第頁人教版九年級化學上冊《跨學科實踐活動3：水質(zhì)檢測及自制凈水器》教學設計一、知識目標1．了解我國生活飲用水衛(wèi)生標準，知曉生活飲用水的發(fā)展歷史、自來水生產(chǎn)的工藝流程及混合物分離的一般思路。2．明確生活飲用水的檢測指標，掌握對水樣進行色度、濁度、pH值、TDS值等檢測的方法。3．理解家用凈水器的凈水原理，掌握常用過濾膜的特點及作用，能利用生活材料自制凈水器。二、核心素養(yǎng)目標1．宏觀辨識與微觀探析：從宏觀上了解不同類型飲用水的特點和凈化過程，從微觀上理解過濾膜對不同雜質(zhì)的過濾原理。2．科學探究與創(chuàng)新意識：通過對水樣的檢測和凈水器的自制，培養(yǎng)科學探究能力和創(chuàng)新思維，體會科學、技術、工程融合解決問題的方法。3．科學態(tài)度與社會責任：關注飲用水安全與人體健康的關系，增強社會責任感，養(yǎng)成節(jié)約用水和保護水資源的意識。一、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(zhì)疑、嚴謹求實的科學態(tài)度。二、教學難點體會物質(zhì)分離的一般思路和方法，發(fā)展科學思維。本節(jié)教學內(nèi)容源自人教版2024年九年級化學上冊第四單元《自然界的水》中的跨學科實踐活動“水質(zhì)檢測及自制凈水器”。水是生活中常見且重要的物質(zhì)，本活動圍繞水的凈化和水質(zhì)檢測展開，具有很強的實用性和現(xiàn)實意義。它不僅是對本單元水的相關知識的深化和拓展，還融合了化學、生物學、物理、地理等多學科知識，體現(xiàn)了學科之間的交叉與融合，有助于培養(yǎng)學生綜合運用知識解決實際問題的能力。教材首先介紹了我國生活飲用水衛(wèi)生標準，讓學生了解飲用水的質(zhì)量要求；接著回顧生活飲用水的發(fā)展歷史，從天然水到自來水、桶裝水、直飲水，展現(xiàn)了人類對飲用水安全和品質(zhì)追求的過程；詳細闡述自來水生產(chǎn)的工藝流程和混合物分離的一般思路，為后續(xù)水質(zhì)檢測和凈水器制作奠定理論基礎。水質(zhì)檢測部分介紹了多種檢測指標和方法，讓學生學會科學地評價水質(zhì)。動手制作環(huán)節(jié)則引導學生利用生活材料自制凈水器，加深對水凈化原理的理解和應用。教學對象是九年級的學生，他們已經(jīng)具備了一定的化學基礎知識，對水的組成、性質(zhì)等有了初步的了解，但對于水的凈化過程和水質(zhì)檢測方法還不夠深入。在思維能力方面，九年級學生正處于從形象思維向抽象思維過渡的階段，他們對直觀、有趣的實驗和實踐活動充滿興趣，但在綜合運用多學科知識解決問題時可能會遇到困難。學生在生活中接觸過各種飲用水，但對于飲用水的安全和質(zhì)量標準缺乏系統(tǒng)的認識。通過本活動的學習，學生能夠?qū)⒒瘜W知識與生活實際緊密聯(lián)系起來，提高學習化學的興趣和積極性。然而，在自制凈水器的過程中，學生可能會在材料選擇、裝置設計和優(yōu)化等方面遇到挑戰(zhàn)，需要教師給予適當?shù)闹笇Ш蛦l(fā)。同時，部分學生在合作學習和展示表達方面可能存在不足，教師應注重培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力和語言表達能力，讓學生在實踐活動中全面提升綜合素質(zhì)。教學環(huán)節(jié)一活動引入【創(chuàng)設情境】飲用水安全與人們的健康息息相關。水的凈化和水質(zhì)檢測是保障飲用水安全的重要環(huán)節(jié)。教學環(huán)節(jié)二活動設計與實施任務一：調(diào)查參觀活動一：了解我國生活飲用水衛(wèi)生標準【引入】同學們，飲用水安全與我們的健康息息相關，保障飲用水安全離不開水的凈化和水質(zhì)檢測。而我國有專門的生活飲用水衛(wèi)生標準來規(guī)范飲用水的質(zhì)量。那大家知道我國現(xiàn)行的生活飲用水衛(wèi)生標準是怎樣的嗎？