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

2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第4章非金屬及其化合物第1節(jié)無機(jī)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(xué)內(nèi)容本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容來自于2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第4章非金屬及其化合物，第1節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角──硅。本節(jié)課主要圍繞以下幾個部分進(jìn)行展開：

1.硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：包括硅的原子結(jié)構(gòu)、電子排布以及硅的物理和化學(xué)性質(zhì)。

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

3.硅酸鹽材料：介紹硅酸鹽的定義、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及常見的硅酸鹽材料如玻璃、陶瓷和水泥的制備和應(yīng)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(jié)構(gòu)和性質(zhì)，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(jīng)濟(jì)效益的同時實現(xiàn)硅資源的可持續(xù)利用。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)旨在提升學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的理解能力、科學(xué)探究能力以及社會責(zé)任意識。具體目標(biāo)如下：

1.理解硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)元素周期律的認(rèn)知能力，以及對物質(zhì)性質(zhì)的分析和判斷能力。

2.通過硅的制備和用途的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對材料科學(xué)的理解，以及對化學(xué)知識在實際應(yīng)用中的認(rèn)識。

3.學(xué)習(xí)硅酸鹽材料的制備和應(yīng)用，提升學(xué)生對化合物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的探究能力，以及對材料科學(xué)的興趣。

4.通過硅的化合物的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)鍵的理解，以及對化合物性質(zhì)的分析和判斷能力。

5.探討硅資源的可持續(xù)利用，提高學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識，以及對社會責(zé)任的認(rèn)識。教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點：

（1）硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：硅的原子結(jié)構(gòu)、電子排布以及硅的物理和化學(xué)性質(zhì)。

舉例：硅原子的電子排布為1s22s22p?3s23p2，最外層電子數(shù)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(xué)、電子工業(yè)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)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(dǎo)體材料，如硅片、硅晶圓等。

（3）硅酸鹽材料：硅酸鹽的定義、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及常見的硅酸鹽材料如玻璃、陶瓷和水泥的制備和應(yīng)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(jīng)過成型、干燥、燒結(jié)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(jié)構(gòu)和性質(zhì)，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(jī)硅化合物，硅氮化物是由硅和氮組成的無機(jī)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(jīng)濟(jì)效益的同時實現(xiàn)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(chǎn)品的生產(chǎn)過程會產(chǎn)生污染物，因此需要在開采、生產(chǎn)和應(yīng)用硅資源的過程中采取環(huán)保措施，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2.教學(xué)難點：

（1）硅的原子結(jié)構(gòu)和電子排布：學(xué)生可能對硅的原子結(jié)構(gòu)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(jìn)行講解和演示。

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

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

（4）硅的化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：學(xué)生可能對硅的化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的理解較為困難，需要通過分子模型、化學(xué)反應(yīng)方程式等教學(xué)手段進(jìn)行講解和演示。

（5）硅資源的可持續(xù)利用：學(xué)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(jìn)行講解和演示。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)方法與策略1.教學(xué)方法：

（1）講授法：在教學(xué)硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、硅的制備和用途、硅酸鹽材料的制備和應(yīng)用、硅的化合物等知識點時，采用講授法向?qū)W生傳授知識，引導(dǎo)學(xué)生理解硅及其化合物的基本概念和性質(zhì)。

（2）案例研究法：在教學(xué)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(jìn)行分析，讓學(xué)生了解硅資源在實際應(yīng)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(xué)生就硅化合物在材料科學(xué)、電子工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行討論，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊合作意識。

2.教學(xué)活動設(shè)計：

（1）角色扮演：讓學(xué)生扮演硅資源開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)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(xué)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(xué)生親自動手操作，觀察實驗現(xiàn)象，加深對硅酸鹽材料制備過程的理解。

（3）游戲：設(shè)計一個關(guān)于硅及其化合物性質(zhì)的互動游戲，讓學(xué)生在游戲中鞏固硅及其化合物的性質(zhì)知識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.教學(xué)媒體和資源：

（1）PPT：制作精美的PPT，展示硅及其化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備過程等知識點，幫助學(xué)生直觀地理解教學(xué)內(nèi)容。

（2）視頻：播放硅資源開發(fā)和利用的相關(guān)視頻，讓學(xué)生了解硅資源在實際應(yīng)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(lián)網(wǎng)資源，為學(xué)生提供硅及其化合物性質(zhì)的在線測試工具，幫助學(xué)生自我檢測學(xué)習(xí)效果。教學(xué)實施過程1.課前自主探索：

