4.3.1 海洋的探索 教学设计--浙教版（2024）科学八年级科学上册

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4.3.1 海洋的探索（第1课时）（教学设计）
年级 八年级 授课时间
课题 4.3.1 海洋的探索
教学 目标 科学观念:了解海水淡化的基本概念及其现实意义。理解反渗透法和蒸馏法的核心原理，掌握海水淡化的主要方法及技术特点,了解海洋资源的重要性及其开发方式. 科学思维:能利用反渗透法的原理解释海水淡化模拟实验中净水与废水的差异。通过蒸馏法的原理分析生活中的类似现象。结合全球海水淡化案例，思考技术选择需综合考虑成本、能耗、环保等多维度因素，培养系统性思维。 探索实践:通过实验探究海水淡化技术的操作要点 态度责任:在实验操作中严格遵守药品取用的安全规范，尊重实验数据，避免主观臆断；通过小组合作完成溶液配制任务，养成严谨的实验态度和节约资源、安全操作的责任意识。
教学 重难点 重点： 海水的淡化 海洋的探索和开发
学情 分析 本节内容选自浙教版八年级科学上册第四章第3节《海洋的探索》（第1课时），重点探讨海水淡化的方法及其原理、海洋资源的开发与利用。学生在前几节课中已经学习了水溶液的基本概念和溶解性等知识，具备一定的基础化学知识和实验操作经验，这为理解海水淡化技术提供了必要的背景支持。他们对“如何从海水中获取淡水”、“海洋中有何丰富资源”等问题充满好奇，适合通过实验演示和案例分析激发探究兴趣。然而，在认知层面，学生虽然了解一些常见的分离方法，但对于反渗透法、蒸馏法等较为复杂的海水淡化技术理解有限，容易混淆这些方法的工作原理及适用场景。此外，对于全球水资源分布不均、部分国家依赖海水淡化作为主要饮用水源的社会现实缺乏深刻认识。在学习能力方面，学生已掌握基本的实验技能，但在设计和执行模拟海水淡化的实验过程中，仍需进一步提升数据记录与分析的能力，并学会从多维度评估技术方案的优劣。他们正处于具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键时期，需要借助具体的实验操作、现象观察以及案例讨论，帮助其建立系统化的科学思维模式，培养定量分析能力和综合评估能力。同时，结合我国海洋强国战略及深海探测技术的发展实例，有助于增强学生对科学技术应用价值的认识，激发他们对未来职业规划中涉及环境保护与资源开发领域的兴趣，进而提高社会责任感和使命感。
教学 准备 课件、课本、视频、活动器材等
教学过程
教师活动 设计意图
新 课 导 入 中国拥有长达 3 . 26 万千米的海岸线，如何“发展海洋经济，保护海洋生态环境，加快建设海洋强国”已成为一个重大的战略部署。海水如何淡化？海盐如 何提取？如何让海洋成为新的牧场？ 通过"中国拥有3.26万千米海岸线"等现实数据，引出"发展海洋经济，保护海洋生态环境，加快建设海洋强国"的国家战略，创设现实问题情境，激发学生对海洋探索的兴趣与思考，建立学习与国家发展的联系。
新知讲授 一、海水的淡化 世界上70%以上的人口居住在离海洋120km以内的区域，尽管海洋中有丰富的水，却不能直接饮用，所以海水淡化是人类追求了几百年的梦想。 1.海水淡化的相关概念 海水淡化的定义: 海水淡化是指从海水中脱盐取得淡水的过程。 海水淡化的意义: （1）截至2021年，全球海水淡化工程规模超过1亿吨/日，惠及100多个国家。 （2）在一些中东国家，海水淡化水是国民饮用水的主要来源。 （3）海水淡化作为淡水资源的替代与增量技术，愈来愈受到重视。 海水淡化的方法: 目前，全球的海水淡化技术已经日趋成熟，主要包括反渗透法、蒸馏法、冷冻法等几十种方法。中国的海水淡化技术已经取得突破性进展，并在全球占领了一定的市场。 2.反渗透法 反渗透膜的定义: 反渗透膜是模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，是反渗透技术的核心构件。 反渗透膜的作用：反渗透膜能截留水中的各种无机离子和大分子溶质，而水则能从半透膜渗出，从而取得比较纯净的水。 反渗透膜的意义：反渗透法具有净化水水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点，在海水淡化工程上得到了广泛应用。 1.配制3.5%的食盐水100mL(模拟海水),倒入A水槽。 