跨学科实践活动 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 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 学科 化学 年级 八年级（五四学制） 教材版本 沪科版 课型 跨学科实践活动 一、课标分析 依据义务教育化学课程标准（2022年版），本活动属于“跨学科实践活动”领域，对应“水与常见的物质”主题。课标要求学生初步认识水的常用净化方法，了解沉淀、过滤、吸附等净水手段；能在小组合作中完成简单实验操作，初步学会运用观察、实验等方法获取信息；认识水资源的宝贵，形成节约用水的意识。本活动融合化学与生物、地理、环境等学科，引导学生在真实情境中开展水质检测和净水器制作，体现“做中学”“用中学”“创中学”的理念，发展学生实践能力与社会责任感。 二、四维核心素养目标 化学观念：认识混合物可通过沉淀、过滤、吸附等物理方法分离提纯。 科学思维：通过对比检测与净水效果，发展归纳比较与批判性思维。 科学探究：经历水样采集、检测、净水器设计与制作的探究过程。 科学态度与责任：关注水资源现状，树立节约用水、保护水环境的意识。 三、教学重难点 教学重点：掌握水质简易检测的基本方法，理解沉淀、过滤、吸附等净水原理，完成自制净水器的设计与制作。教学难点：根据不同水质特点合理选择净水材料并进行层次搭配，分析净水效果差异并改进装置设计。 四、设计思路 本活动以“身边的水”为真实情境主线，按照“发现问题—检测分析—设计制作—验证改进”的实践逻辑展开。学生从采集校园周边水样开始，通过感官观察和简易检测了解水质状况；在此基础上结合已学的沉淀、过滤、吸附知识，自主设计并制作简易净水器；最后对比净水前后效果，评价方案优劣并提出改进建议。整个过程融合化学实验操作、工程设计思维和环境教育，让学生在动手实践中建构知识、发展能力、形成态度。 五、任务式教学过程设计 任务环节 教师活动 学生活动 设计意图 任务一 情境创设 走进身边的水世界 教师课前准备三瓶不同来源的水样（自来水、校园喷泉水、池塘水），展示在讲台上。提问引导：“同学们，这三瓶都是我们身边的水，它们看起来有什么不同？这些水能够直接饮用吗？我们又该如何判断一杯水是否干净呢？”教师播放一段关于本地河流水质状况的简短报道，引出本节课的核心问题——水质检测与水的净化。教师进一步引导：大家每天都在用水，可你们有没有认真观察过自己身边的水？它们从哪里来？又经过了哪些处理才到达我们家中？通过层层追问，将学生的生活经验与本节课的实践任务自然衔接。 学生观察三瓶水样的外观差异，自由发言描述看到的现象。结合生活经验讨论哪些水可以直接饮用、哪些需要处理。观看报道后思考：日常生活中我们接触到的水从哪里来？经过了哪些处理才到达我们身边？小组内交流对“干净的水”的初步认识，提出想要探究的问题。有的学生可能会提到家里的净水器、水壶里的水垢等生活经验，教师及时肯定并将这些经验引导到本节课的探究主题上来。 从学生熟悉的生活情境入手，激发探究兴趣，明确本节课的实践任务，建立学习与生活的联系。 任务二 水样采集 与感官检测 教师指导学生分组，讲解水样采集的基本方法：选择不同水源（如自来水、矿泉水、校园景观水、池塘水），用洁净的矿泉水瓶采集适量水样，贴好标签注明来源和采集地点。发放“水样观察记录表”，引导学生从颜色、气味、透明度三个维度进行感官观察，并提醒注意不要品尝水样。教师特别强调：未经检测的水样可能含有害物质，绝对不能用口品尝，只能用手轻轻扇闻气味。这一安全教育环节是实验操作的基本规范，必须让每位学生明确遵守。 各小组按照教师指导采集指定水样，将水样倒入透明烧杯中。用肉眼观察颜色并记录，用手轻轻扇闻气味并描述，透过水样观察下方的字迹判断透明度。将观察结果填写在记录表中，小组内互相补充。初步比较不同水源的感官差异，形成对水质的第一印象。学生可能会发现池塘水颜色偏黄绿、有腥气味，自来水无色无味，矿泉水清澈透明等，这些直观感受将为后续的检测和净水设计提供感性基础。 学习科学的水样采集和观察方法，培养严谨的实验习惯和安全意识。感官检测是水质评价的基础环节，为后续定量检测和净水设计提供依据。 任务三 水质简易检测 教师分发pH试纸、标准比色卡、透明试管等器材，演示pH试纸的正确使用方法：用玻璃棒蘸取水样滴在试纸上，与比色卡对照读取数值。引导学生思考：不同水源的pH可能有什么差异？浑浊的水和清澈的水相比有什么不同？教师还引导学生观察水样中的悬浮物、油膜等肉眼可见的杂质，讲解这些杂质与净水方法的关系。 各小组依次对采集的水样进行pH测定，将试纸颜色与比色卡对照并记录pH范围。将水样静置后观察杯底是否有沉淀，观察液面是否有油膜。将检测结果与之前的感官观察进行对比，讨论哪些水源杂质较多、哪些相对清澈。小组汇总检测数据，形成本组的水质初步评价。 