生活视角看净水？鄢

摘要：本教学设计立足于“生活性、主体性、实践性”，从生活中取材，联系实际生活，引导学生进行自主探究实验，探讨如何将河水转化为饮用水，在亲身体验的基础上从生活视角学习水的净化方法。与此同时，在水的各个净化环节中通过实验、问答逐步建构学科观念尤其是变化观。

关键词：水的净化；生活视角；过滤；吸附；变化观

文章编号：1008-0546（2014）05-0050-04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.05.018

一、教材分析和设计思路

水是九年级化学课程标准五大模块之一“身边的化学物质”中的重要内容，是继氧气之后的第二种具体化学物质。由于水的净化是解决当前水资源污染和匮乏的重要途径，所以在人教版修订教科书中，“爱护水资源”改在“水的净化”之前先行阐述。本课题围绕水的净化问题，将絮凝沉淀、过滤、吸附和蒸馏等净水方法有序地串连起来，前半部分介绍含不溶性杂质水的净化方法，后半部分以硬水软化为例介绍含可溶性杂质水的净化方法。尤其突出过滤和蒸馏两大实验操作技能，使学生感受化学实验的操作价值。

本课题也是化学与社会发展模块关注的重要对象，化学在水资源的保护和利用中承载了培养学生环境保护意识、科学价值观和可持续发展思想的功能。因此，“水的净化”蕴含着丰富的情感素材，在体会水易污染、难净化的同时，增强水资源保护意识。

水是学生最常接触的物质，但是本课题不是关注水作为纯净物本身的化学反应，而是关注其作为自然界和生活中的混合物。如何把水与其它不同类型杂质分离，将混合物变成纯净物，是学生没有系统学习过的内容（虽然学生已了解工业上如何通过液化空气制备氧气）。在以往的生活经验和小学科学学习中，学生其实已经对净化水的方法和知识略知一二，这是本课的起点，但需要通过化学课堂更多地展现出全面、系统的分离方法，并通过对比、类比让学生了解实验解决问题的目的性和过程性的统一。

水的净化是社会层面的热点话题，所以我们试图从日常生活中的新闻、实践入手，每一种方法都注意与学生的生活实际联系，使学生真切感受到实验室中学习的科学方法是有用的、有效的，是可以为提高人类生活质量而服务的，从而进一步建构化学价值观。水的净化常常流于科普化的讲授方法，因此我们在水的净化各个环节中，反复强化对物理变化和化学变化的辨析，引导学生强化变化观。

二、教学过程

环节一：关注时事，从饮水指南谈净水的需要

[导入]根据中国环境状况公布的数据显示，在各类突发环境事件中，因水源污染而导致的饮水安全事件所占比例高达50%。仅2011年，影响较大的安全饮水事件就不下十次；而2012年伊始，广西龙江镉污染、江苏镇江苯酚污染、武汉自来水异味等种种事件同样表明，饮水安全保障已经刻不容缓。2012年3月22日，国家颁发了《中国居民饮水指南》和“中国居民日常饮水分级指南图”，以指导民众科学饮用健康好水。

[学生活动]倾听，议论，思考

[提问]不是所有天然水都如天然雪水、冰川矿泉水能直接饮用，如何通过人工处理天然水使其能为居民生活所用？

[投影]

（设计意图：联系生活实际和社会时事导入课题，传播国家提倡的饮水指南，既是体现对社会的关注，有利于培养学生的社会责任心，也能够激发学生对水的化学学习兴趣。）

环节二：对比实验，体验絮凝沉淀

[展示]有事先取得的秦淮河污水样，观察秦淮河水样，根据生活饮用水卫生标准，凭借感官比较两者区别；还有哪些觉察不到但是按照常识应该存在的危害？

[学生活动]讨论，回答。

[提问]最易除去的杂质是可以看到的固体颗粒物，但有些颗粒太小分散在水中，很难分离，如何将它们聚集在一起呢？

[实验活动一]将两滴红墨水分别滴入两杯静置沉降后的秦淮河水样，从其中一杯量取100mL于小烧杯中，向其中加入0.1g铵明矾，搅拌，待明矾溶解后加入3-4滴10﹪氢氧化钠溶液，过一段时间，观察两杯水样的区别[1]。

