化学核心素养视域下的《水的净化》教学

张树青

摘要：化学学科核心素养，反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求，全面展现了化学课程学习对于学生未来发展的重要价值。如何在化学教学中落实化学学科核心素养的培养，是每一名化学教师需要認真思考的问题。以《水的净化》一课为例，阐述以学生为主体落实化学学科核心素养培养的教学实践与思考。

关键词：学生主体化学核心素养水的净化

化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”等五个方面。这反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求，全面展现了化学课程学习对于学生未来发展的重要价值。如何在化学教学中落实化学学科核心素养的培养，是每一名化学教师需要认真思考的问题。本文以人教版初中化学九年级上册第四单元《水的净化》一课为例，加以探讨。

一、教学准备

（一）教材分析

《水的净化》是一节实验课，用实验将沉淀、过滤、吸附、杀菌消毒等净化水的方法有机串联起来。其中，过滤的操作是本节课的重点内容，也是初中化学重要的实验技能。学生在课堂上可以根据水的净化体会拉近化学与生活的距离，进一步感受化学就在我们身边，深化爱护环境、保护环境的情感。具体图1

内容（目标）分解如图1所示。

（二）学情分析

学生对天然水、自来水和纯净水有一定的感性认识，对水污染的事件也有一定的了解，且知道一些生活中净水的常识，但缺乏科学严谨的水的净化的思路。经过前面的学习，学生已经掌握了一些简单的操作技能，但对实验的规范操作以及对实验现象的观察能力、分析能力、归纳总结能力还有待进一步培养和提高。

二、教学过程

常规的教学设计，一般都是教师演示、学生模仿操作，其结果是学生听懂了、动手了，但是不能将知识和实验操作过程转化为化学学科能力，形成特有的化学学科思维，即化学核心素养没有得到有效锻炼和培养。要改变这种情况，课堂中应让学生经历不断试误的过程，在自我反思中不断总结和提升，逐步体悟化学知识的本质，理解化学学科的思维方式，体会化学学习的意义。为此，笔者展开了如下探索——

（一）创设情境，导入新课

师（播放泾河、渭河分界的航拍图片）这张图片可以用哪个成语来描述？

生泾渭分明。

师泾河水清而渭河浑浊。人们希望有一天，渭河水也能像泾河水一样清澈透明。（播放视频：教师来到汾河岸边一个化工厂排放污水的出口;这里的水浑浊不堪，略显蓝色，还散发出难闻的气味;教师在此处取了一些水。出示实物）同学们，这就是视频中老师取得的水样，现在将这杯水样与纯净水对比一下，这杯水样中含有哪些杂质？

生泥沙等不溶物。

师还有什么？

生色素和难闻的气味。

生还有一些肉眼看不到的微生物。

师我国的水质标准是清澈透明、无异色和异味、无细菌和病毒。那么，这节课我们就要化身“水处理工程师”，将取回的水样净化为纯净水。

（二）小组合作，自主探究

师在家里喝水的时候，从暖水瓶倒出来的水有一些水垢，而此时你又很渴，来不及重新烧水，你会怎么做？

生澄一澄。

师对。这种方法在化学上叫作“静置沉淀”，可将不溶性的大颗粒沉淀到容器底部。同学们现在再来观察一下水样，上层的水变得澄清了吗？

生没有。烧杯底部有一些大颗粒，但是上面的水还是有些浑浊。

师对。通过静置，大颗粒不溶物沉淀下去了，还有一些悬浮的小颗粒沉不下去，怎么办呢？这时需要加一些絮凝剂来帮助它们沉淀。我们一般选用的是明矾，它溶于水后形成的胶状物质可以吸附杂质，加速杂质的沉降。那么，如何将这些沉降的杂质与水分离呢？想一想，生活中，你有过固液分离的经历吗？

