3. 水的净化 教学设计
1理论支撑
一、《课标》的基本理念中，明确提出“学生是科学学习的主体”、“科学科学课程的内容要满足社会和学生双方面的需要”以及“科学课程应具有开放性”。这要求我们的教学设计要从学生的情况出发，认真了解、分析所教学生的认知水平、知识储备、接受能力等方面因素，关注、联系现代科学技术的发展趋势和前沿技术，利用广泛存在于学校、家庭、社会、大自然、网络和各种媒体中的多种资源进行科学教学。
二、近些年，我市中小学课程改革呈现出走出课堂、打开校园围墙的趋势。2005年东城启动蓝天工程，搭建了课外活动管理信息平台,建设了数据库和门户网站,开发了500家资源单位作为蓝天工程资源库。旨在让学生提前走进社会、了解社会,充分整合、利用社会资源，为学生营造无疆界的大课堂。2008年北京市启动社会大课堂，旨在利用社会资源为教育服务。两者的宗旨都在于促学生全面发展，但近些年，两者又都不约而同的向课程渗透，回归课程。因此，我们要充分开发社会资源为科学教学服务。
三、2014年根据北京最新颁布的《中小学培育和践行社会主义核心价值观实施意见》，从新学年开始，全市所有中小学将把走进社会大课堂实践学习列入课时计划，时间不少于全部学时的10%。
因此，我们要借助已有经验，对博物馆资源进行教学化开发，将社会资源与学科对接，开展适宜的教学活动，最大化地落实《课标》中的要求，促进学生全面发展。
2教学内容
一.在课标中的位置及要求：
从《课标》看，本单元《生活中的水》属于“地球与宇宙”领域中一级主题“地球的概貌与地球的物质”中的二级主题“地球的物质之二：水”；但本节课（《水的净化》）却出现在“物质世界”领域中一级主题“物体与物质”中的二级主题“物体与物质之三：物质的变化”中。那么这节课就是一节跨领域建构科学概念的课程。《课标》中关于“水的净化”的内容标准是：3.3了解物质的变化有的可逆，有的不可逆。认识这些变化对人类生活的影响。
分析课标，“物体与物质”是本课主要围绕的核心概念，“物质的变化”是围绕在核心概念下的主要概念，其分解概念之一就是本课所对应的“物质的变化有的可逆，有的不可逆”概念，活动建议是“讨论水的污染与净化”。学生在本课的学习中，直观感受沉淀、过滤和消毒三种常用的水的净化方法，初步获得“在某些情况下（物理变化），被污染的水可以通过净化恢复为洁净的水”的认识，并了解到如果水受到化学污染，通过这三种净化方法无法还原。为学生构建“物质的变化有的可逆，有的不可逆”的概念打基础，同时渗透环保教育。总之，本课构建着“物质世界领域”科学概念同时，兼顾“地球与宇宙”领域，属于跨领域建构科学概念的课程内容。
二.在教材中的位置：
《水的净化》是首师大版的《科学》教材第2册第一单元《生活中的水》中第3课内容。本单元的起始课《水能溶解一些物质》为本课做了铺垫和分析，让学生知道在水中一部分物质容易溶解，而另一部分物质不容易溶解，而去除水中不容易溶解的物质的方法与过程就是水的净化的方法与过程。而后一节课《保护水资源》则在渗透“地球与宇宙”领域中的科学概念同时，继续《水的净化》这一课渗透“物质领域”的科学概念——“物质的变化有两种，可逆的和不可逆的”。被污染的水如果发生的是可逆变化，是能够通过净化方法去除杂质，如水中混有可溶解于水中的食盐是可以通过蒸发的方法去除。如果水发生的是不可逆变化，就不能仅通过本课方法再变成干净的可直接利用的水，也就造成了水资源的浪费和污染。所以，我认为在教材中《水的净化》这一课有着承上启下的作用。
3学情分析
一.学生相关经历分析
