主题式STEAM课程地球保卫战.docx
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主题式STEAM课程地球保卫战
地球保卫战
任务一:
污水大作战
一、教学目标
1.认识地球水资源现状
2.了解水中的污染物去除方法
3.动手实践做出一个净化水的净水器
二、教学重难点
教学重点:
让学生了解到节约用水的重要性与保护水资源的责任心
教学难点:
水中各种污染物的去除方法
三、教学器材
\
教师用
学生用/每组
备注
不需课前分装
需课前分装
器材
净水器套装、滤纸、活性炭粉末、
4盆污水
试剂
注:
器材多备2组
四、教学过程
(一)情境引入
我们本次的课程主题是地球保卫战,地球保卫战,同学们有没有
想到要打哪些战呢?
学生回答。
老师总结:
我们要与破坏地球的一切
行为做斗争,保护好我们每天耐以生存的地球。
那么你们知道我们人类的哪些行为会破坏到地球呢?
学生思考并回答。
老师总结:
我们乱丢垃圾,乱砍伐树木,不节约用电用水,不选择环保的出行方式出行等都是对地球的破坏。
因此我们要与这些行为作斗争,要采取恰当的措施去解决这些问题。
那么我们本次的主题课程,就是要让你们学会怎样去保护地球。
接下里,让我们一起走上保护地球的道路好不好!
实验铺垫:
刚刚我们总结了很多破坏地球的行为,其实这些行为都可以总结为以下几点。
1、对于地球水资源的破坏;2、对于地球土壤资源的破坏;3、对于地球空气资源的破坏。
控制我们自己的行为是第一要求,但是采取一些措施去改善己经造成的污染更显得尤为重要,我们今天第一节课,就要来学习怎样去改善我们地球的水资源。
在做这个实验之前,我们首先要了解目前地球上的水资源是怎样的一个情况。
首先看一下世界地图。
从世界地图中可以看出,蓝色部分是有水的地方,其余的颜色基木都是陆地。
由此我们可以知道,世界上水的含量是非常非常多的。
但是这么多水对我们来说真的都有有用么?
学生回答。
很明显,海洋里而的水对人类来说是不能够直接饮用的。
对于我们人类有用的水只有淡水,那么淡水在世界上有多少呢?
我可以告诉你们这样一个数据,如果地球是一个100%的整体,那么其中72%是水存在的地方,陆地只有28%,这听起来水资源很丰富,但是对我们人类有用的淡水资源只占总共的水资源中的2.5%。
这是不是非常的少了?
少的还不仅仅是如此,这么少的淡水,其中大部分还在地球的南北极冰川处,被冰冻着,还有一些被藏在很深的地下,除去这些水之外,我们人类能够直接利用到的水,只有江河湖泊和地下水中的一部分,约0.026%o现在同学能不能告诉我,我们地球的水资源是丰富呢?
还是紧缺呢?
其实是很紧缺的,只是我们很幸运,生活中水源充沛的江南一带,世界上好多缺水的国家,一辈子连洗澡的经历都没有。
下面看几张图片。
看完这些图片,相信你们肯定会有所感触,所以我们今后要克制
自己浪费水的行为,多想一想缺水的人们,说不定我们每省下一些水,就会给缺水的人们带来一片温暖。
实验过程
节约用水是必须的,但是生活中很多人由于乱丢垃圾,污染了很多的水,而我们今天就是要学会怎样去净化那些被人们污染的水。
接下来我们就去外面看一看是否有很多地方的水被污染了,然后学习怎样去净化这些水。
2到3名老师带领学生走出课堂,去自然界中寻找被污染的水,然后制作净水器来净化水。
制作净水器的实验过程:
污水中,有哪些污染物?
学生回答。
有各种各样的垃圾、有臭味、有恶心的颜色等,那么我们怎样利用手里的器材去除这些污染水的赃物呢?
我们能否把它变得和我们家里的自来水一样干净呢?
