化學(xué)核心素養(yǎng)視域下的《水的凈化》教學(xué)

張樹青

摘要：化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，反映了社會主義核心價值觀下化學(xué)學(xué)科育人的基本要求，全面展現(xiàn)了化學(xué)課程學(xué)習(xí)對于學(xué)生未來發(fā)展的重要價值。如何在化學(xué)教學(xué)中落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，是每一名化學(xué)教師需要認(rèn)真思考的問題。以《水的凈化》一課為例，闡述以學(xué)生為主體落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐與思考。

關(guān)鍵詞：學(xué)生主體化學(xué)核心素養(yǎng)水的凈化

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”等五個方面。這反映了社會主義核心價值觀下化學(xué)學(xué)科育人的基本要求，全面展現(xiàn)了化學(xué)課程學(xué)習(xí)對于學(xué)生未來發(fā)展的重要價值。如何在化學(xué)教學(xué)中落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，是每一名化學(xué)教師需要認(rèn)真思考的問題。本文以人教版初中化學(xué)九年級上冊第四單元《水的凈化》一課為例，加以探討。

一、教學(xué)準(zhǔn)備

（一）教材分析

《水的凈化》是一節(jié)實(shí)驗(yàn)課，用實(shí)驗(yàn)將沉淀、過濾、吸附、殺菌消毒等凈化水的方法有機(jī)串聯(lián)起來。其中，過濾的操作是本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，也是初中化學(xué)重要的實(shí)驗(yàn)技能。學(xué)生在課堂上可以根據(jù)水的凈化體會拉近化學(xué)與生活的距離，進(jìn)一步感受化學(xué)就在我們身邊，深化愛護(hù)環(huán)境、保護(hù)環(huán)境的情感。具體圖1

內(nèi)容（目標(biāo)）分解如圖1所示。

（二）學(xué)情分析

學(xué)生對天然水、自來水和純凈水有一定的感性認(rèn)識，對水污染的事件也有一定的了解，且知道一些生活中凈水的常識，但缺乏科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃膬艋乃悸贰＝?jīng)過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了一些簡單的操作技能，但對實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作以及對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察能力、分析能力、歸納總結(jié)能力還有待進(jìn)一步培養(yǎng)和提高。

二、教學(xué)過程

常規(guī)的教學(xué)設(shè)計，一般都是教師演示、學(xué)生模仿操作，其結(jié)果是學(xué)生聽懂了、動手了，但是不能將知識和實(shí)驗(yàn)操作過程轉(zhuǎn)化為化學(xué)學(xué)科能力，形成特有的化學(xué)學(xué)科思維，即化學(xué)核心素養(yǎng)沒有得到有效鍛煉和培養(yǎng)。要改變這種情況，課堂中應(yīng)讓學(xué)生經(jīng)歷不斷試誤的過程，在自我反思中不斷總結(jié)和提升，逐步體悟化學(xué)知識的本質(zhì)，理解化學(xué)學(xué)科的思維方式，體會化學(xué)學(xué)習(xí)的意義。為此，筆者展開了如下探索——

（一）創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

師（播放涇河、渭河分界的航拍圖片）這張圖片可以用哪個成語來描述？

生涇渭分明。

師涇河水清而渭河渾濁。人們希望有一天，渭河水也能像涇河水一樣清澈透明。（播放視頻：教師來到汾河岸邊一個化工廠排放污水的出口;這里的水渾濁不堪，略顯藍(lán)色，還散發(fā)出難聞的氣味;教師在此處取了一些水。出示實(shí)物）同學(xué)們，這就是視頻中老師取得的水樣，現(xiàn)在將這杯水樣與純凈水對比一下，這杯水樣中含有哪些雜質(zhì)？

生泥沙等不溶物。

師還有什么？

生色素和難聞的氣味。

生還有一些肉眼看不到的微生物。

師我國的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是清澈透明、無異色和異味、無細(xì)菌和病毒。那么，這節(jié)課我們就要化身“水處理工程師”，將取回的水樣凈化為純凈水。

