摘要：本教學設計立足于“生活性、主體性、實踐性”，從生活中取材，聯(lián)系實際生活，引導學生進行自主探究實驗，探討如何將河水轉(zhuǎn)化為飲用水，在親身體驗的基礎(chǔ)上從生活視角學習水的凈化方法。與此同時，在水的各個凈化環(huán)節(jié)中通過實驗、問答逐步建構(gòu)學科觀念尤其是變化觀。

關(guān)鍵詞：水的凈化；生活視角；過濾；吸附；變化觀

文章編號：1008-0546（2014）05-0050-04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.05.018

一、教材分析和設計思路

水是九年級化學課程標準五大模塊之一“身邊的化學物質(zhì)”中的重要內(nèi)容，是繼氧氣之后的第二種具體化學物質(zhì)。由于水的凈化是解決當前水資源污染和匱乏的重要途徑，所以在人教版修訂教科書中，“愛護水資源”改在“水的凈化”之前先行闡述。本課題圍繞水的凈化問題，將絮凝沉淀、過濾、吸附和蒸餾等凈水方法有序地串連起來，前半部分介紹含不溶性雜質(zhì)水的凈化方法，后半部分以硬水軟化為例介紹含可溶性雜質(zhì)水的凈化方法。尤其突出過濾和蒸餾兩大實驗操作技能，使學生感受化學實驗的操作價值。

本課題也是化學與社會發(fā)展模塊關(guān)注的重要對象，化學在水資源的保護和利用中承載了培養(yǎng)學生環(huán)境保護意識、科學價值觀和可持續(xù)發(fā)展思想的功能。因此，“水的凈化”蘊含著豐富的情感素材，在體會水易污染、難凈化的同時，增強水資源保護意識。

水是學生最常接觸的物質(zhì)，但是本課題不是關(guān)注水作為純凈物本身的化學反應，而是關(guān)注其作為自然界和生活中的混合物。如何把水與其它不同類型雜質(zhì)分離，將混合物變成純凈物，是學生沒有系統(tǒng)學習過的內(nèi)容（雖然學生已了解工業(yè)上如何通過液化空氣制備氧氣）。在以往的生活經(jīng)驗和小學科學學習中，學生其實已經(jīng)對凈化水的方法和知識略知一二，這是本課的起點，但需要通過化學課堂更多地展現(xiàn)出全面、系統(tǒng)的分離方法，并通過對比、類比讓學生了解實驗解決問題的目的性和過程性的統(tǒng)一。

水的凈化是社會層面的熱點話題，所以我們試圖從日常生活中的新聞、實踐入手，每一種方法都注意與學生的生活實際聯(lián)系，使學生真切感受到實驗室中學習的科學方法是有用的、有效的，是可以為提高人類生活質(zhì)量而服務的，從而進一步建構(gòu)化學價值觀。水的凈化常常流于科普化的講授方法，因此我們在水的凈化各個環(huán)節(jié)中，反復強化對物理變化和化學變化的辨析，引導學生強化變化觀。

二、教學過程

環(huán)節(jié)一：關(guān)注時事，從飲水指南談凈水的需要

[導入]根據(jù)中國環(huán)境狀況公布的數(shù)據(jù)顯示，在各類突發(fā)環(huán)境事件中，因水源污染而導致的飲水安全事件所占比例高達50%。僅2011年，影響較大的安全飲水事件就不下十次；而2012年伊始，廣西龍江鎘污染、江蘇鎮(zhèn)江苯酚污染、武漢自來水異味等種種事件同樣表明，飲水安全保障已經(jīng)刻不容緩。2012年3月22日，國家頒發(fā)了《中國居民飲水指南》和“中國居民日常飲水分級指南圖”，以指導民眾科學飲用健康好水。

[學生活動]傾聽，議論，思考

[提問]不是所有天然水都如天然雪水、冰川礦泉水能直接飲用，如何通過人工處理天然水使其能為居民生活所用？

[投影]

（設計意圖：聯(lián)系生活實際和社會時事導入課題，傳播國家提倡的飲水指南，既是體現(xiàn)對社會的關(guān)注，有利于培養(yǎng)學生的社會責任心，也能夠激發(fā)學生對水的化學學習興趣。）

環(huán)節(jié)二：對比實驗，體驗絮凝沉淀

[展示]有事先取得的秦淮河污水樣，觀察秦淮河水樣，根據(jù)生活飲用水衛(wèi)生標準，憑借感官比較兩者區(qū)別；還有哪些覺察不到但是按照常識應該存在的危害？