下面我們就一起來了解一下?！締栴}】我國現(xiàn)行的《生活飲用水衛(wèi)生標準》是哪一年發(fā)布和執(zhí)行的？它主要關注哪些方面的指標？【學生思考】學生閱讀課件相關內(nèi)容后回答：2022年3月15日國家發(fā)布、執(zhí)行GB5749-2022《生活飲用水衛(wèi)生標準》，該標準關注感官指標、消毒副產(chǎn)物（如具有致癌、致畸、致突變風險的消毒副產(chǎn)物）、重金屬及化學殘留等?！局v解】評價、強調(diào)：這個標準對提升我國飲用水水質(zhì)、保障飲用水水質(zhì)安全發(fā)揮了重要作用，大家要重視這些指標，因為它們直接關系到我們的健康?；顒佣禾骄可铒嬘盟陌l(fā)展歷史【引入】在不同的歷史時期，人們飲用的水的類型和獲取方式都有所不同。那生活飲用水經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展歷程呢？下面我們一起來探究一下。【問題】請同學們閱讀教材或課件內(nèi)容，總結(jié)不同歷史時期生活飲用水的類型、來源、凈化方式以及優(yōu)缺點?！緦W生思考】學生自主閱讀后進行總結(jié)，并分組交流討論。代表發(fā)言：（1）19世紀之前，飲用天然水，來源是江河湖泊、山泉水井，一般就地取水。凈化方式有通過加熱煮沸殺死水中的細菌及微生物，利用靜置沉淀或砂石過濾，或者白礬沉降過濾提高水質(zhì)的澄清度。（2）19世紀初-20世紀80年代，飲用自來水。1897年人們發(fā)現(xiàn)氯可以消毒凈水，1908年興建了第一家自來水廠，通過加混凝劑（明礬）混凝、沉淀、過濾、加氯消毒等工序制得自來水。（3）20世紀90年代-至今，桶裝水，經(jīng)反滲透、電滲析、蒸餾等工藝處理后灌裝至PC桶，主要分為純凈水、礦泉水和礦物質(zhì)水三類。優(yōu)點是水質(zhì)優(yōu)于自來水，減少重金屬和細菌風險，含礦物質(zhì)更健康，適合泡茶、煲湯，適用于家庭、辦公等多場景，可應急儲備；缺點是可能存在運輸污染或塑料微粒問題。（4）20世紀90年代末-至今，直飲水，通過凈水設備對自來水進行深度處理后可直接飲用，具有安全性、便捷性、健康性等優(yōu)點，在歐美等發(fā)達國家普及率很高，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。【講解】評價、總結(jié)學生的發(fā)言，強調(diào)不同時期飲用水發(fā)展的進步以及各自的特點和適用場景。活動三：學習自來水生產(chǎn)的工藝流程及混合物分離的一般思路【引入】我們?nèi)粘Ｊ褂玫淖詠硭墙?jīng)過一系列工藝生產(chǎn)出來的，那自來水的生產(chǎn)流程是怎樣的呢？在這個過程中又涉及到哪些混合物分離的方法呢？下面我們一起來學習?！締栴}】請同學們觀察課件中的自來水生產(chǎn)工藝流程示意圖，思考每個步驟的作用以及涉及的混合物分離方法。并總結(jié)混合物分離的一般思路。【學生思考】學生觀察、思考后回答：（1）自來水生產(chǎn)流程：使懸浮顆粒發(fā)生凝聚而沉降（加混凝劑），除去不溶性雜質(zhì)（過濾），沉降雜質(zhì)，除去色素、異味（吸附），殺菌消毒。（2）混合物分離方法：針對泥沙等不可溶雜質(zhì)采用沉降、過濾；針對色素、異味（可溶且能被吸附）采用吸附；針對微生物采用消毒。（3）混合物分離的一般思路：分析混合物成分，尋找成分性質(zhì)差異，找到分離方法。【講解】評價、強調(diào)：對學生的回答進行補充和完善，強調(diào)每個步驟的重要性以及混合物分離思路的關鍵在于利用成分性質(zhì)差異。任務二：水質(zhì)檢測活動一：明確生活飲用水的檢測指標【引入】為了確保生活飲用水的安全和質(zhì)量，我們需要對水進行檢測。那生活飲用水的檢測指標有哪些呢？下面我們來學習一下?！締栴}】請同學們閱讀教材或課件內(nèi)容，找出生活飲用水的檢測指標?！