2024年高中化學(xué) 第4章 材料家族中的元素 第1節(jié) 硅無(wú)機(jī)非金屬材料 第1課時(shí) 硅和二氧化硅教案 魯科版必修1

2024年高中化學(xué)第4章材料家族中的元素第1節(jié)硅無(wú)機(jī)非金屬材料第1課時(shí)硅和二氧化硅教案魯科版必修1授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容2024年高中化學(xué)第4章“材料家族中的元素”中的第1節(jié)“硅無(wú)機(jī)非金屬材料”，第1課時(shí)主要以“硅和二氧化硅”為核心內(nèi)容，依據(jù)魯科版必修1教材展開。具體教學(xué)內(nèi)容包括：

1.硅的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及其在元素周期表中的位置。

2.二氧化硅的化學(xué)式、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及其在自然界中的存在形式。

3.硅和二氧化硅在無(wú)機(jī)非金屬材料中的應(yīng)用，如玻璃、陶瓷等。

4.硅和二氧化硅的制備方法，包括工業(yè)制備和實(shí)驗(yàn)室制備。

5.探討硅和二氧化硅在日常生活中的應(yīng)用實(shí)例，理解其在現(xiàn)代社會(huì)中的重要性。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課圍繞硅和二氧化硅的教學(xué)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的以下核心素養(yǎng)：

1.科學(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)觀察硅和二氧化硅的性質(zhì)，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力和觀察分析能力，培養(yǎng)科學(xué)探究精神。

2.實(shí)踐與創(chuàng)新：聯(lián)系實(shí)際生活中的硅和二氧化硅應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)以致用的實(shí)踐能力。

3.物質(zhì)觀念：理解硅和二氧化硅的物理、化學(xué)性質(zhì)及其在無(wú)機(jī)非金屬材料中的重要作用，建立正確的物質(zhì)觀念。

4.分子觀念：掌握二氧化硅的分子結(jié)構(gòu)，加深對(duì)分子觀念的理解，提高學(xué)生對(duì)化學(xué)鍵的認(rèn)識(shí)。

5.綠色化學(xué)觀念：探討硅和二氧化硅在環(huán)境保護(hù)和資源利用方面的意義，培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)觀念。

6.社會(huì)責(zé)任感：了解硅和二氧化硅在現(xiàn)代科技發(fā)展中的地位，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和時(shí)代使命感。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-硅的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及其在元素周期表中的位置：硅的親氧性、半導(dǎo)體特性、非金屬性質(zhì)等，強(qiáng)調(diào)其在材料科學(xué)中的基礎(chǔ)地位。

-二氧化硅的化學(xué)式、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)：SiO2的四面體結(jié)構(gòu)、酸性、熔點(diǎn)等，及其在自然界中的存在形式，如沙子、石英等。

-硅和二氧化硅的應(yīng)用：詳細(xì)介紹其在玻璃、陶瓷等無(wú)機(jī)非金屬材料中的應(yīng)用原理。

-硅和二氧化硅的制備方法：包括工業(yè)上的制備流程和實(shí)驗(yàn)室制取方法，如硅的冶煉、二氧化硅的合成等。

舉例：

-通過對(duì)比硅和碳的化學(xué)性質(zhì)，強(qiáng)調(diào)硅的親氧性，解釋為何硅是地殼中含量第二多的元素。

-以晶體硅的半導(dǎo)體特性為例，引申至其在電子器件中的應(yīng)用。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-硅的化學(xué)性質(zhì)的理解：硅的親氧性以及與其他元素的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是抽象且難以直觀理解的。

-二氧化硅的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)聯(lián)：如何將SiO2的四面體結(jié)構(gòu)與其物理性質(zhì)如熔點(diǎn)高、硬度大等聯(lián)系起來(lái)。

-硅和二氧化硅的應(yīng)用原理：理解它們?cè)诓牧现苽溥^程中的作用機(jī)制，如硅在玻璃制作中扮演的“網(wǎng)絡(luò)形成劑”角色。

-實(shí)驗(yàn)室制備方法的操作細(xì)節(jié)：學(xué)生在操作過程中可能難以掌握的步驟和技巧。

突破難點(diǎn)策略：

-利用模型、動(dòng)畫等教學(xué)輔助工具，形象化展示硅和二氧化硅的化學(xué)鍵和結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生形成直觀認(rèn)識(shí)。

-通過實(shí)驗(yàn)操作，如制取硅烷、制備簡(jiǎn)單的硅酸鹽等，讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)和理解硅的化學(xué)性質(zhì)。

-結(jié)合實(shí)際工業(yè)應(yīng)用案例，講解硅和二氧化硅在材料制備中的具體作用，提高學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力。

-在實(shí)驗(yàn)室操作前，詳細(xì)講解操作步驟和注意事項(xiàng)，并通過示范操作，確保學(xué)生能夠準(zhǔn)確掌握操作方法。教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法

