《跨学科实践活动3 水质检测及自制净水器》教学设计

《跨学科实践活动3水质检测及自制净水器》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标学生能够了解常见的水质指标，如酸碱度（pH值）、溶解氧、浊度等。掌握简单的水质检测方法，如使用pH试纸检测酸碱度。理解净水器的基本工作原理，并且能够利用简易材料自制一个净水器。2、能力目标通过水质检测实验和自制净水器的活动，提高学生的动手实践能力和科学探究能力。在小组合作过程中，培养学生的团队协作能力、沟通能力和解决问题的能力。培养学生观察、分析和归纳总结的能力，能够根据检测结果对水质状况作出初步判断。3、情感态度与价值观目标增强学生对水资源保护的意识，认识到水资源的重要性和保护水资源的紧迫性。激发学生对化学和环境科学的兴趣，培养学生的创新意识和科学精神。让学生体会到化学知识在实际生活中的应用价值，提高学生学习化学的积极性。二、学情分析1、已有知识基础九年级的学生已经学习了一些基本的化学知识，如物质的组成、性质和变化等，对化学实验也有了一定的了解，具备了进行简单化学实验操作的能力。学生在之前的学习中可能接触过一些关于水的知识，例如水的组成、水的净化方法（如过滤）等，但对于水质检测和自制净水器的内容可能比较陌生。2、学习能力这个阶段的学生具有较强的好奇心和求知欲，喜欢通过自己动手实践来探索新知识。他们的思维能力正在从形象思维向抽象思维过渡，能够在教师的引导下对实验现象进行分析和总结。3、兴趣爱好学生对与生活实际相关的化学实验和活动通常比较感兴趣，如自制生活用品等。水质检测和自制净水器这样的活动能够让学生将化学知识与日常生活紧密联系起来，容易激发他们的学习兴趣。4、学习风格部分学生更倾向于视觉学习，通过观看实验演示、图片和视频等方式来获取知识；而有些学生则是动觉学习型，喜欢亲自动手操作来加深对知识的理解。因此，在教学过程中应采用多种教学方式以满足不同学习风格学生的需求。三、教学重难点1、教学重点常见水质指标的含义及其检测方法。净水器的工作原理及自制净水器的操作步骤。2、教学难点理解不同水质指标之间的相互关系以及它们对水质和生态环境的影响。根据水质检测结果，合理设计和改进自制净水器的结构和材料，以提高净化效果。四、教学方法1、讲授法用于讲解水质检测的理论知识，如水质指标的含义、净水器的工作原理等。2、实验法让学生亲自动手进行水质检测实验和自制净水器，通过实践来掌握相关知识和技能。3、讨论法在实验过程中及实验结束后，组织学生进行讨论，如讨论实验结果、分析实验过程中遇到的问题以及如何改进实验等。4、探究法引导学生探究不同材料对净水器净化效果的影响，培养学生的科学探究能力。五、教学过程（一）导入新课同学们，我给你们讲个我自己的经历啊。有一次我去一个偏远的小山村游玩，那地方可漂亮了，山清水秀的。我到了村里，就住在一个老乡家里。老乡特别热情，给我倒了一杯水。我刚喝了一口，就感觉这水有点怪味，而且看起来有点浑浊。当时我就在想啊，这水的质量是不是不太好呢？后来我才知道，这个村子的水源是附近的一条小溪，但是最近因为一些原因，溪水的水质好像有点下降了。那咱们怎么才能知道这水到底哪里出了问题呢？这就需要进行水质检测了。而且，如果能自己做个净水器把这水净化一下就好了。今天啊，咱们就一起来学习水质检测以及自制净水器。（二）讲授新课1、水质指标酸碱度（pH值）先给同学们讲个小故事。有一次我在实验室里，看到一瓶溶液，旁边的标签有点模糊了，只知道是一种酸性或者碱性的溶液，但是不知道具体是什么。