緦W生思考】學生閱讀后回答：生活飲用水的檢測指標包括色度、渾濁度、臭和味、肉眼可見物、pH值、TDS值等，還可以使用16合1水質(zhì)檢測試紙檢測余氯、總硬度、重金屬（鉛/銅/汞/錳）等16項指標。【講解】評價、強調(diào)：這些檢測指標都與我們的健康密切相關，不同的指標反映了水的不同性質(zhì)和質(zhì)量狀況。活動二：對水樣進行檢測【引入】了解了檢測指標后，我們就要實際對水樣進行檢測了。下面我們將分別采用不同的方法對水樣的各項指標進行檢測?！締栴}】請同學們分組，按照課件中介紹的檢測方法，對給定的水樣進行“色度”“濁度”等感官性狀檢測、用pH檢測筆測定pH值、用TDS筆檢測水的TDS值以及使用16合1水質(zhì)檢測試紙檢測水的各項指標。并記錄檢測結(jié)果?！緦W生思考】學生分組進行實驗操作，分工合作，完成各項檢測任務，并記錄檢測結(jié)果。【講解】巡視各小組的實驗操作，及時給予指導和糾正。強調(diào)實驗操作的規(guī)范性和準確性，以及記錄結(jié)果的重要性。任務三：動手制作活動一：了解家用凈水器的凈水原理【引入】我們了解了水的凈化和檢測知識，那如何利用這些知識制作一個簡單的凈水器呢？首先我們要了解家用凈水器的凈水原理。【問題】播放家用凈水器凈水原理的視頻，讓學生觀看后思考：家用凈水器常用的過濾膜有哪些？它們是如何按照“先大后小”原理依次過濾水中雜質(zhì)的？【學生思考】學生觀看視頻后回答：家用凈水器常用的過濾膜有PP棉（5μm、1μm）、活性炭、反滲透膜RO（0.1-1nm）等。進水口的PP棉（5μm）先除去泥沙、鐵銹等大顆粒雜質(zhì)，然后活性炭除去色素異味、部分有機物，接著PP棉（1μm）除去大分子雜質(zhì)，反滲透膜RO除去重金屬，鈣、鎂化合物，細菌病毒等，最后出水口的活性炭除去色素異味，改善口感?！局v解】評價、強調(diào)：對學生的回答進行總結(jié)和補充，強調(diào)不同過濾膜的作用和“先大后小”過濾原理的重要性，這樣可以提高凈水器的過濾效率和效果?；顒佣簞邮謱嵺`：設計、制作和評價自制凈水器【引入】了解了家用凈水器的原理后，我們就利用生活中的材料來自制凈水器?！締栴}】請同學們分組，利用礦泉水瓶、紗布、鵝卵石、沙子、活性炭、蓬松棉等材料，按照教材或課件中給出的設計思路，自制凈水器。完成后分組展示，并從材料填充順序、水流方式、外殼材質(zhì)、調(diào)整材料厚度、填料層數(shù)等角度進行評價和優(yōu)化?！緦W生思考】學生分組進行制作，討論材料的填充順序和凈水器的結(jié)構(gòu)設計。制作完成后，各小組展示自己的凈水器，并介紹設計思路和制作過程。然后各小組之間相互評價，提出優(yōu)化建議?！局v解】巡視各小組的制作過程，給予指導和幫助。對各小組的展示和評價進行總結(jié)和點評，強調(diào)在制作和評價過程中要注重科學性和實用性。跨學科實踐活動3任務一：調(diào)查參觀任務二：水質(zhì)檢測任務三：動手制作1．在評價自制凈水器時，下列不屬于評價要點的是（）A．材料填充順序B．水流速度C．外殼顏色D．凈化效果2．如圖所示是某化學興趣小組設計的可視化凈水裝置，下列說法正確的是（）A．將水加壓水分子變小更有利于凈水B．活性炭的作用是過濾和吸附C．可視化裝置可用塑料瓶或玻璃瓶等材料D．該凈水裝置得到的水是純凈水3．某同學自制的簡易凈水器如圖所示，下列說法錯誤的是（）A．活性炭可吸附水中的色素和異味B．該裝置可除去泥沙等難溶性雜質(zhì)C．該裝置能降低水的硬度D．河水經(jīng)該裝置凈化后仍是混合物4．某小組利用蓬松棉、紗布、活性炭、小卵石、石英砂等設計了如下裝置，下列說法合理的是（）A．a(chǎn)進b出比b進a出凈水效果更好B．壓實填充物可以加快凈水速率、C．為使凈水效果好②處一定填充石英砂D．蓬松棉可除去水中可溶性雜質(zhì)5．TDS值是水質(zhì)的一項重要指標，它與水質(zhì)關系如圖所示。同學們將凈化后的水樣用水質(zhì)檢測筆測得TDS值為159，根據(jù)水質(zhì)純度曲線圖判斷凈化后的水質(zhì)純度為。在