STEM课程之《水的净化》

孙海月

水作为生命之源，在我们生活中的重要性不言而喻。自然界中的水如：湖水、雨水、河水等，因含有许多杂质、细菌等不能直接饮用。面对净水资源的匮乏，节约用水，珍惜和保护水资源迫在眉睫，对中学生而言，学会净化污水尤为重要。

学习《水的净化》时，我们组织学生进行了一次野外旅行，其中渗透培养一种野外求生技能、凸显净水资源的重要性，从而激发他们去净化污水。具体教学内容如表1，适用于7～9年级。

净化污水可以采取多种方法，但在净化前，我们需要测定不同水质的pH，知道其酸碱性。在课堂教学中，我们可以用白醋、食盐（溶液）、小苏打（溶液）来分别模拟酸性、中性和碱性的溶液，通过测定其酸碱度从而选择不同的净水方法。

《水的净化》的探究活动用到的主要材料包括：pH试纸、pH比色卡、白醋、食盐、小苏打、大石子、小石子、滤纸、水杯、污水。

教学片段：荒野丛林求生

如今，优越的生活条件使得很多学生缺乏独立意识，尤其是野外生存的能力。因此，笔者在课堂上首先设置情境，带领他们进行一次野外旅行，学习野外求生的基本技能之一——水的净化。

师：今天我和大家来一次说走就走的野外旅行，学习一种野外求生的基本技能。有请我们今天的野外旅游向导。

（播放贝尔在野外寻找水源，获得饮用水的视频。）

师：从山上流下来的泥沙水，一般情况下，可以直接饮用吗？

生：不可以。

师：为什么呢？

生：泥沙水中混入了很多泥沙，不能直接饮用。

师：你说得对！那么水中除了泥沙之外，还可能有哪些污染物？

生：可能有细菌。

生：可能有重金属等化学污染物。

师：没错，看来你们知道得还不少呢！众所周知，所有生物的生存都离不开水，人体內的水分一般占体重的60%～70%。如果我们直接饮用受重金属污染的水，污染物进入人体会导致急性或慢性中毒，严重的还会诱发癌症。

设计意图：创设情境，从学生感兴趣的话题出发，能使他们真正理解水对人类生存的重要性以及直接饮用污染水的危害。通过联系生活实际，激发学生的探究兴趣，引发他们思考。

教学片段：水的酸碱性测定

不同的水质可能会有不同的酸碱度，常用pH来表示。正常状况下，水是一种无色无味的透明液体，如果混入了某种杂质，会使它变成酸性或碱性，如柠檬味的饮料是酸性的，运动型的饮料一般是碱性的。

师：今天我们就用生活中的食盐、白醋和小苏打来模拟不同水质的酸碱度。

（学生用pH试纸分别测定白醋、小苏打溶液、食盐溶液的pH。）

师：大家思考一下，对照比色卡，白醋、小苏打溶液、食盐溶液分别显什么性呢？

生：白醋在比色卡上显示的颜色对应数字比7要小，显酸性。

生：小苏打在比色卡上显示的颜色对应的数字大概是12，显碱性。

生：食盐在比色卡上的颜色对应的数字接近于7，显中性。

师：你们说得都很对！看来大家对酸碱度已经有了一定的了解。那大家再想一想，如果把这三种溶液混合，会显什么性呢？

（小组合作，将三种溶液混合在一起，并用pH试纸测定pH。）

师：看大家都做得很快，谁来展示一下你们组的结果？

生：我们的显酸性。

生：我们跟他们结果不一样，我们的显碱性。

师：为什么会有不同的结果出现呢？

（学生略有所思，小组讨论三分钟后，得出了结论。）

生：酸放多了，就会显酸性;碱放多了，就会显碱性;如果两个一样多，就会显中性。

师：你说得又对又详细！看来大家已经真正掌握不同水质酸碱度不同的意义了。

设计意图：学生对酸碱度的认识还不太清楚，将不同溶液和生活中的材料联系在一起来研究不同水质的酸碱性，既通俗易懂，又让学生明白知识来源于生活，增加了知识的实用性和趣味性。