这时候我就拿出pH试纸来检测它的pH值，一下子就知道这溶液是酸性还是碱性了。那什么是pH值呢？pH值是用来表示溶液酸碱度的一个数值，范围是0到14。pH等于7的时候，溶液是中性的；pH小于7呢，溶液就是酸性的；pH大于7，溶液就是碱性的。然后给同学们展示pH试纸，告诉他们怎么用pH试纸检测溶液的酸碱度。拿一个干净的玻璃棒蘸取少量待测水样，滴在pH试纸上，然后把试纸的颜色和标准比色卡对比，就能读出pH值了。让同学们思考一下，生活中有哪些常见的酸性和碱性物质呢？有同学可能会说醋是酸性的，肥皂是碱性的。我就会说，对呀，那你们猜猜看，咱们喝的水的pH值大概是多少呢？正常的饮用水pH值一般在6.5到8.5之间。溶解氧我再给你们说个事儿。有一次我去一个鱼塘，看到鱼塘里的鱼都在水面上大口大口地喘气呢。我就很奇怪，这鱼怎么了？后来才知道，是因为鱼塘里的溶解氧含量太低了。那什么是溶解氧呢？溶解氧就是溶解在水中的氧气。水中的生物，像鱼啊，它们呼吸都需要氧气，就像咱们人呼吸需要空气里的氧气一样。给同学们讲解溶解氧的重要性，如果水中溶解氧含量过低，会影响水生生物的生存，还会导致水质恶化。然后介绍一些简单的检测溶解氧的方法，比如使用溶解氧测定仪（简单介绍一下它的原理和使用方法）。浊度接着说啊，还是在那个小山村，我看到那条小溪的水有点浑浊，那这个浑浊程度怎么衡量呢？这就用到浊度这个指标了。浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。简单来说，就是水越浑浊，浊度就越高。展示一些不同浊度的水样，让同学们直观地感受一下。然后介绍检测浊度的方法，比如可以使用浊度仪（简单介绍一下原理）。2、水质检测实验分组把同学们分成若干小组，每个小组45人。实验准备给每个小组分发实验器材，包括pH试纸、玻璃棒、不同的水样（可以是自来水、河水、池塘水等）、溶解氧测定仪（如果条件不允许，可以用简单的化学方法近似检测）、浊度仪（如果没有，可以用对比法简单判断浊度）等。实验步骤首先检测pH值。每个小组的同学按照刚才讲的方法，用pH试纸检测不同水样的pH值，记录下来结果。然后互相比较不同水样的pH值有什么不同。接着检测溶解氧。使用溶解氧测定仪或者化学方法检测水样中的溶解氧含量，同样记录结果。在这个过程中，我会在各个小组之间巡视，看看同学们有没有操作不当的地方，及时给予指导。最后检测浊度。用浊度仪或者对比法检测水样的浊度，把结果写下来。实验结果讨论每个小组完成实验后，组织同学们进行讨论。让每个小组派代表说说自己小组检测的结果，然后大家一起分析为什么不同水样的水质指标会有差异。有的小组可能会发现河水的pH值和自来水的不一样，这时候我就会引导同学们思考是什么原因造成的呢？是因为河水里有更多的矿物质，还是有污染呢？对于溶解氧，为什么池塘水里的溶解氧可能比自来水少呢？是因为池塘里有很多生物消耗氧气，还是因为池塘水没有经过充氧处理呢？通过这样的讨论，让同学们对水质指标有更深入的理解。3、净水器的工作原理过滤原理我给你们讲个生活中的例子啊。咱们泡茶的时候，会用到茶漏吧。茶漏就可以把茶叶留在上面，让茶水过滤下去，这其实就是一种简单的过滤原理。净水器里的过滤也是类似的。它有一个过滤层，能够把水中的固体杂质拦截下来，让干净的水通过。展示一个简单的过滤装置的示意图，给同学们讲解过滤装置里的滤纸或者滤网就像茶漏一样，能挡住大颗粒的杂质。吸附原理再给你们举个例子。咱们家里有时候会用活性炭来除异味，比如冰箱里有异味了，放一包活性炭就好多了。这是因为活性炭有吸附作用。