基于實驗操作 體驗水的凈化*

馬逸群

基于實驗操作 體驗水的凈化*

馬逸群

本案例取材于上海教育出版社《義務教育教科書?化學(九年級上冊)》第2章第3節《自然界中的水》第2課時“水的凈化”，同時兼顧人民教育出版社《義務教育教科書?化學(九年級上冊)》第四單元課題2《水的凈化》；教學內容主要是引導學生初步學習吸附、沉降、過濾、蒸餾等凈水操作，其中常用凈水方法是學習的重點，過濾操作是學習的難點。

一、學情分析

九年級學生對于礦泉水、自來水、井水等飲用水的來源，有一定的感性認識，但對自來水的生產過程并不了解。有些學生知道常見的凈水方法，如靜置、過濾、煮沸等，但對其中的物理、化學原理不夠明晰。他們已經學習了一些簡單的實驗操作技能，但仍不熟練。另外，九年級學生對科學具有強烈的求知欲望，具有較強的探究意識。

二、理念應用

水是生命之源，了解并學會凈化水的常用方法是公民必備的基本素質。

本節課的設計，筆者力爭做學習疑難的點撥者、學習過程的設計者、學習活動的參與者、民主課堂的構建者。

教學中，重視從學生已有的生活經驗出發，引導他們在熟悉的生活情境和生產實踐中學習凈水方法，感受凈化水的重要性，從而有效地促進知識建構。重視聯系生產生活實際，培養學生解決簡單實際問題的能力，從而學以致用。注重立足化學實驗，關注學生的操作技能訓練，并依托實驗突出重點、破解難點，從而提高課堂學習效率。注意利用多媒體素材，引導學生穿越時空、直觀感知，如通過播放二戰題材的電影《雷北利號沉沒在印度洋》片段，引入“蒸餾”知識點的學習，并介紹輪機長沈祖挺的臨危不懼、大智大勇，從而激發學生的愛國主義情感，充分體現化學的偉大力量；通過播放《家有妙招“活性炭凈水”》視頻，使學生進一步了解活性炭的作用和硬水軟化的方法，充分體現學好化學的重要性，培養學生的質疑精神。

另外，本課尊重傳統教學中的板書藝術，運用了“布陣式”板書設計：教學中適時在黑板上寫出看似零散的“沉降”“過濾”“吸附”“煮沸”“蒸餾”等文字，到了新課結束之時，再用彩色粉筆描出“水”字，此時整個文字融為一體，板書的寓意瞬間得到升華，同時體現學習重點、突出學習主線。

三、目標預設

根據《義務教育課程標準》的有關要求和《義務教育教科書?化學》的內容編排，并結合所教學生的情況，精心預設了如下學習目標。(1)知道自然水、自來水、蒸餾水的區別。(2)了解吸附、沉降、過濾、煮沸和蒸餾等凈化水的常用方法；知道明礬、活性炭是常用的凈水劑。(3)初步學習沉降、過濾等操作，提高實驗操作技能。(4)知道硬水和軟水的區別，了解硬水的危害及硬水軟化的方法。

四、教學流程

1.觀看視頻 引入課題

【引入】為了上好今天的課，前幾天老師去參觀了本市的自來水廠。

【播放視頻】自來水廠凈化水的主要生產流程。

【過渡】本節課，我們就模擬自來水生產的主要流程，進行水的凈化。

【板書課題】水的凈化。

2.小組合作 凈化河水

【展示】將本節課用到的化學儀器，通過圖片或實物簡要介紹給學生。

【投影】友情提示：做實驗時，要輕拿輕放儀器，用好放回原處；組內學生，注意分工合作，及時觀察實驗現象；完成實驗后，要把實驗現象、實驗結論等填入《實驗報告》里。

【分組實驗1】在2個小燒杯內分別倒入60 mL的河水，再向其中一個小燒杯中加入2藥匙明礬，攪拌靜置，觀察實驗現象。教師巡視、參與、指導。

(說明：由于明礬凝聚吸附的時間較長，這個時間段教師引導學生制作過濾器。)