（二）小組合作，自主探究

師在家里喝水的時候，從暖水瓶倒出來的水有一些水垢，而此時你又很渴，來不及重新燒水，你會怎么做？

生澄一澄。

師對。這種方法在化學(xué)上叫作“靜置沉淀”，可將不溶性的大顆粒沉淀到容器底部。同學(xué)們現(xiàn)在再來觀察一下水樣，上層的水變得澄清了嗎？

生沒有。燒杯底部有一些大顆粒，但是上面的水還是有些渾濁。

師對。通過靜置，大顆粒不溶物沉淀下去了，還有一些懸浮的小顆粒沉不下去，怎么辦呢？這時需要加一些絮凝劑來幫助它們沉淀。我們一般選用的是明礬，它溶于水后形成的膠狀物質(zhì)可以吸附雜質(zhì)，加速雜質(zhì)的沉降。那么，如何將這些沉降的雜質(zhì)與水分離呢？想一想，生活中，你有過固液分離的經(jīng)歷嗎？

生用濾網(wǎng)將豆?jié){中的豆渣過濾掉。

生用漏勺撈餃子。

生茶杯中的濾網(wǎng)可以將茶葉和水分開。

生做餃子餡時，將切好的蔬菜放在籠布里，可以將菜中的水?dāng)D掉。

生裝餃子的餃子盤下面有窟窿，可以將餃子上的水漏下去。

師同學(xué)們都是生活的有心人！化學(xué)上，我們把固液分離的操作叫作“過濾”。（出示“合作學(xué)習(xí)任務(wù)一”的學(xué)習(xí)單，如圖2）接下來，請同學(xué)們完成合作學(xué)習(xí)任務(wù)一，限時5分鐘。

（學(xué)生完成合作學(xué)習(xí)任務(wù)一。）

師請各小組派代表介紹你們的凈化裝置。

生（第一組，展示圖3）這是我們小組設(shè)計的凈化裝置，濾紙可以將不溶性雜質(zhì)過濾掉。

合作學(xué)習(xí)任務(wù)一

學(xué)習(xí)任務(wù)：以小組為單位，利用下列實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計凈化裝置。

實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺、漏斗、濾紙、玻璃棒、燒杯、礦泉水瓶、剪刀、石子、活性炭、棉花、紗布、膠頭滴管。

學(xué)習(xí)要求：

（1）設(shè)計并組裝凈化裝置，時間3-5分鐘。

（2）將組裝好的凈化裝置拍照并上傳。

（3）介紹凈化裝置，每組不超過1分鐘。介紹程序是“凈化材料—能凈化什么—不能凈化什么”。

生（第二組，展示圖4）這是我們小組設(shè)計的凈化裝置，里面的石子、紗布和活性炭可以除掉不溶性雜質(zhì)，另外活性炭還能吸附一些異味和色素。

師同學(xué)們完成得都很棒！（出示“合作學(xué)習(xí)任務(wù)二”的學(xué)習(xí)單，如下頁圖5）現(xiàn)在，請大家完成第二個合作學(xué)習(xí)任務(wù)，限時3分鐘。

（學(xué)生完成合作學(xué)習(xí)任務(wù)二。）

合作學(xué)習(xí)任務(wù)二

學(xué)習(xí)任務(wù)：以小組為單位，利用設(shè)計組裝的凈化裝置凈化水樣。

實(shí)驗(yàn)器材：小組設(shè)計組裝的凈化裝置。

學(xué)習(xí)要求：

（1）開展實(shí)驗(yàn)，時間3分鐘。

（2）拍攝操作視頻并上傳，每組拍攝的視頻不超過2分鐘。

（三）認(rèn)真觀察，自我糾錯

師同學(xué)們，現(xiàn)在老師來演示過濾操作，請認(rèn)真觀察。

（教師演示過濾實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生觀察。）

師現(xiàn)在播放同學(xué)們剛才的操作視頻，請大家對照剛才老師的演示，找一找自己的問題。

（教師播放學(xué)生的操作視頻，學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的錯誤并進(jìn)行糾正。）

師老師剛才的演示，其操作要點(diǎn)可以用“一貼、二低、三靠”來描述，你能找到對應(yīng)的操作嗎？

生“一貼”應(yīng)該是濾紙緊貼漏斗。

師說濾紙緊貼漏斗內(nèi)壁更準(zhǔn)確。同學(xué)們要注意盡量用規(guī)范的化學(xué)語言來描述。

生“二低”是濾紙低于漏斗邊緣，液面低于濾紙邊緣。

生“三靠”指燒杯尖嘴緊靠玻璃棒，玻璃棒緊靠三層濾紙的一邊，漏斗下端緊靠燒杯內(nèi)壁。

師同學(xué)們歸納得很準(zhǔn)確。現(xiàn)在來觀察第一、第二小組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，他們選用了兩種不同的裝置凈化水。同學(xué)們觀察到了什么現(xiàn)象？