[学生活动]分组实验，观察，对比。

[讲述]通过实验得出明矾有吸附悬浮物的作用，且悬浮物会缓慢沉淀下来。明矾溶于水后生成絮状物，絮状物氢氧化铝来吸附杂质。明矾净水这个过程是什么变化？

[学生活动]思考，回答。

[投影]播放明矾净水的视频（放慢二十倍速）。

（设计意图：实验探究一可加快明矾净水的速度，加强实验对比效果，让学生更为清楚快速的观察实验现象，体会明矾净水的作用。而通过放慢二十倍速视频的播放，可以让学生基于实验的基础上清晰明了的观察到细小悬浮物转化成大颗粒以及沉降动态过程，深刻体会明矾净水的原理。在明矾净水过程中强化说明其中产生的絮状物质是化学变化产生的，有利于学生在简单的操作中建构变化观。本实验中采用的铵明矾是超市里易得物品，替代实验室中常用的钾明矾，利于学生体验生活中净水的思路。）

环节三：关注颗粒大小，体会过滤的本质

[提问]用明矾絮凝沉淀悬浮物后还需固液分离，可否根据生活经验将不溶物和水分离？

[实验活动二]提供细砂网、海绵、纱布、吸水纸巾等生活用品外以及滤纸，将这些过滤材料分别平铺在去底倒置的饮料瓶上，过滤已用铵明矾净化后的污水，观察实验现象，比较哪种过滤材料净水效果良好。

[学生活动]根据教师引导和实验要求，分组实验，交流讨论得出结果。

[类比拓展]生活中还有很多类似滤纸功能的东西，例如捞饺子的漏勺、茶壶中的茶漏、水池中防止堵塞下水道的小过滤网等。只有当过滤材料结构中的孔隙小于被过滤物时，才能达到净水目的。

[教师引导]过滤需要哪些玻璃仪器；如何折叠滤纸；如何使滤纸紧贴漏斗内壁；过滤时应注意什么，其中玻璃棒的作用是什么？endprint

[学生活动]结合仪器特征思考。

[实验活动三]按照书上步骤搭好过滤装置，过滤已由铵明矾净化过的水。

[学生活动]分组自主探究实验，观察实验现象。

（设计意图：利用生活经验，并使用生活用品代替漏斗和滤纸进行趣味实验，充分发挥学生的能动性和参与性，让学生亲身体验滤纸特性，探究过滤的本质。另外让学生先阅读课本，之后再进行过滤实验操作，教师针对学生操作，讲清要点，有利于培养学生处理和理解信息的能力，有利于培养学生的知识建构能力，有利于培养学生自我发现、分析、解决问题的能力。）

[提问]过滤过程中没有新的物质生成，那么过滤这一过程发生了什么变化？

[学生活动]思考，回答。

环节四：微型实验，体验活性炭净水

[提问]我们一开始在水样中滴入了红墨水，并且水样有一股难闻的气味，该如何去除？

[实验活动四]在注射器的底层铺棉花，用玻璃棒将其压紧；加入约3药匙的活性炭，再铺一层棉花。向制作好的注射器中加入约10mL的红墨水，塞上活塞，并向下挤压[2]。

[学生活动]实验操作，观察现象。

[提问]根据实验现象，得出活性炭有何作用？其净水属于什么变化？

[学生]思考回答

[知识拓展]活性炭的吸附性在生活中应用广泛，如水污染处理、家庭起居、日化用品等。

（设计意图：活性炭净化水改用微型实验，在保证实验现象明显的同时既可加快实验速度，又能节约药品和减少仪器的损耗，体现了“绿色化学”的思想。并提供信息，让学生在没有活性炭的情况下进行家庭实验，使化学实验生活化。活性炭是化学学习中重要的吸附剂，常规教学一般只限于水的净化，适当的拓展——联系水中的污染化学物质吸附、居室除臭剂、活性炭洗面奶等，有利于学生感受到吸附性的广泛用途。）

