4.1水资源及其利用（第2课时）教学设计--2026-2027学年九年级化学人教版上册

第四单元 课题1 水资源及其利用（第二课时） ——水的净化 教学设计 一、课标分析 本课依据《义务教育化学课程标准（2022年版）》相关要求设计，聚焦“水是宝贵的自然资源”这一核心主题。课标要求学生认识水对生命活动和工农业生产的重要意义，了解吸附、沉降、过滤和蒸馏等净化水的常用方法，形成保护和节约水资源的可持续发展意识与社会责任。课程强调从化学视角认识水的组成与净化过程，将物质分离的实验方法与真实生活情境紧密结合，引导学生在实践操作中体会化学对改善人类生活质量的重要作用，发展学生的核心素养。 二、四维核心素养目标 化学观念：认识天然水中含有多种杂质，初步形成物质分离与提纯的化学基本观念。 科学思维：通过比较不同净水方法的适用范围与效果，发展归纳概括与逻辑推理能力。 科学探究：通过沉降、过滤等实验操作，掌握基本实验技能，提升探究实践能力。 科学态度与责任：认识水资源净化的重要意义，树立节约用水、保护水资源的责任意识。 三、教学重难点 教学重点：掌握沉降、过滤、吸附、蒸馏等常用净水方法的原理与操作要点。教学难点：理解不同净水方法的适用范围与区别，能够根据水质特点选择合理的净化方案，初步形成系统的净水思路。 四、设计思路 本课以“一杯清水的诞生——校园直饮水净化方案设计”为驱动性项目，将净水方法的学习融入真实问题解决过程。按照杂质去除由易到难的认知顺序，设计观察天然水、沉降实验、过滤操作、吸附体验、蒸馏认知、流程整合、方案展示七个递进式任务。学生以小组合作方式经历“提出问题—实验探究—分析讨论—归纳总结—方案设计”的完整过程，在动手实践中理解各净水方法的原理与作用，在方案设计中实现知识的迁移与应用，最终形成保护水资源的情感态度与社会责任。 五、项目教学过程设计 （一）项目启动：一杯清水的挑战 教师活动：教师向各小组发放预先采集的校园周边河流水样，引导学生仔细观察水样的外观特征。教师提出驱动性问题：“我们每天都在使用清澈的自来水，但大家知道吗，我们学校附近的这条河，河水是浑浊发黄的。如果遇到特殊情况，需要把这样的河水变成可以安全饮用的水，我们有哪些办法呢？今天这节课，就让我们一起化身净水工程师，完成这个挑战性任务——设计一套校园直饮水净化方案。” 学生活动：各小组仔细观察水样，描述看到的现象：水是浑浊的，里面悬浮着许多细小的泥沙颗粒，水面还漂浮着一些细小的杂质，水的颜色微微发黄，闻起来有淡淡的泥土气味。学生围绕教师提出的驱动问题展开初步讨论，提出自己的猜想和办法：有的学生说“可以把水放一会儿，让泥沙沉下去”，有的说“可以用布过滤一下”，有的说“家里的净水器里有黑色的颗粒，可能有作用”。教师将学生提出的方法简要记录在黑板一侧，作为后续学习的线索。 设计意图：从学生身边真实的河流水样出发，创设贴近生活的问题情境，激发学生的探究兴趣。通过观察与讨论，暴露学生对净水方法的已有认识，为后续学习找准起点。项目任务的提出，让学生明确本节课的学习目标与最终产出，增强学习的目的性与主动性。 （二）任务一：认识天然水——水中有哪些杂质 教师活动：教师引导学生对观察到的水样进行分类思考：“大家刚才描述了水样的很多特点，我们能不能把这些杂质分分类？它们分别以什么状态存在于水中？”教师发放学习任务单，引导学生从颗粒大小、溶解状态等角度对杂质进行分类梳理。