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視頻標簽：全國初中化學(xué),實驗教學(xué)說課
所屬欄目：初中化學(xué)說課視頻
視頻課題：第五屆全國初中化學(xué)實驗教學(xué)說課視頻《水的凈化》-北京
教學(xué)設(shè)計、課堂實錄及教案：第五屆全國初中化學(xué)實驗教學(xué)說課《水的凈化》-楊艷偉北京市大興區(qū)紅星中學(xué)初中化學(xué)
水的凈化
北京市大興區(qū)紅星中學(xué) 楊艷偉
一、使用教材
北京出版社義務(wù)教育教科書《化學(xué)》九年級上冊
第四章《最常見的液體-水》第一節(jié)《水的凈化》
二、實驗器材
1． 模擬自來水廠水凈化實驗
長頸漏斗、具上下嘴抽濾瓶（250mL）、抽濾瓶（250mL）、抽濾瓶（125mL）、注射器（100mL）、輸液器、膠塞、乳膠管、止水夾、磁力攪拌器、微型水泵、微型氣泵。
氯化鐵溶液、高錳酸鉀溶液、活性炭（粉末）、石英砂（40-70目）、次氯酸鈉溶液、棉花、濾膜、紗布。
2． 簡易蒸餾實驗
漏斗（截去下端玻璃管且封口，外徑9cm）、燒杯（250mL）、燒杯（10mL）、石棉網(wǎng)、三腳架、酒精燈、火柴。
三、實驗改進要點
1． 模擬自來水廠水凈化的思路來源于自來水生產(chǎn)工藝，把復(fù)雜的工藝流程轉(zhuǎn)化為簡易的裝置進行模擬演示。裝置主要包含攪拌池、澄清池、過濾吸附池、消毒池、清水池五部分，配有微型水泵和氣泵。裝置所用儀器主要選用化學(xué)實驗室的常用儀器，例如：磁力攪拌器，長頸漏斗、抽濾瓶等；還有生活中常見物品，例如：注射器、輸液器、微型水泵、微型氣泵。該模擬實驗的步驟與自來水廠水凈化（如圖1）的步驟是一一對應(yīng)的，每一步驟可學(xué)習(xí)1-2種凈化方法。在攪拌池中初步認識過濾和混凝，在澄清池中學(xué)習(xí)沉降，在過濾吸附池中學(xué)習(xí)過濾和吸附，在消毒池中學(xué)習(xí)消毒，最后對所得水進行初步檢測。整個實驗裝置簡約化、微型化、可視化，給予學(xué)生三維表現(xiàn)力的體驗。實驗裝置如圖2所示。
圖1 圖2
2． 簡易蒸餾實驗的思路來源于野外生存時制備飲用水的方法，利用蒸餾原理簡化蒸餾裝置，課堂教學(xué)用于學(xué)習(xí)蒸餾凈化水的方法。所用儀器全部是化學(xué)實驗室常用儀器，包含漏斗、燒杯、酒精燈、石棉網(wǎng)。將漏斗（截去下端玻璃管且封口，外徑9cm）里面放入冰塊（或冷水）作為冷凝裝置，相當(dāng)于實驗室常用蒸餾裝置的冷凝管。大燒杯盛放待蒸餾液進行加熱，相當(dāng)于實驗室常用蒸餾裝置的蒸餾燒瓶。將小燒杯放在大燒杯內(nèi)（漏斗下端正中），盛接所得液體，相當(dāng)于實驗室常用蒸餾裝置尾接的錐形瓶。裝置小巧，實驗簡單易行，適于初中學(xué)生進行實驗。裝置如圖3所示。
圖3
四、實驗設(shè)計思路
1． 模擬自來水廠水凈化實驗
自來水的生產(chǎn)工藝是課程標準一級主題 “身邊的化學(xué)物質(zhì)”下二級主題 “水與常見的溶液”中可供選擇的學(xué)習(xí)情境素材，是學(xué)習(xí)吸附、沉降、過濾等凈化水常用方法的經(jīng)典素材。自來水的生產(chǎn)工藝在教科書中僅以圖片形式出現(xiàn)，而沉降、過濾、吸附等凈化方法以單個實驗形式呈現(xiàn)。實驗比較零散，缺乏整體性，與實際自來水廠凈化過程距離較遠。本實驗通過深入挖掘自來水生產(chǎn)工藝這一素材，將各種凈化方法濃縮設(shè)計為一個整體實驗來模擬并重現(xiàn)自來水廠的實際生產(chǎn)工藝，體現(xiàn)了化學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的相互聯(lián)系。