【實驗現象】有固體沉降下來，使上層的水變得澄清一些。

【實驗結論】明礬能吸附水中細小的懸浮雜質，使其凝聚，從而快速沉降。

【板書】沉降。

【講述】水中這些渾濁的顆粒物我們如何除去呢？自來水廠是用沙子和卵石進行過濾的。在實驗室里，我們用濾紙和漏斗組成過濾器，進行過濾。

【簡介】濾紙是由棉質纖維制成的，它的表面有無數的小孔，孔徑約為30 μm，這樣液體粒子可以通過、固體顆粒則不能通過，從而使液體與不溶于液體的固體分離。

【演示】濾紙的折疊，以及過濾器的制作。

【投影】過濾操作要領：一貼：濾紙緊貼漏斗內壁；二低：濾紙邊緣低于漏斗口，液面低于濾紙邊緣；三靠：燒杯口緊靠玻璃棒，玻璃棒下端靠在3層濾紙上，漏斗末端緊靠燒杯內壁。

【分組實驗2】過濾剛才加了明礬的那杯污水，觀察過濾前后的液體有什么不同。教師巡視、參與、指導。注意提醒學生，沉降在杯底的污垢不要倒入過濾器內，以免堵塞濾紙。

【實驗現象】過濾后的液體澄清、透明，仍有顏色。

【實驗結論】過濾可以除去不溶性雜質，不能除去色素等可溶性雜質。

【板書】過濾。

【講述】我們遠古的先民都是傍水而居的，干旱的出現導致江河湖泊斷流、干涸，于是先民們有了“掘井解渴”的發現。井中為何能產生清水呢？原來，深井周圍緊密的砂濾層，可以對濁水進行層層過濾(適時投影如圖1所示)。中國最早的一口井是1973年在河姆渡遺址上發現的，測定年代為距今7 000年左右，這比亞洲許多國家要早十多個世紀。

圖1 水井示意圖

【提問】生產生活中，把狀態不同的物質分離，也涉及過濾的原理。大家想一想，生活中還有哪些地方用到了過濾的原理？

【小結】口罩、漁網、紗窗、水杯中的茶葉網、漏勺、豆漿機的漏網、自來水廠的砂濾池等。

【過渡】過濾后的水還有顏色，怎樣除去這些溶于水的有色物質呢？

(如果學生有困難，可以啟發學生，冰箱、汽車除臭劑，糖廠利用活性炭將紅糖變為白糖的案例。)

【講述】活性炭是黑色固體，內部有很多細小的管道，它能吸附一些溶于水的物質。

【展示并介紹】簡易凈水器(小輸液瓶內加厚厚的活性炭)的使用要點。

【分組實驗3】把過濾后的澄清液體倒入簡易凈水器中，觀察實驗現象。教師巡視、參與、指導。

【實驗現象】液體變為無色。

【實驗結論】活性炭可以吸附色素。

【板書】吸附。

【講述】目前市場上形形色色的凈水器，都用到了活性炭的吸附性。

【過渡】處理后的無色液體，是否就是純凈的水呢？

【分組實驗4】取2支試管，一支試管倒入1/4蒸餾水，另一個試管倒入1/4剛才凈化過的水，然后分別向試管中滴加2滴管肥皂水，觀察現象。教師巡視、參與、指導。

【實驗現象】剛凈化后的水中出現較多白色垢狀物、泡沫少，蒸餾水中幾乎沒有垢狀物且泡沫多。

【講述】如果水里溶有較多的鈣、鎂化合物，這種水就叫硬水，如果水里不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物，這種水就叫軟水。檢驗硬水和軟水，常用肥皂水。