当今我们正处于信息爆炸式的时代，学生获取信息和知识的渠道和方式不再限于课堂和课本，因此我们要时刻关注和了解学生已有的经验。我校注重培养学生的读书习惯，每个班级都设置读书角，让学生订购自己喜欢的杂志和报刊。科普类的杂质和书籍非常受学生喜欢，常见的有《小学生领先一步学科学》、《小哥白尼》、《未来科学家》等。其中《小学生领先一步学科学/水与空气》这本书中有涉及到本课的知识，如第二部分“干净的水”中“安心饮用的自来水的制造过程”、“让我们这样来饮用自来水”等。
此外，我校师生曾走进“北京自来水博物馆”进行参观和学习，进一步、全方位地了解自来水的生产、监测过程，补充了课本之外的知识，让学生从理论知识走进实践活动，丰富学生的科学体验。
更值得教师关注的是，我校学生家长具有较高素质，他们非常注重学生全面发展，学校领导更会通过各种途径给学生创造广泛的学习和实践机会，因此，我校学生在学习本课之前，具有较为宽广的知识面和丰富的科学体验。
二.科学概念水平分析
学生通过三年级上半学期和本单元起始课的学习，了解水的基本性质，即无色透明、无气味、无味道、无固定性状、会流动的液体；以及水能溶解一些物质的概念。学生利用所学知识能够判断一杯不干净的水中有哪些杂质。学生对于如何净化水不是很了解，一部分学生能够说出“过滤”，或者描述过滤的方法，很少能说出“沉淀”的方法，也不知道加速沉淀的药品——明矾，以及如何使用明矾加快沉淀。
三.能力水平分析
三年级的学生对科学课，尤其是动手实验的科学课有着天生极大的兴趣和求知欲。通过上学期的实验研究活动，学生能够操作简单的对比验，认真观察实验现象并做简单记录。但是本课的“过滤”实验对他们来说却是一个比较大的跨越，要求实验操作要准确，注意规范操作的地方较多，学生操作时容易遗忘和忽略一些关键点（比如搅拌棒放在三层滤纸一边并且不能把滤纸戳破等）而导致实验效果不太好。所以，在实验前教师需要提出严谨科学的实验要求，在本阶段培养他们逐渐形成规范的、良好的实验习惯，如按步骤有条不紊的做实验，按照顺序观察，用语言或绘画记录实验现象等。
四.思维水平分析
对于三年级学生来说，他们主要还是依赖直观的、感性的材料完成直观动作思维，即丰富多样的实验体验可以帮助他们。比如在本单元第一课“水能溶解一些物质”中，学生很难抽象地理解“溶解”概念，那么学生做“高锰酸钾溶解于水”的实验，看到紫色的高锰酸钾颗粒在水中逐渐变小直至整杯水变成紫色的现象时，就可以直观、形象理解“物质在水中分解成极细小的、肉眼看不见的颗粒并均匀地分散在水中，这种现象称为这种物质能够溶解在水里”这一概念。
4教学目标
通过本课规范地操作过滤实验，以及使用身边材料设计过滤水的方案，使学生了解沉淀、过滤和消毒这三种净化水的方法。通过借助仪器进行观察、小组合作探究、讨论交流等手段初步培养学生的探究和实验能力。通过学生自己的学习资源和社会大课堂的资源懂得能够直接饮用的水来之不易，我们要珍惜、保护水资源。
5重点难点
重点：通过本课规范地操作过滤实验，以及使用身边材料设计过滤水的方案，使学生了解沉淀、过滤和消毒这三种净化水的方法。
难点：培养学生做实验的能力以及通过实验进行科学探究的意识与方法。
6教学过程
活动1【导入】创设情境引发问题
师提问：假期的时候我到美国的黄石公园去探险，带的水都喝光了，正在口渴的时候突然发现了一条河，于是从河里舀上一杯水，就像这杯（展示一杯脏水），问题：我可以直接喝这杯水吗？
生回答：（预设）
生A：能，渴急了就得喝，命重要。
生B：不能。水不干净就不能喝。
生C：能，只要稍加处理就能。比如过滤。
生D：阐述出净化方法。
意图：
通过创设生活中可能遇到的情境，引发学生思考问题。根据学生的回答而提出的追问引起认知冲突，也从中了解学生已知和经验，作为教学资源引出下一环节。