教学片段：水的净化方法

自然界的水或多或少地含有像泥沙这样的不溶性杂质和像食盐这样的可溶性杂质，因此自然界的水都是混合物。如何除去这些不溶性和可溶性的杂质呢？自来水厂一般采用常规水处理工艺，它包括混合、反应、沉淀、过滤及消毒几个过程。

师：自然界中的水因混入了很多杂质不能直接饮用，针对水质的不同，需要对水进行净化处理。大家想一想，你们了解到的有哪些常用的净化水的方法呢？

生：可以把水烧开，我记得妈妈在家经常这么做。

生：可以通过过滤的方式，把一些杂质过滤掉。

生：我在电视上看到过加入活性炭，可以更好地把脏水变干净。

师：嗯，不错，活性炭是一种很好的吸附剂，谁还有其他方法？

生：我觉得蒸馏的效果会更好一些，它利用了使水变成蒸汽，再让蒸汽冷凝下来的原理。

（学生畅所欲言。）

师：这些方法都可以使脏水变干净，只不过有的效果好，有的效果不太明显而已。除了大家说的这些方法，还可以加入明矾（一种净水剂）、小石子等。

设计意图：通过讨论，知道学生对净水方法的了解程度。通过提问，把学生知道的净水方法集中起来，增强他们探索问题的能力，同时使他们对水的净化方法有了更深的了解。

教学片段：设计净水器

掌握了水的净化方法还不够，如何将吸附、沉淀、过滤和蒸馏等净化水的方法有序地串联起来，就成了这节课要解决的问题。

师：大家先想一想，每一层应该放什么材料？顺序不同会对净水结果有影响么？提示一下，滤纸的作用是过滤一些更小的杂质。

生：应该没影响，用的材料都是净化脏水的，无论每一层放什么，最终都会把杂质过滤掉，得到干净的水。

（有的学生皱眉，摇了摇头。）

师：是这样的吗？

生：不是吧。

师：结果怎么样，大家亲自实验一下就知道了。

（小组合作，紧锣密鼓地操作起来。10分钟后，学生完成操作。）

师：通过动手操作，大家的想法是不是不一样呢？

生：不一样。

师：哪里不一样？

生：我觉得顺序不同是有影响的。

师：确实是有影响的。说一下你们小组是怎么设计的呢？

生：我们的想法是把大石子和小石子混合在一起，放两层，这样可以把大杂质和小杂质都过滤掉，第三层放滤纸，把一些更小的杂质过滤掉，最终得到干净的水。

生：好多水杯组合也可以，大石子和小石子交替，下面再放滤纸，也能得到干净的水。

师：想法很好！大家明白这三种材料的作用了吗？

（学生思考了一会儿，很快有了结果。）

生：大石子的作用应该是阻挡大的杂质通过，小石子的作用是阻挡小的杂质通过，滤纸是阻挡更小的杂质。我认为第一层应该放大石子，第二层放小石子，第三层放滤纸（如图1）。

师：你说得很准确，把三种材料的作用都说出来，不愧是大家心目中的“智多星”。

（学生对他鼓掌表示肯定。）

师：是否可以进一步升级，让净水效果更加好呢？

（学生又陷入了激烈的讨论和实际操作中。）

生：可以把刚才“智多星”说的组合再增加几层，这样相当于过滤好几次，可以达到更好的净水效果。

师：非常好！你们的想法真的出乎我的意料，我给你们看看其他作品，是不是跟你们做的有一样的地方呢！

（出示PPT，展示不同的创意。）

设计意图：一开始学生不明白三种材料的作用，通过小组讨论和动手操作、实验，反复尝试，调整三种材料的放置顺序，看不同顺序对净水结果的影响，最终总结出三种材料的作用以及更好的净水方法。通过亲身经历，学生拓展了思维，锻炼了动手能力，也在合作中创造了自我价值。

河北省保定市冀英中学（071000）