资源简介

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3.5跨学科实践活动
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一、基础信息
（一）核心基础信息
项目 内容
课题 科粤版（2024）初中化学九年级上册 3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器
课时 2 课时（90 分钟，每课时 45 分钟）
授课年级 九年级
课型 新授课 + 实践活动课
授课教师
授课时间
（二）课标要求
通过实验探究，了解沉淀、过滤、吸附等常用净水方法，掌握过滤的基本操作技能；
能设计并动手制作简易净水器，运用混合物分离的思路解决实际问题；
认识净水技术对生活的重要价值，树立保护水资源、节约用水的意识，体会化学与生活的联系。
二、教学设计依据
（一）教材分析
本节是科粤版（2024）初中化学九年级上册第 3 章的跨学科实践内容，承接 “水的组成与性质” 相关知识，融合化学、工程、环境等多学科内容。教材从天然水的杂质分类入手，逐步讲解沉淀、过滤、吸附三种基础净水方法，延伸至自来水厂生产流程，最终落地于自制净水器的实践任务，帮助学生建立 “性质差异→分离方法→实际应用” 的思维链条，兼具知识性与实践性，是落实科学探究与实践核心素养的重要载体。
（二）学情分析
九年级学生已掌握混合物、物理变化等基础概念，在生活中对自来水、家用净水器有感性认识，具备初步的实验操作能力。但学生对净水方法的微观原理理解不够深入，过滤操作易出现不规范问题，对自制净水器的填料顺序、材料搭配缺乏系统设计思路，对实验异常的分析能力有待提升。学生对动手实践类活动兴趣较高，适合通过任务驱动的方式开展教学。
三、教学目标与重难点
（一）教学目标
化学观念：认识天然水属于混合物，掌握沉淀、过滤、吸附的净水原理，能区分净水过程中的物理变化与化学变化。
科学思维：能对比不同净水方法的效果，归纳混合物分离的一般思路，能分析过滤实验异常的原因。
科学探究与实践：规范完成过滤实验操作，能小组合作完成简易净水器的设计、制作与测试，提升动手实践与协作能力。
科学态度与责任：认识净水技术的生活价值，树立节约用水、保护水资源的意识，体会化学服务生活的意义。
（二）教学重难点
教学重点
沉淀、过滤、吸附三种基础净水方法的原理与操作要点，牢记过滤 “一贴、二低、三靠” 操作规范；
了解自来水厂完整净水流程，区分不同净水环节的作用；
掌握简易净水器的材料搭配、填料顺序与组装要求。
教学难点
从微观角度理解不同净水方法分离杂质的原理，构建混合物分离的基本思维模型；
规范完成过滤实验操作，分析滤液浑浊等实验异常的原因；
根据净水效果优化自制净水器的结构与材料。
四、教学准备
多媒体资源：教学 PPT、自来水厂净水流程动画、家用净水器工作原理短视频
实验用品：浑浊天然水、明矾、活性炭、滤纸、漏斗、玻璃棒、烧杯、铁架台（带铁圈）、胶头滴管
实践材料：去底塑料瓶、小卵石、石英砂、纱布、蓬松棉、剪刀
学习资料：净水效果观察记录表、简易净水器设计任务单、课堂练习题单
五、教学过程设计
第一课时：水的净化方法探究
（一）情境导入（5 分钟）
展示浑浊天然水样本与自来水的对比，结合野外缺水、突发灾害的场景提问：天然水能否直接饮用？浑浊的水如何变得洁净可用？
引导学生初步猜想天然水中的杂质类型，以 “小小净水工程师” 为任务情境，开启本节课的净水探究之旅。
（二）新知探究 1：天然水中的杂质与沉淀法（10 分钟）
观察活动：组织学生用肉眼观察浑浊天然水，结合显微镜下的水样图片，总结天然水中的三类杂质：
难溶性杂质：泥沙、腐殖质、浮渣等
可溶性杂质：色素、有害离子等
微生物：细菌等
对比实验：分别进行静置沉淀与吸附沉淀实验（向水中加入明矾），引导学生观察现象并总结：
静置沉淀：利用重力使大颗粒杂质沉降，净水效果有限；
吸附沉淀：明矾溶于水形成的胶状物可吸附悬浮杂质，加速沉降，净水效果更好。
（三）核心实验：过滤操作（20 分钟）
原理讲解：过滤是利用颗粒大小差异，分离液体与难溶性固体的方法，属于物理变化。
操作示范：演示过滤器的制作与过滤操作，逐条讲解 “一贴、二低、三靠” 的操作规范及对应原因：
一贴：滤纸紧贴漏斗内壁，加快过滤速度；
二低：滤纸边缘低于漏斗边缘、液面低于滤纸边缘，防止液体从缝隙流下导致过滤失败；
三靠：烧杯紧靠玻璃棒（引流）、玻璃棒轻靠三层滤纸处（防止戳破滤纸）、漏斗下端紧靠烧杯内壁（防止液体溅出）。
分组实验：学生分组完成过滤实验，观察滤液的澄清程度，记录实验现象。
讨论交流：
分析过滤后滤液仍浑浊的可能原因：滤纸破损、液面高于滤纸边缘、仪器不干净；
举例生活中的过滤应用：漏勺、纱窗、茶壶滤网等。
（四）新知探究 2：吸附法与自来水厂流程（7 分钟）
