课程说明

在渗透了STEM理念的“水的净化”教学活动中，注重学生综合运用各个学科的知识、思维、能力和态度去解决问题，注重学生STEM素养的提升, 注重激发学生学习化学的兴趣。

01

创设情境 问题导入

当今，水体污染俨然成为了一个困扰全球的问题，再加上水资源短缺和浪费等，未来的水资源形式会更加严峻。

那么同学们，面对如此严峻的水污染状况，我们能用什么方法去净化水资源呢？在日常生活中，当我们身边的水被污染了，我们能想到什么方法净化呢？哪位同学可以回 答一下？

学生观看教师所展示的图片，并结合自己的生活实际，思考并回答浄化水可以用到的办法。

设计意图

•从学生所熟悉的事物入手，激发其学习化学的兴趣和欲望。

•通过向学生展示四幅对比鲜明的图片，使学生意识到水体污染的严重性，以及水净化的必要性、迫切性，从而意识到水的净化不仅是一个科学问题、技术问题，同时也是社会问题，直接关系到人类社会的可持续发展，关系到绿水青山的建设，关系到中国梦的实现。

评录：在情境引入这一部分，涉及到了STEM理念中的数学问题，与教学目标中的情感态度价值观相符。

02

明确问题

教师活动

通过前面的热身，现在我们分析要想达到水净化的目的，就要用到水的净化装置。对于不同用途的水，净化装置的原理、净化工艺都不尽相同。我们要学习的就是联系 生活实际，设计并制作出一款“简易净水器”。整个过程下来，就能实现净化我们身边水的目的。

教师介绍目前常用的净水方式：

教师通过多媒体等方式向学生们介绍常用的净水方式和操作方法。

•过滤：是一种常用的净水方法，主要可以将沉淀和溶液分离开来。当溶液和其中的沉淀共同通过过滤装置，例如：滤纸后，沉淀被过滤装置截留，溶液则是通过过滤装置流出，从而使沉淀与溶液分离。

•蒸憾：是利用沸点不同净化水的一种方法。它首先将水进行加热，使其变为水蒸气，再降温冷凝成水，这样一个过程后，可以除去水中的可溶性杂质，达到硬水软化的目的。

•超滤：是一种以压力为推动力的膜分离技术，超滤微孔直径小于0.01微米。利用这种技术，在保证水中原有的微量元素和矿物质的基础上，将水中的细菌、铁锈和胶体等一些有害的物质彻底除去。

•反渗透：其原理是在高于溶液的渗透压下，根据溶液中的一些物质（如：离子、细菌等）不能够透过半透膜，从而将这些杂质与水分离。由于反渗透膜的膜孔径大概为1纳米左右，所以能够将水中的溶解盐、微生物等强效除去，去除率高达97%〜98% 。

教师介绍常用水净化的技术、原理和工艺流程：

•饮用水的净化

饮用水根据不同的来源分为：地表水和地下水。

当饮用水的水源为地表水时：通常主要是除去水中的悬浮物、胶体和病原微生物。采用的技术为混凝、沉淀、过滤和消毒。利用过滤可以使水中的悬浮物质沉降，混凝则是在水中加入混凝剂，吸附水中的悬浮物质使之沉降，然后利用根据不溶物粒子直径的大小，利用过滤的技术将不溶于水的物质去除，最后可以利用氯消毒、杀菌的性质，除去水中的病原微生物。具体的工艺流程如下：

当饮用水的水源为地下水时：对饮用水的常规处理主要是除去水中可能含有的病 原体微生物。对于没有特殊有害物质的地下水源，只需要进行消毒就可以了，具体的工艺流程如下：

•中水的净化

所谓中水，就是指浇花、冲厕所等不直接与人体接触的用水。它主要对生活中的 优质杂排水、杂排水以及生活污（废）水进行集流通过处理，然后再生得到的。

它的净化流程比较复杂：

生物氧化法：在生物膜上附着大量微生物，当污水与其接触时，其表面的微生物就会作用于污水，从而可使污水得到净化。

混凝气浮是指利用混凝剂使胶状 物质结合成絮状，因絮状物质具有网状结构，容易截留气泡，可以使絮状物质上浮，从而达到净化的目的。

活性炭是最为常见的一种净水物质，它对可溶性有机物和色素均有良好的吸附作用。

学生活动

在教师讲解的过程中认真听讲，并记录各种水处理的技术和原理，体会各个水净化的流程。

设计意图

•明确本节课所学习的意图。

•对不同用途的水净化的技术和流程有一个具体全面的认识。

•通过对该部分内容的学习提高学生资源节约的意识，有利于培养学生的科学态度与社会责任，对化学有关的问题，做出正确的价值判断。

评录：在明确问题阶段，将STEM理念中的科学、技术渗透其中，有利于教学 目标中三个维度的实现。

03

协作探究

教师活动

在明确问题之后，将学生分为小组进行协作探究，鼓励学生从相互交流中，得到启发，从而解决问题。

引导学生围绕如何净化水的问题，联系实际的生活去展开思考，怎样去做一个简易的净水装置。

例如：江水中的泥沙如何去除？溶于水的物质利用什么方法可以去除？水中的微生物如何去除？从日常水龙头获取的水，为什么总会有一股特殊的气味，是什么物质？为什么煮沸之后，味道就消失了？在煮沸的过程中，有多少能量获得，又有多少能量损失？

学生活动

学生进行分组协作学习，围绕实际生活中水净化的问题，并结合教师先前给出的有关工业净水技术以及常用水净化的技术、原理和工艺流程，由部分成员负责研究“简易净水器”中要用到什么科学知识、什么净水的技术，其他成员分析如何用生活中常用的材料去如何组装净水器，达到什么需要。