学习使用pH试纸这一基本检测工具，将感性观察与半定量检测结合起来，培养学生用数据说话的科学态度。检测结果将直接为净水器的材料选择提供依据。 任务四 自制净水器 方案设计 教师引导学生回顾已学的净水方法：沉淀可以使大颗粒杂质沉降，过滤可以除去不溶性固体，吸附可以去除色素和异味。展示可供选择的材料：矿泉水瓶（剪去底部）、纱布、小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉。提问引导：“如果让你设计一个净水器，这些材料应该按照什么顺序放置？为什么？”教师在黑板上画出净水器的简易框架，引导学生讨论各层材料的作用。教师进一步追问：为什么小卵石要放在最上面？活性炭放在中间还是下面？纱布起什么作用？通过层层问题，帮助学生建立“由大到小、由粗到细”的过滤层次思路。 各小组讨论净水器的设计方案，明确各层材料的功能和放置顺序。一般思路是：从上到下依次放置小卵石（除去大颗粒悬浮物）、石英砂（除去较小颗粒）、活性炭（吸附色素和异味）、蓬松棉（阻挡活性炭颗粒漏出），层与层之间用纱布隔开。各小组绘制设计草图，标注材料名称和层次顺序，说明设计理由。有的小组可能会提出不同的材料顺序，教师不急于给出标准答案，而是让他们在后续制作和实验中自行验证。 将已学的净水知识迁移到真实的工程设计任务中，发展学生的系统思维和设计能力。讨论材料顺序的过程，就是理解过滤原理的过程。 任务五 净水器制作 与净水实验 教师分发实验材料，指导学生按照设计方案组装净水器：将矿泉水瓶倒置，瓶口朝下，从瓶口向上依次铺设各层材料。教师巡视指导，提醒学生注意材料铺放要均匀、纱布要隔开各层，避免不同材料混合。组装完成后，指导学生将之前采集的浑浊水样缓慢倒入净水器上方，用干净烧杯在瓶口下方收集过滤后的水。教师特别提醒：倒水速度要慢，否则水压过大可能冲破滤层，影响净水效果。同时引导学生观察水流通过各层材料时的现象，思考为什么水会逐渐变清。 各小组按照设计方案动手组装净水器，仔细铺设每一层材料，用纱布分隔不同层次。组装完成后进行净水实验：将浑浊的水样缓慢倒入净水器，观察水流通过各层材料的过程，收集过滤后的水。将过滤后的水样与原水样放在一起进行对比，观察颜色、透明度的变化，记录净水效果。部分小组可换用不同浑浊程度的水样进行对比实验。学生通常会惊喜地发现浑浊的水经过净水器后变得清澈，这种直观的变化能极大激发学习兴趣。 亲自动手将设计方案转化为实物装置，体验工程制作的过程。净水实验让学生直观看到净化效果，获得成就感的同时加深对净水原理的理解。 任务六 效果评价 与交流展示 教师组织各组进行成果展示，要求每组派代表介绍：本组净水器的设计思路、各层材料的选择理由、净水前后水样的对比变化。引导其他组提问和评价：“你们觉得这组净水器效果如何？哪些地方可以改进？”教师引导学生从净水速度、出水清澈度、材料搭配合理性等角度进行评价，并组织讨论：为什么有的组出水更快但清澈度一般，有的组清澈但速度慢？ 各小组代表上台展示净水器实物和过滤前后的水样，介绍设计方案和实验结果。其他小组认真观察，提出问题和改进建议。小组间互相比较净水器的出水效果，分析差异原因。各组根据同伴建议和实验现象，讨论本组方案的不足，提出具体的改进设想，如调整材料厚度、增加吸附层、改变层间顺序等。 通过展示与互评，锻炼学生的表达能力和批判性思维。比较不同方案的效果差异，帮助学生理解设计参数与净水效果之间的关系，培养优化改进的工程意识。 任务七 拓展延伸 水资源保护 教师引导学生思考：“我们自制的净水器得到的水，能直接饮用吗？为什么？”讲解自制净水器只能除去不溶性杂质和部分色素异味，不能杀灭细菌和病毒，也不能除去溶解在水中的有害物质。教师介绍自来水厂的净水流程：取水→沉淀→过滤→吸附→消毒→供水，引导学生对比自制净水器与自来水厂工艺的异同。最后联系生活实际，引导学生讨论日常生活中如何节约用水、保护水资源。 学生思考并回答自制净水器出水不能直接饮用的原因，理解物理净化与卫生安全之间的区别。对比自制净水器和自来水厂流程，找出相同点和不同点。结合本地水资源状况，讨论日常生活中可以采取的节水行动，如随手关闭水龙头、循环用水、不向河流倾倒垃圾等。学生撰写本节课的实践收获和对水资源保护的认识。 将课堂知识延伸到真实的水处理工业和环保行动中，帮助学生建立完整的知识链条。通过水资源保护教育，落实科学态度与责任维度的素养目标。 六、板书设计 【板书设计】 水质检测及自制净水器 一、水质检测 1. 感官观察：颜色、气味、透明度 2. 简易检测：pH、浑浊度、悬浮物 二、净水方法 沉淀 → 过滤 → 吸附 三、自制净水器（从上到下） 小卵石 → 石英砂 → 活性炭 → 蓬松棉 （纱布隔层） 四、水资源保护 节约用水 · 防治污染 · 从我做起 七、教学反思 （课后根据实际教学情况填写） 学科网（北京）股份有限公司 $