活动2【讲授】分析自然界中的水
针对学生上面可能出现的回答，教师实施下面教学策略。并抓学生生成引出教学内容。
策略A：组织学生对此观点进行反驳，或教师引导：如果在野外喝了这杯脏水闹急病了怎么办，会不会更麻烦？
预设学生回答：
学生自己可以反驳这样的观点，并至少发展为策略B
策略B：这杯水怎么不干净？有什么？
板书记录：土、沙子、植物碎渣……
谈话：自然界中的水中有很多泥沙、土、植物和动物残渣等，我们称为“杂质”。
预设学生回答：
生A：水里有沙子和土。
生B：水里有漂浮物。
生C：水里有细菌、微生物等。
整体看，学生会将这些都汇报出。
将学生发展到至少C
策略C：过滤能够去除这杯水中所有的脏东西吗？
这些东西有什么特点？
沙子和土有什么特点？
漂浮物有什么特点？
细菌、微生物有什么特点？
预设学生回答：
生A：颗粒大，比较沉。
生B：很轻，浮于水面。
生C：肉眼看不见
策略D：直接把学生的已有知识或经验作为教学资源向实验环节推进。
学生将观察到的汇报交流
至此将教学推向实验环节。
生B：很轻，浮于水面。
生C：肉眼看不见
意图：
分析自然界中的水，为后面的学习做铺垫。
活动3【活动】讨论如何去除杂质
师情境助推：
我想只要把这些杂质去除了，就能放心的喝水了。可怎样去除呢？
预设学生回答：
学生会想到放一放沉淀一下和过滤。
意图：
讨论沉淀能否去除杂质。
活动4【活动】沉淀去除水中一部分杂质
情境助推：
当时我把那杯河水放了放，几分钟后观察它有什么变化？可以喝了吗？
预设学生都能认同放一放更可以干净些，但也会有分歧。
生A：可以喝了。水里的沙子和土就沉到底了。
生B：不可以，不是所有的杂质都能沉下来。
师讲授：
将水静置一段时间，去除水中相对重杂质的方法叫做沉淀。这个过程比较慢，老师给大家准备一样东西——明矾，它可以加快实验速度，请同学们试一试。
学生实验操作：
放入明矾，用玻璃棒搅拌，静置，观察并记录。
师提问：对比一下，静置前后的这杯水有什么变化？
学生思考、回答：
预设学生回答：
生A：上面的水变干净了，而杯子底下有一层沙土。
生B：我看不出有什么变化。
策略A：
提问：为什么我们什么也没做，这杯水上部分就变干净些了呢？
预设学生回答：
生A：因为沙子、土颗粒大，比较沉，就沉到水底了。
策略B：
我们用显微镜看一看水到底干净吗？
学生观看用显微镜看看沉淀后水中的情况并作汇报。
生：水中的杂质确实减少了，但还是有，并能看到微生物。
意图：
了解沉淀可以去除水中颗粒较大的杂质，并会做沉淀实验。
活动5【活动】学生规范地做过滤实验
提问：
这时候我能直接喝这杯水吗？
预设学生回答：
生A：可以。水很干净。
生B：不能直接喝，我们在显微镜中会看到水中还有杂质。
策略A：继续追问
我们用显微镜看到沉淀后的水滴里还有杂质。它们和沙子、土有什么不同吗？
预设学生回答：
生：颗粒更小，漂在水中，不容易沉淀下来。
策略B：继续追问
这些杂质与沙子和土有什么不同呢？
预设学生回答：
生A：再沉淀一会儿。
生B：把脏水用衣服的布过滤一下。
继续提问：
我要怎样去除这些杂质？
顺势让学生交流汇报设计实验方法
组织学生汇报方法
预设学生能够借用桌上的实验材料设计过滤实验
谈话：
这种去除水中杂质的方法叫做过滤。
板书：过滤
实验室中，我们有非常规范、科学的方法去过滤水中的杂质。
演示过滤实验
提示实验关键点：三靠、两低、一慢
学生回顾实验需要注意的关键点：
1）三靠：烧杯嘴靠玻璃棒，玻璃棒靠漏斗放三层滤纸一侧，漏斗尖儿靠空烧杯内壁。
2）两低：滤纸低于漏斗边缘，漏斗尖儿低于烧杯边缘。
3）一慢：倒水时要慢。
组织学生做过滤实验并巡视、个别辅导
学生分组实验
提问：