本實驗落眼點在于整合分環(huán)節(jié)實驗為整體微縮重現(xiàn)，將教材中單個的不連續(xù)的幾種凈化方法實驗濃縮為一個整體實驗，化繁為簡，優(yōu)化教材。將課標、教材中“自來水的生產(chǎn)工藝”這一經(jīng)典素材由靜態(tài)圖片展示轉(zhuǎn)化為動態(tài)實驗展示。通過一個實驗可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)沉降、過濾、吸附等多種水的凈化方法，還能了解每種方法的凈化程度以及綜合處理水凈化問題時凈化方法、順序的選擇。并且充實了“水與常見的溶液”這一部分的實驗資源，為后續(xù)的實踐活動“走進自來水廠”打下基礎(chǔ)。該縮微重現(xiàn)實驗便于學(xué)生整體觀察自來水的實際凈化過程，給予學(xué)生三維表現(xiàn)力的體驗，可滿足學(xué)生對自來水生產(chǎn)工藝的好奇心，同時提升學(xué)生思維的有序性和邏輯性。
2． 簡易蒸餾實驗
蒸餾是課程標準一級主題“身邊的化學(xué)物質(zhì)”下二級主題“水與常見的溶液”中要求學(xué)生了解的凈化水的常用方法，出現(xiàn)在教科書北京版上冊第四章第一節(jié)和人教版上冊第三單元課題3 中。蒸餾是制備純水的一種重要方法，而實驗室常用的蒸餾裝置比較復(fù)雜，初中學(xué)生操作困難。將實驗室常用的蒸餾裝置進行簡化，采用簡易蒸餾實驗裝置，操作簡單，易于開展初中學(xué)生實驗，而且降低了對蒸餾原理的理解難度。對比學(xué)習(xí)實驗室常用蒸餾裝置時，可以引導(dǎo)學(xué)生對比找出與簡易蒸餾裝置一一對應(yīng)的儀器和作用，從而促進理解實驗室蒸餾裝置的原理和作用。感受蒸餾也可以很簡單地操作，啟發(fā)學(xué)生在野外生存和發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時利用有限資源制備飲用水，并培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力。
五、實驗教學(xué)目標
1． 通過模擬自來水廠水凈化實驗，了解吸附、沉降、過濾等凈化水的常用方法；培養(yǎng)思維的有序性和邏輯性；感受水被污染容易凈化難，激發(fā)愛護水資源和節(jié)約用水的社會責(zé)任意識。
2． 通過簡易蒸餾實驗，了解蒸餾凈化水的方法和原理，啟發(fā)在野外生存和地質(zhì)災(zāi)害時尋找飲用水，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力。
3． 通過自來水的生產(chǎn)工藝體會化學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的相互聯(lián)系。
六、實驗教學(xué)內(nèi)容
通過模擬自來水廠水凈化實驗，了解吸附、沉降、過濾等凈化水的常用方法。通過簡易蒸餾實驗，了解蒸餾凈化水的方法和原理。
七、實驗教學(xué)過程
| 環(huán)節(jié) | 教師活動 | 學(xué)生活動 | 設(shè)計意圖 |
|
水 的 凈 化 |
【問題二】如何對含有雜質(zhì)的水進行凈化處理呢？ 【展示】自來水圖片 【展示】自來水廠水凈化過程圖 【引出】根據(jù)自來水廠水凈化過程圖我們來進行模擬實驗： 【提問】水庫水中含有什么物質(zhì)？ 【板書】 【演示實驗】利用自來水廠水凈化模擬實驗裝置凈化水庫水。 【操作1】將水庫水從入水口經(jīng)過隔網(wǎng)注入攪拌池。加入適量藥品：高錳酸鉀進行預(yù)氧化，活性炭粉提高凈化效果，氯化鐵進行混凝。 【操作2】打開磁力攪拌器，待混合物充分混合、反應(yīng)后，關(guān)閉攪拌，打開止水夾，通過重力作用使混合物流入澄清池。（為節(jié)約時間，提前做好一份） 【提問】在澄清池里混合物發(fā)生了什么變化？ 【指出】在澄清池里利用了沉降的凈化方法。 【問題1】沉降的原理和作用是什么？ 