泉水的生态足迹与循环过程探究模拟-课程备课.docx

泉水的生态足迹与循环过程探究模拟一、设计理念在义务教育新课程语境下，跨学科主题学习活动与学科主题学习活动相对应，重视综合素质培养，强调知识整合、问题解决和价值关切，带动课程综合化实施，成为培育核心素养的重要育人载体。据此，本课程设计以学生为中心，倡导探究式学习，强调知识与实践的结合以及跨学科知识的综合运用。通过创设情境、提出问题、实验设计探究和反思讨论等教学活动，激发学生的好奇心和求知欲,培养学生的科学探究素养和创新能力。同时，注重学生思维能力的培养，引导学生从抽象到具象，从理论到实践，逐步构建完整的知识体系。二、教学目标（I）通过对农夫山泉嗅酸盐超标热点的引入讨论，创设真实情景，培养思维发散，联系实际和准确表述的能力；（2）掌握“水循环”的基本过程，并用图像模型表示''水循环”臼然过程，培养从抽象到具体、从理论到模型的问题具象能力：（3）利用实验室和日常生活中的简单器具和材料设计和搭建模拟水循环的简易实验装置，促进学生实践模拟、严谨观察、细致记录、科学分析的实验探究能力。三、教学方法和工具教法：PB1.教学：STEM教学；探究式学习；合作学习：引导探索；真实实验模拟学法:实验操作：H主探窕；观察记录；合作讨论教学工具I多媒体课件；实验器材（铁架台、不锈钢托盘、三口烧瓶及导管、酒精灯等）：模型制作材料（彩色橡皮泥、塑料托盘、型料盒等）。四、教学流程JR焦何创设情境自主思考概念初实验设计记录1«作知识巩IIB考点冏履讨论总站拓JR实践问题情境索养达成五、教学过程环节教师活动【教师提问】同学们，我们都知道水是生命之源、生态之基、生产之耍，我国自古以来就特别注重对水的尊重、利用与保护，更是修建了一系列的水利工程，大禹治水的故事、都江堰等工程更是闻名天下。当然，这些只是我们与水关系的小聚焦问题，创设情境7min部分体现，除了这些之外，同学们还能想到哪些与水相关的事与物呢？【教师回应与追问】嗯，同学们说的都很好。正因为我们与水的关系如此密切，如何用水、安全用水更是我们关注的重点。如果同学们关注新闻热点的话，或许会知道前段时间爆出的农夫山泉溪酸盐超标的新闻报道引发r社会广泛关注【展示新闻资料1.同学们对此有什么看法？【热点聚焦】近期，农夫山泉浪酸盐超标的新闻报道引发社会关注，作为饮用水源，矿泉水浸酸盐超标引发人们时健康的担忧。【资料展示】相关新闻资料。漠酸盐含达欧盟上网世卫2B级致癌粉人*提人UJ能致悲心、腌僦、旦今影肾肮和神经系统国%癌症中心将没假押即可能致癌7依语呼招蹦加侬山。痢1三【教师回应与提问】嗯，同学们讲得都有一定道理。那么，老师这里还有几个问题想请大家思考一下：矿泉水从何而来？矿泉水中的浪酸盐乂是从何而来？在获得矿泉水的整个过程中是否还可能存在其他污染呢？【教师引申总结】好，时间有限，我们先讨论到这里，相信通过互相的讨论交流，同学们一定获得了自己的答案。实际上，矿泉水主要来源于地衣泉水与地下水，而矿泉水中的溪酸盐主要来自于泉水等天然水源臭氧消毒后的副产物；对于水质污染，除了新闻中提到的溟酸盐问题危害人体健康，二氧化硫、二氧化氮等有害气体排放造成的酸雨不仅会污染水源，还会破坏生态系统（树木植被和土壤）,“白色污染”和污水排放等也会造成直接的水源污染，所有的这些最后都会汇入到同一个循环系统中一一即“水循环”，最终对环境生态和人类健康造成威胁。自主思考，概念初建20min【教师承上提问】因此，想要解决这些问题，了解“水循环”是关键。虽然“水循环”这个词听上去像一个专业的专有名词，但每个人在生活中都一定直接接触过“水循环”，我们对它并不陌生，相信每位同学在听到这个词的瞬间，头脑中一定闪过了一些画面。