吸附法实验：向过滤后的有色水中加入活性炭，振荡静置，观察颜色变化。讲解活性炭疏松多孔的结构具有吸附性，可除去水中的色素和异味。
自来水厂净水流程：结合动画梳理完整流程：
天然水→格栅（除大颗粒杂质）→反应沉淀池（絮凝沉淀）→过滤池（除难溶物）→吸附池（活性炭除色素异味）→清水池→消毒（杀菌，属于化学变化）→用户
思考讨论：自来水厂净化后的水不宜直接饮用，需煮沸或二次净化，补充介绍《生活饮用水卫生标准》的基本要求。
（五）课堂小结与作业（3 分钟）
小结：梳理沉淀、过滤、吸附三种净水方法的作用与净化程度，总结混合物分离的基本思路。
作业：
整理过滤操作的注意事项；
思考生活中哪些常见材料可以替代实验中的滤纸、活性炭，预习简易净水器的设计。
第二课时：自制净水器设计、制作与展示
（一）任务导入（3 分钟）
发布实践任务：利用提供的生活材料，小组合作设计并制作一台简易净水器，要求能净化 100mL 浑浊有色的天然水，最终从净水效果、过滤速率、创意设计三个维度进行评比。
（二）方案设计与研讨（12 分钟）
材料分析：引导学生梳理小卵石、石英砂、活性炭、纱布、蓬松棉各自的净水作用。
方案对比：呈现两种不同填料顺序的方案，组织学生讨论优劣：
方案一：由上到下为石英砂→小卵石→活性炭→蓬松棉
方案二：由上到下为小卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉
总结原则：净水器填料应遵循 “由粗到细、先过滤后吸附” 的顺序，即上层小卵石除大颗粒、中层石英砂除细颗粒、下层活性炭吸附色素异味、底层蓬松棉阻挡活性炭粉末，通过逐级过滤提升净水效果。
分组设计：各小组绘制净水器设计图，标注各层材料与厚度，确定最终组装方案。
（三）制作与测试（20 分钟）
组装制作：学生分组按照设计方案组装简易净水器，教师巡视指导，提醒用纱布分隔各层材料、压实底层蓬松棉等注意事项。
净水测试：向净水器中缓慢倒入 100mL 浑浊有色的天然水，记录以下数据：
净化 100mL 水的用时
回收水的体积
净化后水的浑浊度、颜色、气味
初步优化：各组根据测试结果，调整填料厚度或顺序，进行二次测试，对比优化前后的效果差异。
（四）展示与评价（7 分钟）
成果展示：每组派代表上台展示净水器，介绍设计思路、亮点与测试结果。
多元评价：从净水效果、制作工艺、创意设计三个维度进行自评与互评，颁发 “净水合格认证”“优秀净水器”“创意设计奖” 等荣誉。
拓展对比：展示家用净水器的内部结构，对比自制净水器的差异，简单介绍反渗透膜等进阶净水技术，启发学生课后改进。
（五）总结升华（3 分钟）
方法总结：梳理混合物分离的一般思路：分析杂质成分→利用性质差异→选择分离方法。
理念渗透：强调水资源的珍贵，引导学生树立节约用水、保护水环境的意识，体会化学技术对改善生活的作用。
课后作业：
撰写简易净水器的产品说明书；
调查家庭或社区的净水器使用情况，了解居民健康饮水的习惯。
六、板书设计
3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器
一、基础净水方法
沉淀：静置沉淀、吸附沉淀（明矾）—— 除去大颗粒悬浮杂质
过滤：一贴二低三靠 —— 除去难溶性固体杂质
吸附：活性炭 —— 除去色素、异味
二、自来水厂净水流程
天然水 → 沉淀 → 过滤 → 吸附 → 消毒 → 自来水
（均为物理变化） （化学变化）
三、自制净水器
填料顺序（由上到下）：小卵石 → 石英砂 → 活性炭 → 蓬松棉
设计原则：由粗到细，先过滤后吸附
七、教学评价与反思
（一）教学评价
过程性评价
课堂表现：通过提问、小组讨论、实验操作巡查，评价学生对净水原理的理解程度、操作规范度与参与积极性；
实践表现：根据小组的方案设计、制作协作、测试优化过程，评价学生的科学探究能力与团队协作能力。
终结性评价
课堂练习：通过配套习题检测学生对净水方法、过滤操作等核心知识的掌握情况；
作业成果：通过净水器说明书、调查报告等作业，评价学生的知识迁移与综合应用能力。
（二）教学反思
成功之处
以 “净水工程师” 的任务情境贯穿教学，将实验探究与动手实践结合，贴合学生生活经验，有效激发学习兴趣；通过方案对比、异常分析等环节，落实科学思维的培养；多元评价方式兼顾知识掌握与实践能力，符合跨学科实践的课程定位。
不足之处
部分学生过滤操作不够规范，填料时易出现分层混乱的问题；班级小组数量较多时，展示环节时间易紧张，部分小组的优化思路未能充分分享。
改进措施
课前发布过滤操作微视频，让学生提前预习规范动作；增设组间流动互评环节，压缩集中展示的时间；课后设置净水改进挑战赛，鼓励学生利用更多生活材料优化净水器，延伸实践探究。

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