【實驗結論】水樣中加入肥皂水，若出現較多白色垢狀物、泡沫少，就是硬水。若幾乎沒有出現白色垢狀物且泡沫多，就是軟水。

【講述】使用硬水洗衣服，浪費肥皂，衣服會變硬；鍋爐使用硬水浪費燃料，甚至引起爆炸。

【提問】徐州的自來水硬度較高，生活中如何將硬水軟化呢？

【板書】煮沸。

【講述】煮沸時，不僅對水進行消毒，還把自來水軟化了；沉降下來的鈣、鎂化合物，就是我們常說的水垢 (同時展示燒水的水壺)。

3.觀看電影 了解蒸餾

【過渡】世界上的水主要是海水，但不能直接使用。針對淡水資源缺乏的現狀，如何將豐富的海水凈化為寶貴的淡水呢？

【播放電影】長春電影制片廠1985年拍攝的《雷北利號沉沒在印度洋》片段：1943年8月13日，滿載軍火的英國商船“雷北利號”，被德國魚雷炸沉。船長及一些船員犧牲，40多名幸存者在輪機長沈祖挺(中國人)的帶領下，漂泊到一座沒有淡水的“死島”上，生命面臨危機……

【設疑】他們是如何將海水變為淡水的呢？

【講述】他們利用船上的銅皮空氣浮箱做成簡易蒸餾裝置(如圖2所示)，成功制得了淡水。

圖2 用空氣浮箱做成的簡易蒸餾裝置

【板書】蒸餾。

【講述】輪機長沈祖挺在第二次世界大戰結束后，被英國政府授予官佐勛章。同學們，如果用好化學知識，不僅可以救死扶傷，還可以絕處逢生、造福人類。

【介紹】意大利設計師Gabriele Diamanti設計了一款太陽能蒸餾凈水器(如圖3所示)，為發展中國家的人們提供安全的飲用水。它用陶土和塑料制作，十分耐用，操作也很簡便：早上在蒸餾器中注滿濁水或海水，傍晚就可以收集到干凈的蒸餾飲用水5 kg。

圖3 太陽能蒸餾凈水器

【小結并板書】在黑板上用彩色粉筆描出“水”字，從而完成本節課的板書(如圖4所示)。

圖4

4.隨堂演練 學以致用

(1)天然水分別經過下列凈化操作后，一定能得到軟水的是( )。

A.沉降 B.過濾 C.吸附 D.蒸餾

(2)明礬可用于凈水，是因為明礬溶于水生成的膠狀物可以_______懸浮于水中的雜質，使之從水中________出來。

(3)簡易凈水器處理后得到的水澄清透明(如圖5所示)，它是純凈的水嗎？如果用玻璃棒蘸取少許這樣的水，放在酒精燈上灼燒，玻璃棒上會留下什么。

圖5

(4)觀看中央臺《家有妙招——活性炭凈水》視頻片段，其中介紹了“利用活性炭將硬水軟化”的妙招。同學們，活性炭真能將硬水軟化嗎？

【小結】同學們，如果學不好化學，不僅貽笑大方，還浪費資源，甚至釀成事故。

5.對照目標 暢談收獲

【投影目標】展示本節課的學習目標。

【暢談收獲】學生對照學習目標，用簡要的語言匯報自己在本節課的最大收獲。

6.布置作業 不斷鞏固

(1)完成課后習題。

(2)利用活性炭和塑料瓶，制作一個簡易凈水器。

[1] 李可可,諶潔.河姆渡遺址史前水文化探討[J].中國水利,2007(5):52-55.

[2] 卓東明.歷史不會忘記他們 中國海員對第二次世界大戰及抗日戰爭的貢獻[J].中國遠洋航務,2015(9):88-90.

[3] 回收塑料打造的太陽能蒸餾凈水器[J].塑料科技,2011(11):107.

全國教育科學“十二五”規劃教育部重點課題《運用現代教育技術裝備促進基礎教育實踐教學模式的改革與創新研究》子課題《享受化學實驗，激發創新思維》(編號：DCA110195-10104)。

馬逸群，本科，中教高級。江蘇省徐州市第十三中學，221002