生用滤网将豆浆中的豆渣过滤掉。

生用漏勺捞饺子。

生茶杯中的滤网可以将茶叶和水分开。

生做饺子馅时，将切好的蔬菜放在笼布里，可以将菜中的水挤掉。

生装饺子的饺子盘下面有窟窿，可以将饺子上的水漏下去。

师同学们都是生活的有心人！化学上，我们把固液分离的操作叫作“过滤”。（出示“合作学习任务一”的学习单，如图2）接下来，请同学们完成合作学习任务一，限时5分钟。

（学生完成合作学习任务一。）

师请各小组派代表介绍你们的净化装置。

生（第一组，展示图3）这是我们小组设计的净化装置，滤纸可以将不溶性杂质过滤掉。

合作学习任务一

学习任务：以小组为单位，利用下列实验器材，设计净化装置。

实验器材：铁架台、漏斗、滤纸、玻璃棒、烧杯、矿泉水瓶、剪刀、石子、活性炭、棉花、纱布、胶头滴管。

学习要求：

（1）设计并组装净化装置，时间3-5分钟。

（2）将组装好的净化装置拍照并上传。

（3）介绍净化装置，每组不超过1分钟。介绍程序是“净化材料—能净化什么—不能净化什么”。

生（第二组，展示图4）这是我们小组设计的净化装置，里面的石子、纱布和活性炭可以除掉不溶性杂质，另外活性炭还能吸附一些异味和色素。

师同学们完成得都很棒！（出示“合作学习任务二”的学习单，如下页图5）现在，请大家完成第二个合作学习任务，限时3分钟。

（学生完成合作学习任务二。）

合作学习任务二

学习任务：以小组为单位，利用设计组装的净化装置净化水样。

实验器材：小组设计组装的净化装置。

学习要求：

（1）开展实验，时间3分钟。

（2）拍摄操作视频并上传，每组拍摄的视频不超过2分钟。

（三）认真观察，自我纠错

师同学们，现在老师来演示過滤操作，请认真观察。

（教师演示过滤实验操作，学生观察。）

师现在播放同学们刚才的操作视频，请大家对照刚才老师的演示，找一找自己的问题。

（教师播放学生的操作视频，学生发现自己的错误并进行纠正。）

师老师刚才的演示，其操作要点可以用“一贴、二低、三靠”来描述，你能找到对应的操作吗？

生“一贴”应该是滤纸紧贴漏斗。

师说滤纸紧贴漏斗内壁更准确。同学们要注意尽量用规范的化学语言来描述。

生“二低”是滤纸低于漏斗边缘，液面低于滤纸边缘。

生“三靠”指烧杯尖嘴紧靠玻璃棒，玻璃棒紧靠三层滤纸的一边，漏斗下端紧靠烧杯内壁。

师同学们归纳得很准确。现在来观察第一、第二小组的实验现象，他们选用了两种不同的装置净化水。同学们观察到了什么现象？

生第一组的装置得到的滤液是蓝色的，第二组的装置得到的滤液是无色的。

师这是什么原因造成的？

生第二组的装置里多加了活性炭，活性炭有吸附作用。

（四）拓展视野，总结全课

师刚才同学们通过过滤操作除掉了不溶性杂质，利用活性炭吸附了异味和色素，那滤液里还有杂质吗？是什么呢？

生还有微生物。

师对。那如何除掉微生物呢？工业上一般采用氯气来消毒。我们来看看自来水厂是怎么将自然界的水净化为自来水的。（展示自来水厂净化水的流程，如图6）这些步骤中，有一步是化学变化，你能找出来吗？

师参观完自来水厂，评价一下我们自己作为“水处理工程师”合格吗？（稍停）自来水厂经过这样处理输送到用户家中的水是纯净物吗？可以直接饮用吗？

生不是，是混合物，水中仍含有一些可溶性杂质，如钙、镁化合物。

生不能饮用，一般要将自来水煮沸后才能饮用。

师为了让人们能喝上放心水，科学家研制出了很多新型净化水的装置。（展示下页图7）这是最新的家庭净水器的工作原理，感兴趣的同学可以课后继续关注。想知道宇航员用的水是怎么来的吗？（展示图8）请同学们阅读资料。

师今天同学们化身“水处理工程师”，自己设计了净化水的装置，并检验了效果;明白了每一步操作净化的程度，了解了最前沿的水的净化方法;体验了科学探究的乐趣;体会到我们的水来之不易。希望大家今后能够从我做起，爱护水资源，爱护我们共同的家园。

三、教学反思

（一）“科学态度与社会责任”的培养

本节课上，通过观看山西省母亲河——汾河的污染情况，激发学生的忧患意识和危机意识。接着，围绕如何净化水这一重要课题，让学生动手做、动脑想、动口说，采取合作的方法，感受将污水净化为纯净水的不易，生发保护环境、净化环境的责任担当，并懂得热爱家乡应从我做起的道理。

（二）“证据推理与模型认知”的培养

本节课的学习过程是“分析生活中固液分离的方法→借鉴到过滤装置的设计→分析自来水厂净化装置图”，使学生在完成“实物分析→模型建构→模型论证”的过程中，逐步了解化学建模的基本方法，培养运用模型描述和解决化学问题的基本能力，逐步体会建模在化学学习中的重要意义。

在模型建构的过程中，教师通过不断提问来激发学生思考，如：这样的装置（模型）能净化水吗？要想实现更好的净化能力，应该如何改进装置呢？自来水厂的净化装置图与我们设计的净化装置有何不同呢？这些问题，只有通过动手实验，才能加以验证。这样的教学设计，体现了从实物抽象，到逻辑推理，再到实验验证的科学学习过程，有效培养了学生的证据意识和推理能力。

（三）“科学探究与创新意识”的培养

本节课通过创设解决身边污水问题的现实情境，引领学生自主设计过滤装置，并解释、评价其原理和装置。这个过程给了学生试误、探索、创新的机会，会让学生逐渐感受到化学学科作为实验学科的本质特征，体验到科学探究的乐趣和创新求变的价值，从而较好地发展了学生的科学探究兴趣和创新意识。