那么，有没有同学可以列举一些你认为的水循环过程呢？【材料阅读】没错，这些都是水循环过程的重要体现。在此，我们不妨设想一下，如果没有水循环，我们的生活的地球和社会将会是一幅怎样的光景？请同学们先阅读以下这些材料。材料一历史上，黄土高原郁郁葱葱，被草木覆盖，但随着气候变化和人类活动加剧，该地区森林覆盖率逐渐减少，最终成为荒山秃岭。没有了植被的保护，地表径流会携带大量的泥沙汇入河流。黄河每年将大约16亿吨泥沙输入渤海，其中有约4亿吨泥沙沉积在入海口处。数千年来，大量的泥沙输入渤海，海岸线不断向外延伸。而黄土高原由于水土流失，逐渐变得千沟万壑、支离破碎。材料二不同历史时期黄河中下游平原海岸线变迁图（图1）、黄土高原沟壑纵横的景现图（图2）、黄河携带大量泥沙的景观图（图3。A*IM*Sa50他为It为皂网”8：tese*MwnwftM"m"Ea«图1图2图3材料三长江蕴含着丰富的水能资源，三峡水电站年平均发电量约为847亿千瓦，相当于用5000万吨原煤发电产生的电量，三峡水电站供电的覆盖范围涉及11个省级行政区。【教师提问】大家都看完这些材料了吧。接下来，老师有两个个问题想考考大家，大家根据自己的理解回答即可，不必纠结对错。问题一：黄河中下游不断扩展与黄土高原地貌逐渐支离破碎之间有着怎样的联系？问题二，三峡大坝等水力发电厂的能量来源是什么？其来自什么能量的转换？【教师回应与总结】同学们回答的很好。就像同学们说的那样，黄河水的冲刷将黄土高原的泥沙带到了卜游，一方面导致了黄土高原支离破碎的地貌，甚至促使了北方沙尘天气的频繁；另一方面，也扩张了中下游的平原地区，带给了我们更多宜居的土地。我们也利用了水在自然落差较大区域产生的势能，修建水坝，将这些能量转化为我们所需的电能，减少了煤电的使用，既缓解了能源危机，乂保护了环境。试想，如果没有了这些“水循环”，往轻了说，或许只是少了一种能源转换和塑造地貌的方式；往重了讲，没有了降水，全球的水资源分布将更加不平衡，干旱的地方将更加干旱。因此，水循环的存在具有重要的意义，主要是塑造地表形态；物质迁移；能量转换；使得全球各种水体处于不断更新的状态；维持全球水量的动态平衡五个方面，我想同学们对这几个意义多少都有所感悟。【教师引导与知识引申】讲r这么多，那么水循环究竟包括哪些部分呢，它们又有着怎样的关系呢。下面请同学们试着将下图中箭头代表的水循环过程标注出来（提供“降水、下渗、地表径流、地下径流、蒸发、水汽输送”的选项），并试着指出哪些是海陆间循环、海上内循环、陆上内循环的部分【展示空白图】。空白图【教师点评展示】（请部分学生展示自己的结论，适当点评）。前面儿位同学都展示了自己的思考和结论，那么实际上的水循环过程是怎样的呢？【展示完成图和立体图】完成图立体图【教师说明】从图中我们可以看出，水通过蒸发和植物蒸腾作用从地面输送到天空；水汽在天空中从浓度高的地方输送到浓度低的地方，形成了水汽输送，当水汽富集到一定程度在一定条件下就形成了降水；通过降水，水乂重新回到地面，一部分落到海中，一部分落到陆地，形成地表径流，也就是江河湖泊，同时一些水渗透到地下，形成地下径流，也就是我们常说的地下水：陆地上的地表径流在地势差的作用下，最终重新汇入海洋，海水又重新蒸发，以此往复，最终形成了水循环的过程。实验设计，记录操作30min【教师引导】纸上得来终觉浅，我想同学们肯定不满足与纸上的知识。接下来，就让我们动起手来，尝试用一些简单的材料和器材模拟水循环的过程吧。I展示实验方案和装置示意图）方案如下：实验仪器及材料：铁架台、不锈钢托盘、三口烧瓶及导管、酒精灯、蝌料托盘、彩色橡皮泥、塑料盒。