楊祎

摘 要：本節(jié)課通過自制的4個(gè)微視頻串聯(lián)起水凈化的歷史時(shí)間線，設(shè)置問題驅(qū)動(dòng)型任務(wù)引入教學(xué)內(nèi)容，通過多種方式讓學(xué)生了解凈水方法及其原理的同時(shí)逐步構(gòu)建和完善凈水流程的模型，更好地促進(jìn)其對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用以及化學(xué)核心素養(yǎng)的提升。

關(guān)鍵詞：模型建構(gòu);歷史線;生活情境

“水的凈化”一課是通過各種方式讓學(xué)生認(rèn)識(shí)了解沉淀、過濾、吸附、殺菌消毒等凈水方式，學(xué)會(huì)過濾操作，并構(gòu)建凈水一般流程的模型，感受化學(xué)與生活的密切聯(lián)系。

在本課之前，學(xué)生對(duì)天然水、自來水等概念有一定的感性認(rèn)識(shí)，也有一些相應(yīng)的凈水常識(shí)，但對(duì)過濾操作、水的硬度、水的凈化具體流程等知識(shí)沒有系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、根據(jù)材料獲取有效信息的能力、歸納總結(jié)能力還有待進(jìn)一步提高和培養(yǎng)。

本節(jié)課創(chuàng)設(shè)了真實(shí)的生活情境，通過自制的4個(gè)微視頻“漉水囊介紹”“明礬的使用和沉降原理”“氯氣殺菌消毒歷史”“蒸餾和反滲透技術(shù)介紹”串聯(lián)起水凈化的歷史時(shí)間線，設(shè)置問題驅(qū)動(dòng)型任務(wù)引入教學(xué)內(nèi)容，通過獲取信息、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、交流討論、評(píng)價(jià)總結(jié)等方式讓學(xué)生了解凈水方法及其原理的同時(shí)逐步構(gòu)建和完善凈水流程的模型。

一、創(chuàng)設(shè)生活情境，提出問題

【創(chuàng)設(shè)情境】水是生命之源，也是我們每天必須要攝入的一種物質(zhì)，這里有一瓶從我們學(xué)校池塘取得的河水，大家覺得能直接飲用嗎？為什么？

生：不能。因?yàn)橛心嗌常ú蝗芪铮⑽⑸锏取?/p>

師：因?yàn)橛心嗌车炔蝗芪?，所以水很渾濁，那如果把它放置一段時(shí)間呢？

展示：放置一天的水。

生：泥沙沉入底部，上層稍微澄清了些。

師：所以通過靜置可以使部分泥沙等不溶物沉降下來。

問：但是有沒有完全將不溶物與水分離？

生：沒有。

【問題引導(dǎo)】那我們究竟該通過哪些手段除去水中一些我們所不需要的物質(zhì)，一步步將渾濁的河水變?yōu)轱嬘盟踔潦羌儍羲?？這就是我們今天要學(xué)習(xí)的“水的凈化”。

【通過生活情境提出如何將水凈化這一問題，作為本節(jié)課的知識(shí)主線，在學(xué)生已有知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步引發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)?！?/p>