环节五：拓展净水方法，体验消毒杀菌必要性

[过渡]现在净化过的水是否达到生活饮用水的标准？还有哪一种杂质未除去？

[学生活动]比较，思考回答。

[投影]常温下，溶解的氯气部分能与水反应生成盐酸和次氯酸。次氯酸是一种强氧化剂，能杀死水里的细菌。

[提问]从资料中可以得到氯消毒生成了新的物质，那么消毒杀菌过程是什么变化？

[学生活动]思考回答。

[讲述]上述消毒方法我们称之为氯消毒，但这种消毒方法对人体有一定的危害，在国外大都采用臭氧消毒，臭氧是一种无污染消毒剂，它具有高效性、高洁净性、方便性和经济性。

（设计意图：拓展学生视野，使学生了解国内外信息，培养学生处理和理解信息的能力，虽然氯气、臭氧消毒杀菌的知识属于高中化学知识，在这里只需达到了解的程度即可，但是这些化学物质在生活中的作用不可忽视，对于九年级学生来说，也起到了拓宽学科视野的作用。）

[阶段小结]联系教材图4-14分析自来水厂净化流程的步骤及作用。

[学生活动]交流，回答。

[课堂反馈]2010年上海世博会的主题是“城市，让生活更美好”。世博园区内有许多饮水台，可取水直接饮用。其中的饮用水处理步骤如下图所示：步骤①②③的作用分别是什么？

[学生活动]思考回答。

（设计意图：先应用自来水厂净水流程图帮助学生梳理一遍已学过的沉淀、吸附、过滤、消毒等几种净水方法，再让学生学以致用思考课堂练习，借此判断学生对已学知识的掌握情况，同时将生活实际、工农业生产与化学核心知识融为一体，将身边的化学知识真正用活， 使学生认识化学科学与技术进步和社会发展的关系。）

环节六：生活化眼光下的硬水和软水

[过渡]用自然界中的水洗衣服会使衣服变硬，纵然被净化过的自来水也难免这个问题，这是什么原因呢？

[实验探究五]分别取2mL屈臣氏矿泉水和依云矿泉水于试管中，再分别滴8滴肥皂水于两只试管中，观察现象[3]。

[学生活动]边实验边交流，观察实验现象。

[讲述]我们观察到屈臣氏矿泉水滴入肥皂水后能产生大量泡沫，而依云矿泉水则不能。

[投影]依云矿泉水含钙80mg/L，屈臣氏矿泉水含钙0.15-0.30mg/L

[讲述]向上面类似于依云矿泉水含可溶性钙、镁化合物较多的水叫做硬水，相反含可溶性钙、镁化合物较少的水叫做软水。

[提问]肥皂水可以鉴别硬水和软水，还有无其他的方法来鉴别呢？

[提示]家里用的水壶上会有一层水垢，这是什么原因呢？

[学生活动]思考交流。

[提问]生活中通过加热可以鉴别硬水和软水。浴室的锅炉每天在加热硬水，锅炉内壁会堆积大量的固体，锅炉受热不均，既易引致爆炸，又浪费燃料，如何将硬水转化为软水？

[提示]从硬水和软水的概念可得出将硬水中钙、镁化合物除去，就可以达到软化的目的。

[小结]在生活中通过将水煮沸来降低水的硬度；工业上常用离子交换法和药剂软化法来得到软水；实验室中通常用蒸馏的方法得到蒸馏水以降低水的硬度。

（设计意图：采用对比实验，强化对硬水和软水的差别认识。）

环节七：实验室中的蒸馏和生活中的蒸馏

[过渡]其实蒸馏操作就在我们身边，例如酿酒和烧开水。水烧开后壶盖上会有水滴出现，那就是蒸馏水。对比酿酒工业和热水壶构造，想想实验室的蒸馏是怎样的呢？

[投影]

