2024-2025學年高中化學 第4章 非金屬及其化合物 第1節(jié) 無機非金屬材料的主角──硅教案 新人教版必修1

2024-2025學年高中化學第4章非金屬及其化合物第1節(jié)無機非金屬材料的主角──硅教案新人教版必修1主備人備課成員教學內容本節(jié)課的教學內容來自于2024-2025學年高中化學第4章非金屬及其化合物，第1節(jié)無機非金屬材料的主角──硅。本節(jié)課主要圍繞以下幾個部分進行展開：

1.硅的結構和性質：包括硅的原子結構、電子排布以及硅的物理和化學性質。

2.硅的制備和用途：介紹硅的制備方法，以及硅在材料科學、電子工業(yè)等領域的廣泛應用。

3.硅酸鹽材料：介紹硅酸鹽的定義、結構和性質，以及常見的硅酸鹽材料如玻璃、陶瓷和水泥的制備和應用。

4.硅的化合物：介紹硅與氧、氫、氮等元素形成的化合物的結構和性質，包括硅酸、硅烷和硅氮化物等。

5.硅的生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：討論硅資源的開采、利用對環(huán)境的影響，以及如何在保證經濟效益的同時實現硅資源的可持續(xù)利用。核心素養(yǎng)目標本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標旨在提升學生對化學學科的理解能力、科學探究能力以及社會責任意識。具體目標如下：

1.理解硅的結構和性質，培養(yǎng)學生對化學元素周期律的認知能力，以及對物質性質的分析和判斷能力。

2.通過硅的制備和用途的學習，培養(yǎng)學生對材料科學的理解，以及對化學知識在實際應用中的認識。

3.學習硅酸鹽材料的制備和應用，提升學生對化合物結構和性質的探究能力，以及對材料科學的興趣。

4.通過硅的化合物的學習，培養(yǎng)學生對化學鍵的理解，以及對化合物性質的分析和判斷能力。

5.探討硅資源的可持續(xù)利用，提高學生的環(huán)境保護意識，以及對社會責任的認識。教學難點與重點1.教學重點：

（1）硅的結構和性質：硅的原子結構、電子排布以及硅的物理和化學性質。

舉例：硅原子的電子排布為1s22s22p?3s23p2，最外層電子數為4，容易失去或獲得電子形成離子。

（2）硅的制備和用途：硅的制備方法，以及硅在材料科學、電子工業(yè)等領域的廣泛應用。

舉例：硅的制備方法主要有石英砂冶煉法和焦炭還原法，硅在電子工業(yè)中用于制作半導體材料，如硅片、硅晶圓等。

（3）硅酸鹽材料：硅酸鹽的定義、結構和性質，以及常見的硅酸鹽材料如玻璃、陶瓷和水泥的制備和應用。

舉例：玻璃是由石英砂、碳酸鈉和石灰石等原料熔融制成的，陶瓷是由黏土等原料經過成型、干燥、燒結等工藝制成的，水泥是由石灰石、黏土等原料煅燒制成的。

（4）硅的化合物：硅與氧、氫、氮等元素形成的化合物的結構和性質，包括硅酸、硅烷和硅氮化物等。

舉例：硅酸是由硅酸根離子和氫離子組成的，硅烷是由硅和氫組成的有機硅化合物，硅氮化物是由硅和氮組成的無機化合物。

（5）硅的生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：硅資源的開采、利用對環(huán)境的影響，以及如何在保證經濟效益的同時實現硅資源的可持續(xù)利用。

舉例：硅資源的開采會對地表環(huán)境造成破壞，硅產品的生產過程會產生污染物，因此需要在開采、生產和應用硅資源的過程中采取環(huán)保措施，實現可持續(xù)發(fā)展。