生第一組的裝置得到的濾液是藍(lán)色的，第二組的裝置得到的濾液是無色的。

師這是什么原因造成的？

生第二組的裝置里多加了活性炭，活性炭有吸附作用。

（四）拓展視野，總結(jié)全課

師剛才同學(xué)們通過過濾操作除掉了不溶性雜質(zhì)，利用活性炭吸附了異味和色素，那濾液里還有雜質(zhì)嗎？是什么呢？

生還有微生物。

師對。那如何除掉微生物呢？工業(yè)上一般采用氯氣來消毒。我們來看看自來水廠是怎么將自然界的水凈化為自來水的。（展示自來水廠凈化水的流程，如圖6）這些步驟中，有一步是化學(xué)變化，你能找出來嗎？

師參觀完自來水廠，評價一下我們自己作為“水處理工程師”合格嗎？（稍停）自來水廠經(jīng)過這樣處理輸送到用戶家中的水是純凈物嗎？可以直接飲用嗎？

生不是，是混合物，水中仍含有一些可溶性雜質(zhì)，如鈣、鎂化合物。

生不能飲用，一般要將自來水煮沸后才能飲用。

師為了讓人們能喝上放心水，科學(xué)家研制出了很多新型凈化水的裝置。（展示下頁圖7）這是最新的家庭凈水器的工作原理，感興趣的同學(xué)可以課后繼續(xù)關(guān)注。想知道宇航員用的水是怎么來的嗎？（展示圖8）請同學(xué)們閱讀資料。

師今天同學(xué)們化身“水處理工程師”，自己設(shè)計了凈化水的裝置，并檢驗(yàn)了效果;明白了每一步操作凈化的程度，了解了最前沿的水的凈化方法;體驗(yàn)了科學(xué)探究的樂趣;體會到我們的水來之不易。希望大家今后能夠從我做起，愛護(hù)水資源，愛護(hù)我們共同的家園。

三、教學(xué)反思

（一）“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的培養(yǎng)

本節(jié)課上，通過觀看山西省母親河——汾河的污染情況，激發(fā)學(xué)生的憂患意識和危機(jī)意識。接著，圍繞如何凈化水這一重要課題，讓學(xué)生動手做、動腦想、動口說，采取合作的方法，感受將污水凈化為純凈水的不易，生發(fā)保護(hù)環(huán)境、凈化環(huán)境的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，并懂得熱愛家鄉(xiāng)應(yīng)從我做起的道理。

（二）“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的培養(yǎng)

本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程是“分析生活中固液分離的方法→借鑒到過濾裝置的設(shè)計→分析自來水廠凈化裝置圖”，使學(xué)生在完成“實(shí)物分析→模型建構(gòu)→模型論證”的過程中，逐步了解化學(xué)建模的基本方法，培養(yǎng)運(yùn)用模型描述和解決化學(xué)問題的基本能力，逐步體會建模在化學(xué)學(xué)習(xí)中的重要意義。

在模型建構(gòu)的過程中，教師通過不斷提問來激發(fā)學(xué)生思考，如：這樣的裝置（模型）能凈化水嗎？要想實(shí)現(xiàn)更好的凈化能力，應(yīng)該如何改進(jìn)裝置呢？自來水廠的凈化裝置圖與我們設(shè)計的凈化裝置有何不同呢？這些問題，只有通過動手實(shí)驗(yàn)，才能加以驗(yàn)證。這樣的教學(xué)設(shè)計，體現(xiàn)了從實(shí)物抽象，到邏輯推理，再到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的科學(xué)學(xué)習(xí)過程，有效培養(yǎng)了學(xué)生的證據(jù)意識和推理能力。

（三）“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的培養(yǎng)

本節(jié)課通過創(chuàng)設(shè)解決身邊污水問題的現(xiàn)實(shí)情境，引領(lǐng)學(xué)生自主設(shè)計過濾裝置，并解釋、評價其原理和裝置。這個過程給了學(xué)生試誤、探索、創(chuàng)新的機(jī)會，會讓學(xué)生逐漸感受到化學(xué)學(xué)科作為實(shí)驗(yàn)學(xué)科的本質(zhì)特征，體驗(yàn)到科學(xué)探究的樂趣和創(chuàng)新求變的價值，從而較好地發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)探究興趣和創(chuàng)新意識。