跨学科实践活动1 自制简易净水器 教学设计--2026-2027学年九年级化学鲁教版上册

鲁教版九年级上册 跨学科实践活动 1 自制简易净水器教学设计 一、基本信息 学科：化学 年级：九年级上册（鲁教版） 课题：跨学科实践活动 1 自制简易净水器 课时：1 课时（45 分钟） 课型：跨学科实践活动课（融合化学、环境科学、工程技术） 关联单元：第三单元《探秘水世界》，承接天然水的净化、过滤、吸附知识 二、教材分析 本跨学科实践活动安排在第三单元《探秘水世界》之后，属于化学实践项目式学习。学生已经学习沉降、过滤、吸附等净水原理，本节课以真实工程任务为载体，让学生自主设计、动手搭建简易净水器，测试净水效果、评价并优化装置。 活动融合化学（物质性质、分离提纯）、地理（水资源、水污染）、工程设计（装置结构、材料选择）知识，落实跨学科实践要求。学生在动手制作中理解净水工程思路，体会 “物质性质决定用途”，同时树立节水、保护水源的环保观念。 ⚠️重要安全提示：简易净水器只能除去泥沙、色素、异味，无法杀菌，净化后的水不能直接饮用。 三、教学目标（2022 新课标） 1. 化学观念 （1）知道小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉在净水器中的作用，巩固过滤除去不溶性杂质、活性炭吸附色素异味的原理，建立物质性质决定用途的观念。 （2）区分简易净水器能除去的杂质与无法除去的可溶性离子、细菌病毒；理解简易净化后的水不是纯水，不可直接饮用。 2. 科学思维 （1）能根据黄泥水的杂质类型，选择合适过滤材料，设计分层过滤装置；能对比不同组净水器的净水效果，分析装置缺陷并提出改进方案。 （2）建立工程设计思维：从材料、流速、净水效果、成本多角度综合评价装置。 3. 科学探究与实践 （1）小组合作完成简易净水器的方案设计、组装、水质测试；观察净化前后水样的颜色、浑浊度变化。 （2）学会撰写实践报告，记录实验现象、反思装置不足。 4. 科学态度与责任 （1）了解淡水资源短缺、水体污染现状，树立保护水资源、节约用水意识。 （2）体会自来水厂净水工艺，感受化学工程对解决生活实际问题的价值；培养小组协作、安全规范实验的习惯。 四、教学重难点 重点：简易净水器结构设计、各层材料的作用；动手组装净水器，对比净水效果。 难点：合理安排材料分层顺序；分析装置缺陷、优化方案；理解简易净水器的局限性（不能杀菌，不能得到饮用水）。 五、教学准备 实验材料（每组） 剪底塑料饮料瓶（1.5L 矿泉水瓶）、蓬松棉、纱布、小卵石、石英砂、活性炭颗粒、烧杯、玻璃棒、浑浊黄泥水（可加少量红墨水模拟有色污水）、滴管。 工具 剪刀（教师统一操作，避免学生划伤）、记号笔。 多媒体 自来水厂净水流程视频、简易净水器结构示意图、水资源污染图片、学生评价量表。 六、教学过程（45 分钟） （一）情境导入，提出任务（5min） 【教师】展示浑浊河水图片，播放自来水厂净水短片。提问： 天然水中含有泥沙、悬浮杂质、色素、异味。如果野外没有自来水，如何利用身边材料，把浑浊污水初步净化？ 回顾旧知：第三单元学习的净水方法：沉降、过滤、吸附。 本节课项目任务：小组合作，利用生活材料，设计并组装一台重力式简易净水器，对浑浊黄泥水进行净化，检验净化效果，完成作品展示与评价。 板书课题：跨学科实践活动 1 自制简易净水器 （二）任务一：探究净水材料，设计方案（10min） 认识材料与功能（学生讨论，教师总结） 蓬松棉 / 纱布：阻挡细小固体颗粒，防止上层材料漏入下层； 小卵石：第一层，除去大颗粒泥沙、漂浮物（粗过滤）； 石英砂：第二层，过滤细小悬浮固体杂质； 活性炭：多孔结构，吸附色素、异味（部分可溶性有色物质）； 分层原则：由粗到细，自上而下依次放置，层与层之间用纱布隔开。 小组绘制净水器设计草图，标注材料顺序。 