[教师演示]按书图4-20演示实验。

[补充]对比家庭酿酒装置：构成整个实验装置的仪器有酒精灯、烧瓶、温度计、冷凝管、尾接管、锥形瓶。这和家庭酿酒的装置相似，盛发酵物的铁锅相当于烧瓶，大铁盖相当于橡皮塞，白铁管相当于玻璃导管，透明橡胶管相当于冷凝管，接酒的玻璃瓶相当于锥形瓶等。endprint

[提问]（一边实验一边提问）

1. 温度计在实验中的作用是什么？

2. 烧瓶中的碎瓷片作用是什么？

3. 冷凝管的水流方向为什么由下向上？

4. 如何证明蒸馏过程是硬水软化过程？

5. 蒸馏操作能否去除水中的颜色？

[学生活动]观察获得的少量蒸馏水，回答问题

[小结]蒸馏的原理就是将液态的水加热变成气态水，转移出去后冷却为液态的水，其中没有新物质生成，所以是物理变化，但却是净化程度较高的方法。

[提示]蒸馏虽然能得到较高净化程度的水，但是耗时较长，操作也比较复杂。这说明水极易被污染，但净化需要消耗大量的时间、人力和物力，而且产率低。这就警示我们，要保护纯净的水资源，尽量减少污染。

（设计意图：将烧开水和酿酒装置与实验室蒸馏装置类比讲解，形象生动，且更富有生活气息，避免学生因复杂的蒸馏装置而产生畏难感。在蒸馏方法介绍后，适时地提出了污染水易而净水难的问题，使保护水资源的意识和观念潜移默化地影响着学生。）

环节八：课堂总结

用流程图（略）形式展现净水各个环节的名称、实验材料和变化类型[4]。

环节九：课外作业

1. 调研近五年来国内重大水污染事故及处理方法，看看有无应用到本节课的知识和方法？

2. 家用净水器是我国饮用水市场的消费热点，查阅资料，净水器中应用到怎样的技术？

（设计意图：进程和网络式板书并行，既是过程性内容的总结，更加是方法和观念的凸显。课外作业也不拘泥于传统的纸笔形式，由于本部分知识性内容简单，学生对于教材内容很容易掌握，所以拓展到教材之外，还需要用化学眼光看待这个社会和生活，在分析评价中应用知识解决问题。）

参考文献

[1] 刘云，吴仕元，戴翼. 明矾快速净水的研究[J]. 中国科教创新导刊，2010，（15）：61～62

[2] 王菁，陈凯. 基于演示和体验功能的微型净水器设计[J]，中国教育技术装备 ，2010，（5）：101

[3] 张玉娟. 引生活之水，浇课堂之花[J]. 化学教与学，2010，（2）：57～59

[4] 姚远远，陈凯，龚颖潮. 基于新闻中的化学的问题解决——如何给化学特长生复习“水”[J]. 中学化学教学参考，2012，（10）：29～32endprint

[提问]（一边实验一边提问）

1. 温度计在实验中的作用是什么？

2. 烧瓶中的碎瓷片作用是什么？

3. 冷凝管的水流方向为什么由下向上？

4. 如何证明蒸馏过程是硬水软化过程？

5. 蒸馏操作能否去除水中的颜色？

[学生活动]观察获得的少量蒸馏水，回答问题

[小结]蒸馏的原理就是将液态的水加热变成气态水，转移出去后冷却为液态的水，其中没有新物质生成，所以是物理变化，但却是净化程度较高的方法。

[提示]蒸馏虽然能得到较高净化程度的水，但是耗时较长，操作也比较复杂。这说明水极易被污染，但净化需要消耗大量的时间、人力和物力，而且产率低。这就警示我们，要保护纯净的水资源，尽量减少污染。

