資源簡介

《水的凈化》 教學設計
一、教材分析
本節內容選自初中化學（滬教課標版）第三單元《走進溶液世界》第一節《天然水和自來水》。水是我們生活中最熟悉的物質之一。水的知識學習位于氧氣之后，二氧化碳之前，對研究元素化合物知識起到承前啟后的作用。本課題圍繞將天然水轉變為自來水的水凈化問題，將吸附、沉淀、過濾和蒸餾等凈化水的方法有序地聯系起來，學生通過水的凈化學習體會身邊處處有化學，并能應用所學知識解決生活中的一些問題。
二、教學目標
1、知識和技能：
（1）掌握常見的水的凈化方法；（2）了解自來水廠的凈水流程。
2、過程與方法：
（1）通過對天然水進行凈化的實驗探究，認識凈化水的各種方法和凈化程度；
（2）學會混合物分離提純的原理和方法；
（3）培養整體實驗分析的能力，提升學生實驗探究和創新能力。
3、情感態度和價值觀：
（1）讓學生樹立混合物分離提純的化學學科方法；
（2）深刻理解化學、技術、社會與環境之間的相互關系，增強其科學精神和社會責任感。
三、學情分析
初中學生對物質的分離提純處于淺層次、生活化的認知，因此必須從學生熟知的身邊事例入手，逐層分析，剖析原理，使學生的認知由淺入深，由零散至系統。
四、教學重難點
重點：常見的水的凈化方法
難點：混合物分離提純的原理和方法
五、教學過程
【引課】同學們，在我們美麗的福州有一條源遠流長的母親河，就是閩江。老師今天帶了一瓶閩江水來，有沒有同學想品嘗一下？閩江水能喝嗎，為什么？那你認為，在這瓶閩江水里有哪些類型的物質呢？
【提問】你為什么能看見它們？
【講解】這些顆粒不溶解且顆粒大。顯微鏡下可觀察到這類物質的直徑>1x10-5m，稱為不溶性固體。
【提問】同學們，有沒有你看不見的？為什么看不見？
【講解】這些顆粒可溶解、顆粒小。顯微鏡下可觀察到這類物質的直徑<1x10-7m，稱為可溶性固體。
【演示實驗】用TDS筆測水中含有的可溶性雜質的量。TDS值越高，說明水中含有的可溶性雜質越多。
【講解】水中還有細菌微生物，它的直徑<1x10-6m，肉眼不可見。
【演示實驗】老師今天還帶了一瓶看上去清澈的自來水。我們也同樣用TDS筆測一下它其中的可溶性雜質。
【提問】兩種水中成分不同。實際上，自來水由天然水經過一系列凈化流程得到的。所謂凈化，就是水中雜質被去除的過程。這個過程發生自來水廠。從取水口到家，經歷了好多個環節，同學們，你們看得懂嗎？
【演示實驗】老師今天把一個mini版的自來水廠搬到了這里，模擬自來水廠的生成環節。讓我們一起來見證天然水到自來水的演變。首先，老師將這瓶加了點“佐料”紅墨水的閩江水倒入瓶中，加入明礬溶液。開啟磁力攪拌器對液體進行攪拌。大家看到什么現象？讓液體流入第二個瓶中，靜置一會，我們可以觀察到什么現象？此時，開啟水泵。將上層清液抽出，通過第三個瓶子，在第三個瓶中從上之下分別是大石英砂、小石英砂和活性炭。大家觀察到什么現象？最后我們向支管中注入二氧化氯溶液。
【學生活動】這一系列步驟，同學們你們看懂了嗎？下面給大家兩分鐘的時間，將你看不懂的想問的，都寫在導學案的表格里。老師運用拍照上傳。
【學生提問】
1、Ａ裝置中明礬的作用是什么？
2、B裝置的原理和作用是什么？
3、C裝置中石英砂有何作用？
4、C裝置中活性炭有何作用？
5、C裝置中能否全用活性炭？
6、C裝置中活性炭和石英砂的位置能否調換？
7、D裝置加入二氧化氯的作用是什么？
【過渡】同學們發現了問題，那下面請大家通過閱讀資料，提取信息，解決問題。
【學生問題解決】
1、明礬的作用是什么？
我們把明礬水解生成膠狀物吸附雜質的過程稱為絮凝。
2、B裝置的原理和作用是什么？
剛才形成的絮凝體靜置之后在重力的作用沉淀下來，這一過程稱為沉降。