[學生活動]討論，回答。

[提問]最易除去的雜質(zhì)是可以看到的固體顆粒物，但有些顆粒太小分散在水中，很難分離，如何將它們聚集在一起呢？

[實驗活動一]將兩滴紅墨水分別滴入兩杯靜置沉降后的秦淮河水樣，從其中一杯量取100mL于小燒杯中，向其中加入0.1g銨明礬，攪拌，待明礬溶解后加入3-4滴10﹪氫氧化鈉溶液，過一段時間，觀察兩杯水樣的區(qū)別[1]。

[學生活動]分組實驗，觀察，對比。

[講述]通過實驗得出明礬有吸附懸浮物的作用，且懸浮物會緩慢沉淀下來。明礬溶于水后生成絮狀物，絮狀物氫氧化鋁來吸附雜質(zhì)。明礬凈水這個過程是什么變化？

[學生活動]思考，回答。

[投影]播放明礬凈水的視頻（放慢二十倍速）。

（設計意圖：實驗探究一可加快明礬凈水的速度，加強實驗對比效果，讓學生更為清楚快速的觀察實驗現(xiàn)象，體會明礬凈水的作用。而通過放慢二十倍速視頻的播放，可以讓學生基于實驗的基礎(chǔ)上清晰明了的觀察到細小懸浮物轉(zhuǎn)化成大顆粒以及沉降動態(tài)過程，深刻體會明礬凈水的原理。在明礬凈水過程中強化說明其中產(chǎn)生的絮狀物質(zhì)是化學變化產(chǎn)生的，有利于學生在簡單的操作中建構(gòu)變化觀。本實驗中采用的銨明礬是超市里易得物品，替代實驗室中常用的鉀明礬，利于學生體驗生活中凈水的思路。）

環(huán)節(jié)三：關(guān)注顆粒大小，體會過濾的本質(zhì)

[提問]用明礬絮凝沉淀懸浮物后還需固液分離，可否根據(jù)生活經(jīng)驗將不溶物和水分離？

[實驗活動二]提供細砂網(wǎng)、海綿、紗布、吸水紙巾等生活用品外以及濾紙，將這些過濾材料分別平鋪在去底倒置的飲料瓶上，過濾已用銨明礬凈化后的污水，觀察實驗現(xiàn)象，比較哪種過濾材料凈水效果良好。

[學生活動]根據(jù)教師引導和實驗要求，分組實驗，交流討論得出結(jié)果。

[類比拓展]生活中還有很多類似濾紙功能的東西，例如撈餃子的漏勺、茶壺中的茶漏、水池中防止堵塞下水道的小過濾網(wǎng)等。只有當過濾材料結(jié)構(gòu)中的孔隙小于被過濾物時，才能達到凈水目的。

[教師引導]過濾需要哪些玻璃儀器；如何折疊濾紙；如何使濾紙緊貼漏斗內(nèi)壁；過濾時應注意什么，其中玻璃棒的作用是什么？endprint

[學生活動]結(jié)合儀器特征思考。

[實驗活動三]按照書上步驟搭好過濾裝置，過濾已由銨明礬凈化過的水。

[學生活動]分組自主探究實驗，觀察實驗現(xiàn)象。

（設計意圖：利用生活經(jīng)驗，并使用生活用品代替漏斗和濾紙進行趣味實驗，充分發(fā)揮學生的能動性和參與性，讓學生親身體驗濾紙?zhí)匦?，探究過濾的本質(zhì)。另外讓學生先閱讀課本，之后再進行過濾實驗操作，教師針對學生操作，講清要點，有利于培養(yǎng)學生處理和理解信息的能力，有利于培養(yǎng)學生的知識建構(gòu)能力，有利于培養(yǎng)學生自我發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。）

[提問]過濾過程中沒有新的物質(zhì)生成，那么過濾這一過程發(fā)生了什么變化？

[學生活動]思考，回答。

環(huán)節(jié)四：微型實驗，體驗活性炭凈水

[提問]我們一開始在水樣中滴入了紅墨水，并且水樣有一股難聞的氣味，該如何去除？

[實驗活動四]在注射器的底層鋪棉花，用玻璃棒將其壓緊；加入約3藥匙的活性炭，再鋪一層棉花。向制作好的注射器中加入約10mL的紅墨水，塞上活塞，并向下擠壓[2]。

[學生活動]實驗操作，觀察現(xiàn)象。

[提問]根據(jù)實驗現(xiàn)象，得出活性炭有何作用？其凈水屬于什么變化？

[學生]思考回答

[知識拓展]活性炭的吸附性在生活中應用廣泛，如水污染處理、家庭起居、日化用品等。

（設計意圖：活性炭凈化水改用微型實驗，在保證實驗現(xiàn)象明顯的同時既可加快實驗速度，又能節(jié)約藥品和減少儀器的損耗，體現(xiàn)了“綠色化學”的思想。并提供信息，讓學生在沒有活性炭的情況下進行家庭實驗，使化學實驗生活化?；钚蕴渴腔瘜W學習中重要的吸附劑，常規(guī)教學一般只限于水的凈化，適當?shù)耐卣埂?lián)系水中的污染化學物質(zhì)吸附、居室除臭劑、活性炭洗面奶等，有利于學生感受到吸附性的廣泛用途。）