-講授法：通過精講硅和二氧化硅的基礎(chǔ)知識(shí)，如物理化學(xué)性質(zhì)、制備方法等，為學(xué)生提供清晰的知識(shí)框架。

-討論法：針對(duì)硅和二氧化硅的實(shí)際應(yīng)用案例，組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，激發(fā)學(xué)生的思考和探究興趣，促進(jìn)知識(shí)的深入理解。

-實(shí)驗(yàn)法：設(shè)計(jì)一系列實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，如硅的化學(xué)反應(yīng)觀察、二氧化硅的制備等，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中掌握化學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)技能。

2.教學(xué)手段

-多媒體教學(xué)：利用PPT、視頻、動(dòng)畫等多媒體資源，展示硅和二氧化硅的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)過程等，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性和生動(dòng)性。

-教學(xué)軟件：運(yùn)用化學(xué)模擬軟件，如分子模型構(gòu)建、化學(xué)方程式平衡等，幫助學(xué)生通過互動(dòng)體驗(yàn)深化對(duì)化學(xué)概念的理解。

-網(wǎng)絡(luò)資源：引導(dǎo)學(xué)生在課后利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)，如查閱硅材料在高科技領(lǐng)域的最新應(yīng)用，提高學(xué)生的信息檢索能力和科學(xué)素養(yǎng)。

具體實(shí)施：

-在講授硅的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，結(jié)合PPT演示硅的電子排布和親氧反應(yīng)的動(dòng)畫，使抽象概念具體化。

-通過組織課堂討論，讓學(xué)生分享硅和二氧化硅在日常生活中的應(yīng)用實(shí)例，提高學(xué)生的參與度和互動(dòng)性。

-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程，如在實(shí)驗(yàn)室中制取硅烷氣體，讓學(xué)生在安全指導(dǎo)下親自操作，觀察反應(yīng)現(xiàn)象，加深對(duì)硅化學(xué)性質(zhì)的理解。

-利用教學(xué)軟件模擬硅晶體的生長(zhǎng)過程，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中感受化學(xué)變化的魅力。

-鼓勵(lì)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源，如科學(xué)期刊、教育平臺(tái)等，了解硅材料在新能源、信息技術(shù)等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用，拓寬知識(shí)視野。教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)硅和二氧化硅的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場(chǎng)提問：“你們知道硅是什么嗎？它與我們的生活有什么關(guān)系？”

展示一些關(guān)于硅和二氧化硅的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受硅材料在生活中的廣泛應(yīng)用。

簡(jiǎn)短介紹硅的基本概念和重要性，為接下來(lái)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.硅基礎(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解硅的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解硅的定義，包括其主要組成元素和它在元素周期表中的位置。

詳細(xì)介紹硅的物理化學(xué)性質(zhì)，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解。

通過實(shí)例或案例，讓學(xué)生更好地理解硅在實(shí)際應(yīng)用中的作用。

3.硅和二氧化硅案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過具體案例，讓學(xué)生深入了解硅和二氧化硅的特性和重要性。

過程：

選擇幾個(gè)典型的硅和二氧化硅案例進(jìn)行分析，如玻璃制造、陶瓷工藝等。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解硅材料的多樣性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對(duì)實(shí)際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用硅材料解決實(shí)際問題。

小組討論：讓學(xué)生分組討論硅材料的未來(lái)發(fā)展或改進(jìn)方向，并提出創(chuàng)新性的想法或建議。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個(gè)與硅材料相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)硅材料的認(rèn)識(shí)和理解。

過程：

各組代表依次上臺(tái)展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)硅和二氧化硅的重要性和意義。

過程：

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括硅的基本概念、物理化學(xué)性質(zhì)、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)硅材料在現(xiàn)實(shí)生活和學(xué)習(xí)中的價(jià)值，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用硅材料。

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生撰寫一篇關(guān)于硅材料應(yīng)用的短文或報(bào)告，以鞏固學(xué)習(xí)效果。學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.知識(shí)與理解：

-學(xué)生能夠準(zhǔn)確描述硅的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，并解釋其在元素周期表中的位置。

-學(xué)生能夠闡述二氧化硅的化學(xué)式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其與硅的化學(xué)關(guān)系。

-學(xué)生能夠理解硅和二氧化硅在無(wú)機(jī)非金屬材料，如玻璃、陶瓷等中的應(yīng)用原理。

-學(xué)生能夠概述硅和二氧化硅的工業(yè)制備方法和實(shí)驗(yàn)室制備技巧。

2.技能與能力：

-學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作，掌握了基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，如反應(yīng)觀察、物質(zhì)制備等。

-學(xué)生通過小組討論和課堂展示，提升了團(tuán)隊(duì)合作能力、表達(dá)能力和批判性思維能力。

-學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析硅和二氧化硅在實(shí)際生活中的應(yīng)用案例，并提出創(chuàng)新性的改進(jìn)建議。

-學(xué)生能夠利用多媒體資源和網(wǎng)絡(luò)信息，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，提高信息檢索和整合能力。