教師活動：布置預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生閱讀教材第4章第1節(jié)相關(guān)內(nèi)容，了解硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、硅的制備和用途、硅酸鹽材料的制備和應(yīng)用、硅的化合物等知識點。

學(xué)生活動：學(xué)生自主閱讀教材，查找相關(guān)資料，進(jìn)行預(yù)習(xí)。

教學(xué)方法：自主學(xué)習(xí)法

教學(xué)手段：教材、資料

作用和目的：幫助學(xué)生提前了解本節(jié)課的主要內(nèi)容，為課堂學(xué)習(xí)做好鋪墊。

2.課中強(qiáng)化技能：

（1）硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：

教師活動：通過PPT展示硅的原子結(jié)構(gòu)和電子排布，講解硅的物理和化學(xué)性質(zhì)。

學(xué)生活動：學(xué)生聽講、記筆記，參與討論硅的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

教學(xué)方法：講授法、討論法

教學(xué)手段：PPT

作用和目的：加深學(xué)生對硅的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)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(xué)、電子工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用實例。

學(xué)生活動：學(xué)生聽講、觀察實例，參與討論硅的制備和應(yīng)用。

教學(xué)方法：講授法、討論法

教學(xué)手段：PPT、實例

作用和目的：幫助學(xué)生了解硅的制備過程和應(yīng)用領(lǐng)域。

（3）硅酸鹽材料的制備和應(yīng)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(xué)生活動：學(xué)生聽講、觀察樣品，參與討論硅酸鹽材料的制備和應(yīng)用。

教學(xué)方法：講授法、討論法

教學(xué)手段：PPT、實際樣品

作用和目的：增強(qiáng)學(xué)生對硅酸鹽材料制備和應(yīng)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(jié)構(gòu)和性質(zhì)，展示相關(guān)分子模型。

學(xué)生活動：學(xué)生聽講、觀察模型，參與討論硅的化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

教學(xué)方法：講授法、討論法

教學(xué)手段：PPT、分子模型

作用和目的：幫助學(xué)生理解硅的化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

（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(xiàn)硅資源可持續(xù)利用的策略。

學(xué)生活動：學(xué)生聽講、參與討論，提出自己的觀點和建議。

教學(xué)方法：討論法

教學(xué)手段：PPT

作用和目的：提高學(xué)生對硅資源可持續(xù)利用的認(rèn)識。

3.課后拓展應(yīng)用：

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

學(xué)生活動：學(xué)生完成作業(yè)，總結(jié)本節(jié)課所學(xué)，撰寫心得體會。

教學(xué)方法：自主學(xué)習(xí)法

教學(xué)手段：教材、作業(yè)

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

-《硅材料：制備、性質(zhì)及應(yīng)用》（化學(xué)工業(yè)出版社，張三，李四著）

-“硅在電子工業(yè)中的應(yīng)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(xué)生更深入地了解硅的制備過程、性質(zhì)以及在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用，同時也能提高學(xué)生對硅資源可持續(xù)開發(fā)與利用的認(rèn)識。

2.課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-要求學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)資源或圖書館查找，了解硅及其化合物在現(xiàn)代科技領(lǐng)域（如太陽能電池、計算機(jī)芯片等）的最新應(yīng)用和研究進(jìn)展。

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

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

板書設(shè)計：

-硅原子結(jié)構(gòu)示意圖

-硅的物理性質(zhì)（熔點、沸點、導(dǎo)電性等）

-硅的化學(xué)性質(zhì)（與氧、氫、氮等元素的反應(yīng)）

2.硅的制備和用途：

重點知識點：①硅的制備方法；②硅的應(yīng)用領(lǐng)域。

板書設(shè)計：

-硅的制備方法（石英砂冶煉法、焦炭還原法等）

-硅的應(yīng)用領(lǐng)域（半導(dǎo)體材料、光伏材料、高溫材料等）

3.硅酸鹽材料的制備和應(yīng)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(yīng)用。

板書設(shè)計：

-硅酸鹽的定義和結(jié)構(gòu)

-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(yīng)用領(lǐng)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(shè)計：

-硅的化合物類型（氧化物、酸、堿、鹽等）

-硅酸及其鹽類的結(jié)構(gòu)和工作原理

-硅烷和硅氮化物的性質(zhì)和應(yīng)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(shè)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(jīng)濟(jì)、環(huán)保技術(shù)等）反思改進(jìn)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(xué)生深入了解硅資源在實際應(yīng)用中的環(huán)保問題和可持續(xù)發(fā)展策略。

（2）設(shè)計互動游戲，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)效果。

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

2.存在主要問題：

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

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

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