教师结合学生的回答进行归纳：天然水中的杂质大致可以分为三类——第一类是颗粒较大、肉眼可见的不溶性杂质，比如泥沙、植物碎屑等；第二类是颗粒较小、悬浮在水中的不溶性杂质，比如细小的黏土颗粒；第三类是溶解在水中的可溶性物质，比如一些有颜色、有气味的物质，以及我们肉眼看不见的矿物质等。 学生活动：学生小组合作，结合观察到的现象，在任务单上对水中杂质进行分类记录。学生结合生活经验补充：河水里可能还有细菌等微生物，下雨的时候路面上的泥土、树叶都会被冲进河里，工厂排放的废水也可能让水变色、变味。教师肯定学生的补充，并说明本节课主要研究如何去除水中的不溶性杂质和有色有味的可溶性杂质，微生物的消毒处理会在后续课程中进一步学习。 设计意图：通过分类梳理，帮助学生建立对天然水杂质构成的系统认识，为后续学习不同净水方法提供认知基础。让学生先明确“要除掉什么”，再思考“怎么除掉”，符合从问题出发的认知逻辑。 （三）任务二：初步净化——沉降法除大颗粒杂质 教师活动：教师引导学生思考：“面对一杯浑浊的河水，最简单的处理办法是什么？”学生自然想到静置放置。教师演示对比实验：取两个相同的烧杯，装入等量的浑浊河水，一杯静置不动，另一杯加入少量明矾粉末，用玻璃棒轻轻搅拌后静置。教师引导学生观察两个烧杯中发生的变化，并重点对比两杯水的清澈程度有什么不同。 学生活动：学生仔细观察实验现象，记录观察到的变化：静置一段时间后，没有加明矾的烧杯底部出现了一些沉下去的泥沙，上层水比原来清了一些，但仍然有些浑浊；加入明矾的烧杯中，浑浊的水明显变得清澈了很多，底部沉淀的物质也更多、更密实。学生围绕观察到的差异展开讨论：为什么加了明矾的水会变得更清？明矾到底起了什么作用？ 教师讲解：教师结合学生的讨论进行解释：明矾是一种常用的净水剂，它溶于水后会形成一种胶状物质，这种胶状物能够吸附水中那些细小的、不容易自己沉下去的悬浮颗粒，把它们聚集在一起，变成比较大的颗粒，这样就容易沉降到水底了。这种让水中悬浮的小颗粒聚集成大颗粒并沉降下来的方法，叫做沉降法。沉降法是净水的第一步，主要用来除去水中颗粒较大、比较容易沉下去的不溶性杂质。 学生活动：各小组用自己带来的水样重复沉降实验，观察并记录实验现象。学生将沉降后的上层水小心倒入另一个烧杯中，注意不要把底部的沉淀倒出来。教师提醒学生操作时要小心，动作要轻，不要搅起底部的沉淀。学生体验沉降后的水和原水在清澈程度上的明显差别，初步感受净水过程的效果。 设计意图：通过对比实验，让学生直观感受沉降法的净水效果，理解明矾的作用原理。学生亲手操作实验，不仅锻炼了实验技能，也在观察和对比中培养了证据意识和分析能力。 （四）任务三：深度过滤——过滤法除不溶性杂质 教师活动：教师引导学生观察沉降后的水：“大家看，沉降后的水虽然比原来清了很多，但水是不是完全透明了呢？”学生仔细观察，发现水中仍然有一些非常细小的悬浮颗粒，水还不够清澈。教师进一步提出问题：“沉降法只能除掉比较大的颗粒，那些非常细小、沉降不下来的颗粒，我们有什么办法把它们除掉呢？”教师联系生活实际引导：“大家在家里有没有见过用纱布、滤网过滤东西的经历？比如过滤豆浆、过滤茶水？”学生纷纷回应，分享自己的生活经验。 教师介绍过滤装置：教师展示过滤实验装置，边讲解边示范过滤操作的规范要点。教师依次介绍实验用品：铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒、滤纸。教师边示范边讲解操作要点：首先要把滤纸正确地折叠好，放入漏斗中，滤纸的边缘要低于漏斗的边缘；然后用少量水润湿滤纸，让滤纸紧贴在漏斗内壁上，中间不要留有气泡。