跨學科實踐活動3水質檢測及自制凈水器活動設計活動：水質檢測及自制凈水器課時3授課年級九年級教材分析《水質檢測及自制凈水器》針對人類飲水安全、水的凈化問題而設計，屬于化學與健康、資源領域的作品制作類實踐活動。該項目涉及“科學探究與化學實驗"學習主題中基本化學實驗技能，關注“化學與社會·跨學科實踐"學習主題中健康部分的內容，促進學生發(fā)展變化觀，進一步發(fā)展“系統(tǒng)與模型"跨學科大概念。教學目標（1）通過對自然界中水的存在、水資源現(xiàn)狀的討論，認識到水質檢測、水凈化的重要性和必要性，形成保護和節(jié)約水資源的可持續(xù)發(fā)展意識和社會責任，初步形成國際化視野和構建人類命運共同體的意識。（2）通過水的凈化相關資料查閱與分析，知道凈水的步驟、方法及作用之間的關系，認識到凈水過程中物質的組成、狀態(tài)及性質的差異與分離試劑和方法選取的關系，初步建立分類觀，初步認識物質的性質和用途的關系。（3）通過簡易凈水器的制作、改進與展示，了解沉降、吸附、過濾、蒸餾是凈化水的常用方法，體會物質分離探究活動的一般思路和方法，發(fā)展綜合運用化學、技術、工程及跨學科知識解決真實問題的能力。（4）通過對凈水效果的觀察、檢測與分析，體會對比實驗的設計和控制變量的方法；結合水質檢測及水的凈化等方面的重要技術與工程，了解我國在解決水生態(tài)環(huán)境中的重大舉措和成就，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，樹立為建設人水和諧的美麗中國做貢獻的信念，實現(xiàn)知、情、意、行的統(tǒng)一。教學重難點教學重點：在制作便攜式凈水器過程中，綜合運用化學、技術、工程及跨學科知識，并對自制凈水器進行評價、改進和優(yōu)化，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，及敢于質疑、嚴謹求實的科學態(tài)度。教學難點：讓學生體會物質分離的一般思路和方法，發(fā)展科學思維。學情分析學生具有一定的生活經驗，在生活中接觸過沉淀、過濾等物質分離方法。但不了解更多物質分離方式，不太清楚物質分離的原理缺乏對已學知識分類、歸納、綜合、推理的能力和思維意識；學生具備基本的科學思維能力，但思維方式的層次不高，學習方式較被動但缺少科學探究與實踐的體驗，對產品設計無從下手；學生具備一定的動手能力，對產品的研發(fā)制作缺少理論知識和設計能力。學生節(jié)水意識不強，對愛護水資源的具體實踐措施認識片面單一。愛護水資源的認識停留在書本，不能主動踐行節(jié)約用水。知識整合1、水的凈化：指將自然界中含有許多可溶性和不溶性雜質，常呈渾濁狀態(tài)的水，可通過各種途徑凈化處理的過程。（純水是無色、無臭、清澈透明的液體）凈化方法原理作用沉淀靜置，使不溶性雜質沉降并與水分層除去不溶性雜質過濾把液體與不溶于液體的固體分離除去不溶性雜質吸附利用木炭或活性炭的吸附作用，或者利用明礬溶于水后生成的膠狀物，把天然水中的一些不溶性雜質和一些可溶性雜質吸附在其表面，沉降下去。除去不溶性雜質、一些可溶性雜質和異味等蒸餾通過加熱的方法使水變成水蒸氣后，然后冷凝成水除去可溶性雜質和不溶性雜質。2、自來水廠凈水過程： 明礬的作用：明礬溶于水后生成的膠狀物吸附水中懸浮雜質，使雜質沉降來達到凈水的目的。3、各種凈化方法除去的雜質的種類難溶性雜質可溶性雜質降低水的硬度沉淀√過濾√吸附√√蒸餾√√√水的凈化效果由低到高的是：沉淀、過濾、吸附、蒸餾（均為物理方法），其中凈化效果最好的是蒸餾；既有過濾作用又有吸附作用的凈水劑是活性炭。教學過程【新課導入】飲用水安全與人們的健康息息相關。水的凈化和水質檢測是保障飲用水安全的重要環(huán)節(jié)。引入新課。【設計意圖】使學生認識到探究學習跨學科學習的必要性?！咎剿餍轮俊净顒釉O計與實施】任務一：調查參觀1.飲用水的發(fā)展歷史人類飲用水的第一個階段：飲用自然界的水，人們最早喝的是取自江河湖泊、山泉水井里面的水，一般都是就地取水，在一些大城市也會開挖溝渠來輸送水，修建水塘來儲存水，那時人們家里都有儲存水用的水缸之類的容器。