一、實驗背景與設計意圖：為什么要模擬自來水凈化？演講人CONTENTS實驗背景與設計意圖：為什么要模擬自來水凈化？教學目標：三維目標下的實驗設計實驗準備：從材料到心理的全面鋪墊實驗實施：從操作到思維的深度探究拓展延伸：從實驗室到生活的科學遷移總結(jié)與反思：讓科學課“有溫度，更有深度”目錄2025小學五年級科學上冊自來水凈化過程模擬實驗課件作為一名深耕小學科學教育十余年的教師，我始終相信：讓知識“落地生根”的最佳方式，是帶領學生用雙手觸摸科學、用眼睛觀察現(xiàn)象、用大腦思考本質(zhì)。今天要呈現(xiàn)的“自來水凈化過程模擬實驗”，正是基于五年級學生已掌握“水的三態(tài)變化”“混合物分離”等基礎知識，通過動手操作還原自來水廠的核心工藝，幫助他們理解“從自然水到飲用水”的科學原理，同時埋下“珍惜水資源”的情感種子。以下，我將從實驗背景、教學目標、準備與實施、現(xiàn)象分析、拓展延伸五個模塊展開詳細說明。01實驗背景與設計意圖：為什么要模擬自來水凈化？1課標與教材的雙重呼應《義務教育科學課程標準（2022年版）》在“物質(zhì)的變化”主題中明確要求：“知道水的天然循環(huán)和人工凈化方法，了解水對生命活動的重要意義”；人教版五年級上冊《地球與宇宙科學領域》單元中，“水的凈化”是繼“我們的水鐘”“光的傳播”后，銜接“地球的表面”“材料與結(jié)構(gòu)”的關鍵課時。通過模擬實驗，能將抽象的“凈化流程”轉(zhuǎn)化為可操作、可觀察的具體行為，符合五年級學生“以具體形象思維為主，逐步向抽象邏輯思維過渡”的認知特點。2生活與科學的深度聯(lián)結(jié)我曾在課前調(diào)查中問學生：“你們知道家里的自來水從哪里來嗎？”78%的孩子回答“水庫”或“河流”，但當追問“渾濁的河水如何變成透明的自來水”時，只有3個孩子能說出“過濾”。這組數(shù)據(jù)讓我意識到：學生對“自來水”的認知停留在“水龍頭流出的水”這一結(jié)果，缺乏對“過程”的理解。而模擬實驗正是打破這種“認知斷層”的鑰匙——當學生親手將渾濁的河水通過沉降、過濾、消毒變成澄清的水時，“科學服務生活”的理念會真正扎根。3能力與素養(yǎng)的綜合培養(yǎng)實驗過程中，學生需要完成“觀察記錄—操作對比—分析推理”的完整探究鏈：用玻璃棒攪拌明礬溶液時觀察沉降速度，用紗布制作過濾層時比較不同材料的過濾效果，用碘酒模擬消毒時記錄顏色變化……這些操作不僅能提升動手能力，更能培養(yǎng)“基于證據(jù)的科學表達”“合作探究的團隊意識”等核心素養(yǎng)。02教學目標：三維目標下的實驗設計教學目標：三維目標下的實驗設計基于課標要求與學生實際，我將本節(jié)課的教學目標設定為：1知識目標01能說出自來水凈化的主要步驟：沉降→過濾→消毒（殺菌）；02理解明礬、活性炭等材料在凈化過程中的作用；03知道天然水需經(jīng)過多道處理才能達到飲用水標準。2能力目標能獨立完成“沉降—過濾—消毒”模擬實驗的操作，正確使用燒杯、玻璃棒、漏斗等實驗器材；能通過觀察實驗現(xiàn)象（如沉淀量、濾液透明度、消毒后氣味變化）記錄數(shù)據(jù)，并分析各步驟的效果；能結(jié)合生活經(jīng)驗，解釋“為什么自來水不能直接飲用生水”等實際問題。0102033情感態(tài)度與價值觀目標01.