【提問】通過絮凝和沉降，你認為能除去水中的什么雜質呢？
【學生回答】不溶性雜質。
【學生問題解決】
3、C裝置中石英砂的作用是什么？
【教師提示】在這里有兩層石英砂，一層顆粒大，一層顆粒小，顆粒大形成的縫隙大，而顆粒小形成的縫隙則小。
【學生回答】因此可以起到阻隔不同大小雜質的作用。
【提問】過濾的原理是什么？
【學生回答】根據顆粒的直徑和孔隙的直徑。水分子、細菌、可溶性雜質都能通過，主要是不溶性雜質被阻隔在外面。因此過濾的原理就是利用了介質濾去水中雜質。它起到的作用是除去水中的不溶性雜質。
【學生問題解決】
4、C裝置中活性炭有何作用？
【學生回答】吸附。
【提問】哪位同學能說說，什么是吸附？為什么它能起到吸附作用？
【教師提示】活性炭的表面結構圖。它呈現疏松多孔的結構，而孔隙直徑在1x10-9~1x10-6，可以除去直徑較小的微粒，例如較小的不溶性雜質，可溶性雜質和部分細菌微生物。
【學生問題解決】
5、C裝置中能否全用活性炭？
6、C裝置中活性炭和石英砂的位置能否調換？
【學生回答】不行，因為直徑較大的顆粒容易堵塞活性炭。使活性炭無法起到吸附作用。
且活性炭有吸附飽和，因此必須定期更換，成本較高。
【教師小結】因此，除雜質的順序是很重要的。我們應該先出去顆粒較大的不溶性雜質，再出去顆粒較小的可溶性雜質。
【學生問題解決】
D裝置加入二氧化氯的作用是什么？
【學生回答】起到殺死病毒、細菌的殺菌作用。
【學生小結】凈水步驟
【過渡】學習了水廠凈水模擬流程，同學們想不想看看真實的自來水廠是怎樣的呢？下面跟隨老師一起去看看吧。
【視頻播放】
【學生活動】學習完水的凈化，你有什么收獲呢？（從生活、科研等方面說說看）
為什么水廠要采用這樣的工序來凈水？凈水方法的凈化程度由低到高。（板書）
學科方法：混合物的分離提純
珍惜水資源
那么，如果你是科學家，你會怎樣進一步改良水的凈化工藝呢？
每種顆粒都有直徑。我們可以選取一種直徑非常小的介質，直接通過過濾的方法除去雜質，甚至可以直接得到純凈水。這就是膜技術。在一線城市已經推廣使用，但是我們福州目前還未投入使用，因為輸送管道仍帶有雜質，必須一同改造。
【教師總結】老師希望通過今天這節課，你們能感受到凈水的今天和未來，讓我們珍惜來之不易的水資源并以發展的眼光看待凈水，今天這節課到此結束，謝謝大家！
六、布置作業：完成導學案課后練習
七、板書設計：
水的凈化
凈水方法：
靜置
過濾
吸附
消毒
蒸餾
八、課后反思
本節課以“自來水生產工藝”為載體，首先運用宏微結合、手持技術等方式直觀感知天然水和自來水成分差異，使學生產生探知凈化水的欲望。自來水生產工藝是學習吸附、沉降、過濾等凈化水常用方法的經典素材，但過于復雜，于是我將教材中單個的不連續的幾種凈化方法實驗濃縮為一個整體實驗來模擬并重現自來水廠的實際生產工藝，在知識和實際生產間搭建橋梁，化繁為簡，優化教材。學生嘗試從實驗觀察中發現問題，并通過獨立思考，小組探討，借助資料并提取有用信息等幾個層次的手段來解決問題，通過問題驅動，使學生學習本節課主干知識，充分體現學生的主體地位。通過對整體實驗的分析，提高學生思維的有序性和邏輯性及綜合處理實際問題的能力。讓學生從機械的“學答”向“學問”轉變，從“學會”向“會學”轉變，成為學習真正的主人，培養學生獨立思考、敢于質疑和批判的創新精神。最后我現身講解自來水廠工藝流程，使學生能夠真實感受，并加深對凈水環節的理解，領悟保護水資源的重要性，且展望凈水發展的未來。
我覺得本節課較可惜的地方在于因為時間有限，原本計劃的學生分組實驗——活性炭吸附色素無法完成，學生沒有親手實驗。后續課中需補充實驗

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