環(huán)節(jié)五：拓展凈水方法，體驗消毒殺菌必要性

[過渡]現(xiàn)在凈化過的水是否達到生活飲用水的標準？還有哪一種雜質(zhì)未除去？

[學生活動]比較，思考回答。

[投影]常溫下，溶解的氯氣部分能與水反應生成鹽酸和次氯酸。次氯酸是一種強氧化劑，能殺死水里的細菌。

[提問]從資料中可以得到氯消毒生成了新的物質(zhì)，那么消毒殺菌過程是什么變化？

[學生活動]思考回答。

[講述]上述消毒方法我們稱之為氯消毒，但這種消毒方法對人體有一定的危害，在國外大都采用臭氧消毒，臭氧是一種無污染消毒劑，它具有高效性、高潔凈性、方便性和經(jīng)濟性。

（設計意圖：拓展學生視野，使學生了解國內(nèi)外信息，培養(yǎng)學生處理和理解信息的能力，雖然氯氣、臭氧消毒殺菌的知識屬于高中化學知識，在這里只需達到了解的程度即可，但是這些化學物質(zhì)在生活中的作用不可忽視，對于九年級學生來說，也起到了拓寬學科視野的作用。）

[階段小結(jié)]聯(lián)系教材圖4-14分析自來水廠凈化流程的步驟及作用。

[學生活動]交流，回答。

[課堂反饋]2010年上海世博會的主題是“城市，讓生活更美好”。世博園區(qū)內(nèi)有許多飲水臺，可取水直接飲用。其中的飲用水處理步驟如下圖所示：步驟①②③的作用分別是什么？

[學生活動]思考回答。

（設計意圖：先應用自來水廠凈水流程圖幫助學生梳理一遍已學過的沉淀、吸附、過濾、消毒等幾種凈水方法，再讓學生學以致用思考課堂練習，借此判斷學生對已學知識的掌握情況，同時將生活實際、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與化學核心知識融為一體，將身邊的化學知識真正用活， 使學生認識化學科學與技術(shù)進步和社會發(fā)展的關(guān)系。）

環(huán)節(jié)六：生活化眼光下的硬水和軟水

[過渡]用自然界中的水洗衣服會使衣服變硬，縱然被凈化過的自來水也難免這個問題，這是什么原因呢？

[實驗探究五]分別取2mL屈臣氏礦泉水和依云礦泉水于試管中，再分別滴8滴肥皂水于兩只試管中，觀察現(xiàn)象[3]。

[學生活動]邊實驗邊交流，觀察實驗現(xiàn)象。

[講述]我們觀察到屈臣氏礦泉水滴入肥皂水后能產(chǎn)生大量泡沫，而依云礦泉水則不能。

[投影]依云礦泉水含鈣80mg/L，屈臣氏礦泉水含鈣0.15-0.30mg/L

[講述]向上面類似于依云礦泉水含可溶性鈣、鎂化合物較多的水叫做硬水，相反含可溶性鈣、鎂化合物較少的水叫做軟水。

[提問]肥皂水可以鑒別硬水和軟水，還有無其他的方法來鑒別呢？

[提示]家里用的水壺上會有一層水垢，這是什么原因呢？

[學生活動]思考交流。

[提問]生活中通過加熱可以鑒別硬水和軟水。浴室的鍋爐每天在加熱硬水，鍋爐內(nèi)壁會堆積大量的固體，鍋爐受熱不均，既易引致爆炸，又浪費燃料，如何將硬水轉(zhuǎn)化為軟水？

[提示]從硬水和軟水的概念可得出將硬水中鈣、鎂化合物除去，就可以達到軟化的目的。

[小結(jié)]在生活中通過將水煮沸來降低水的硬度；工業(yè)上常用離子交換法和藥劑軟化法來得到軟水；實驗室中通常用蒸餾的方法得到蒸餾水以降低水的硬度。

（設計意圖：采用對比實驗，強化對硬水和軟水的差別認識。）

環(huán)節(jié)七：實驗室中的蒸餾和生活中的蒸餾

[過渡]其實蒸餾操作就在我們身邊，例如釀酒和燒開水。水燒開后壺蓋上會有水滴出現(xiàn)，那就是蒸餾水。對比釀酒工業(yè)和熱水壺構(gòu)造，想想實驗室的蒸餾是怎樣的呢？