通過實驗體驗“從渾濁到澄清”的轉(zhuǎn)化過程，感受科學技術對改善生活的重要性；02.意識到水資源的珍貴，產(chǎn)生“節(jié)約每一滴水”的行動意愿；03.在小組合作中體會分工的重要性，培養(yǎng)“尊重他人觀點、樂于分享發(fā)現(xiàn)”的科學態(tài)度。03實驗準備：從材料到心理的全面鋪墊1實驗材料的選擇與處理為確保實驗效果，我提前兩周開始準備：水源模擬：取學校附近池塘水（含泥沙、浮游生物）與細沙、泥土按1:1:0.5比例混合，制成“渾濁水樣”，既貼近真實自然水狀態(tài)，又避免微生物過多影響后續(xù)消毒觀察；沉降材料：明礬（十二水合硫酸鋁鉀）粉末，提前研磨成細粉（便于溶解），分裝成5g/包（每組1包）；過濾材料：紗布（3層）、小石子（直徑1-2cm）、粗沙（粒徑0.5-1cm）、活性炭顆粒（食品級，提前清洗去粉塵）、塑料瓶（剪去底部，倒置作為漏斗）；消毒材料：稀釋碘酒（碘伏與水按1:50比例混合，避免顏色過深影響觀察）、PH試紙（檢測酸堿性變化）；輔助工具：玻璃棒、量筒（100mL）、燒杯（250mL×2）、計時器、記錄單（含“現(xiàn)象描述”“我的推測”“結(jié)論”三欄）。2學生基礎的前測與引導課前通過“科學小調(diào)查”了解學生已有經(jīng)驗：85%的學生知道“過濾能分離固體和液體”，但僅12%能說出“明礬的作用”；63%認為“澄清的水就是干凈的水”。針對這些前概念誤區(qū)，我設計了“問題鏈”引導思考：“如果直接用紗布過濾渾濁的水，會發(fā)生什么？”（引出“大顆粒易過濾，小顆粒難去除”）“為什么媽媽做涼粉時會加明礬？”（聯(lián)系生活經(jīng)驗，理解“明礬的絮凝作用”）“你見過消毒水嗎？它有什么特點？”（關聯(lián)“消毒需要化學物質(zhì)或物理方法”）3安全預案與分工指導實驗涉及剪刀（剪塑料瓶）、玻璃棒（易碎）、碘酒（染色），我提前做了三項安全提示：剪塑料瓶時由教師示范，學生使用圓頭剪刀，操作時瓶口遠離身體；玻璃棒攪拌時手腕用力，避免戳破燒杯；碘酒滴加用膠頭滴管，若沾到衣物立即用清水沖洗。同時，將4人小組分為“操作員”（負責加明礬、組裝過濾裝置）、“記錄員”（填寫現(xiàn)象表）、“觀察員”（定時記錄沉降高度）、“匯報員”（整理結(jié)論），確保人人參與。04實驗實施：從操作到思維的深度探究1第一階段：沉降——讓雜質(zhì)“抱團下沉”操作步驟：每組取100mL渾濁水樣倒入燒杯，加入1包明礬粉末；用玻璃棒沿同一方向攪拌30秒（速度均勻，避免濺出）；靜置10分鐘，每2分鐘記錄一次燒杯底部沉淀的高度（用直尺測量）。觀察與思考：攪拌時，學生發(fā)現(xiàn)“原本分散的泥沙逐漸聚成小顆?！保混o置5分鐘后，燒杯底部出現(xiàn)明顯的“泥沙層”，上層水變淺；10分鐘后，沉淀高度約占燒杯的1/3，上層水呈淡黃色（含微小懸浮物）。我適時提問：“明礬在這里起什么作用？”引導學生聯(lián)系生活中“豆?jié){點鹵”“泥水澄清”的經(jīng)驗，總結(jié)出“明礬溶于水后能吸附微小雜質(zhì)，形成較大顆粒（絮狀物），加速沉降”。2第二階段：過濾——層層攔截“隱形雜質(zhì)”操作步驟（以塑料瓶自制過濾器為例）：將塑料瓶剪去底部，倒置（瓶口朝下），瓶口處墊一層紗布；從下往上依次裝入：小石子（2cm厚）→粗沙（3cm厚）→活性炭（2cm厚）→再鋪一層紗布；將沉降后的上層水沿玻璃棒緩緩倒入過濾器，收集濾液于另一個燒杯。