现在开始动手来做吧。
老师事先准备好4盆污水(在水中分别加入1.撕碎的小塑料袋;
2.磨碎的彩色粉笔灰;3.加入色素;4.加入香精)
探究过程:
让孩子利用手中的材料,把4盆污水净化干净,每净化一盆污水的时候,只能选用一种材料。
经过探究,得出结论:
1.纱布与卵石过滤较大物质(不溶物质)
2.石英砂过滤较小物质(不溶物质)
3.活性炭吸附可溶物质(有色有味的物质)
4.蓬松棉吸附最小物质(不溶物质)
石子类的材料可以除去大的垃圾,但是溶于水的污染物几乎不能除去;活性炭既可以除去大的垃圾,也可以除去溶于水的污染物,但是活性炭除大的垃圾的时候容易造成堵塞现象。
注:
套装中的活性炭颗粒较大,吸附效果不明显,需换用很细的粉末活性炭
学生探究结束之后,总结实验结果。
然后教师把4盆污水混合在一起,让学生把一开始所用的器材组合在一起使用,过滤所有的污水。
组合在一起之后,顺序很重要,如果活性炭放在第一层,很容易造成堵塞。
教学总结
学生回顾:
教师总结:
任务二:
土壤守卫战
一、教学目标
1.认识地球土壤污染的现状
2.了解影响土壤的一些因素
3.动手实践学会检测土壤的健康情况
二、教学重难点
教学重点:
让学生了解到保护土壤的重要性
教学难点:
学会利用测量工具检测土壤的健康情况
三、教学器材
\
教师用
学生用/每组
备注
不需课前分装
需课前分装
器材
土壤检测仪、PH试纸、生石灰、
小苏打、白醋、六孔板、滴管
试剂
注:
器材多备2组
四、教学过程
情景引入:
同学们,上一节的课程我们把外面的污水给净化了,回家后,你们有没有做到节约用水,或是净化一些污水呢?
学生回答。
生活中除了水资源的污染,还有哪些比较严重的污染呢?
学生思考并回答。
刚刚有个学生提到了土壤污染,接下来给你们看一下图片,土壤污染到底是怎样的?
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从图片中可以看出,土壤的污染物太多了,我们平时一些不经意的小小的不文明行为就可能会对土壤造成一些严重的污染。
花花草草的生长离不开健康的土壤,所以我们保护好土壤,也是保护好一些花草树木。
实验过程:
1)认识酸碱性
一般土壤中的污染物过多,会影响到土壤的酸碱度、光照度、湿度。
健康的土壤,这几项数值多可以让植物在上面健康的成长,而污染后的土壤,其数值就会变化,从而让植物无法生长。
同学们知道这几项数值是什么意思么?
学生思考并回答。
湿度就是含水量,酸碱度的介绍要演示化学物质的分类。
1提供PH试纸、六孔板,和学生说明PH试纸的用法,然后让学生测试生活中的一些东西的酸碱度。
(测试水、口醋、小苏打溶液、石灰水)
我们测试的水是呈现弱碱性的,弱碱性的水对人类的身体有好处,如果水变成酸性,就不适合人们长期饮用。
2老师介绍酸碱性的危害与好处。
提问酸遇到碱会发生什么现象,学生思考并回答。
在六孔板中倒入一定量的苏打水(不能过多),用PH试纸测试的时候是呈碱性的,然后利用滴管缓慢的加入口醋,每滴入三滴之后用PH试纸检测一遍,直到溶液变成了酸性。
该过程的PH会从碱性慢慢的变成中性然后变成酸性。
让学生理解酸碱是可以互相抵消的。
2)学会使用土壤测仪:
我们上节课认识了酸碱的知识,那么土壤中的酸碱我们怎么去检测呢?
如果仍然利用PH试纸的话那就太麻烦了,而且还不精确,现在老师给你们再认识一个好东西,土壤检测仪,它不仅仅能够检测酸碱,还能够检测土壤的湿度和光照度,是不是很厉害?