过滤的时候，盛放待过滤液的烧杯口要紧靠玻璃棒，玻璃棒的下端要轻轻靠在三层滤纸的一边，漏斗下端的管口要紧靠下面承接滤液的烧杯内壁。教师用“一贴、二低、三靠”来概括操作要点，方便学生记忆。 学生活动：各小组按照教师的示范，组装过滤装置，对之前沉降得到的水进行过滤操作。学生在操作过程中互相提醒，注意规范动作。教师巡回指导，及时纠正学生操作中出现的问题：有的学生滤纸没有紧贴漏斗，中间有气泡，教师提醒学生用玻璃棒轻轻赶走气泡；有的学生倾倒液体时液面超过了滤纸边缘，教师及时提醒并解释为什么要“二低”；有的学生玻璃棒靠的位置不对，教师帮助学生调整到三层滤纸一侧。 学生观察过滤后的滤液，惊喜地发现：过滤后的水变得非常清澈透明，和原来浑浊的河水形成了鲜明对比。学生结合实验结果讨论：过滤到底除掉了水中的什么？学生总结：过滤把水中那些不溶于水的、悬浮的细小颗粒都挡住了，所以水变清了。教师进一步引导学生思考：过滤法能不能除掉溶解在水里的物质呢？教师引导学生观察过滤后的水虽然清澈了，但水的颜色还是微微发黄，闻起来还有淡淡的气味，说明水中还有一些溶解的物质没有除掉。 设计意图：过滤是本节课的重点实验操作。通过教师示范、学生动手、巡回指导的方式，确保学生掌握规范的过滤操作技能。通过前后对比，让学生清晰认识过滤法的作用——除去不溶性杂质，同时也认识到过滤法的局限性——不能除去可溶性的有色有味物质，为后续学习吸附法做好铺垫。 （五）任务四：脱色去味——吸附法除有色有味物质 教师活动：教师拿起过滤后的水样，引导学生继续观察：“大家看，过滤后的水虽然清澈了，但水是不是和我们家里喝的自来水完全一样呢？”学生观察后发现，水的颜色还是微微发黄，而且凑近闻一闻，还有一点点泥土的气味。教师提出问题：“这些颜色和气味是溶解在水里的，过滤法已经不管用了，那我们有什么办法把它们除掉呢？”教师展示活性炭，介绍活性炭是一种有很多微小孔隙的物质，有很强的吸附能力。教师演示实验：在一个盛有微微发黄的水中加入少量活性炭粉末，振荡后静置观察。 学生活动：学生观察实验现象：加入活性炭振荡后，水的黄色明显褪去了，变得几乎无色透明，原来的泥土气味也消失了。学生感到很神奇，纷纷提问：为什么活性炭能让水变色？活性炭里面是什么样的？教师展示活性炭的结构示意图，解释活性炭为什么有这么强的吸附能力：活性炭表面有许许多多肉眼看不见的细小孔洞，这些孔洞让活性炭有非常大的表面积，能够把水中那些有颜色、有气味的小微粒吸附在自己的表面，从而让水变得无色无味。 教师补充：除了活性炭，我们前面提到的明矾也有一定的吸附作用，不过明矾主要是吸附悬浮的不溶性小颗粒，让它们聚集成大颗粒沉降下来；而活性炭主要吸附的是溶解在水中的有色、有味的物质，两者的吸附对象是不一样的。 学生活动：各小组利用课前准备的小材料，制作简易的吸附过滤层：在一个 cut 掉底部的塑料瓶中，从上到下依次放入小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉，层层叠放，做成一个简易的小净水器。学生将浑浊的河水从上面缓缓倒入，观察从下面流出的水有什么变化。学生惊喜地发现，经过这个简易装置过滤吸附后的水，不仅清澈透明，而且颜色也褪去了，气味也小了很多。学生纷纷交流自己制作的简易净水器的效果，比较哪个小组的净水器净水效果更好。 设计意图：从过滤后水仍然有色有味的真实问题出发，自然引出吸附法的学习。学生在简易净水器的制作过程中，将前面学过的过滤和吸附知识综合运用起来，既巩固了知识，又锻炼了动手实践能力和工程思维。 （六）任务五：终极净化——蒸馏法得纯净水 教师活动：教师继续引导学生深入思考：“经过沉降、过滤、吸附之后，水已经变得很清澈、无色无味了，这样的水是不是就是最纯净的水了呢？”教师展示一杯蒸馏水，引导学生对比思考：天然水中除了我们能看到的不溶性杂质和能闻到的有色有味物质，还有没有肉眼看不见的物质呢？学生结合生活经验回答：水里应该还有一些溶解在里面的矿物质，比如烧水的水壶底部会有水垢，就是水里溶解的物质加热后留下来的。 教师讲解：教师肯定学生的观察和思考。教师介绍：天然水中确实溶解了许多可溶性的物质，这些物质我们肉眼看不见，但它们确实存在于水中。如果要把这些溶解在水里的物质也除掉，得到几乎纯净的水，就要用到蒸馏的方法。教师展示蒸馏装置，简单介绍蒸馏的原理：把水加热变成水蒸气，再把水蒸气冷却凝结成水，这样溶解在原来水里的那些不会变成气体的物质就留在了原来的容器里，收集到的凝结水就是比较纯净的水了。 教师联系生活实际：蒸馏法是净化程度最高的净水方法，在实验室和工业生产中都有重要应用。比如医院里用的蒸馏水，一些精密实验需要的纯水，都是用蒸馏的方法制取的。不过蒸馏法需要消耗大量的能源，成本比较高，所以一般的自来水厂不会用蒸馏法来生产自来水，而是根据需要选择经济有效的净水方法组合。 学生活动：学生结合教师的讲解，整理不同净水方法的特点：沉降法简单易行，主要除大颗粒不溶性杂质；过滤法能除去细小的不溶性杂质；吸附法主要除去有色有味的可溶性物质；蒸馏法净化程度最高，能得到比较纯净的水，但成本也最高。学生在任务单上完成不同净水方法的比较表格，梳理各方法的作用和特点。 设计意图：通过层层递进的问题，引导学生不断深化对净水方法的认识，从“除掉看得见的”到“除掉看不见的”，帮助学生建立系统的净水方法体系。同时介绍蒸馏法的应用和局限，让学生理解净水方法选择的经济性原则，渗透辩证思维。 （七）任务六：流程整合——自来水厂净水工艺梳理 教师活动：教师引导学生回归真实的生产情境：“我们刚才在实验室里一步步研究了各种净水方法，那大家知道，我们每天用的自来水，在自来水厂里是怎么生产出来的吗？”教师播放自来水厂生产流程的介绍视频，引导学生边看边思考：自来水厂用了我们今天学过的哪些净水方法？这些方法是按照什么顺序排列的？为什么要这样安排顺序？ 学生活动：学生观看视频后，小组讨论梳理自来水厂的净水流程。学生结合视频内容和本节课所学知识，在任务单上画出自来水厂净水的大致流程：从江河湖泊取水后，首先加入絮凝剂进行沉降，让大颗粒杂质沉下来；然后通过过滤池，除去细小的不溶性杂质；再通过活性炭吸附池，除去水中的色素和异味；最后经过消毒处理，杀灭水中的微生物，就变成了我们家里用的自来水。 教师引导学生思考流程顺序的道理：为什么沉降要放在过滤前面？为什么吸附要放在过滤后面？学生讨论后得出结论：先沉降把大颗粒去掉，再过滤细小颗粒，这样过滤的负担小一些，过滤的效果也更好；如果反过来先过滤，大颗粒杂质很容易把滤纸堵上，过滤速度就会变得很慢。吸附放在过滤后面，是因为如果水中还有不溶性杂质，会把活性炭的小孔堵住，影响吸附效果。 设计意图：将实验室里学的分散的净水方法，整合到自来水厂真实的生产流程中，帮助学生建立完整的净水工艺认识。通过讨论流程顺序的合理性，让学生理解净水工艺设计的逻辑和优化思路，培养系统思维和工程意识。 （八）任务七：方案展示——校园直饮水净化方案交流 教师活动：教师回到本节课开始时的项目任务：“现在，我们已经掌握了各种净水方法的原理和特点，也了解了自来水厂的净水流程。