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《4.3 海洋的探索（1）——海水的淡化》教学设计
课程名称 4.3 海洋的探索（1）——海水的淡化 课程类型 新授课
教学目标 1.科学观念：知道海水淡化是指将海水脱盐取得淡水的过程，了解海水淡化的意义（截至 2021 年全球海水淡化工程规模超过 1 亿吨/日，惠及 100 多个国家）和主要方法（反渗透法、蒸馏法、冷冻法等）；理解反渗透法的原理（反渗透膜能截留水中的各种无机离子和大分子溶质，而水能从半透膜渗出）；理解蒸馏法（根据液体混合物中各组成成分的沸点不同，分离或提纯液体混合物）及蒸馏装置的使用要点；理解纯净物（只由一种物质组成）和混合物（由多种物质组成）的概念。 2.科学思维：通过判断“冰水混合物是纯净物、空气是混合物”等实例，理解“看组成、不看名称”的分类标准，培养概念辨析能力；通过海水淡化技术发展史，体会技术进步（多级闪蒸、反渗透膜）对产业发展的推动作用。 3.探究实践：能完成模拟海水淡化实验：配制 0.5% 的食盐水 100mL 倒入 A 水槽，用 TDS 笔测量固体溶解物含量，连接反渗透滤芯、微型增压水泵和水管组装淡化装置，启动水泵抽水，把经过滤芯后的净水导入 B 水槽、废水导入 C 水槽，再测 B 水槽净水的固体溶解物含量并比较；认识蒸馏装置（温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶、酒精灯、蒸馏烧瓶）及操作要点。 4.态度责任：通过海水淡化史（16 世纪欧洲探险家船上加热海水冷凝取水、20 世纪 90 年代末中国实现反渗透膜国产化、2022 年中国企业总承包的沙特拉比格三期项目成为世界最大单体反渗透海水淡化项目、日产淡水 60 万吨）的学习，增强民族自豪感和建设海洋强国的责任感。
教学重难点 （一）教学重点： 1.海水淡化的主要方法（反渗透法、蒸馏法）及其原理。 2.蒸馏装置的组成与操作要点；纯净物与混合物的区分。 （二）教学难点： 理解反渗透膜的“截留离子、透过水”的选择透过性；蒸馏装置的操作细节（温度计水银球位置、冷凝水进出方向、碎瓷片的作用）。
教学过程 【环节一】情景导入 展示情境：中国拥有长达 3.26 万千米的海岸线，如何“发展海洋经济，保护海洋生态，加快建设海洋强国”已成为一个重大的战略问题。提出问题：海水如何淡化？海盐如何提取？如何让海洋成为新的牧场？指出世界上 70% 以上的人口居住在离海岸线 120km 以内的区域，尽管海洋中有丰富的水，却不能直接饮用，海水淡化是人类追求了几百年的梦想，由此导入新课。 【环节二】新知探究 一、海水淡化概述 （1）核心知识点： 海水淡化是指将海水脱盐取得淡水的过程。截至 2021 年，全球海水淡化工程规模超过 1 亿吨/日，惠及 100 多个国家。在一些中东国家，海水淡化水是国民饮用水的主要来源。海水淡化作为淡水资源的替代与增量技术，越来越受到重视。 海水淡化史：15 世纪，人类开始探索海水淡化方法；16 世纪，欧洲探险家在船上加热海水产生水蒸气，冷却凝结得到纯净水，这是海水淡化技术的开始；20 世纪 50 年代以后，蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平；20 世纪 60 年代初，多级闪蒸海水淡化技术应运而生，现代海水淡化产业步入快速发展时代；1982 年，美国的全复合膜及其卷式元件新技术问世；20 世纪 90 年代末，中国打破国外垄断，实现了反渗透膜的国产化；2022 年 3 月，由中国企业总承包的沙特拉比格三期海水淡化项目成为世界上最大的单体反渗透海水淡化项目，日产淡水高达 60 万吨。目前全球海水淡化技术日趋成熟，主要包括反渗透法、蒸馏法、冷冻法等几十种方法，中国的海水淡化技术已取得突破性进展，并在全球占领了一定的市场。 （2）学生活动：梳理海水淡化技术发展时间线，讨论“我国反渗透膜国产化和总承包世界最大项目的意义”。 （3）教师指导：结合我国人均水资源少的国情，说明海水淡化作为“增量技术”的战略价值。 二、反渗透法与模拟海水淡化实验 （1）核心知识点： 反渗透膜是模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，是反渗透技术的核心构件。反渗透膜能截留水中的各种无机离子和大分子溶质，而水则能从半透膜渗出，从而获得比较纯净的水。 