实验装置：1.用铁架台夹住不锈钢托盘（位置较高，模拟高空，可在托盘上方放几块冰帮助水蒸气冷凝）、塑料托盘（用细针刺出若干小孔,位置较低，略有倾斜，示意地表）利用彩色橡皮泥制作山地模型（含山峰、山脊、山谷），放置于塑料托盘上；3.铁架台夹好装有导管的三口烧瓶，导管口指向不锈钢托盘底部;4.塑料盒略微倾斜,放置于塑料托盘下方。装置示意图【教师讲解实验操作】（根据实验方案描述实皖装置）虽然我们已经有了实验方案，但在真正动手组装之前，还请同学们稍安勿躁，老师先来讲解一下实验的具体操作过程：1.在三口烧瓶中注水，点燃酒精灯加热，利用导管将水蒸气导向不锈钢托盘底部，同时观察记录各部分相应现象；2.向蒸干冷却后的烧瓶中加入新的水和少量洗衣粉（模拟水源污染），待搅拌均匀后，点燃酒精灯加热，利用导管将水蒸气导向不锈钢托盘底部，待水蒸发干后用P1.I计测试各部分水pH情况并记录。3.将各部分水源收集后重新加入到烧瓶中，重复2中操作，以此往复几次，每次测试记录各部分水PH情况并进行比较（一定程度模拟水循环中的净化作用）。此外，在操作过程中同学们一定要注意安全，酒精灯点燃时要小心，熄灭时一定要用盖帽盖灭,在实验进行过程中一定要仔细观察记录实验现象和结果【展示观察记录表工那么接下来就请同学们按小组动手进行实验吧。观察点记录分析湿集三口tttR及3的逸理半不朋俐托做底稣观系地科托包模蚁的地表观察“小九的方知昼自观察记录表【教师活动】（巡视各组，关注学生规范安全操作）（实验结束）【教师点评讲解】（展示点评各组记录结果）。同学们的实验都做得不错，总结下来，从各组的记录观察中，我们可以得到以下这些实验现象或结论1.三口烧瓶及导管处：三口烧瓶中的水因受热不断蒸发，被导引到不锈钢托盘卜方，导管口附近出现白色水雾（这模拟地表水蒸发、水汽输送、水汽凝结成云等水循环环节）；2.不锈钢托盘底部：不锈钢托盘底部逐渐出现r小水珠，小水珠逐渐变大并滴落（这些现象模拟了云中小水珠逐渐变大变重后形成降雨的过程）；3.塑料托盘（模拟地表）上I越来越多的水因重力作用滴落到橡皮泥模拟的山体上，又继续在重力作用下沿着山体往下流，最后汇集到倾斜的型料托盘较低的一侧（模拟了陆地降水汇集形成地表径流后流向地势较低处，部分地表径流继续流动入海的过程）；4.霍料托盘小孔和下方塑料盒：随着塑料托盘中水量的增多，部分水开始从塑料托盘的小孔中漏出，滴落到下方略有倾斜的塑料盒中并顺流到较低处（模拟了地表水的下渗、地下径流等水循环环节）。知识巩固，考点回顾25min【教师引导】我们现在通过模拟实验对水循环过程有了更深的认识。但我们也要认识到水循环是一个开放的体系，在水循环的过程中物质的溶解沉淀过程是不可避免的，这也是水中污染存在的两种主要形式，回顾书本，我们学过它们的哪些相关知识？【教师追问1】嗯，看来同学们对学过的知识都记忆深刻，接卜来我想首先请同学来回答一下：什么是溶解性？什么又是溶液？只有理清了这些基本概念，我们才能进行进一步的研究。【教师引导】同学们回答的很好，溶液就是有溶质溶解在溶剂中形成的物质，溶质能够溶解在溶剂中能力就称为溶解性。在生活中，同学们一定观察到过盐能够溶解在水中，而油则会漂浮在水上，不同物质的溶解性是不同的，是哪些因素影响了物质的溶解性呢，同学们不妨先仔细分析一卜这些现象【展示实验现象汇总表】，然后得出相应的结论。实验号溶灰溶剂实验现象实验结论1食盐水室温溶解蔗糖溶解消石灰难溶解2仅用油水室温不溶解（分层）汽油溶解3硝酸水室温少量理溶解加热完全溶解实验现象汇总表【教师总结】没错，同学们总结的很好。不同物质在同一溶剂中的溶解性不同；同一物质在不同溶剂中的溶解性也不同，这些