2.用试管取2mL模拟海水，滴入硝酸银溶液，可观察到什么现象 3.连接反渗透滤芯(内含反渗透膜)、微型增压水泵和水管，组装成如图4.3-1所示的海水淡化装置。 4.启动水泵抽取A水槽中的模拟海水，把经过滤芯后的净水导入B水槽，废水导入C水槽。 5.几分钟后，用滴管从B水槽吸取1~2mL净水加入试管，滴入几滴硝酸银溶液，可观察到什么现象 3.蒸馏法 把水加热到沸腾，产生的水蒸气经冷却形成液态水的方法称为蒸馏法，用这种方法收集到的水就是蒸馏水。 4.纯净物 蒸馏水中杂质非常少，可以将其看成是单一由水组成的。 定义：这种仅由一种物质组成的物质，叫作纯净物。 举例：氧气、氢气、蒸馏水、氯化钠、铜。 (2)纯净物与混合物的比较 例题：下列水中属于纯净物的是( ) A.河水 B.蒸馏水 C. 矿泉水 D.天然水 二、海洋的探索和开发 海洋是世界上食品、石油、天然气以及矿产资源的重要来源地。图4.3-6所示的是人类对海洋资源的开发和利用情况。 1.海洋中的资源 (1)海洋为人类提供了丰富的资源 ①海洋矿物资源：石油、煤、铁、铝钒土、锰、铜、石英岩等。 ②海水化学资源：氯、钠、镁、硫、碘、铀、金、镍等。 ③海洋生物(水产)资源：鱼类、虾类、贝类、藻类等。 ④海洋动力资源：潮汐能、波浪能、海流能、温差能、盐差能等。 2.人类对海洋资源的利用 人类通过渔业捕捞、水产养殖、海上油井、海底采矿、海浪发电、海 水淡化等方式获取了大量的海洋资源，为人类的生存和发展提供了有力保障。 3.人类对海洋资源的保护 人类在开发海洋的同时要尽到保护海洋的义务，避免对海洋的过度开发，减少对海洋的污染，共同维护海洋的生态环境。 4.我国海洋探索的进程 近年来，我国的海洋科考取得了巨大进展，尤其是深海探测技术 迅速发展，为我国建设海洋强国提供了重要支撑。 直至今日，海洋仍然有着许多未解之谜。辽阔而深邃的海洋环境神秘莫测，尤其是深海黑暗、寒冷、缺氧、高压的极端环境更是让人望而却步。那么,科学家是怎样探索海洋的呢 为了获取更多的海洋信息，科学家发明了很多探索海洋的新技术。近年来，我国的海洋科考取得了巨大进展，尤其是深海探测技术迅速发展，如图4.3-8所示，为我国建设海洋强国提供了重要支撑。 可燃冰 可燃冰，又称为“天然气水合物”或“甲烷水合物”,是水和天然气在高压和低温条件下产生的一种固态物质，外形类似冰或固体酒精，点火即可燃烧，其微观上为笼型结构，如图4.3-9所示。可燃冰储量丰富、分布广阔，且燃烧后仅生成少量的二氧化碳和水，污染极小，因此被国际公认为石油和天然气的最佳替代能源。可燃冰主要分布于深海或陆域冻土中。 据探测，海底可燃冰的储量至少够人类使用1000年。中国可燃冰主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带以及东北冻土带。2020年，蓝鲸二号海上钻井平台在南海海域试采点火成功，在水深1225米的南海神狐海域，攻克了深海浅软地层水平井钻采核心技术，创造了产气总量和日均产气量两项新的可燃冰开采世界纪录。 从"世界上70%以上人口居住在离海洋120km以内区域"的现实问题切入，引出海水淡化的必要性，帮助学生建立海水淡化的基本认知，理解其现实价值与战略意义。 介绍反渗透法、蒸馏法、冷冻法等海水淡化技术，强调中国海水淡化技术的突破性进展，引导学生认识科技发展与国家需求的关联，培养科技自信与民族自豪感。 通过反渗透膜的定义、作用和意义的讲解，结合模拟实验操作步骤，帮助学生理解反渗透法的原理，培养科学思维和实验探究能力，将抽象原理与具体操作相结合。 解释蒸馏法的原理，通过"蒸馏水中杂质非常少"的说明，引导学生理解纯净物的概念，建立"蒸馏法→纯净水→纯净物"的逻辑链条，深化对物质纯度的认识。 通过纯净物与混合物的对比表格，清晰呈现两者的区别与联系，帮助学生建立科学分类思维，纠正"海水是纯净物"等常见误解，培养严谨的科学观念。 通过"海洋是世界上食品、石油、天然气以及矿产资源的重要来源地"的介绍，引导学生认识海洋资源的重要性，建立海洋与人类发展的紧密联系。 系统分类海洋资源（矿物、化学、生物、动力资源），帮助学生建立海洋资源的全面认知框架，培养分类思维和系统性思考能力。 通过列举渔业捕捞、水产养殖、海上油井等方式，说明人类对海洋资源的实际利用途径，强化海洋资源与人类生存发展的关联，激发资源合理利用意识。 强调"在开发海洋的同时要尽到保护海洋的义务"，引导学生思考海洋开发与环境保护的平衡，培养可持续发展观念和生态保护责任感。