在净水器里，也会用到活性炭，它可以吸附水中的一些色素、异味物质和部分有害物质。拿一些活性炭给同学们看，让他们观察活性炭的结构（可以用放大镜看），然后解释活性炭的多孔结构是它具有吸附能力的原因。其他原理（如果有涉及，简单介绍，如离子交换等）4、自制净水器材料准备给每个小组分发自制净水器的材料，包括塑料瓶（剪掉底部作为容器）、棉花、沙子、小石子、活性炭、纱布等。制作步骤首先，在塑料瓶的瓶口处塞一团棉花，这就像一个初步的过滤层，可以挡住一些大的杂质。然后，在棉花下面依次放入小石子、沙子和活性炭。小石子可以起到支撑和初步过滤的作用，沙子能进一步过滤细小的杂质，活性炭则进行吸附。每一层材料之间要用纱布隔开，防止它们混在一起。最后，在塑料瓶的底部扎几个小孔，这样净化后的水就可以流出来了。净水器的测试每个小组用自己制作的净水器对之前检测过的水样（比如比较浑浊的河水）进行净化处理。然后再用之前的检测方法检测净化后的水的水质指标，看看有哪些变化。改进与优化组织同学们讨论自己制作的净水器还有哪些可以改进的地方。有的小组可能会发现水净化的速度比较慢，那我们就一起思考怎么才能让水净化得更快呢？是不是可以调整材料的顺序，或者增加材料的量呢？还有的小组可能会发现净化后的水还有一些异味，那是不是活性炭的量不够呢？通过这样的讨论和改进，让同学们不断优化自己的净水器。（三）巩固练习1、给出一些不同的水样，让同学们根据所学的水质指标和检测方法，判断这些水样的水质状况，并提出一些初步的改善水质的建议。2、让同学们分析自己制作的净水器在净化过程中可能存在的问题，以及如何改进这些问题来提高净化效果。（四）课堂小结1、回顾常见的水质指标，如酸碱度、溶解氧、浊度等，以及它们的检测方法。2、总结净水器的工作原理，包括过滤、吸附等原理。3、让同学们分享在自制净水器过程中的收获和遇到的问题，以及是如何解决这些问题的。（五）作业布置1、让同学们回家后，检测家里自来水的水质指标，并和在课堂上检测的水样结果进行对比，写一篇简单的报告，分析两者之间的差异及其可能的原因。2、思考如何利用家里现有的材料制作一个更高效的净水器，画出设计图，并在下节课进行展示和讲解。六、教学资源1、实验器材：pH试纸、玻璃棒、不同水样、溶解氧测定仪（或用于近似检测的化学试剂）、浊度仪（或对比样品）、塑料瓶、棉花、沙子、小石子、活性炭、纱布等。2、多媒体资源：展示水质检测方法、净水器工作原理的动画或视频，不同水质的图片等。七、教学评价1、形成性评价在课堂教学过程中，通过观察学生的实验操作、小组讨论中的表现等，及时给予反馈和评价。例如，如果学生在使用pH试纸时操作规范，就给予表扬；如果在小组讨论中积极发言，提出有建设性的想法，也给予肯定。根据学生在自制净水器过程中的表现，如制作的速度、净水器的质量、对问题的解决能力等进行评价。2、终结性评价通过课后作业的完成情况来评价学生对知识的掌握程度。比如，看学生写的水质检测报告是否准确、对自制净水器的设计是否合理等。在单元测试或者期末考试中，设置与水质检测和自制净水器相关的题目，考查学生对知识点的理解和应用能力。八、教学反思在这堂课的教学过程中，导入环节通过讲述自己在小山村的亲身经历，成功地引起了学生的兴趣，让他们对水质检测和自制净水器产生了好奇心。在讲授水质指标和净水器原理时，结合生活中的实例，如泡茶用茶漏、冰箱用活性炭除异味等，有助于学生理解抽象的概念。实验法和探究法的运用，让学生在动手实践中掌握了水质检测和自制净水器的技能，提高了他们的实践能力和科学探究能力。然而，在教学过程中也发现了一些问题。例如，在实验环节，由于部分实验