《跨學科實踐活動3 水質檢測及自制凈水器》教學設計

《跨學科實踐活動3水質檢測及自制凈水器》教學設計一、教學目標1、知識與技能目標學生能夠了解常見的水質指標，如酸堿度（pH值）、溶解氧、濁度等。掌握簡單的水質檢測方法，如使用pH試紙檢測酸堿度。理解凈水器的基本工作原理，并且能夠利用簡易材料自制一個凈水器。2、能力目標通過水質檢測實驗和自制凈水器的活動，提高學生的動手實踐能力和科學探究能力。在小組合作過程中，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力、溝通能力和解決問題的能力。培養(yǎng)學生觀察、分析和歸納總結的能力，能夠根據(jù)檢測結果對水質狀況作出初步判斷。3、情感態(tài)度與價值觀目標增強學生對水資源保護的意識，認識到水資源的重要性和保護水資源的緊迫性。激發(fā)學生對化學和環(huán)境科學的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和科學精神。讓學生體會到化學知識在實際生活中的應用價值，提高學生學習化學的積極性。二、學情分析1、已有知識基礎九年級的學生已經學習了一些基本的化學知識，如物質的組成、性質和變化等，對化學實驗也有了一定的了解，具備了進行簡單化學實驗操作的能力。學生在之前的學習中可能接觸過一些關于水的知識，例如水的組成、水的凈化方法（如過濾）等，但對于水質檢測和自制凈水器的內容可能比較陌生。2、學習能力這個階段的學生具有較強的好奇心和求知欲，喜歡通過自己動手實踐來探索新知識。他們的思維能力正在從形象思維向抽象思維過渡，能夠在教師的引導下對實驗現(xiàn)象進行分析和總結。3、興趣愛好學生對與生活實際相關的化學實驗和活動通常比較感興趣，如自制生活用品等。水質檢測和自制凈水器這樣的活動能夠讓學生將化學知識與日常生活緊密聯(lián)系起來，容易激發(fā)他們的學習興趣。4、學習風格部分學生更傾向于視覺學習，通過觀看實驗演示、圖片和視頻等方式來獲取知識；而有些學生則是動覺學習型，喜歡親自動手操作來加深對知識的理解。因此，在教學過程中應采用多種教學方式以滿足不同學習風格學生的需求。三、教學重難點1、教學重點常見水質指標的含義及其檢測方法。凈水器的工作原理及自制凈水器的操作步驟。2、教學難點理解不同水質指標之間的相互關系以及它們對水質和生態(tài)環(huán)境的影響。根據(jù)水質檢測結果，合理設計和改進自制凈水器的結構和材料，以提高凈化效果。四、教學方法1、講授法用于講解水質檢測的理論知識，如水質指標的含義、凈水器的工作原理等。2、實驗法讓學生親自動手進行水質檢測實驗和自制凈水器，通過實踐來掌握相關知識和技能。3、討論法在實驗過程中及實驗結束后，組織學生進行討論，如討論實驗結果、分析實驗過程中遇到的問題以及如何改進實驗等。4、探究法引導學生探究不同材料對凈水器凈化效果的影響，培養(yǎng)學生的科學探究能力。五、教學過程（一）導入新課同學們，我給你們講個我自己的經歷啊。有一次我去一個偏遠的小山村游玩，那地方可漂亮了，山清水秀的。我到了村里，就住在一個老鄉(xiāng)家里。老鄉(xiāng)特別熱情，給我倒了一杯水。我剛喝了一口，就感覺這水有點怪味，而且看起來有點渾濁。當時我就在想啊，這水的質量是不是不太好呢？后來我才知道，這個村子的水源是附近的一條小溪，但是最近因為一些原因，溪水的水質好像有點下降了。那咱們怎么才能知道這水到底哪里出了問題呢？這就需要進行水質檢測了。而且，如果能自己做個凈水器把這水凈化一下就好了。今天啊，咱們就一起來學習水質檢測以及自制凈水器。（二）講授新課1、水質指標酸堿度（pH值）先給同學們講個小故事。有一次我在實驗室里，看到一瓶溶液，旁邊的標簽有點模糊了，只知道是一種酸性或者堿性的溶液，但是不知道具體是什么。