接下来，就请各小组发挥你们的聪明才智，完成我们今天的项目任务——设计一套校园直饮水净化方案。”教师发放方案设计模板，引导学生从以下几个方面思考和设计：你们打算选用哪些净水方法？这些方法按照什么顺序排列？为什么这样选择和排列？你们设计的方案有什么优点和特色？ 学生活动：各小组热烈讨论，结合本节课所学知识和前面制作简易净水器的经验，设计本小组的校园直饮水净化方案。学生在任务单上画出方案的流程示意图，标注每个环节用的是什么净水方法，起到什么作用。各小组派代表上台展示本组的设计方案，其他小组的同学可以提问、提出改进建议。 第一小组展示：我们组的方案是先沉降，再过滤，再吸附，最后消毒。这样安排是因为沉降最简单，先把大的泥沙去掉，后面的过滤和吸附就不容易被堵住，效果会更好。我们还建议在校园里安装多级过滤的直饮水机，让同学们能直接喝到干净的水。 第二小组展示：我们组觉得除了课本上的方法，还可以利用校园里的材料做一个小型的生态净水装置，比如用种植水生植物的池子来进一步净化水，这样既美观又环保。其他小组提问：水生植物真的能净化水吗？第二小组同学回答：我们课前查过资料，有些水生植物可以吸收水里的一些有害物质，还能为微生物提供附着的地方，帮助净化水质。教师肯定第二小组同学的跨学科思考，鼓励大家课后继续深入研究。 教师总结点评：教师对各小组的方案进行点评，肯定大家的设计思路和创意，同时指出方案设计中需要进一步完善的地方。教师引导学生认识到，一个好的净水方案不是简单地把所有方法堆在一起，而是要根据原水的水质特点、处理量、成本等多方面因素综合考虑，选择最合适的方法组合，才能达到最好的效果。 设计意图：通过方案设计与展示交流，让学生将本节课所学的净水方法知识综合运用于解决真实问题，实现知识的迁移与升华。在方案展示和互评中，锻炼学生的表达能力和批判性思维，同时深化对水资源净化重要性的认识，渗透节约用水、保护水资源的情感态度。 （九）课堂小结与拓展延伸 教师带领学生一起回顾本节课的学习内容：今天我们一起完成了校园直饮水净化方案的设计任务，学习了沉降、过滤、吸附、蒸馏等常用的净水方法，了解了自来水厂的净水流程。大家不仅学会了各种净水方法的原理和操作，更重要的是，我们体会到了一杯干净的水来之不易，背后有这么多科学的方法和技术在发挥作用。 教师布置课后拓展任务：课后请同学们进一步调查了解，我们学校的自来水是来自哪个自来水厂？这个自来水厂的水源地在哪里？当地政府和居民是怎样保护水源地的？我们在日常生活中可以做哪些事情来节约用水、保护水资源？下节课我们一起来交流分享。 设计意图：课堂小结帮助学生梳理本节课的知识脉络，形成系统的认识。课后拓展任务将课堂学习延伸到课外，引导学生关注身边的水资源问题，进一步深化科学态度与责任素养。 六、板书设计 【板书设计】 课题1 水资源及其利用（第二课时）——水的净化 一、天然水中的杂质 不溶性杂质（大颗粒、小颗粒悬浮） 可溶性杂质（有色、有味、矿物质） 二、常用净水方法 1. 沉降法：加明矾吸附悬浮小颗粒 → 聚集成大颗粒沉降 作用：除去大颗粒不溶性杂质 2. 过滤法：一贴二低三靠 作用：除去细小的不溶性杂质 3. 吸附法：活性炭吸附有色有味物质 作用：除去可溶性色素和异味 4. 蒸馏法：净化程度最高，得到纯净水 特点：成本较高，用于特殊需要 三、自来水厂净水流程 取水 → 沉降 → 过滤 → 吸附 → 消毒 → 供水 四、项目任务：校园直饮水净化方案设计 学科网（北京）股份有限公司 $