同学们拿到之后观察一下,之后老师就要教你们怎么使用它了。
探头长度:
20.5cm(不能直接放到水里测水哦会损坏电极的哦!
)使用方法:
测土壤PH值和湿度时,先将探头尽量深地插到土里(10CM以上)(请注意:
不能直接插入水中测试)
土壤PH值测量:
拨动笔上的按键到PH,PH是酸碱度键,对应表上的是8-3.5数值,ALKALINE是碱,ACDIC是酸,数值7基本是中性,数越小说明酸度越大,请根据植物的品种调整土壤酸碱度
土壤湿度测量:
拨动笔上的按键到MOIST,MOIST是水份键,对应表上的是MOIST,DRY是干,WET是湿,数值1-3(红色部分)说明需要浇水,4-7(绿色部分)是合适的,请根据植物的品种调整浇水时间,8-10(蓝色部分)说明太湿了.
光照度值测量:
LIGHT键是光照度,测量范围0-2000流明,数值越大,说明光照越强,请根据植物的品种来决定是否需要遮阴.
温馨提示:
使用时注意插电极时不能碰到石头,不要用力过猛,否则容易伤害电极.用完后把电极洗干净.(请注意:
不能直接插入水中测试)
3)对策:
(此部分作为老师扩展,也可以向学生简单介绍)
1、热力学修复技术,利用热传导,热毯、热井或热墙等,或热辐射,无线电波加热等实现对污染土壤的修复。
2、热解吸修复技术,以加热方式将受有机物污染的土壤加热至有机物沸点以上使吸附土壤中的有机物挥发成气态后再分离处理。
热解吸附技术是目前世界上最先进的污染废弃物处理技术之一,主要处理对象为农药污染土壤、油田含油废弃物、罐底油泥等。
其作业原理为利用污染废弃物中有机物的热不稳定性,通过非焚烧的间接加热方式实现实现污染物与土壤的分离,并可将废弃物中的固相、油相、水相、气相绝大部分回收利用,从根本上实现无害化处理,因此该技术被广泛应用于全球的油田废弃物处理作业。
[8]
3、焚烧法,将污染土壤在焚烧炉中焚烧,使高分子量的有害物质?
挥发性和半挥发性,分解成低分子的烟气经过除尘、冷却和净化处理使烟气达到排放标准。
4、土地填埋法,将废物作为一种泥浆将污泥施入土壤通过施肥、灌溉、添加石灰等方式调节土壤的营养、湿度和pH值保持污染物在土壤上层的好氧降解。
对于可以用土壤酸度计检测土壤ph值与湿度,用土壤EC计检测土壤EC值,查看土壤改良效果。
5、化学淋洗,借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂在重力作用下或通过水头压力推动淋洗液注入到被污染的土层中,然后再把含有污染物的溶液从土壤中抽提岀来,进行分离和污水处理的技术。
6、堆肥法,利用传统的堆肥方法,堆积污染土壤,将污染物与有机物,稻草、麦秸、碎木片和树皮等、粪便等混合起来,依靠堆肥过程中的微生物作用来降解土壤中难降解的有机污染物。
7、植物修复,运用农业技术改善土壤对植物生长不利的化学和物理方而的限制条件,使之适于种植,并通过种植优选的植物及其根际微生物直接或间接吸收、挥发、分离、降解污染物,恢复重建自然生态环境和植被景观。
8、渗透反应墙,是一种原位处理技术,在浅层土壤与地下水,构筑一个具有渗透性、含有反应材料的墙体,污染水体经过墙体时其中的污染物与墙内反应材料发生物理、化学反应而被净化除去。
9、生物修复,利用生物,特别是微生物催化降解有机污染物,从而修复被污染环境或消除环境中污染物的一个受控或自发进行的过程。
其中微生物修复技术是利用微生物,土著菌、外来菌、基因工程菌,对污染物的代谢作用而转化、降解污染物,主要用于土壤中有机污染物的降解。
通过改变各种环境条件如,营养、氧化还原电位、共代谢基质,强化微生物降解作用以达到治理目的。