人類飲用水的第二個階段：自來水，這要感謝比利時人，1902年發(fā)現(xiàn)氯可以去除水中的生物污染，比利時是第一個使用自來水的國家，用混凝、沉淀、過濾消毒的方法來制作自來水，這可以說是人類飲用水的第一次革命。人類飲用水的第三個階段：桶裝水，通過Ro反滲透技術有效去除水中的有害有機物、重金屬等污染物，現(xiàn)在是一種普及的飲水方式。但是桶裝水也有它的缺點，比如二次污染、水桶污染、水質狀況、飲用成本等。人類飲用水的第四個階段：終端直飲水，它無污染、經濟方便、可以直飲，在歐美等發(fā)達國家普及率很高，而在我國現(xiàn)階段普及率非常低，僅在大城市的一些高檔小區(qū)采用這種終端直飲水，其實就是采用最新的過濾消毒技術的中央凈水器來進行供水。自來水的生產過程：靜置沉淀→吸附沉淀→過濾→吸附→消毒任務二：水質檢測思考并確定應對該水樣中的哪些指標進行檢測。01.色度：標準中規(guī)定飲用水的色度不應超過15度。02.渾濁度：渾濁度的降低就意味著水體中的有機物、細菌、病毒等微生物含量減少。03.臭和味：公共供水正常臭味的改變可能是原水水質改變或水處理不充分的信號。04.肉眼可見物：主要指水中存在的、能以肉眼觀察到的顆粒或其他懸浮物質。05.余氯：余氯是指水經加氯消毒，接觸一定時間后，余留在水中的氯量。06.化學需氧量：是指化學氧化劑氧化水中有機污染物時所需氧量。07.細菌總數：我國規(guī)定飲用水的標準為1ml水中的細菌總數不超過100個。08.總大腸菌群：標準是在檢測中不超過3個/L。09.耐熱大腸菌群：水體糞便污染的指示菌。對水樣進行檢測。01.用觀察法對水樣的“色度”、“渾濁度”、“臭和味”指標進行評分02.用TDS筆檢測水的TDS值03.用16合1水質檢測試紙檢測水的各項指標任務三：動手制作1.根據物質的性質和分離提純01.水的凈化常用方法——沉淀02.水的凈化常用方法——過濾03.水的凈化常用方法——吸附物質分離的一般思路：明確需求一方案設計一動手制作一測試與優(yōu)化2.動手自作簡易凈水器小組展示自制凈水器闡述設計思路。以小組為單位，進行自制凈水器凈水比賽，從水的澄清程度、顏色、流速、水回收率等凈化效果及效率指標來衡量比賽結果，并說明原因；基于評價量規(guī)分析自制凈水器的等級。凈水比賽后分析自制凈水器的優(yōu)點與不足，明確從哪些方面改進和優(yōu)化自制凈水器?！驹O計意圖】（1）了解吸附、沉降、過濾等是凈化水的常用方法，體會物質分離探究活動的一般思路和方法。（2）綜合考慮各類因素對凈水效果及效率的影響，優(yōu)化和改進簡易凈水器。（3）經歷“明確需求一方案設計一動手制作一測試與優(yōu)化”的作品制作過程，體會物質分離的思路原理以及工程和技術的重要作用?！菊故九c交流】1.與同學交流你選取的水質檢測指標，以及檢測時用到的方法與技術手段。2.展示自制凈水器，與同學交流制作方法、使用說明及凈水效果等，并相互評價。作業(yè)設計1．某學習小組開展“自制簡易凈水器”的實踐活動，作品如圖。完成下面小題。（1）任務一：學習凈水原理。下列凈水過程涉及化學變化的是A．靜置沉淀 B．砂石過濾C．活性炭吸附 D．投藥消毒（2）任務二：設計并制作凈水器。下列說法合理的是A．小卵石和石英砂主要除去可溶性雜質B．用活性炭凈水是因為其結構疏松多孔C．蓬松棉的主要作用是提高凈水的速率D．該凈水器流出的水可以直接飲用（3）任務三：展示并評價作品。下列評價不合理的是A．制作簡單，操作簡便 B．制作材料廉價易得C．作品設計簡潔美觀 D．凈化水硬度變得更小【答案】DBD2．下列水質檢測的部分實驗操作中不正確的是A．測酸堿度 B．取待測液C．滴加試劑 D．蒸發(fā)水樣【答案】C3．云大附中學習小組在完成“水質檢測及自制凈水器”的跨學科實踐活動中，制作了如圖所示的凈水器。下列說法錯誤的是A．凈水時水最先流經小卵石 B．活性炭可除去水中的色素和異味C．紫外燈可起到消毒殺菌的作用 D．該裝置能將天然水凈化為純凈水【答案】D4．興趣小組開展“自制凈水器及水質檢測”實踐活動。（1）自制凈水器：如圖，凈水流程依標號順序進行。吸附劑為活性炭，因其具有結構。（2）水質檢測：TDS值是水質的一項重要指標，某水樣經自制凈水器凈化后的TDS值如圖，凈化后的水質純度為?！