這時候我就拿出pH試紙來檢測它的pH值，一下子就知道這溶液是酸性還是堿性了。那什么是pH值呢？pH值是用來表示溶液酸堿度的一個數(shù)值，范圍是0到14。pH等于7的時候，溶液是中性的；pH小于7呢，溶液就是酸性的；pH大于7，溶液就是堿性的。然后給同學們展示pH試紙，告訴他們怎么用pH試紙檢測溶液的酸堿度。拿一個干凈的玻璃棒蘸取少量待測水樣，滴在pH試紙上，然后把試紙的顏色和標準比色卡對比，就能讀出pH值了。讓同學們思考一下，生活中有哪些常見的酸性和堿性物質呢？有同學可能會說醋是酸性的，肥皂是堿性的。我就會說，對呀，那你們猜猜看，咱們喝的水的pH值大概是多少呢？正常的飲用水pH值一般在6.5到8.5之間。溶解氧我再給你們說個事兒。有一次我去一個魚塘，看到魚塘里的魚都在水面上大口大口地喘氣呢。我就很奇怪，這魚怎么了？后來才知道，是因為魚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氣。水中的生物，像魚啊，它們呼吸都需要氧氣，就像咱們人呼吸需要空氣里的氧氣一樣。給同學們講解溶解氧的重要性，如果水中溶解氧含量過低，會影響水生生物的生存，還會導致水質惡化。然后介紹一些簡單的檢測溶解氧的方法，比如使用溶解氧測定儀（簡單介紹一下它的原理和使用方法）。濁度接著說啊，還是在那個小山村，我看到那條小溪的水有點渾濁，那這個渾濁程度怎么衡量呢？這就用到濁度這個指標了。濁度是指水中懸浮物對光線透過時所發(fā)生的阻礙程度。簡單來說，就是水越渾濁，濁度就越高。展示一些不同濁度的水樣，讓同學們直觀地感受一下。然后介紹檢測濁度的方法，比如可以使用濁度儀（簡單介紹一下原理）。2、水質檢測實驗分組把同學們分成若干小組，每個小組45人。實驗準備給每個小組分發(fā)實驗器材，包括pH試紙、玻璃棒、不同的水樣（可以是自來水、河水、池塘水等）、溶解氧測定儀（如果條件不允許，可以用簡單的化學方法近似檢測）、濁度儀（如果沒有，可以用對比法簡單判斷濁度）等。實驗步驟首先檢測pH值。每個小組的同學按照剛才講的方法，用pH試紙檢測不同水樣的pH值，記錄下來結果。然后互相比較不同水樣的pH值有什么不同。接著檢測溶解氧。使用溶解氧測定儀或者化學方法檢測水樣中的溶解氧含量，同樣記錄結果。在這個過程中，我會在各個小組之間巡視，看看同學們有沒有操作不當?shù)牡胤?，及時給予指導。最后檢測濁度。用濁度儀或者對比法檢測水樣的濁度，把結果寫下來。實驗結果討論每個小組完成實驗后，組織同學們進行討論。讓每個小組派代表說說自己小組檢測的結果，然后大家一起分析為什么不同水樣的水質指標會有差異。有的小組可能會發(fā)現(xiàn)河水的pH值和自來水的不一樣，這時候我就會引導同學們思考是什么原因造成的呢？是因為河水里有更多的礦物質，還是有污染呢？對于溶解氧，為什么池塘水里的溶解氧可能比自來水少呢？是因為池塘里有很多生物消耗氧氣，還是因為池塘水沒有經過充氧處理呢？通過這樣的討論，讓同學們對水質指標有更深入的理解。3、凈水器的工作原理過濾原理我給你們講個生活中的例子啊。咱們泡茶的時候，會用到茶漏吧。茶漏就可以把茶葉留在上面，讓茶水過濾下去，這其實就是一種簡單的過濾原理。凈水器里的過濾也是類似的。它有一個過濾層，能夠把水中的固體雜質攔截下來，讓干凈的水通過。展示一個簡單的過濾裝置的示意圖，給同學們講解過濾裝置里的濾紙或者濾網就像茶漏一樣，能擋住大顆粒的雜質。吸附原理再給你們舉個例子。咱們家里有時候會用活性炭來除異味，比如冰箱里有異味了，放一包活性炭就好多了。這是因為活性炭有吸附作用。在凈水器里，也會用到活性炭，它可以吸附水中的一些色素、異味物質和部分有害物質。