4)改善土壤:
老师提前准备好两种土壤,酸性和碱性,分别编号1和2,(酸性土壤加入一点柠檬汁或口醋,碱性土壤加入小苏打溶液)。
提供好两种
土壤后,让学生利用检测仪自行检测,记录下两种土壤的各种数值。
提出任务:
把酸性土壤变成碱性土壤,把碱性土壤变成酸性土壤。
土壤酸性过大,可以加入一些碱性物质中和。
土壤碱性过大,可以加入一些酸性物质中和。
在现实中,针对酸性土壤,可每年每亩施入20至25公斤的石灰,且施足农家肥,切忌只施石灰不施农家肥,这样土壤反而会变黄变瘦。
土壤碱性过高时,硫酸铝也被用来调节土壤pH值,因为它水解生成氢氧化铝的同时产生少量的硫酸稀溶液。
酸性:
PH值0——7
中性:
PH值7
碱性:
PH值7——14
过酸和过碱都会影响植物的生长。
因此酸碱度必须在大致的一个合适范围:
4——10之间。
任务三:
大气中的敌人
一、教学目标
1.认识空气中的主要成分
2.了解空气中主要成分的一些性质
3.了解大气中的有害气体
二、教学重难点
教学重点:
让学生了解到大气污染的危害性与急迫性
教学难点:
大气中有害气体的去除方法
三、教学器材
\
教师用
学生用/每组
备注
不需课前分装
需课前分装
器材
玻璃缸、风扇
试剂
注:
器材多备2组
四、教学过程
课程回顾:
学生总结前面所学知识。
教学引入:
前面我们已经学习了怎么去解决水资源和土壤资源的污染,生活中还有一种污染我们每天都需去面对,同学们知道是什么污染么?
学生思考并回答。
那么我们今天就来了解了解有关空气的污染有哪些?
并且学会运用怎样的方法去解决这个问题。
实验过程:
1•了解正常空气中的成分:
先提问学生空气中有哪些成分?
学生思考并回答。
学生可能回答的不是很全而,老师可以慢慢的提示。
比如空气中的氧气是我们人类呼吸所需要的气体,二氧化碳是我们人呼出来的气体,但是这两者在空气中占有的比例并不多,最多的是氮气。
氮气在空气中约占78%,氧气约占21%,可以看出来空气的成分几乎被氮气加氧气占满了,那么剩下的一点点空间,被一些其他气体所占据,其中稀有气体占据0.94%,而我们熟知的二氧化碳只有0.03%,其他气体或朵质加起来只有0.03%o这就是正常空气所具有的成分,但是现今空气污染越来越重,很多有毒有害气体也混在了我们周围的空气中,长期吸入这种有毒有害气体,我们就很容易引发癌症。
2.大气中有害气体的种类:
1固体颗粒污染(雾霾):
空气中的灰尘、硫酸、硝酸等颗粒物组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。
雾霾天气是一种大气污染状态,雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述,尤其是PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物)被认为是造成雾霾天气的“元凶”。
雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项组成,它们与雾气结合在一起,让天空瞬间变得阴沉灰暗。
主要来源有:
汽车尾气,北方到了冬季烧煤供暖所产生的废气,工业生产排放的废气,建筑工地和道路交通产生的扬尘,可生长颗粒,细菌和病毒的粒径相当于PM0.1〜PM2.5,家庭装修中也会产生粉尘“雾霾”.因此雾霾是空气中的一个很严重的污染物,但它不属于气体,相对于气体来说,它比气体的体积要大的多。
2二氧化硫、一氧化碳,氮氧化合物等有毒有害气体:
这几种气体都是属于有毒气体,对人体可以造成直接的伤害。