【操作3】利用水泵將澄清池中上層清液調(diào)入過濾吸附池。 【提問】石英砂的作用是什么？ 【問題2】過濾的原理和作用是什么？ 【提示】 【結(jié)論】沉降和過濾可以除去水中不溶性物質(zhì)。 【板書】 【引導(dǎo)】學(xué)生觀察通過活性炭的水有什么變化？ 【問題3】活性炭的作用是什么？ 【追問】活性炭是如何吸附雜質(zhì)的？ 【提示】 【指出】吸附主要是除去水的的顏色和異味。 【結(jié)論】吸附可以除去水中某些可溶性物質(zhì)。 【板書】 【操作4】用注射器吸取消毒劑次氯酸鈉溶液注入消毒池中對水進行消毒。 【問題4】消毒的作用是什么？ 【結(jié)論】消毒可以除去水中細菌、病毒、寄生蟲。 【板書】 【引導(dǎo)】觀察清水池的現(xiàn)象 【操作5】打開連接在清水池的微型氣泵，利用負壓加快流速。 【講述】進入清水池的水經(jīng)檢測合格就可以流入千家萬戶了。 【提問】我們生產(chǎn)出的自來水合格嗎？ 【給出】國標。 【講述】國標有一百多項指標，我們今天選出簡單的幾項進行初步檢測。 【操作6】與原水對比，檢測所得“自來水”是否合格。 【提問】自來水是純凈物嗎？為什么？ 【指出】水垢是水中可溶性鈣、鎂化合物轉(zhuǎn)化成沉淀形成的。含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水稱為硬水。不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水稱為軟水。長期飲用硬水對健康不利。 【過渡提問】在實驗室中如何得到純水？ 【提示】剛才我們都是以除去水中雜質(zhì)的思路在凈化水，讓我們換個角度想一想，能不能把水這種純凈物從混合物中提取出來而得到純水呢？ 【展示】簡易蒸餾實驗 【提問】用這套裝置進行實驗?zāi)艿玫郊兯畣幔空埬惴治鲞@套裝置的原理和作用。 【檢測】分別向原水、自來水、小燒杯中所得水中加入硝酸銀，原水、自來水生成白色沉淀，小燒杯中水無明顯變化。 【結(jié)論】這樣的方法可以除去水中不溶性物質(zhì)和可溶性物質(zhì)。 【展示】實驗室常用蒸餾裝置圖。 【提問】這套裝置的原理和作用？ 【引導(dǎo)】學(xué)生分析：對比找出實驗室常用蒸餾裝置圖與簡易蒸餾裝置一一對應(yīng)的儀器和作用。 【問題5】蒸餾的原理和作用是什么？ 【結(jié)論】蒸餾可以除去水中不溶性和可溶性雜質(zhì)。 【板書】 |
◆思考、回答： 過濾；凈水機 ◆思考：自來水是生活中常見的水，如何得到自來水？ ◆讀圖，初步知道自來水廠水凈化的過程和步驟。 ◆觀看模擬實驗裝置，初步了解大致流程和步驟：攪拌池、澄清池、過濾吸附池、消毒、清水池。 ◆展示：自己帶來的水庫水 ◆觀察、思考、回答：水庫水中含有水、不溶性物質(zhì)、可溶性物質(zhì)、細菌病毒等。 ◆觀察：原水情況。 ◆將所做模擬實驗的步驟與自來水廠水凈化的步驟一一對應(yīng)： ◆觀察：凈化步驟和方法。 ◆初步知道混凝是利用生成的膠狀物質(zhì)吸附水中雜質(zhì)達到凈化目的。 ◆觀察澄清池里混合物發(fā)生的變化：大量固體物質(zhì)沉降下來，上層液體比較澄清了。 ◆分析討論，得出結(jié)論： ◆注意觀察：過濾吸附池主要由石英砂和活性炭兩部分組成。 ◆回答：過濾。 ◆小組討論，得出結(jié)論： ◆觀察：通過活性炭的水變得無色透明了。 ◆思考并回答：過濾、吸附。 ◆引發(fā)想象：活性炭利用微孔結(jié)構(gòu)將雜質(zhì)吸附在其表面，除去雜質(zhì)。 ◆小組討論分析，得出結(jié)論： ◆觀察： ◆思考并回答： ◆觀察：進入清水池的水流很緩慢。 ◆猜測：合格/不合格。 ◆（1）通過觀察對比方法初步判斷色度、濁度、肉眼可見物、異味幾項是否合格。（2）通過pH試紙檢測初步判斷pH值是否合格。（3）通過自來水廠檢測試劑檢測初步判斷消毒是否合格。 ◆初步判斷：這幾項檢測指標基本合格。 ◆思考并回答：水燒開后會結(jié)出水垢，說明自來水不是純凈物，還含有我們看不見的某些可溶性物質(zhì)。 ◆了解：硬水、軟水。 ◆實驗：用肥皂水鑒別硬水、軟水。 ◆結(jié)論：產(chǎn)生泡沫多的是軟水。 ◆思考，但不知道實驗室如何得到純水。 ◆思考：如何得到純水 ◆小組實驗：用自己帶來的自來水或水庫水進行簡易蒸餾實驗制備蒸餾水。 ◆描述現(xiàn)象：有水珠順漏斗外壁滴入小燒杯中。 ◆檢測：取等量所得水與自來水對比，分別加入一滴管肥皂水，振蕩，觀察現(xiàn)象。 ◆結(jié)論：所得水是軟水。 ◆思考并回答：大燒杯中的原水加熱蒸發(fā)變成水蒸氣，水蒸氣遇冷凝結(jié)成水，順漏斗外壁滴入小燒杯中。水在100℃變成水蒸氣，后遇冷凝結(jié)成水，所以流入小燒杯的水應(yīng)該是純水。 ◆觀察小燒杯中所得的水。 ◆結(jié)論：初步判斷小燒杯中所得水比較純凈。 ◆分析并得出結(jié)論： ◆總結(jié)蒸餾的原理和作用 |
★將認識水的角度從社會轉(zhuǎn)入化學(xué)學(xué)科。 ★提高運用觀察圖片獲取信息能力。 ★通過工藝流程培養(yǎng)思維的有序性和邏輯性。 ★提高運用比較對信息整合的能力。 ★提高運用觀察實驗獲取信息能力。 ★提高運用語言描述現(xiàn)象能力。 ★提高有目的的觀察能力。 ★提高能用表格表達所獲取的信息能力。 ★通過學(xué)生分析討論提高與他人交流信息的能力。 ★使用對比的方法，引導(dǎo)深入思考，針對不同目的采用不同凈化方法達到不同的效果。提高運用對比對獲取信息進行處理的能力。 ★通過水中雜質(zhì)去除過程分析提高用圖示的方式表達獲得信息能力。 ★小組討論、實驗、圖片、想象合力突破難點，有助于理解吸附原理和作用。 ★板書使整個凈化過程可視化，也可以明確每種凈化方法可以除去的雜質(zhì)類別 ★觀察到流速很緩慢，引導(dǎo)學(xué)生體會水被污染容易凈化難，激發(fā)節(jié)水愛水的社會責(zé)任意識。 ★了解通過檢測的方法可以初步判斷樣品是否合格。提高運用閱讀、實驗等方法獲取化學(xué)信息的能力；提高運用比較、概括等方法對獲取的信息進行處理的能力。 ★啟迪思維，多角度思考問題。 ★初步養(yǎng)成樂于實踐、善于合作的科學(xué)品質(zhì)。 ★利用簡易蒸餾實驗在操作上簡化實驗室蒸餾實驗，在理解上降低了難度，幫助理解蒸餾原理。提高了基本化學(xué)實驗技能，提高與他人合作進行簡單實驗與探究能力，提高進行簡單物質(zhì)檢驗和區(qū)別的實驗?zāi)芰Α?br /> ★多次使用對比方法，培養(yǎng)對比思維。 |
| 小結(jié) |
【引導(dǎo)】小結(jié)今天你的收獲 ◆學(xué)生交流表達： 1.沉降、過濾除去水中不溶性物質(zhì)，吸附除去水中某些可溶性物質(zhì)，消毒除去細菌、病毒、寄生蟲，蒸餾除去水中可溶性和不溶性雜質(zhì)。 2.其中蒸餾的凈化程度最高。 3.水被污染容易凈化難，我們要節(jié)約用水，愛護水資源，為社會做貢獻。 |
★使所學(xué)知識系統(tǒng)化。提高將所學(xué)化學(xué)知識進行整理并用關(guān)系圖表達出來的能力。提升思維有序性邏輯性。 ★落實學(xué)科素養(yǎng)。 |
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| 評價標準 | 評分 | ||
| 自評 | 組長 | 教師 | |
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1.是否積極參與實驗操作活動，并善于與他人合作 2.是否客觀、準確地觀察和描述實驗現(xiàn)象 3.是否積極思考，深入探討 4.能否主動、流暢地交流自己的見解 5.是否體驗到探究活動的樂趣 |
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