二、初步構(gòu)建并完善模型

過渡：接下來我們就沿著歷史的軌跡，了解一下從古到今的人們?cè)趦羲矫孀鲞^哪些事。

【播放視頻一】唐代漉水囊的簡(jiǎn)介。

【問題引導(dǎo)】竹篾編制的囊的作用是什么？

生：將樹葉、泥沙等不溶物除去。

【引出概念】我們把這種將不溶于水的物質(zhì)和水分離的方式叫作過濾。

結(jié)合書本及已有儀器思考討論：

1.如何用漏斗和濾紙組裝過濾器？

2.如何用過濾器過濾？

【學(xué)生演示】組裝過濾器，搭建過濾裝置。

教師指正：根據(jù)學(xué)生操作補(bǔ)充指正操作中存在的問題。

1.如何將濾紙放入漏斗內(nèi)？（折疊后打開濾紙的一邊）

2.如何保證濾紙緊貼漏斗內(nèi)壁？（濾紙不能緊貼，調(diào)整濾紙折疊角度，用水潤(rùn)濕）

【分組實(shí)驗(yàn)】搭建過濾裝置并取少量河水進(jìn)行過濾。

指出問題：即時(shí)拍攝學(xué)生操作中出現(xiàn)的問題并投屏至大屏幕。

展示圖片：這些操作是否存在問題？可能導(dǎo)致什么后果？

【交流討論、評(píng)價(jià)】

1.玻璃棒沿著漏斗內(nèi)壁的濾紙倒入。（液體可能從漏斗和濾紙的空隙流下，未起到過濾效果）

2.漏斗下端沒有緊靠燒杯內(nèi)壁。（液體濺出，影響過濾速度）

3.承接濾液的燒杯不干凈。（濾液渾濁）

4.液面高于濾紙邊緣。（液體從濾紙和漏斗的空隙流下，影響過濾效果）

【總結(jié)】過濾操作注意事項(xiàng)：一貼二低三靠。

【通過唐代漉水囊的介紹，引出過濾的概念，通過演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)的方式讓學(xué)生體驗(yàn)過濾操作，通過即時(shí)拍攝學(xué)生操作中存在的問題并投屏，便于學(xué)生通過交流討論、環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)及時(shí)發(fā)現(xiàn)操作中的問題并總結(jié)出過濾操作的注意事項(xiàng)，更好地掌握過濾基本操作?！?/p>

【問題引導(dǎo)】通過濾紙進(jìn)行過濾可以將不溶物和水完全分離，但是在古代用漉水囊等過濾時(shí)，仍會(huì)有一些細(xì)小的泥沙顆粒通過竹篾之間的孔流入水中，影響過濾效果。直到明代，人們發(fā)現(xiàn)了一種神奇的物質(zhì)可以解決這個(gè)問題。

【播放視頻二】明礬的發(fā)現(xiàn)、沉降泥沙實(shí)驗(yàn)和沉降原理。

【問題引導(dǎo)】加入明礬后的現(xiàn)象？明礬在凈水時(shí)起到了什么作用？

【歸納總結(jié)】明礬可以吸附懸浮在水中的小顆粒，變成大顆粒，通過重力作用而沉降。

問：所以大家覺得加明礬沉降放在過濾前還是過濾后更合適？

生：過濾后，聚成大顆粒后就更便于過濾。

師：我們的自來水廠其實(shí)也是先加入絮凝劑沉降不溶物，然后再進(jìn)行過濾。

【開始初步構(gòu)建水凈化模型：先讓學(xué)生結(jié)合唐代漉水囊和已有經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí)到過濾可以除去不溶物，然后通過明代明礬的發(fā)現(xiàn)及沉降實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生意識(shí)到先沉降后過濾可獲得更好的效果。通過微視頻解決三個(gè)問題：介紹了明代對(duì)于明礬的使用歷史;明礬沉降的實(shí)驗(yàn)通過視頻加速播放使得學(xué)生短時(shí)間內(nèi)看到明顯現(xiàn)象;通過微觀動(dòng)畫更直觀地理解明礬沉降的原理?！?/p>

【問題引導(dǎo)】那么在經(jīng)過沉降和過濾之后得到的水是否能直接飲用呢？

生：不能，還含有致病的細(xì)菌等微生物。

問：生活中如何殺菌？

生：把水燒開。

【繼續(xù)引導(dǎo)】隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，在19世紀(jì)，人們發(fā)現(xiàn)了更好的消毒方式，一起來了解一下。

【播放視頻三】氯氣消毒及后續(xù)自來水惡臭事故。

師：通過視頻介紹可知，現(xiàn)在我們常用的消毒手段是什么？

生：氯氣或含氯物質(zhì)。

【繼續(xù)引導(dǎo)】但是如何除去水中的顏色或異味呢？生活中有什么可以除去異味的物質(zhì)？

生：活性炭可以除去裝修產(chǎn)生的甲醛等有毒氣體。

【問題引導(dǎo)】活性炭是否可以用于除去水中的顏色？

【實(shí)驗(yàn)探究】活性炭脫色實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生觀察現(xiàn)象：有色溶液變?yōu)闊o色。

問：為什么活性炭具有如此神奇的效果？

圖片展示：掃描電子顯微鏡下活性炭的結(jié)構(gòu)圖。

分析：孔狀結(jié)構(gòu)增大其表面積，增強(qiáng)吸附能力。

總結(jié)：當(dāng)時(shí)美國(guó)的自來水廠也是用活性炭解決了這一問題，如今自來水廠也會(huì)在過濾處理后消毒前加入活性炭吸附環(huán)節(jié)，以提升出廠水的品質(zhì)。

【通過新的問題引導(dǎo)，繼續(xù)構(gòu)建凈水模型，通過歷史線讓學(xué)生了解19世紀(jì)氯氣用于消毒的歷史，并結(jié)合現(xiàn)代自來水廠的流程完善凈水模型。通過掃描電子顯微鏡下活性炭的結(jié)構(gòu)圖讓學(xué)生從微觀角度理解活性炭吸附性強(qiáng)的原因，逐步形成宏觀微觀相結(jié)合的思想。】

