凈水實驗的流程化整合嘗試的教學案例

張慶華

【案例背景】

1.案例內容來源于人教版九年級化學上冊第四單元課題2“水的凈化”，本課題教學目標之一：學習并練習沉淀、過濾、吸附和蒸餾等凈化水的方法。

2.聽過很多本課題的公開課，發現如下問題：

（1）教材第75頁實驗4-1，明礬凈水的實驗所需時間較長，現象并不是很明顯；如果在實驗的同時，播放高速高清的明礬凈水視頻，效果應該更好。

（2）教材對于吸附實驗只是做了一個簡單的介紹，沒有明確指出應安排演示或學生實驗，因此，大部分課堂上很少安排吸附實驗。學生對吸附凈水缺乏最直接的感受與體會。

（3）很多學生知道了活性炭吸附主要是除去自然水中顏色和異味等可溶性雜質，誤以為活性炭能吸附自然水中所有的可溶性雜質，自然也就認為活性炭可以把硬水變軟水，海水變淡水，對于這種情況老師一般采取的方法就是指出后再強調，要他們記住活性炭主要吸附顏色和異味等可溶性雜質，不能吸附可溶性鈣鎂化合物和海水中的氯化鈉。導致學生缺少一個最直接、最真實的體驗和探究的過程，把一個本可培養學生探究能力的機會變成了一個只讓學生識記的知識點。

（4）對上述實驗的安排相對比較孤立，沒有連續性，沒有進行流程化的整合安排，使學生對自來水廠水的凈化流程的認識不夠完整。

3.在一節市級公開課上我大膽對上述凈水實驗進行了適當的調整，并進行流程化的整合嘗試，取得不錯的效果，得到聽課老師的一致肯定。

【案例過程】

1.實驗用品：學生自帶的河水或湖水、純水、肥皂水，添加了適量氯化鈣和紅墨水以及泥沙做成的實驗水樣、活性炭、明礬溶液、燒杯、濾紙、鐵架臺、漏斗、玻璃棒。

2.多媒體投影儀以及影音播放設備。

第一步：教師提供紅色渾濁水樣，用兩個燒杯各取大半燒杯水樣，向其中一份加入適量明礬溶液攪拌，靜置，對比，觀察現象，并播放明礬凈水視頻。

現象：（1）兩份水樣都變得澄清一些，加入明礬的水樣相對更加澄清。

（2）水樣依然是紅色。

結論：沉淀法有一定的凈水效果，明礬可以吸附雜質而沉淀，沉淀法主要除去水中不溶性雜質。

第二步：取其中一份經處理過的液體，一分為二，將其中一份過濾，另一份作對比。

現象：（1）濾液比過濾前澄清。

（2）濾液仍然是紅色。

（3）濾紙上出現泥沙等固體。

結論：過濾只能除去水中不溶性雜質，不能除去可溶性雜質。

第三步：將上述濾液一分為二，向其中一份加入適量活性炭，靜置一段時間后過濾，另一份作對比。

現象：吸附后紅色變淡或消失。

結論：活性炭具有吸附性，可以吸附水中顏色、異味等可溶性雜質。

第四步：取第三步實驗得到的無色澄清水樣，一分為二，老師提問：“經過過濾、吸附后得到的無色清水是純凈物嗎？”

實驗驗證：取兩支試管，分別加入等量的純水和其中一份第三步實驗得到的無色澄清水樣，再分別滴入等量的肥皂水，振蕩。

現象：純水中出現較多泡沫，浮渣較少；待測水樣中泡沫少，浮渣較多。

結論：（1）經過濾、吸附后得到的無色澄清水樣是混合物，仍然含一些可溶性性雜質，比如可溶性鈣鎂化合物。

（2）活性炭不能吸附可溶性鈣鎂化合物這類可溶性雜質。

第五步：投影“生活中有水垢的盛水器具圖片”，引導學生思考水垢的形成條件，思考除去可溶性鈣鎂化合物的方法。

實驗驗證：取另一份第三步實驗得到的無色澄清水樣，加入試管中并加熱至沸騰，冷卻后滴入肥皂水，振蕩。

現象：出現較多泡沫。

結論：煮沸可以除去水中可溶性鈣鎂化合物，使硬水變軟水。

第六步：分析并歸納自來水廠的凈水過程。

自來水廠的凈水方法：沉淀法、過濾法、吸附法、投藥消毒。

【總結并板書】

自然水中的雜質類型 相應的凈化方法

1.不溶性雜質 沉淀法、過濾法……

2.可溶性雜質

顏色、氣味等 吸附法……可溶性鈣鎂化合物 煮沸……其他雜質 自己查閱有關資料學習

3.細菌病毒 煮沸、漂白粉、氯氣……

【案例反思】

實驗是進行科學探究的重要手段。如何使單調的化學實驗基本操作教學更富啟發性、探究性和人文精神，體現出其應有的實際應用價值，達到科學教育與人文教育相映生輝的效果，是中學化學教師努力的方向。我在使用九年級化學新教材中，對《水的凈化》（第一課時）教學做了初步嘗試與課后調查，感觸頗多。

1.所上班級的學生實驗基礎幾乎為零，影響了實驗的流暢度與效果，課堂進度也受到影響。

2.過濾后濾紙變紅，吸附后再過濾時沒有更換新濾紙，導致濾液返紅，影響了吸附的效果。

3.由于時間關系，本節課無法進行蒸餾的實驗，所以本節課安排的是第一課時，重點在于解決自來水廠相關的凈水方法，蒸餾實驗安排在第二課時。

4.本節課重點在于讓學生動手參與水凈化的各種方法，練習了動手能力，體驗了水凈化的過程，體會到了凈水的成就感，由于進度的原因沒有引導學生從變化的角度對上述凈水方法進行分析和討論，同樣留到第二課時解決。

5.課前沒有安排學生進行上網調查，實地考察、水廠參觀，沒有布置學生自制凈水器，沒有充分調動學生挖掘身邊的化學素材，沒有充分激發學生的積極性和學習興趣。同時，對學生的學情了解不夠，導致教學效果受到影響，這是本節課的一大遺憾。

6.實驗準備中的一些發現：

（1）分別采用品紅溶液和紅墨水作為有色溶液的凈化，在吸附時發現活性炭對紅墨水的吸附效果不如對品紅溶液的吸附，但是品紅溶液經過過濾后顏色有較明顯的變淺現象（什么原因？需要進一步去思考和研究）；經多次試驗比較后最終選擇紅墨水作為試驗水樣中的添加色。

（2）進行硬水和軟水對比試驗時，所用肥皂水用涼開水進行配制，所用軟水也是采用涼開水，結果當時效果較好，時間稍長后肥皂水變得黏稠，實驗時泡沫也較少（什么原因？仍然需要進一步思考和研究）。課后用市售某品牌純凈水代替上述涼開水，解決了上述問題。

編輯 韓 曉