2.教學難點：

（1）硅的原子結構和電子排布：學生可能對硅的原子結構和電子排布的理解較為困難，需要通過圖形、模型等直觀教具進行講解和演示。

（2）硅的制備方法：學生可能對硅的制備方法的理解較為困難，需要通過化學反應方程式、工藝流程圖等教學手段進行講解和演示。

（3）硅酸鹽材料的制備和應用：學生可能對硅酸鹽材料的制備過程和應用領域的理解較為困難，需要通過實際樣品、實驗操作等教學手段進行講解和演示。

（4）硅的化合物的結構和性質：學生可能對硅的化合物的結構和性質的理解較為困難，需要通過分子模型、化學反應方程式等教學手段進行講解和演示。

（5）硅資源的可持續(xù)利用：學生可能對硅資源的可持續(xù)利用的理解較為困難，需要通過案例分析、討論等方式進行講解和演示。學具準備多媒體課型新授課教法學法講授法課時第一課時師生互動設計二次備課教學方法與策略1.教學方法：

（1）講授法：在教學硅的結構和性質、硅的制備和用途、硅酸鹽材料的制備和應用、硅的化合物等知識點時，采用講授法向學生傳授知識，引導學生理解硅及其化合物的基本概念和性質。

（2）案例研究法：在教學硅資源的可持續(xù)利用時，選擇具體的硅資源開發(fā)和利用案例進行分析，讓學生了解硅資源在實際應用中的環(huán)保問題和可持續(xù)發(fā)展策略。

（3）討論法：組織學生就硅化合物在材料科學、電子工業(yè)等領域的應用進行討論，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和團隊合作意識。

2.教學活動設計：

（1）角色扮演：讓學生扮演硅資源開發(fā)、生產和應用過程中的不同角色，如礦主、工程師、環(huán)保專家等，通過角色扮演，讓學生從不同角度思考硅資源利用的環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展問題。

（2）實驗：安排硅酸鹽材料的制備實驗，如玻璃、陶瓷和水泥的制備，讓學生親自動手操作，觀察實驗現象，加深對硅酸鹽材料制備過程的理解。

（3）游戲：設計一個關于硅及其化合物性質的互動游戲，讓學生在游戲中鞏固硅及其化合物的性質知識，提高學生的學習興趣。

3.教學媒體和資源：

（1）PPT：制作精美的PPT，展示硅及其化合物的結構、性質、制備過程等知識點，幫助學生直觀地理解教學內容。

（2）視頻：播放硅資源開發(fā)和利用的相關視頻，讓學生了解硅資源在實際應用中的環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展問題。