二氧化硫含量多,在大气中经过氧化,会形成酸雨降落下来,酸雨的危害性大而广。
来源有:
含硫燃料(如煤和石油)的燃烧,含硫化氢油气井作业中硫化氢的燃烧排放,含硫矿石(特别是含硫较多的有色金属矿石)的冶炼,化工、炼油和硫酸厂等的生产过程。
一氧化碳对人体的全身组织细胞均有毒性,会是细胞中的血红蛋口的携氧能力丧失,严重的会造成人类的直接死亡。
在冶金、化学、石墨电极制造以及家用煤气或煤炉、汽车尾气中均有co存在。
氮氧化合物也具有一定的毒性,它来自化石燃料的燃烧过程,如汽车、飞机、内燃机及工业窑炉的燃烧过程;也来自生产、使用硝酸的过程,如氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂等。
3室内空气污染:
室内空气污染是指由于各种原因导致的室内空气中有害物质超标,进而影响人体健康的室内环境污染行为。
有害物包括甲醛、苯、氨、放射性氨等。
生活中常见的现象就是刚刚装修的新房不能够直接入驻,因为家具油漆里面都会含有这类有害物质,需通风几个月后才能够入驻。
3•各种有害气体的去除方法:
把握住每类气体的特点,联系学过的知识,采取合适的方式去除。
(过滤、吸附)
4•思考净化操作,类比净化水装置,模拟净化雾霾:
净化水的时候,水能够从高处往低处流动,在流动的过程中让它经过净化装置,就能够实现水的净化,但是空气怎么让它经过净化装置呢?
学生思考并回答。
利用风扇。
模拟实验:
利用制烟片在一个玻璃缸里面充满烟雾,模拟雾霾,玻璃缸盖子用一块纸板盖上,中间挖一个洞,让风扇镶嵌在洞里面,启动风扇,玻璃缸中的烟雾会立马除干净。
利用此现象设计空气净化器。
5•设计空气净化器:
给学生提供画纸、画笔,自主设计空气净化器模型。
老师分析每位学生的设计可行性,帮助学生完善设计,设计图设计好之后,总结需要哪些器材,后一节课老师准备号所有器材,提供学生自主制作。
(必需要用到的器材:
过滤棉,活性炭棉一个过滤雾霾,一个吸附有害气体。
风扇、电池盒、开关。
这些都是必须器材,根据学生设计的不同方案,提供特殊材料,比如木头、纸盒、胶枪、胶带、剪刀)
本节课主要目的是让学生思考并设计空气净化器的大致图形。
老师分析其学生设计的可行性,给学生适当的建议。
如果有孩子想法天马行空,老师可以夸赞其想法很好,但是不适合在课堂上做出来。
学生设计的一定要是一节课可以动手做出来的。
任务四:
空中大决战
一、教学目标
动手制作一个空气净化器
二、教学重难点
教学难点:
空气净化器的设计与制作
三、教学器材
\
教师用
学生用/每组
备注
不需课前分装
需课前分装
器材
胶枪、剪刀
纸盒、活性炭过滤网、过滤棉、风扇、电池、
电池盒、导线、开关
试剂
注:
器材多备2组
四、教学过程
教学引入:
今天这节课是本次主题的最后一节课,我们上次每个人都设计了一个属于自己的空气净化,你们所用到的器材我今天也都带来了,就让我们一起来制作出专属的空气净化器吧!
注:
本节课主要是学生动手操作,把上节课每位学生自己设计的东西转变为现实。
老师根据学生设计的图样,必须提前分析好其可行性,让每个学生自己设计的东西可操作,可实现。
优秀设计案例:
优秀案例,
此案例是把空气净化器装置设计成小车,让小车净化完一处再走到另一处再净化。
风扇和净化棉的位置摆放的都很合理,风扇让空气进入小车,然后经过净化棉过滤完之后再从最右端出去,实现了净化过程。
老师在上课的时候,如果发现很多学生不能够自主设计净化器装置,可提供此案例给学生一个参照。
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