階梯式凈水裝置

吳常名

摘要：在學(xué)習(xí)水的凈化的基礎(chǔ)上，將課外實驗中簡易凈水器進(jìn)行拆分，設(shè)計出能直觀觀察凈水效果、速度的階梯式凈水裝置。學(xué)生利用生活中易得的材料自制階梯式凈水裝置，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力 。

關(guān)鍵詞：凈水效果；凈水速度；階梯式；自制裝置

文章編號：1008-0546（2017）03-0096-02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.03.035

一、設(shè)計理念

新課標(biāo)賦予化學(xué)實驗更多的內(nèi)涵和教學(xué)功能，教材中除了課堂上探究實驗活動外，還增加了課外實驗，課外實驗的引入使課堂教學(xué)延伸至課外，是學(xué)習(xí)化學(xué)的第二課堂。它對激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、鞏固知識技能、培養(yǎng)能力、拓展思維起到了一定作用。這需要我們轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的實驗教學(xué)理念：教師在實驗教學(xué)中要轉(zhuǎn)變角色，做學(xué)生實驗的示范者、合作者；實驗的過程要注重自主探究，增強學(xué)生的參與性、探究性；實驗內(nèi)容的選擇與呈現(xiàn)注重學(xué)生的生活體驗，盡可能趣味化、生活化。

二、設(shè)計方法

生活中參加結(jié)婚典禮，其中有這樣一個環(huán)節(jié)：一對新人打開香檳，將香檳酒緩緩倒入擺好的杯塔內(nèi)，香檳從一支酒杯慢慢流淌到另一支酒杯，讓我聯(lián)想到人教版九年級化學(xué)上冊第四單元課題2“水的凈化”的課外實驗：自制簡易凈水器，見圖1。取一個空塑料瓶，剪去底部，瓶口用帶導(dǎo)管的單孔橡膠塞塞緊，將瓶子倒置，瓶內(nèi)由下向上分層放置洗凈的蓬松棉、紗布、活性炭等，就得到一簡易凈水器。

學(xué)生按照操作步驟，只能觀察到整套裝置的凈水效果，無法直觀觀察小卵石、石英砂和活性炭的凈水的效果，從而無法理解合理放置它們的原因。

因此，在設(shè)計該實驗時，將整個裝置拆分成三個凈化器，見圖2，分別用小卵石、石英砂和活性炭對污水進(jìn)行凈化，通過對實驗現(xiàn)象的觀察和比較，領(lǐng)悟它們在凈化水的過程中所起的作用，從而探討出最合理的凈化順序，設(shè)計科學(xué)的凈水裝置。

三、教學(xué)目標(biāo)

1. 知識與技能：

能夠區(qū)分小卵石、石英砂和活性炭凈化水的效果與速度，確定凈水的最佳順序。

2. 過程與方法：

能夠用對比的學(xué)習(xí)方法，設(shè)計凈水裝置。

3.情感態(tài)度與價值觀：

通過分組實驗及分析研討，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動手能力和創(chuàng)新能力。

四、實驗過程

1. 各顯其能——比較凈水效果和速度

分別用小卵石、石英砂和活性炭凈化污水，首先觀察它們凈化水的效果：小卵石僅能過濾較大的固體顆粒，水仍然渾濁；細(xì)沙凈化后的水較澄清，但有顏色；活性炭凈化后的水無色透明，見圖3。接著比較它們凈化水的速度：小卵石凈化速度快；細(xì)沙凈化速度較慢；活性炭凈化速度很慢，見圖4。

2. 改曲易調(diào)——改變進(jìn)出水口的位置

活性炭凈水時進(jìn)、出水口的位置對凈化效果有沒有影響呢？將一定質(zhì)量的活性炭放入漏斗內(nèi)部，將水從漏斗中注入，形成水從上往下進(jìn)入活性炭的凈化裝置，見圖5。在漏斗的下端固定有孔隔板，將等質(zhì)量的活性炭放在漏斗和收集裝置之間，將水從漏斗中注入到收集裝置的底端。水浸泡過活性炭后從支管口流出，形成水從下往上浸沒活性炭的凈化裝置，見圖6。一起完成這組對比實驗：分別將水從上、下入水口進(jìn)入凈化裝置，比較活性炭的凈化效果。通過實驗發(fā)現(xiàn)：水從下入水口進(jìn)入活性炭的凈水效果好于從上入水口進(jìn)入活性炭。

3. 相得益彰——設(shè)計階梯式凈水裝置

學(xué)生自主確定三個凈化裝置的順序，通過比較最終的凈化效果，探討出凈水的最佳方案，從上向下依次是：小卵石、細(xì)沙、活性炭。把它們連接起來，就設(shè)計成階梯式凈水裝置。將水從最上方注入凈水裝置，收集裝置中水滿后從支管口溢入下一個凈水裝置，這樣便于觀察、對比它們的凈水效果，領(lǐng)悟它們在凈水過程中發(fā)揮的作用。

4. 奇思妙想——自制階梯式凈水裝置

學(xué)生是怎樣用生活用品來自制階梯式凈水裝置的呢？同學(xué)們有很多創(chuàng)新：用注射器做過濾器、將輸液器的一端粘在注射器上，見圖8，這樣可從輸液器觀察到凈化水的效果；將有孔活塞壓入注射器一半位置，在活塞上方裝滿活性炭，用乳膠管將兩個注射器對接在一起，見圖9，這樣就自制出能改變進(jìn)水口，比較上、下進(jìn)水后活性炭凈水的效果的裝置。把自制裝置連接起來，分別填入小卵石、細(xì)沙和活性炭，形成自制階梯式凈水器，見圖10。

五、實驗反思

本節(jié)課學(xué)生通過交流合作設(shè)計的階梯式凈水裝置，實驗效果好，生動形象的演繹了凈水的過程，讓學(xué)生直觀地觀察到不同物質(zhì)凈水效果。學(xué)生用生活中易得的材料，經(jīng)過簡單加工自制有創(chuàng)意階梯式凈水裝置，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，同時讓學(xué)生收獲成功的喜悅。

參考文獻(xiàn)

[1] 人民教育出版社課程教材研究所.義務(wù)教育教科書·化學(xué)（九年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2012：77