3.情感與價(jià)值觀：

-學(xué)生通過了解硅和二氧化硅在現(xiàn)代科技中的重要作用，增強(qiáng)了對(duì)化學(xué)學(xué)科的興趣和認(rèn)識(shí)。

-學(xué)生認(rèn)識(shí)到硅材料在環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展中的重要性，培養(yǎng)了綠色化學(xué)觀念。

-學(xué)生在探索硅材料的性質(zhì)和應(yīng)用過程中，激發(fā)了科學(xué)探究精神和對(duì)未知領(lǐng)域的探索欲望。

具體表現(xiàn)：

-學(xué)生能夠用圖表或示意圖清晰地表達(dá)硅和二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

-學(xué)生在案例分析中，能夠準(zhǔn)確地分析硅材料的應(yīng)用特點(diǎn)，并提出合理的優(yōu)化方案。

-學(xué)生在小組討論中，能夠積極參與，主動(dòng)發(fā)表見解，并對(duì)同伴的觀點(diǎn)提出建設(shè)性的評(píng)價(jià)。

-學(xué)生在課后作業(yè)中，能夠獨(dú)立完成關(guān)于硅材料應(yīng)用的短文或報(bào)告，體現(xiàn)出對(duì)課堂所學(xué)內(nèi)容的深刻理解。內(nèi)容邏輯關(guān)系①硅的基本性質(zhì)與位置

-知識(shí)點(diǎn)：硅的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、在元素周期表中的位置。

-關(guān)鍵詞：親氧性、半導(dǎo)體、非金屬性、元素周期。

-板書設(shè)計(jì)：硅的性質(zhì)→親氧性、半導(dǎo)體特性；硅的位置→元素周期表。

②二氧化硅的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

-知識(shí)點(diǎn)：SiO2的化學(xué)式、結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)。

-關(guān)鍵詞：四面體結(jié)構(gòu)、酸性、熔點(diǎn)、存在形式。

-板書設(shè)計(jì)：二氧化硅→SiO2結(jié)構(gòu)、性質(zhì)→酸性、熔點(diǎn)、硬度。

③硅和二氧化硅的應(yīng)用與制備

-知識(shí)點(diǎn)：硅和二氧化硅在材料科學(xué)中的應(yīng)用、工業(yè)制備方法、實(shí)驗(yàn)室制備技巧。

-關(guān)鍵詞：玻璃、陶瓷、制備方法、反應(yīng)過程。

-板書設(shè)計(jì)：應(yīng)用→玻璃、陶瓷；制備→工業(yè)方法、實(shí)驗(yàn)室操作。

內(nèi)容邏輯關(guān)系闡述：

①硅的基本性質(zhì)與位置：這部分內(nèi)容為學(xué)生提供了硅的基礎(chǔ)知識(shí)框架，理解硅的性質(zhì)有助于掌握其在材料科學(xué)中的基礎(chǔ)地位。

②二氧化硅的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：通過對(duì)二氧化硅的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠理解其在自然界中的存在形式和在工業(yè)中的應(yīng)用。

③硅和二氧化硅的應(yīng)用與制備：這部分內(nèi)容將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，讓學(xué)生了解硅材料的重要性和制備方法，增強(qiáng)實(shí)踐能力。

板書設(shè)計(jì)應(yīng)遵循內(nèi)容邏輯關(guān)系，條理清晰，使學(xué)生能夠通過板書直觀地把握課程的核心知識(shí)點(diǎn)和邏輯結(jié)構(gòu)。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)1.課堂小結(jié)

-硅的性質(zhì)：回顧硅的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，以及其在元素周期表中的位置。

-二氧化硅的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：總結(jié)SiO2的化學(xué)式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。

-硅和二氧化硅的應(yīng)用與制備：回顧硅和二氧化硅在材料科學(xué)中的應(yīng)用，以及工業(yè)制備方法和實(shí)驗(yàn)室制備技巧。

-強(qiáng)調(diào)硅和二氧化硅在現(xiàn)代社會(huì)中的重要性和應(yīng)用價(jià)值，激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的興趣。

2.當(dāng)堂檢測(cè)

-選擇題：設(shè)計(jì)一些選擇題，涵蓋硅的性質(zhì)、二氧化硅的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、硅和二氧化硅的應(yīng)用與制備等內(nèi)容，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的掌握程度。

-填空題：設(shè)計(jì)一些填空題，涉及硅的化學(xué)性質(zhì)、SiO2的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、硅和二氧化硅的應(yīng)用領(lǐng)域等，考察學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的理解和記憶。

-應(yīng)用題：設(shè)計(jì)一些應(yīng)用題，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，如分析硅材料在某個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用案例，提出改進(jìn)方案等，檢驗(yàn)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力。反思改進(jìn)措施一、教學(xué)特色創(chuàng)新

1.利用多媒體和教學(xué)軟件豐富教學(xué)資源：通過多媒體展示硅和二氧化硅的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)過程等，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性和生動(dòng)性。

2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程：通過實(shí)驗(yàn)室操作，如制取硅烷氣體，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中掌握化學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)技能。

二、存在主要問題