【問題引導(dǎo)】從自來水廠出來的水是否就不含任何雜質(zhì)了呢？

圖片展示：常州自來水廠九月份的水質(zhì)報(bào)告

學(xué)生分析報(bào)告：總硬度和溶解性總固體兩項(xiàng)數(shù)值較大。

【引入概念】什么叫作硬度呢？

【演示實(shí)驗(yàn)】我們通過實(shí)驗(yàn)來感受一下水的硬度。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：分別取過濾后的水和純凈水，加入一滴管肥皂水后觀察現(xiàn)象。

現(xiàn)象記錄：過濾后的水加肥皂后有白色垢狀物，泡沫少;但純凈水卻沒有垢狀物。

分析總結(jié)：這是因?yàn)樘烊凰腥芙庥休^多含鈣鎂的物質(zhì)，能與肥皂發(fā)生反應(yīng)形成不溶物，這種叫作硬水。

聯(lián)系生活：硬水的危害。

【問題引導(dǎo)】生活中如何將硬水軟化？（轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄噪s質(zhì)）

生：煮沸。

評(píng)價(jià)：煮沸除了將硬水軟化外還起到了殺菌消毒的作用。

過渡：除了可溶性的鈣、鎂等物質(zhì)，水中其他可溶性物質(zhì)可通過哪些手段除去？

【播放視頻四】蒸餾及反滲透技術(shù)原理及普及。

【實(shí)驗(yàn)探究】蒸餾等方式是否確實(shí)可以除去可溶性物質(zhì)？

查閱資料：電導(dǎo)率越低，水中可溶性雜質(zhì)也就越低。

【學(xué)生演示】使用數(shù)字化儀器對(duì)比測(cè)定自來水和蒸餾水的電導(dǎo)率。

對(duì)比總結(jié)：蒸餾水的電導(dǎo)率遠(yuǎn)低于自來水，該技術(shù)確實(shí)可以除去水中可溶性物質(zhì)。

【通過如何從飲用水到純凈水的問題引入了硬度的概念，并以真實(shí)的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)的方式讓學(xué)生在合作探究、對(duì)比觀察中感受水中存在的可溶性物質(zhì)。通過微視頻中蒸餾以及反滲透技術(shù)原理的介紹讓學(xué)生進(jìn)一步完善水凈化的模型，同時(shí)了解感受科技變革給人類生活帶來的改變，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任感，形成正確的科學(xué)態(tài)度價(jià)值觀】

三、總結(jié)形成模型

【總結(jié)】今天我們了解了從古到今凈水方式的不斷革新以及除去水中雜質(zhì)的手段，能否請(qǐng)同學(xué)們來總結(jié)凈水的一般流程？（自然界的水—飲用水—純凈水）

結(jié)束語：通過今天的學(xué)習(xí)，大家在掌握知識(shí)的同時(shí)想必也感受到了科技進(jìn)步給人們生活帶來的改善和便利，也希望大家學(xué)好科學(xué)知識(shí)，在未來不斷開拓創(chuàng)新，讓世界變得越來越好。

教學(xué)反思：“歷史線”是指在講解化學(xué)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，教師以知識(shí)的歷史發(fā)展時(shí)序?yàn)楸尘罢归_課堂教學(xué)，即以物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、知識(shí)的提出、性質(zhì)的探索、理論或原理的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用推廣的歷史時(shí)序展開教學(xué)?；凇皻v史線”，通過問題驅(qū)動(dòng)的方式對(duì)水的凈化流程進(jìn)行模型構(gòu)建有助于學(xué)生對(duì)已有知識(shí)的加工，建立新舊知識(shí)的聯(lián)系并加以整合，形成更為完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)框架體系，以更好地促進(jìn)其對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用。也讓學(xué)生切身體會(huì)到科學(xué)和技術(shù)給人類帶來的便利和改善，從而形成更為正面的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感。此外，在整個(gè)教學(xué)過程中各種數(shù)字化軟件及硬件的使用使課堂學(xué)習(xí)形式更加豐富，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，有效促進(jìn)了學(xué)生的合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)，促進(jìn)其化學(xué)核心素養(yǎng)的提升。

參考文獻(xiàn)：

張鳳英，劉子忠.化學(xué)史融入中學(xué)化學(xué)課程“四線式”教學(xué)模式的構(gòu)建[J].化學(xué)教育（中英文），2019，40（17）：50-57.