓展讨论（跨学科融合） 地理视角：不同地区天然水中杂质差异； 生物视角：天然水体含有微生物，简易净化无法除菌； 工程视角：自来水厂大型净水设施设计思路，分层净化。 （四）课堂小结 简易净水器分层原理：大颗粒先过滤，活性炭吸附； 净水是逐级分离杂质，简易净水≠纯水，不可直接饮用； 工程制作流程：设计 — 制作 — 测试 — 优化。 （五）当堂检测 自制净水器中活性炭的作用？ 简易净水器净化后的水是纯净物吗？为什么？ （六）作业 完善实验报告，记录净水现象与改进方案； 单元回顾：第三单元氧气、燃烧、水资源、水的净化知识梳理。 六、板书设计 3.5 跨学科实践：水的净化与自制净水器 一、)净水方法 沉淀：明矾吸附悬浮杂质 过滤：除去不溶性固体杂质；一贴二低三靠；玻璃棒：引流 活性炭吸附：色素、异味（物理变化） 消毒：杀灭细菌（化学变化） 自来水厂流程：沉淀→过滤→吸附→消毒 二、)自制净水器（瓶口向下，由上到下） 小卵石 → 石英砂 → 活性炭 → 蓬松棉 原理：逐级过滤 + 吸附 ⚠️注意：简易净化后的水不是纯水，不能直接饮用 三、)项目流程：设计→组装→测试→评价→改进 七、教学反思 本节课是跨学科实践课，重点突出动手实践，不能变成纯理论讲授。学生容易混淆净水器填料顺序，要强调 “先滤大杂质，再滤小杂质，最后吸附”。 高频易错点：很多学生认为自制净水器出来的水可以直接喝，课堂上必须反复强调：缺少杀菌步骤，含有可溶性杂质与微生物，不能直接饮用。 过滤操作失误较多，学生容易不理解 “滤液浑浊” 的原因。可以在学生动手前先教师演示过滤，指出典型错误。 小组制作时，各组净水效果差异明显，利用差异组织互评，培养工程评价思维，落实跨学科理念。 本课结束，第三单元全部完成，可以引导学生构建单元思维导图：氧气性质、氧气制取、燃烧条件、水资源、水的净化。 学科网（北京）股份有限公司 $