敬鸢浮浚?）疏松多孔（2）一般5．化學興趣小組的同學們在學習了與水有關的知識后，決定對日常生活中的自來水分別從生產過程、水質檢測、自制凈水器等方面展開項目式學習。活動一：參觀自來水生產過程【參觀實踐】（1）同學們在老師的帶領下來到自來水廠參觀自來水的生產過程，該過程主要包括：取水→加混凝劑→過濾→吸附→→配水?；顒佣簻y量自來水的硬度【查閱資料】同學們查閱了相關資料，了解到國家有關水的硬度的標準為：類別極軟水軟水中硬水硬水高硬水以CaCO3濃度計/(mg/L)0～7575～150150～300300～450450～700【進行測量】（2）同學們在實驗室中取少量自來水，用便攜式水硬度檢測儀測得該自來水的CaCO3濃度為311.2mg/L，說明本地區(qū)的自來水屬于?；顒尤鹤灾坪喴變羲骷抑惺褂米詠硭畷r，最好安裝凈水器。于是同學們在老師的幫助下，利用所學知識，制作了簡易凈水器?！境晒故尽浚?）同學們將自制的簡易凈水器(如圖)在學校“科技節(jié)”上進行了展示，請你幫他們補全“？”處物質的名稱：。【答案】（1）投藥消毒（2）硬水（3）活性炭6．飲用水安全問題越來越受到人們的關注。（1）自來水的凈化的主要步驟如下圖：①河水外觀渾濁，因其含有(填“可溶性”或“難溶性”)雜質，除去此類雜質的步驟是(填“Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ”)。②物質X能除去水中的臭味，X可能是。（2）為了保障野外工作人員的用水安全，便攜凈水器的設計具有重要意義、小組同學利用注射器、蓬松棉、紗布、活性炭、小卵石、石英砂等自制一個如圖所示便攜凈水器。①為了使凈水效果更好，你覺得A層放置的材料最好是。②使用該凈水器，待處理的水由下往上壓，優(yōu)點是。（3）市面上的“生命吸管”便攜式凈水器，其構造、凈化原理，如圖所示。紡織網可對污水進行過濾，其目的是攔截(填“大于”或“小于”)網限直徑的顆粒?！敬鸢浮浚?）難溶性Ⅰ活性炭（2）石英砂達到最佳凈化效果，不易堵塞凈水器（合理即可）（3）大于教學反思（1）豐富情境素材，認識跨學科實踐活動的社會意義和價值通過自然界的水循環(huán)、地球上的水資源分布、水污染及其危害等系列素材，促進學生認識到水治理的重要性以及當前國際、國家、個人面臨的挑戰(zhàn)，提高“治水”“興水”的責任感、緊迫感和使命感，形成保護和節(jié)約水資源的可持續(xù)發(fā)展意識和社會責任，促進學生認識到跨學科實踐活動的重要性，激發(fā)學生的研究興趣與情感共鳴。通過我國水的凈化、水質監(jiān)測及治水領域的重大舉措和技術創(chuàng)新，激發(fā)學生為建設人水和諧的美麗中國而努力奮斗、不斷創(chuàng)新的意識。（2）系統(tǒng)分析問題，發(fā)展化學、技術、工程融合解決跨學科問題的思路與方法跨學科實踐活動實施時，教師需系統(tǒng)分析問題解決過程，拆解問題，設計具體活動任務，問題解決的過程中需利用哪些核心知識、技術和工程。“水質檢測及自制凈水器”屬于作品制作類綜合實踐活動，需結合物質分離探究活動的一般思路和方法，設計“分析凈水原因，關注水質標準”“明確凈水需求，設計凈水方案”“制作凈水裝置，分析凈水效果”“了解水質檢測手段，領略治水技術創(chuàng)新”活動任務。教學中需引導學生關注物質的組成，明確凈水的原因；關注物質的組成、狀態(tài)及性質的差異，理解凈水流程；經歷“明確需求—方案設計—動手制作—測試與優(yōu)化”的產品制作過程，體會工程和技術的重要作用。（3）關注任務設計，強調跨學科實踐活動實施過程中的師生互動在跨學科實踐活動中設計具有驅動性、富有意義的挑戰(zhàn)性任務，讓學生主動探究與參與。在跨學科實踐活動實施過程中，學生需通過小組合作的方式解決凈水方案設計、自制凈水器制作與匯報展示等系列任務，教師需指導學生根據自己的興趣、能力水平合理分配任務，指導學生交流和討論學習成果，培養(yǎng)學生的合作意識和能力；教師需引導學生查閱與理解水凈化過程，引導學生從多方面思考如何創(chuàng)造性地設計凈水方案、制作凈水裝置、檢測凈化后的水是否達標，為學生解決問題提供即時的知識、方法、資料、工具等支