觀察與對比：未加活性炭的小組濾液呈淡黃色，有輕微土腥味；加入活性炭的小組濾液幾乎透明，氣味變淡。2第二階段：過濾——層層攔截“隱形雜質(zhì)”我引導學生對比不同濾層的作用：“小石子和粗沙能攔截大顆粒（如泥沙），活性炭的多孔結(jié)構(gòu)能吸附色素和異味（如腐殖質(zhì)），紗布則防止濾料流失?！庇袑W生提出：“如果只用紗布過濾，會怎樣？”我們當場驗證——濾液仍渾濁，說明“單一濾層效果有限，多層過濾更有效”。3第三階段：消毒——消滅“看不見的敵人”操作步驟：取10mL濾液于小燒杯，滴入2滴稀釋碘酒（模擬氯氣消毒）；輕微攪拌，觀察顏色變化（碘酒的棕黃色逐漸變淡）；用PH試紙檢測消毒后的水（PH值約為7-8，接近中性）。關鍵討論：學生疑惑：“過濾后的水已經(jīng)澄清，為什么還要消毒？”我展示顯微鏡下的濾液圖片（可見細菌、藻類），解釋：“自然水中可能含有致病微生物，過濾只能去除固體雜質(zhì)，無法殺死微生物，消毒是保障安全的最后一關?！庇袑W生問：“可以用其他方法消毒嗎？”我們順勢拓展：“除了化學消毒（如氯氣、二氧化氯），還可以用物理方法（如紫外線照射、煮沸）?！?綜合評價：從現(xiàn)象到結(jié)論的思維升華實驗結(jié)束后，各組展示“凈化前后對比圖”和“實驗記錄單”，我引導學生用“三級評價法”總結(jié)：一級（現(xiàn)象層）：沉降后水變淺→過濾后水澄清→消毒后無異味；二級（原理層）：明礬絮凝→多層過濾→化學殺菌；三級（應用層）：自來水廠的流程更復雜（如曝氣、精密過濾、多次消毒），所以“即使看到水澄清，也不能直接飲用生水”。05拓展延伸：從實驗室到生活的科學遷移1真實場景的對比——參觀自來水廠（視頻輔助）考慮到實地參觀的局限性，我播放了本地自來水廠的紀錄片，重點展示：01反應池（加絮凝劑，類似明礬的作用）；02沉淀池（比實驗中的靜置更高效，利用斜管加速沉降）；03濾池（石英砂、無煙煤等多層濾料，比實驗中的更精密）；04清水池（加氯消毒，接觸時間達30分鐘以上）。05學生驚嘆：“原來自來水要過這么多關！”“我們的實驗只是簡化版！”062問題驅(qū)動的探究——“如果沒有凈化會怎樣？”我拋出假設：“假設某地區(qū)突發(fā)洪水，河水被嚴重污染，如何用身邊材料制作簡易凈水器？”學生分組討論后，提出“用飲料瓶+石子+棉花+木炭”“用舊襪子做過濾層”等方案，并約定下周帶材料驗證。這種“開放性任務”既鞏固了實驗原理，又培養(yǎng)了創(chuàng)新思維。3情感升華的行動——“我是節(jié)水小衛(wèi)士”結(jié)合實驗中“每一步都需要資源（明礬、活性炭、消毒劑）”的體驗，我引導學生計算：“一個家庭每天用100L自來水，背后需要多少能源、材料和人力？”學生自發(fā)制定“節(jié)水計劃”（如用淘米水澆花、縮短洗澡時間），并承諾“向家人宣傳自來水的來之不易”。06總結(jié)與反思：讓科學課“有溫度，更有深度”總結(jié)與反思：讓科學課“有溫度，更有深度”本節(jié)課的核心，是讓學生通過“模擬實驗”實現(xiàn)“三重認知躍升”：從“知道水要凈化”到“理解凈化步驟的原理”，從“動手操作”到“解釋生活現(xiàn)象”，從“觀察現(xiàn)象”到“產(chǎn)生行動意愿”。當看到學生舉著自己凈化的水說“原來每一滴自來水都這么來之不易”時，我深切感受到：科學教育