[投影]

[教師演示]按書圖4-20演示實驗。

[補充]對比家庭釀酒裝置：構(gòu)成整個實驗裝置的儀器有酒精燈、燒瓶、溫度計、冷凝管、尾接管、錐形瓶。這和家庭釀酒的裝置相似，盛發(fā)酵物的鐵鍋相當于燒瓶，大鐵蓋相當于橡皮塞，白鐵管相當于玻璃導管，透明橡膠管相當于冷凝管，接酒的玻璃瓶相當于錐形瓶等。endprint

[提問]（一邊實驗一邊提問）

1. 溫度計在實驗中的作用是什么？

2. 燒瓶中的碎瓷片作用是什么？

3. 冷凝管的水流方向為什么由下向上？

4. 如何證明蒸餾過程是硬水軟化過程？

5. 蒸餾操作能否去除水中的顏色？

[學生活動]觀察獲得的少量蒸餾水，回答問題

[小結(jié)]蒸餾的原理就是將液態(tài)的水加熱變成氣態(tài)水，轉(zhuǎn)移出去后冷卻為液態(tài)的水，其中沒有新物質(zhì)生成，所以是物理變化，但卻是凈化程度較高的方法。

[提示]蒸餾雖然能得到較高凈化程度的水，但是耗時較長，操作也比較復雜。這說明水極易被污染，但凈化需要消耗大量的時間、人力和物力，而且產(chǎn)率低。這就警示我們，要保護純凈的水資源，盡量減少污染。

（設計意圖：將燒開水和釀酒裝置與實驗室蒸餾裝置類比講解，形象生動，且更富有生活氣息，避免學生因復雜的蒸餾裝置而產(chǎn)生畏難感。在蒸餾方法介紹后，適時地提出了污染水易而凈水難的問題，使保護水資源的意識和觀念潛移默化地影響著學生。）

環(huán)節(jié)八：課堂總結(jié)

用流程圖（略）形式展現(xiàn)凈水各個環(huán)節(jié)的名稱、實驗材料和變化類型[4]。

環(huán)節(jié)九：課外作業(yè)

1. 調(diào)研近五年來國內(nèi)重大水污染事故及處理方法，看看有無應用到本節(jié)課的知識和方法？

2. 家用凈水器是我國飲用水市場的消費熱點，查閱資料，凈水器中應用到怎樣的技術(shù)？

（設計意圖：進程和網(wǎng)絡式板書并行，既是過程性內(nèi)容的總結(jié)，更加是方法和觀念的凸顯。課外作業(yè)也不拘泥于傳統(tǒng)的紙筆形式，由于本部分知識性內(nèi)容簡單，學生對于教材內(nèi)容很容易掌握，所以拓展到教材之外，還需要用化學眼光看待這個社會和生活，在分析評價中應用知識解決問題。）

參考文獻

[1] 劉云，吳仕元，戴翼. 明礬快速凈水的研究[J]. 中國科教創(chuàng)新導刊，2010，（15）：61～62

[2] 王菁，陳凱. 基于演示和體驗功能的微型凈水器設計[J]，中國教育技術(shù)裝備 ，2010，（5）：101

[3] 張玉娟. 引生活之水，澆課堂之花[J]. 化學教與學，2010，（2）：57～59

[4] 姚遠遠，陳凱，龔穎潮. 基于新聞中的化學的問題解決——如何給化學特長生復習“水”[J]. 中學化學教學參考，2012，（10）：29～32endprint

[提問]（一邊實驗一邊提問）

1. 溫度計在實驗中的作用是什么？

2. 燒瓶中的碎瓷片作用是什么？

3. 冷凝管的水流方向為什么由下向上？

4. 如何證明蒸餾過程是硬水軟化過程？

5. 蒸餾操作能否去除水中的顏色？

[學生活動]觀察獲得的少量蒸餾水，回答問題

[小結(jié)]蒸餾的原理就是將液態(tài)的水加熱變成氣態(tài)水，轉(zhuǎn)移出去后冷卻為液態(tài)的水，其中沒有新物質(zhì)生成，所以是物理變化，但卻是凈化程度較高的方法。