（设计意图：将烧开水和酿酒装置与实验室蒸馏装置类比讲解，形象生动，且更富有生活气息，避免学生因复杂的蒸馏装置而产生畏难感。在蒸馏方法介绍后，适时地提出了污染水易而净水难的问题，使保护水资源的意识和观念潜移默化地影响着学生。）

环节八：课堂总结

用流程图（略）形式展现净水各个环节的名称、实验材料和变化类型[4]。

环节九：课外作业

1. 调研近五年来国内重大水污染事故及处理方法，看看有无应用到本节课的知识和方法？

2. 家用净水器是我国饮用水市场的消费热点，查阅资料，净水器中应用到怎样的技术？

（设计意图：进程和网络式板书并行，既是过程性内容的总结，更加是方法和观念的凸显。课外作业也不拘泥于传统的纸笔形式，由于本部分知识性内容简单，学生对于教材内容很容易掌握，所以拓展到教材之外，还需要用化学眼光看待这个社会和生活，在分析评价中应用知识解决问题。）

参考文献

[1] 刘云，吴仕元，戴翼. 明矾快速净水的研究[J]. 中国科教创新导刊，2010，（15）：61～62

[2] 王菁，陈凯. 基于演示和体验功能的微型净水器设计[J]，中国教育技术装备 ，2010，（5）：101

[3] 张玉娟. 引生活之水，浇课堂之花[J]. 化学教与学，2010，（2）：57～59

[4] 姚远远，陈凯，龚颖潮. 基于新闻中的化学的问题解决——如何给化学特长生复习“水”[J]. 中学化学教学参考，2012，（10）：29～32endprint

[提问]（一边实验一边提问）

1. 温度计在实验中的作用是什么？

2. 烧瓶中的碎瓷片作用是什么？

3. 冷凝管的水流方向为什么由下向上？

4. 如何证明蒸馏过程是硬水软化过程？

5. 蒸馏操作能否去除水中的颜色？

[学生活动]观察获得的少量蒸馏水，回答问题

[小结]蒸馏的原理就是将液态的水加热变成气态水，转移出去后冷却为液态的水，其中没有新物质生成，所以是物理变化，但却是净化程度较高的方法。

[提示]蒸馏虽然能得到较高净化程度的水，但是耗时较长，操作也比较复杂。这说明水极易被污染，但净化需要消耗大量的时间、人力和物力，而且产率低。这就警示我们，要保护纯净的水资源，尽量减少污染。

（设计意图：将烧开水和酿酒装置与实验室蒸馏装置类比讲解，形象生动，且更富有生活气息，避免学生因复杂的蒸馏装置而产生畏难感。在蒸馏方法介绍后，适时地提出了污染水易而净水难的问题，使保护水资源的意识和观念潜移默化地影响着学生。）

环节八：课堂总结

用流程图（略）形式展现净水各个环节的名称、实验材料和变化类型[4]。

环节九：课外作业

1. 调研近五年来国内重大水污染事故及处理方法，看看有无应用到本节课的知识和方法？

2. 家用净水器是我国饮用水市场的消费热点，查阅资料，净水器中应用到怎样的技术？

（设计意图：进程和网络式板书并行，既是过程性内容的总结，更加是方法和观念的凸显。课外作业也不拘泥于传统的纸笔形式，由于本部分知识性内容简单，学生对于教材内容很容易掌握，所以拓展到教材之外，还需要用化学眼光看待这个社会和生活，在分析评价中应用知识解决问题。）

参考文献

[1] 刘云，吴仕元，戴翼. 明矾快速净水的研究[J]. 中国科教创新导刊，2010，（15）：61～62

[2] 王菁，陈凯. 基于演示和体验功能的微型净水器设计[J]，中国教育技术装备 ，2010，（5）：101

[3] 张玉娟. 引生活之水，浇课堂之花[J]. 化学教与学，2010，（2）：57～59

[4] 姚远远，陈凯，龚颖潮. 基于新闻中的化学的问题解决——如何给化学特长生复习“水”[J]. 中学化学教学参考，2012，（10）：29～32endprint