滤纸上有什么？
过滤前后的水有什么变化？
预设学生回答：
有杂质。
过滤后的水变干净了。
意图：
通过给予一定的实验材料让学生设计实验，培养学生的观察能力和设计实验的能力。
培养学生的基础实验技能，向学生渗透科学实验的规范和严谨。
活动6【活动】学生尝试用简单材料过滤去除水中杂质
谈话：
看来这个方法确实管用，可是我去探险的时候可没带上这套实验材料，那可怎么办啊？你们看看老师背包里有什么可以利用的？
预设学生回答：
生A：口罩。口罩可以过滤空气中的颗粒污染物，应该也可以过滤水中的杂质。
生B：餐巾纸。因为餐巾纸和滤纸比较相似，应该也有过滤的作用。
引导学生用口罩、餐巾纸作为实验材料做过滤实验。
学生分组做实验
提问：
你们做得实验过滤效果如何？
回答：
两种材料都有一定的过滤效果。
谈话：
看来用这些材料也有过滤效果。咱们学校的一位同学也想到了可以用口罩中的活性炭滤芯顾虑生活废水，她将废水再次利用，可以浇花、墩地，甚至可以洗衣服，但是唯独没有提到能饮用。
提问：
那么在野外的时候，过滤完的水我能喝了吗？
预设学生回答：
生A：能。看着挺干净的，无色透明的水就能喝了。
生B：能，多过滤几遍就能喝。
生C：不能，里面还有肉眼看不见的细菌。
检验：
那么就让我们用显微镜看看过滤后水吧。
学生看到显微镜下活的细菌
意图：
从生活经验出发，培养学生细心观察事物的本质以及能利用材料解决问题的能力。
活动7【活动】消毒去除肉眼看不见的杂质
情境助推：
过滤后还有这么多细菌，那我该怎么办呢？
预设学生回答：
生A：需要煮沸。
生B：加药品。
生C：不能，里面还有肉眼看不见的细菌。
谈话：
用煮沸或放药品的方法可以去除水中肉眼看不见的微生物和细菌，这种方法叫做消毒。
追问：
用沉淀、过滤和消毒3种方法后，我可以直接喝这杯水了吗？
预设学生回答：
生A：可以。水中的杂质都被去除了。
生B：不可以吧。可能还有溶解在水里的杂质。
意图：
了解煮沸和放药品杀灭水中细菌的方法叫做消毒。
过渡到日常生活中的自来水问题
活动8【活动】自来水厂如何净化水
谈话：
当我们在野外极端条件下，如这条果河水没有受到比较严重的污染，那么经过这三种方法、步骤后，我可以喝了。但是生活中，我们还是要饮用自来水的。
提问：
那么，你知道或认为自来水厂的水是如何净化的吗？
学生讨论：
生A：自来水厂可能也是通过沉淀、过滤和消毒的方法净化水。
生B：自来水厂可能有很多大池子装有大过滤板给水过滤。
生C：有所了解，介绍给同学。
出示自来水厂净化示意图，并简要介绍自来水厂的净化过程。
谈话：
针对这个问题老师对北京自来水博物馆的讲解员进行了采访，我们听听她是怎么说的吧！
学生观看视频了解自来水的净化程序，当水源被污染时自来水厂的处理方案以及如何保护水资源。
引导学生对博物馆资源（视频采访）进行学习。
意图：
1.让学生结合本节课所学净化方法对生活中的事物进行思考。
2.让学生发现自来水厂的净化过程与本节课所学净化方法基本相同
3.详细的了解自来水厂净化水其实是在沉淀、过滤和消毒这些步骤的基础上工艺和设备更加复杂、精细，体现我们的科技水平发达、高端。利用博物馆资源扩充学生知识面。
活动9【活动】拓展
谈话：
我们生活中，水除了喝以外，还会做很多事情，这其中就会有很多将水变脏的情况。那你能调查一下学校和家庭中这种情况吗？并尝试设计制作一组净化装置，净化这些水。
学生倾听，激发兴趣和尝试的欲望。
意图：
充分利用学校的资源，帮助学生从课本学到的知识迁移到实际生活中的问题，培养学生调查研究的科学精神和能力。
课件8张PPT。水的净化
三层滤纸用口罩中活性炭滤芯过滤脏水。自来水厂是怎样净化水的？再 见