[提示]蒸餾雖然能得到較高凈化程度的水，但是耗時較長，操作也比較復雜。這說明水極易被污染，但凈化需要消耗大量的時間、人力和物力，而且產(chǎn)率低。這就警示我們，要保護純凈的水資源，盡量減少污染。

（設計意圖：將燒開水和釀酒裝置與實驗室蒸餾裝置類比講解，形象生動，且更富有生活氣息，避免學生因復雜的蒸餾裝置而產(chǎn)生畏難感。在蒸餾方法介紹后，適時地提出了污染水易而凈水難的問題，使保護水資源的意識和觀念潛移默化地影響著學生。）

環(huán)節(jié)八：課堂總結(jié)

用流程圖（略）形式展現(xiàn)凈水各個環(huán)節(jié)的名稱、實驗材料和變化類型[4]。

環(huán)節(jié)九：課外作業(yè)

1. 調(diào)研近五年來國內(nèi)重大水污染事故及處理方法，看看有無應用到本節(jié)課的知識和方法？

2. 家用凈水器是我國飲用水市場的消費熱點，查閱資料，凈水器中應用到怎樣的技術(shù)？

（設計意圖：進程和網(wǎng)絡式板書并行，既是過程性內(nèi)容的總結(jié)，更加是方法和觀念的凸顯。課外作業(yè)也不拘泥于傳統(tǒng)的紙筆形式，由于本部分知識性內(nèi)容簡單，學生對于教材內(nèi)容很容易掌握，所以拓展到教材之外，還需要用化學眼光看待這個社會和生活，在分析評價中應用知識解決問題。）

參考文獻

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[3] 張玉娟. 引生活之水，澆課堂之花[J]. 化學教與學，2010，（2）：57～59

[4] 姚遠遠，陳凱，龔穎潮. 基于新聞中的化學的問題解決——如何給化學特長生復習“水”[J]. 中學化學教學參考，2012，（10）：29～32endprint

[提問]（一邊實驗一邊提問）

1. 溫度計在實驗中的作用是什么？

2. 燒瓶中的碎瓷片作用是什么？

3. 冷凝管的水流方向為什么由下向上？

4. 如何證明蒸餾過程是硬水軟化過程？

5. 蒸餾操作能否去除水中的顏色？

[學生活動]觀察獲得的少量蒸餾水，回答問題

[小結(jié)]蒸餾的原理就是將液態(tài)的水加熱變成氣態(tài)水，轉(zhuǎn)移出去后冷卻為液態(tài)的水，其中沒有新物質(zhì)生成，所以是物理變化，但卻是凈化程度較高的方法。

[提示]蒸餾雖然能得到較高凈化程度的水，但是耗時較長，操作也比較復雜。這說明水極易被污染，但凈化需要消耗大量的時間、人力和物力，而且產(chǎn)率低。這就警示我們，要保護純凈的水資源，盡量減少污染。

（設計意圖：將燒開水和釀酒裝置與實驗室蒸餾裝置類比講解，形象生動，且更富有生活氣息，避免學生因復雜的蒸餾裝置而產(chǎn)生畏難感。在蒸餾方法介紹后，適時地提出了污染水易而凈水難的問題，使保護水資源的意識和觀念潛移默化地影響著學生。）

環(huán)節(jié)八：課堂總結(jié)

用流程圖（略）形式展現(xiàn)凈水各個環(huán)節(jié)的名稱、實驗材料和變化類型[4]。

環(huán)節(jié)九：課外作業(yè)

1. 調(diào)研近五年來國內(nèi)重大水污染事故及處理方法，看看有無應用到本節(jié)課的知識和方法？

2. 家用凈水器是我國飲用水市場的消費熱點，查閱資料，凈水器中應用到怎樣的技術(shù)？

（設計意圖：進程和網(wǎng)絡式板書并行，既是過程性內(nèi)容的總結(jié)，更加是方法和觀念的凸顯。課外作業(yè)也不拘泥于傳統(tǒng)的紙筆形式，由于本部分知識性內(nèi)容簡單，學生對于教材內(nèi)容很容易掌握，所以拓展到教材之外，還需要用化學眼光看待這個社會和生活，在分析評價中應用知識解決問題。）

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[2] 王菁，陳凱. 基于演示和體驗功能的微型凈水器設計[J]，中國教育技術(shù)裝備 ，2010，（5）：101

[3] 張玉娟. 引生活之水，澆課堂之花[J]. 化學教與學，2010，（2）：57～59

[4] 姚遠遠，陳凱，龔穎潮. 基于新聞中的化學的問題解決——如何給化學特長生復習“水”[J]. 中學化學教學參考，2012，（10）：29～32endprint