探索活动（模拟海水淡化）：①配制 0.5% 的食盐水 100mL，倒入 A 水槽；②用 TDS 笔测量 A 水槽中食盐水的固体溶解物含量并读数；③连接反渗透滤芯（内含反渗透膜）、微型增压水泵和水管，组装成海水模拟淡化装置；④启动水泵抽取 A 水槽中的食盐水，把经过滤芯后的净水导入 B 水槽，废水导入 C 水槽（废水开关打开较小角度）；⑤几分钟后，再用清洗过的 TDS 笔测量 B 水槽中净水的固体溶解物含量并读数。 （2）学生活动：分组完成模拟海水淡化实验，记录 A、B 水槽 TDS 读数的前后变化，分析反渗透膜的作用。 （3）教师指导：引导学生用“TDS 数值下降”这一证据说明反渗透膜截留了食盐离子；提示废水开关角度小可以减少废水比例。 三、蒸馏法 （1）核心知识点： 蒸馏法：把水加热到沸腾，产生的水蒸气经冷却形成液态水的方法称为蒸馏法，用这种方法收集到的水就是蒸馏水。蒸馏是根据液体混合物中各组成成分的沸点不同，分离或提纯液体混合物的方法。 蒸馏装置：温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶、酒精灯、蒸馏烧瓶。 操作要点：①蒸馏时，蒸馏烧瓶中应放入几片碎瓷片，以防止液体暴沸；②操作时，将温度计的水银球放在蒸馏烧瓶的支管口处，以便于观察温度的变化，确定所接收液体的种类；③蒸馏时，冷凝管中要下端进水上端出水，这是因为冷凝时冷水需充满冷凝器，防止冷凝器冷凝时受热不均匀出现炸裂，同时逆流冷凝效果好。 （2）学生活动： 认识蒸馏装置各部分名称，讨论三个操作要点的原因。 （3）教师指导：演示或播放蒸馏实验视频，强调安全（防暴沸、防炸裂）；提问“为什么不用内焰加热”。 四、混合物和纯净物 （1）核心知识点： 海水：含有多种物质，属于混合物。蒸馏水：只含水这一种物质，属于纯净物。 纯净物：只由一种物质组成的物质，成分单一，有固定的组成、性质（如沸点、熔点等）。混合物：由多种物质组成的物质，成分至少有两种，没有固定的组成、性质，各成分保持自己原有的化学性质。注意：判断物质是纯净物还是混合物，关键看由几种物质组成，不能仅凭名称判断，如冰水混合物只有水这种物质，为纯净物；空气由多种物质组成，为混合物。 （2）学生活动：判断海冰、洁净的空气、氧气、二氧化碳、澄清石灰水等是纯净物还是混合物，说明理由。 （3）教师指导：强调“冰水混合物”名称的迷惑性，落实“看组成不看名称”的原则。 【环节三】课堂小结 引导学生回顾本课核心内容： 海水淡化有哪些主要方法？反渗透法和蒸馏法的原理分别是什么？ 蒸馏装置有哪些操作要点？ 纯净物和混合物如何区分？ 学生梳理知识框架，教师总结强调蒸馏操作要点与分类判断标准。 【环节四】作业设计 1.完成课件“小试牛刀”中的习题（荒岛求生海水淡化装置最接近蒸馏法；蒸馏实验中冷凝水管进出方向“b 进 a 出”正确、温度计水银球应在支管口处、碎瓷片防暴沸；根据沸点差异分离甲乙混合物应选用蒸馏法）。 2.查阅资料：比较反渗透法与蒸馏法的优缺点（能耗、规模、水质），写一段 100 字左右的小结。
板书设计 4.3 海洋的探索（1）——海水的淡化 一、海水淡化：将海水脱盐取得淡水的过程 方法：反渗透法、蒸馏法、冷冻法等几十种 二、反渗透法：反渗透膜截留无机离子和大分子，水分子透过→纯净水 模拟实验：TDS 笔测 A 槽（咸水）、B 槽（净水）读数对比 三、蒸馏法：利用沸点不同分离提纯 要点：①碎瓷片防暴沸 ②温度计水银球在支管口 ③冷凝水“下进上出” 四、混合物（海水、空气）与纯净物（蒸馏水、冰水混合物）——看组成，不看名称
教学反思 1. 效果评估： （1）知识掌握：大部分学生理解了蒸馏法的原理和操作要点，能正确区分纯净物与混合物；但反渗透膜“选择透过”的微观机理，部分学生理解停留在字面。 （2）实验操作：模拟海水淡化实验中，学生能规范组装装置并用 TDS 笔测量对比，数据直观可信，参与热情高；个别小组滤芯连接处漏水，经调整后正常。 （3）思维培养：通过“冰水混合物是纯净物”等反直觉实例的辨析，学生的分类判断能力得到强化；淡化技术史的时间线梳理培养了归纳能力。 （4）态度责任：中国反渗透膜国产化和沙特项目获吉尼斯纪录的实例，让学生真切感受到“海洋强国”建设的成就，民族自豪感强烈。 2. 改进方向： （1）反渗透原理可配合半透膜渗透演示或动画，突破微观机理理解。 （2）蒸馏装置可安排学生分组辨认并试装，加深操作要点的记忆。 （3）可增加“TDS 笔测自来水、矿泉水”的对比，联系生活水质检测。 （4）淡化技术的能耗与成本问题可作为拓展讨论，培养辩证评价技术的能力。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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