教师巡视指导，强调： ✅瓶口朝下，塑料瓶倒置； ✅最底层（瓶口处）先放蓬松棉；由下往上：蓬松棉→纱布→活性炭→纱布→石英砂→纱布→小卵石； ✅每层轻轻压实，不能压太紧，防止水流过慢。 小组讨论思考：为什么不能颠倒顺序？如果活性炭放在最上层，会有什么后果？ 学生回答：活性炭很快被泥沙堵塞，吸附能力快速失效，过滤速度迅速变慢。 （三）任务二：动手组装净水器（15min） 【教师强调安全】塑料瓶裁剪由教师课前完成；禁止剪刀交给学生；轻拿轻放材料。 小组按照设计方案组装： 倒置塑料瓶，瓶口朝下，先放入蓬松棉； 铺一层纱布，加入活性炭，纱布隔开； 铺纱布，装入石英砂，纱布隔开； 铺纱布，装入小卵石； 轻轻拍打，分层固定，每层之间纱布分隔。 组装完成，小组检查装置：分层顺序是否正确，有没有缝隙。 教师巡回指导，发现常见问题： ①材料装太密，水流几乎不下渗； ②分层顺序颠倒； ③纱布没有隔开，材料混合在一起。 （四）任务三：净水实验，观察对比（8min） 取浑浊带色黄泥水，缓慢从净水器上端倒入，用烧杯在瓶口下方承接滤液； 对比：原水样颜色、浑浊程度 vs 过滤后水样； 小组记录现象：浑浊变澄清，红色褪去，异味减轻。 【教师重点强调易错结论】 经过简易净水器净化后的水： 除去泥沙（不溶物）、色素异味，但是没有杀菌，含有可溶性矿物质、细菌微生物，不能直接饮用！ 想要得到饮用水，还需要消毒；实验室得到纯水需要蒸馏。 小组对比不同小组装置：有的过滤速度快，但清澈度一般；有的净化效果好，但流速很慢。引导思考如何平衡流速与净化效果。 （五）作品展示、评价与方案优化（5min） 各小组展示净水器，汇报：设计思路、净水现象、装置优缺点。 多维评价维度：装置稳固性、净水效果、水流速度、材料节约、创新改进。 学生提出优化方案： 进水前，黄泥水先静置沉降，减轻净水器负担； 控制各层厚度，不要装填过紧； 活性炭需要定期更换，吸附饱和后失效。 跨学科拓展（环境 + 地理）：结合地理知识，讨论水污染来源，思考生活中如何保护水源。 （六）课堂总结 + 实践作业（2min） 小结： 简易净水器原理：分层过滤 + 活性炭吸附；材料由粗到细分层； 各材料作用：小卵石、石英砂过滤；活性炭吸附色素异味；蓬松棉阻挡材料漏出； 局限性：无法杀灭细菌，不能直接饮用；仅做初步净化。 作业：完善实践活动报告，画出装置图，记录实验现象；课后查阅资料，了解家庭净水器原理。 七、板书设计 跨学科实践活动 1 自制简易净水器 一、）原理：重力过滤 + 活性炭吸附 分层顺序（倒置瓶子，由下往上） 蓬松棉→纱布→活性炭→纱布→石英砂→纱布→小卵石 小卵石、石英砂：过滤，除去不溶性固体杂质 活性炭：吸附色素、异味 蓬松棉、纱布：隔离各层材料 二、）实验结论 浑浊黄泥水 → 变澄清，除去泥沙、色素异味 ⚠️不能杀菌，净化后的水不可直接饮用 三、）改进思路：提前沉降；合理控制层厚；活性炭定期更换 八、教学反思（课后填写） 本课为实践课，课前材料准备、塑料瓶裁剪要提前完成，保障课堂动手时间；实验前一定要强调安全。 学生最容易出错：材料放置顺序颠倒，理解不了 “由粗到细” 工程逻辑，课堂可以设置错误装置对比演示。 高频误区：学生误以为过滤后的清水可以直接喝，本节课必须反复强调净水局限性，落实饮水安全。 跨学科融合点：可以结合本地河湖水体环境，让学生感受化学解决真实环境问题；小组评价量表可以提前打印，提升评价规范性。 时间把控：组装环节容易超时，课前可以提前分装好材料包，节约课堂操作时间。 九、随堂检测（实践活动配套习题） 简易净水器中，活性炭的作用是________________。 小卵石、石英砂的作用是________________。 判断：简易净水器净化后的水清澈透明，可以直接饮用（√/×）。 组装简易净水器，材料分层原则：____（由粗到细 / 由细到粗）。 参考答案： 吸附水中色素、异味 过滤，除去不溶性固体杂质 × 由粗到细 学科网（北京）股份有限公司 $