凈水實(shí)驗(yàn)的流程化整合嘗試的教學(xué)案例

張慶華

【案例背景】

1.案例內(nèi)容來源于人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)第四單元課題2“水的凈化”，本課題教學(xué)目標(biāo)之一：學(xué)習(xí)并練習(xí)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(fā)現(xiàn)如下問題：

（1）教材第75頁實(shí)驗(yàn)4-1，明礬凈水的實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間較長(zhǎng)，現(xiàn)象并不是很明顯；如果在實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，播放高速高清的明礬凈水視頻，效果應(yīng)該更好。

（2）教材對(duì)于吸附實(shí)驗(yàn)只是做了一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，沒有明確指出應(yīng)安排演示或?qū)W生實(shí)驗(yàn)，因此，大部分課堂上很少安排吸附實(shí)驗(yàn)。學(xué)生對(duì)吸附凈水缺乏最直接的感受與體會(huì)。

（3）很多學(xué)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(zhì)，誤以為活性炭能吸附自然水中所有的可溶性雜質(zhì)，自然也就認(rèn)為活性炭可以把硬水變軟水，海水變淡水，對(duì)于這種情況老師一般采取的方法就是指出后再強(qiáng)調(diào)，要他們記住活性炭主要吸附顏色和異味等可溶性雜質(zhì)，不能吸附可溶性鈣鎂化合物和海水中的氯化鈉。導(dǎo)致學(xué)生缺少一個(gè)最直接、最真實(shí)的體驗(yàn)和探究的過程，把一個(gè)本可培養(yǎng)學(xué)生探究能力的機(jī)會(huì)變成了一個(gè)只讓學(xué)生識(shí)記的知識(shí)點(diǎn)。

（4）對(duì)上述實(shí)驗(yàn)的安排相對(duì)比較孤立，沒有連續(xù)性，沒有進(jìn)行流程化的整合安排，使學(xué)生對(duì)自來水廠水的凈化流程的認(rèn)識(shí)不夠完整。

3.在一節(jié)市級(jí)公開課上我大膽對(duì)上述凈水實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并進(jìn)行流程化的整合嘗試，取得不錯(cuò)的效果，得到聽課老師的一致肯定。

【案例過程】

1.實(shí)驗(yàn)用品：學(xué)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(shí)驗(yàn)水樣、活性炭、明礬溶液、燒杯、濾紙、鐵架臺(tái)、漏斗、玻璃棒。

2.多媒體投影儀以及影音播放設(shè)備。

第一步：教師提供紅色渾濁水樣，用兩個(gè)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(duì)比，觀察現(xiàn)象，并播放明礬凈水視頻。

現(xiàn)象：（1）兩份水樣都變得澄清一些，加入明礬的水樣相對(duì)更加澄清。

（2）水樣依然是紅色。

結(jié)論：沉淀法有一定的凈水效果，明礬可以吸附雜質(zhì)而沉淀，沉淀法主要除去水中不溶性雜質(zhì)。

第二步：取其中一份經(jīng)處理過的液體，一分為二，將其中一份過濾，另一份作對(duì)比。

現(xiàn)象：（1）濾液比過濾前澄清。

（2）濾液仍然是紅色。

（3）濾紙上出現(xiàn)泥沙等固體。

結(jié)論：過濾只能除去水中不溶性雜質(zhì)，不能除去可溶性雜質(zhì)。

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(shí)間后過濾，另一份作對(duì)比。

現(xiàn)象：吸附后紅色變淡或消失。

結(jié)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(zhì)。

第四步：取第三步實(shí)驗(yàn)得到的無色澄清水樣，一分為二，老師提問：“經(jīng)過過濾、吸附后得到的無色清水是純凈物嗎？”

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：取兩支試管，分別加入等量的純水和其中一份第三步實(shí)驗(yàn)得到的無色澄清水樣，再分別滴入等量的肥皂水，振蕩。

現(xiàn)象：純水中出現(xiàn)較多泡沫，浮渣較少；待測(cè)水樣中泡沫少，浮渣較多。

結(jié)論：（1）經(jīng)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(zhì)，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(zhì)。

第五步：投影“生活中有水垢的盛水器具圖片”，引導(dǎo)學(xué)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：取另一份第三步實(shí)驗(yàn)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(xiàn)象：出現(xiàn)較多泡沫。

結(jié)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(jié)并板書】

自然水中的雜質(zhì)類型 相應(yīng)的凈化方法

1.不溶性雜質(zhì) 沉淀法、過濾法……

2.可溶性雜質(zhì)

顏色、氣味等 吸附法……可溶性鈣鎂化合物 煮沸……其他雜質(zhì) 自己查閱有關(guān)資料學(xué)習(xí)

3.細(xì)菌病毒 煮沸、漂白粉、氯氣……

【案例反思】

實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的重要手段。如何使單調(diào)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作教學(xué)更富啟發(fā)性、探究性和人文精神，體現(xiàn)出其應(yīng)有的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，達(dá)到科學(xué)教育與人文教育相映生輝的效果，是中學(xué)化學(xué)教師努力的方向。我在使用九年級(jí)化學(xué)新教材中，對(duì)《水的凈化》（第一課時(shí)）教學(xué)做了初步嘗試與課后調(diào)查，感觸頗多。

1.所上班級(jí)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)幾乎為零，影響了實(shí)驗(yàn)的流暢度與效果，課堂進(jìn)度也受到影響。

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

3.由于時(shí)間關(guān)系，本節(jié)課無法進(jìn)行蒸餾的實(shí)驗(yàn)，所以本節(jié)課安排的是第一課時(shí)，重點(diǎn)在于解決自來水廠相關(guān)的凈水方法，蒸餾實(shí)驗(yàn)安排在第二課時(shí)。

4.本節(jié)課重點(diǎn)在于讓學(xué)生動(dòng)手參與水凈化的各種方法，練習(xí)了動(dòng)手能力，體驗(yàn)了水凈化的過程，體會(huì)到了凈水的成就感，由于進(jìn)度的原因沒有引導(dǎo)學(xué)生從變化的角度對(duì)上述凈水方法進(jìn)行分析和討論，同樣留到第二課時(shí)解決。

5.課前沒有安排學(xué)生進(jìn)行上網(wǎng)調(diào)查，實(shí)地考察、水廠參觀，沒有布置學(xué)生自制凈水器，沒有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生挖掘身邊的化學(xué)素材，沒有充分激發(fā)學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，對(duì)學(xué)生的學(xué)情了解不夠，導(dǎo)致教學(xué)效果受到影響，這是本節(jié)課的一大遺憾。

6.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備中的一些發(fā)現(xiàn)：

（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(shí)發(fā)現(xiàn)活性炭對(duì)紅墨水的吸附效果不如對(duì)品紅溶液的吸附，但是品紅溶液經(jīng)過過濾后顏色有較明顯的變淺現(xiàn)象（什么原因？需要進(jìn)一步去思考和研究）；經(jīng)多次試驗(yàn)比較后最終選擇紅墨水作為試驗(yàn)水樣中的添加色。

（2）進(jìn)行硬水和軟水對(duì)比試驗(yàn)時(shí)，所用肥皂水用涼開水進(jìn)行配制，所用軟水也是采用涼開水，結(jié)果當(dāng)時(shí)效果較好，時(shí)間稍長(zhǎng)后肥皂水變得黏稠，實(shí)驗(yàn)時(shí)泡沫也較少（什么原因？仍然需要進(jìn)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