生活視角看凈水？鄢

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，探討如何將河水轉化為飲用水，在親身體驗的基礎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、問答逐步建構學科觀念尤其是變化觀。

關鍵詞：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”中的重要內容，是繼氧氣之后的第二種具體化學物質。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，但是本課題不是關注水作為純凈物本身的化學反應，而是關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分離，將混合物變成純凈物，是學生沒有系統(tǒng)學習過的內容（雖然學生已了解工業(yè)上如何通過液化空氣制備氧氣）。在以往的生活經驗和小學科學學習中，學生其實已經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量而服務的，從而進一步建構化學價值觀。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：關注時事，從飲水指南談凈水的需要

[導入]根據中國環(huán)境狀況公布的數據顯示，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，既是體現對社會的關注，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。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上清晰明了的觀察到細小懸浮物轉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生的絮狀物質是化學變化產生的，有利于學生在簡單的操作中建構變化觀。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：關注顆粒大小，體會過濾的本質

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

[實驗活動二]提供細砂網、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，觀察實驗現象，比較哪種過濾材料凈水效果良好。

[學生活動]根據教師引導和實驗要求，分組實驗，交流討論得出結果。

[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等。只有當過濾材料結構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，觀察實驗現象。

（設計意圖：利用生活經驗，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。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)學生的知識建構能力，有利于培養(yǎng)學生自我發(fā)現、分析、解決問題的能力。）

[提問]過濾過程中沒有新的物質生成，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，觀察現象。

[提問]根據實驗現象，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。活性炭是化學學習中重要的吸附劑，常規(guī)教學一般只限于水的凈化，適當的拓展——聯系水中的污染化學物質吸附、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，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、方便性和經濟性。

（設計意圖：拓展學生視野，使學生了解國內外信息，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]聯系教材圖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、工農業(yè)生產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進步和社會發(fā)展的關系。）

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，觀察現象[3]。

[學生活動]邊實驗邊交流，觀察實驗現象。

[講述]我們觀察到屈臣氏礦泉水滴入肥皂水后能產生大量泡沫，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]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，那就是蒸餾水。對比釀酒工業(yè)和熱水壺構造，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]蒸餾的原理就是將液態(tài)的水加熱變成氣態(tài)水，轉移出去后冷卻為液態(tài)的水，其中沒有新物質生成，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

用流程圖（略）形式展現凈水各個環(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. 調研近五年來國內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？

（設計意圖：進程和網絡式板書并行，既是過程性內容的總結，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容簡單，學生對于教材內容很容易掌握，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]蒸餾的原理就是將液態(tài)的水加熱變成氣態(tài)水，轉移出去后冷卻為液態(tài)的水，其中沒有新物質生成，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

用流程圖（略）形式展現凈水各個環(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. 調研近五年來國內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？

（設計意圖：進程和網絡式板書并行，既是過程性內容的總結，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容簡單，學生對于教材內容很容易掌握，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]蒸餾的原理就是將液態(tài)的水加熱變成氣態(tài)水，轉移出去后冷卻為液態(tài)的水，其中沒有新物質生成，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

用流程圖（略）形式展現凈水各個環(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. 調研近五年來國內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？

（設計意圖：進程和網絡式板書并行，既是過程性內容的總結，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容簡單，學生對于教材內容很容易掌握，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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[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