课 堂 练 习 【典例1】 如图是荒岛求生时利用海水获取饮用淡水的装置，这种淡化海水的方法最接近于（　　） A．过滤 B．结晶 C．沉淀 D．蒸馏 【答案】D 【解答】A、过滤是用于分离液体中不溶性固体杂质的方法，不能去除海水中的盐分等可溶性杂质，故错误。 B、结晶是溶质从溶液中析出的过程，通常用于分离可溶性固体混合物，不是海水淡化的主要方法，不能有效去除海水中的盐分得到淡水，故错误。 C、沉淀是让水中的不溶性固体杂质沉降下来的方法，无法去除海水中的可溶性盐分，故错误。 D、在图中装置里，海水在太阳照射下受热汽化变成水蒸气，水蒸气在塑料膜上遇冷液化形成淡水，这与蒸馏过程中物质先汽化后液化的原理相符，故正确。 故选：D。 【典例2】水是生命之源。下列有关水的说法或做法正确的是（　　） A．淡化海水的方式无法缓解淡水紧缺问题 B．工业废水直接排入河道可循环使用 C．农业上通过喷灌、滴灌等方式节约用水 D．可大量开采地下水以满足人们的需求 【答案】C 【解答】A、淡化海水能够得到淡水，该方式能够缓解淡水紧缺问题，故A选项错误； B、工业废水中含有大量的有害物质，如重金属、酸碱物质等，如果直接排入河道，会污染水体，不仅不能循环使用，还会对生态环境造成严重破坏，故B选项错误； C、农业上采用喷灌、滴灌等方式，可以根据农作物的需求精准供水，减少水的浪费，是节约用水的有效措施，故C选项正确； D、大量开采地下水可能会导致地面沉降、地下水位下降、海水倒灌等一系列环境问题，不利于水资源的可持续利用，所以不能大量开采地下水来满足人们的需求，故D选项错误； 故选：C。 【典例3】水是一种重要的自然资源。下列有关水的认识或观点不正确的是（　　） A．纯净的矿泉水不含任何溶质 B．蒸馏法得到的水是纯净物 C．纯净的水不导电，但生活中所用的水一般是能导电的 D．随着社会的发展和人口的增长，水资源已经出现严重危机 【答案】A 【解答】A、矿泉水中常含有一些可溶性的矿物质，故错误； B、蒸馏法得到的水中只含有一种物质，是纯净物，故正确； C、纯净的水不导电，属于绝缘体，但生活中所用的水由于含有一些矿物质，一般是能导电的，故正确； D、随着社会的发展和人口的增长，水资源已经出现严重危机，我们一定要节约用水，故正确。 故选：A。 【典例4】化学概念间在逻辑上有如图所示的部分关系，对下列概念间的说法正确的是（　　） A．纯净物与混合物属于交叉关系 B．单质与化合物属于交叉关系 C．空气和混合物属于包含关系 D．氧化物与化合物属于并列关系 【答案】C 【解答】A、混合物是由两种或两种以上的物质组成；纯净物是由一种物质组成；纯净物与混合物属于并列关系；故A错误； B、由同种元素组成的纯净物叫单质；由两种或两种以上的元素组成的纯净物叫化合物；单质与化合物属于并列关系，故B错误； C、空气属于混合物，二者属于包含关系，故C正确； D、氧化物是指由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素；化合物与氧化物属于包含关系正确，故D错误。故选：C。
课 堂 小 结 一、海水淡化 定义：将海水脱盐以取得淡水的过程。 方法：有反渗透法、蒸馏法、冷冻法等。 二、海洋资源与开发 海洋中的资源：海洋为人类提供了丰富资源，包括海洋矿物资源（如石油、煤、铁、铝矾土、锰、铜、石英砂等）、海水化学资源（如氯、钠、镁、硫、碘、铀、金、镍等）、海洋生物（水产）资源（如鱼类、虾类、贝类、藻类、潮汐能、波浪能）、海洋动力资源（如潮流能、温差能、盐差能）。 人类对海洋资源的利用：涵盖渔业捕捞（获取海洋生物资源）、水产养殖（人工培育水产品）、海上油气开采（开采海底石油和天然气）、海底采矿（提取矿物资源，如锰结核）、海浪发电（利用波浪能转化为电能）、海水淡化（解决淡水资源短缺问题）等方面。 我国海洋探索的历程：在深海探测技术上有发展，如深海载人潜水器（“蛟龙号”）、海底观测网络与无人潜航器、海底资源勘探（可燃冰试采）等；开展海洋科考调查、海洋生态保护研究；致力于建设海洋强国，支撑蓝色经济可持续发展，应对气候变化与海洋灾害。
板 书 设 计
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