拿一些活性炭給同學們看，讓他們觀察活性炭的結構（可以用放大鏡看），然后解釋活性炭的多孔結構是它具有吸附能力的原因。其他原理（如果有涉及，簡單介紹，如離子交換等）4、自制凈水器材料準備給每個小組分發(fā)自制凈水器的材料，包括塑料瓶（剪掉底部作為容器）、棉花、沙子、小石子、活性炭、紗布等。制作步驟首先，在塑料瓶的瓶口處塞一團棉花，這就像一個初步的過濾層，可以擋住一些大的雜質。然后，在棉花下面依次放入小石子、沙子和活性炭。小石子可以起到支撐和初步過濾的作用，沙子能進一步過濾細小的雜質，活性炭則進行吸附。每一層材料之間要用紗布隔開，防止它們混在一起。最后，在塑料瓶的底部扎幾個小孔，這樣凈化后的水就可以流出來了。凈水器的測試每個小組用自己制作的凈水器對之前檢測過的水樣（比如比較渾濁的河水）進行凈化處理。然后再用之前的檢測方法檢測凈化后的水的水質指標，看看有哪些變化。改進與優(yōu)化組織同學們討論自己制作的凈水器還有哪些可以改進的地方。有的小組可能會發(fā)現(xiàn)水凈化的速度比較慢，那我們就一起思考怎么才能讓水凈化得更快呢？是不是可以調整材料的順序，或者增加材料的量呢？還有的小組可能會發(fā)現(xiàn)凈化后的水還有一些異味，那是不是活性炭的量不夠呢？通過這樣的討論和改進，讓同學們不斷優(yōu)化自己的凈水器。（三）鞏固練習1、給出一些不同的水樣，讓同學們根據(jù)所學的水質指標和檢測方法，判斷這些水樣的水質狀況，并提出一些初步的改善水質的建議。2、讓同學們分析自己制作的凈水器在凈化過程中可能存在的問題，以及如何改進這些問題來提高凈化效果。（四）課堂小結1、回顧常見的水質指標，如酸堿度、溶解氧、濁度等，以及它們的檢測方法。2、總結凈水器的工作原理，包括過濾、吸附等原理。3、讓同學們分享在自制凈水器過程中的收獲和遇到的問題，以及是如何解決這些問題的。（五）作業(yè)布置1、讓同學們回家后，檢測家里自來水的水質指標，并和在課堂上檢測的水樣結果進行對比，寫一篇簡單的報告，分析兩者之間的差異及其可能的原因。2、思考如何利用家里現(xiàn)有的材料制作一個更高效的凈水器，畫出設計圖，并在下節(jié)課進行展示和講解。六、教學資源1、實驗器材：pH試紙、玻璃棒、不同水樣、溶解氧測定儀（或用于近似檢測的化學試劑）、濁度儀（或對比樣品）、塑料瓶、棉花、沙子、小石子、活性炭、紗布等。2、多媒體資源：展示水質檢測方法、凈水器工作原理的動畫或視頻，不同水質的圖片等。七、教學評價1、形成性評價在課堂教學過程中，通過觀察學生的實驗操作、小組討論中的表現(xiàn)等，及時給予反饋和評價。例如，如果學生在使用pH試紙時操作規(guī)范，就給予表揚；如果在小組討論中積極發(fā)言，提出有建設性的想法，也給予肯定。根據(jù)學生在自制凈水器過程中的表現(xiàn)，如制作的速度、凈水器的質量、對問題的解決能力等進行評價。2、終結性評價通過課后作業(yè)的完成情況來評價學生對知識的掌握程度。比如，看學生寫的水質檢測報告是否準確、對自制凈水器的設計是否合理等。在單元測試或者期末考試中，設置與水質檢測和自制凈水器相關的題目，考查學生對知識點的理解和應用能力。八、教學反思在這堂課的教學過程中，導入環(huán)節(jié)通過講述自己在小山村的親身經歷，成功地引起了學生的興趣，讓他們對水質檢測和自制凈水器產生了好奇心。在講授水質指標和凈水器原理時，結合生活中的實例，如泡茶用茶漏、冰箱用活性炭除異味等，有助于學生理解抽象的概念。實驗法和探究法的運用，讓學生在動手實踐中掌握了水質檢測和自制凈水器的技能，提高了他們的實踐能力和科學探究能力。然而，在教學過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題。例如，在實驗環(huán)節(jié)，由于部分實驗