设计意图

•通过小组协作学习，提高了学生与人沟通、交流的能力。

•学生围绕“水的净化”这一 STEM问题，以探究的形式讨论如何制作简易的 净水器，提高学生的探究能力。

评录：在协作探究阶段，渗透STEM理念中的科学、技术和数学的问题，有利 于教学目标中知识与技能、过程与方法的实现。

04

制定方案

教师活动

为了避免学生盲目的进行设计方案，教师提前为学生准备了“构思方案”模板，以此作为学生方案设计的支架。同时要时刻观察各小组同学的完成情况，在学生遇到 困难时要及时的进行指导。

总任务：不受教师举例的影响，充分发挥你的创造力，设计一个符合实际应用的 “简易净水器”。

并在如下的图纸上画出你所设计的“简易净水器”。

“简易净水器”设计图

学生活动

以小组为单位，制定出所要制作的“简易净水器”的设计方案，并画好设计图纸。

设计意图

•在教师所给例子的基础上，学生通过协作探究完成“简易净水器”的方案制 定，培养了学生的创新思维和能力。

•培养学生自觉运用净水方面的知识去解决现实生活中真实问题的总识。

评录：在制定方案阶段，渗透STEM理念中的科学、技术和数学的问题，有利 于教学目标中知识与技能、过程与方法的实现。

05

设计建造

教师活动

教师在学生制作简易净水器之前要将一些注意事项提前告知学生。并在制作的过 程中，对学生出现的问题及时地给予指导。

学生活动

学生按照自己的设计图纸，制作简易净水器。

设计意图

•由设计图纸直接转到实际动手操作，锻炼了学生的工程学思维，同时学生的 建造能力与动手能力也得到了锻炼，加深学生对于净水知识的理解和认识。

•结合学生实际情况完成的简易净水器的制作，是学生将创意实现的重要环节。

评录：在设计建造阶段，渗透STEM理念中技术和工程学的思想，有利于教学 目标中知识与技能、过程与方法的实现。

06

测试改进

教师活动

组织学生进行测试，并在测试之前，将工程测试的方法介绍给学生。

学生活动

通过测试，学生发现自己作品的不足之处，并能够通过头脑风暴，对自己作品所 出现的问题进行改进。

设计意图

应让学生明白，任何事情都是经历多次的尝试才能成功的，工程的设计也是这样 一个经过不断测试，发现问题、改进问题的一种形式。

评录：在测试改进阶段，渗透STEM理念中的工程、数学的问题，有利于教学 目标中知识与技能、过程与方法的实现。

07

分享交流

教师活动

•组织学生展示成品

要求：每组派一名成员上台展示成品，每个小组三分钟的时间进行汇报展示， 在展示过程中，允许其他同学提出问题，被提问的学生需要解答该问题。

• 使用“自制简易净水器”学习评价表对学生以及作品进行评价。

学生活动

向老师和同学展示本小组的成品，并从小组分工情况，在完成任务过程中，遇到的问题有哪些，小组是如何解决的以及作品设计思想，目标完成情况，学习收获等几个方面来进行汇报。

设计意图

• 了解评价的不同评价指标；

• 科学、客观的认识自己的作品。

评录：在分享交流阶段，渗透STEM理念中的科学、技术和数学的问题，有利 于教学目标中过程与方法的实现。

08

总结强化

教师活动

•教师组织学生一同总结在该“STEM”项目中学到水净化的知识、方法与技能等。

•教师围绕简易净水器的设计，给学生拓展一些有关于水净化的知识，例如：中国净化海水技术和工程的进展。一方面为了拓宽学生知识面的，激发民族 自尊心和自豪感，同时也为了学生以后参与生活中真实相关问题的解决做准备。

学生活动

• 与老师一同总结在该“STEM”项目中学到水净化的知识、方法与技能等。

•认真听老师所拓展的知识。

设计意图

•通过总结强化，巩固和加深了学生对知识、方法与技能的掌握，让学生真正接触一些实际生活中的污水净化的知识，培养学生的工程意识。

•整门课程通过基于情境的学习与实践，帮助学生正确认识水的净化对于生活 与社会的影响，培养学生自觉运用净水知识去解决现实生活中真实问题的意 识。

•有关净水知识的拓充，拓宽学生知识面，激发民族自尊心和自豪感，同时也为了学生以后参与生活中真实相关问题的解决做准备。

评录：在协作探究阶段，渗透STEM理念中的科学、工程的问题，有利于教学 目标中知识与技能、过程与方法和情感态度价值观的实现。

“水的净化”与日常的生活、生产紧密相连。在STEM课程教育中，包含丰富 的化学知识与科学、数学等其他学科知识，并且在自制“净水器”中考查与培养学生的工程素养。

与此同时，在教学过程中出现一些问题也是值得思考得。因为本次教学活动，属于探究式教学过程，学生自主的进行学习，那么对于学生发散同时又活跃的思维来说，就要求教师对于本次教学活动的教学目标和脉络有一个十分清晰的把握，既要鼓励并激发学生进一步思考，同时又不能过于限制了学生们的想象力和创新思维。

文章来源：中国知网

作者：刘雪 延边大学

转自：STEAM教师

（声明：除21CN青少年科创家原创文章外，21CN青少年科创家分享和转载的文章皆为促进STEAM科创教育在中国的传播，仅做学习交流，非商业用途，都会注明来源，如文章、照片的原作者有异议，请联系小编微信：mysteam123，快速处理或删除，谢谢支持。）

原标题：《优秀STEAM案例 | 水的净化》

阅读原文