（3）在線工具：利用互聯網資源，為學生提供硅及其化合物性質的在線測試工具，幫助學生自我檢測學習效果。教學實施過程1.課前自主探索：

教師活動：布置預習任務，要求學生閱讀教材第4章第1節(jié)相關內容，了解硅的結構和性質、硅的制備和用途、硅酸鹽材料的制備和應用、硅的化合物等知識點。

學生活動：學生自主閱讀教材，查找相關資料，進行預習。

教學方法：自主學習法

教學手段：教材、資料

作用和目的：幫助學生提前了解本節(jié)課的主要內容，為課堂學習做好鋪墊。

2.課中強化技能：

（1）硅的結構和性質：

教師活動：通過PPT展示硅的原子結構和電子排布，講解硅的物理和化學性質。

學生活動：學生聽講、記筆記，參與討論硅的原子結構和性質。

教學方法：講授法、討論法

教學手段：PPT

作用和目的：加深學生對硅的原子結構和性質的理解。

（2）硅的制備和用途：

教師活動：講解硅的制備方法，展示硅在材料科學、電子工業(yè)等領域的應用實例。

學生活動：學生聽講、觀察實例，參與討論硅的制備和應用。

教學方法：講授法、討論法

教學手段：PPT、實例

作用和目的：幫助學生了解硅的制備過程和應用領域。

（3）硅酸鹽材料的制備和應用：

教師活動：講解硅酸鹽材料的制備過程，展示常見硅酸鹽材料的實際樣品。

學生活動：學生聽講、觀察樣品，參與討論硅酸鹽材料的制備和應用。

教學方法：講授法、討論法

教學手段：PPT、實際樣品

作用和目的：增強學生對硅酸鹽材料制備和應用的理解。

（4）硅的化合物：

教師活動：講解硅與氧、氫、氮等元素形成的化合物的結構和性質，展示相關分子模型。

學生活動：學生聽講、觀察模型，參與討論硅的化合物的結構和性質。

教學方法：講授法、討論法

教學手段：PPT、分子模型

作用和目的：幫助學生理解硅的化合物的結構和性質。

（5）硅資源的可持續(xù)利用：

教師活動：分析硅資源的開采、利用對環(huán)境的影響，討論實現硅資源可持續(xù)利用的策略。

學生活動：學生聽講、參與討論，提出自己的觀點和建議。

教學方法：討論法

教學手段：PPT

作用和目的：提高學生對硅資源可持續(xù)利用的認識。

3.課后拓展應用：

教師活動：布置課后作業(yè)，要求學生總結本節(jié)課所學知識點，撰寫心得體會。

學生活動：學生完成作業(yè)，總結本節(jié)課所學，撰寫心得體會。

教學方法：自主學習法

教學手段：教材、作業(yè)

作用和目的：鞏固學生對硅及其化合物的理解和應用能力，培養(yǎng)學生的自主學習能力。拓展與延伸1.拓展閱讀材料：

-《硅材料：制備、性質及應用》（化學工業(yè)出版社，張三，李四著）

-“硅在電子工業(yè)中的應用”（《電子工業(yè)》，2020年第3期）

-“硅資源的可持續(xù)開發(fā)與利用”（《化工環(huán)保》，2019年第4期）

這些材料將有助于學生更深入地了解硅的制備過程、性質以及在各個領域中的應用，同時也能提高學生對硅資源可持續(xù)開發(fā)與利用的認識。

2.課后自主學習和探究：

-要求學生通過網絡資源或圖書館查找，了解硅及其化合物在現代科技領域（如太陽能電池、計算機芯片等）的最新應用和研究進展。

-鼓勵學生思考和討論硅材料的創(chuàng)新應用，如何將硅材料應用于解決實際問題，如環(huán)境污染、能源危機等。

-引導學生關注和了解我國在硅材料研究和應用方面的最新成果和技術突破，培養(yǎng)學生的民族自豪感和科技意識。內容邏輯關系重點知識點：①硅原子的電子排布；②硅的物理性質；③硅的化學性質。

板書設計：

-硅原子結構示意圖

-硅的物理性質（熔點、沸點、導電性等）

-硅的化學性質（與氧、氫、氮等元素的反應）

2.硅的制備和用途：

重點知識點：①硅的制備方法；②硅的應用領域。

板書設計：

-硅的制備方法（石英砂冶煉法、焦炭還原法等）

-硅的應用領域（半導體材料、光伏材料、高溫材料等）

3.硅酸鹽材料的制備和應用：

重點知識點：①硅酸鹽的定義；②常見硅酸鹽材料的制備；③硅酸鹽材料的應用。

板書設計：

-硅酸鹽的定義和結構

-常見硅酸鹽材料的制備過程（玻璃、陶瓷、水泥等）

-硅酸鹽材料的應用領域（建筑材料、電子材料、生物材料等）

4.硅的化合物：

重點知識點：①硅的化合物類型；②硅酸及其鹽類；③硅烷和硅氮化物。

板書設計：

-硅的化合物類型（氧化物、酸、堿、鹽等）

-硅酸及其鹽類的結構和工作原理

-硅烷和硅氮化物的性質和應用

5.硅的生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：

重點知識點：①硅資源的開采和利用對環(huán)境的影響；②硅資源的可持續(xù)利用策略。

板書設計：

-硅資源的開采和利用對環(huán)境的影響（污染、生態(tài)破壞等）

-硅資源的可持續(xù)利用策略（節(jié)能減排、循環(huán)經濟、環(huán)保技術等）反思改進措施（1）引入案例研究法，通過具體硅資源開發(fā)和利用案例，使學生深入了解硅資源在實際應用中的環(huán)保問題和可持續(xù)發(fā)展策略。

（2）設計互動游戲，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的參與度和學習效果。

（3）利用多媒體教學資源，如PPT、視頻等，使抽象的知識點更加直觀、生動，提高學生的理解能力。

2.存在主要問題：

（1）部分學生在理解硅的原子結構和電子排布時感到困難，需要更多的時間和資源進行講解和演示。

（2）在實驗操作過程中，部分學生對硅酸鹽材料的制備過程掌握不夠熟練，需要加強實驗指導和練習。

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