高中化學(xué)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角--硅教案5新人教版必修

1、無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅一、 教材分析1、教材的地位和作用本節(jié)介紹了重要的無(wú)機(jī)非金屬材料硅及其化合物，安排在必修課程模塊化學(xué)1第三章“金屬及其化合物”之后，第四章“非金屬及其化合物”之首，是常見(jiàn)無(wú)機(jī)物及其性質(zhì)等知識(shí)的繼續(xù)；同時(shí)，也為學(xué)生學(xué)習(xí)選修模塊2“化學(xué)與技術(shù)”中的主題2“化學(xué)與材料的制造、應(yīng)用”奠定了知識(shí)基礎(chǔ)。本節(jié)在選材上著眼于硅單質(zhì)及其化合物的主要性質(zhì)，并把硅及其化合物在信息技術(shù)、材料化學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展融合在性質(zhì)的介紹中，從而讓生活在信息技術(shù)時(shí)代的學(xué)生體會(huì)到常見(jiàn)硅及其化合物知識(shí)的價(jià)值，激發(fā)學(xué)生對(duì)芯片、硅太陽(yáng)能電池、新型陶瓷等的生產(chǎn)和應(yīng)用原理的興趣和求知欲望，全面地體現(xiàn)化學(xué)課程的科學(xué)教育

2、功能。 2、教學(xué)目標(biāo) （1）知識(shí)與技能目標(biāo)：掌握硅、二氧化硅和硅酸鹽的存在、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)；了解硅在無(wú)機(jī)非金屬材料中的生產(chǎn)和應(yīng)用；能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查閱有關(guān)資料并作歸納概述。 （2）過(guò)程與方法目標(biāo)：構(gòu)建“結(jié)構(gòu)性質(zhì)用途”的知識(shí)體系；進(jìn)一步掌握學(xué)習(xí)元素及其化合物的一般方法，提高自主學(xué)習(xí)能力；提高信息獲取的能力，信息分析、信息加工和信息交流等能力；逐漸以一種自然的方式對(duì)待信息技術(shù)，把信息技術(shù)作為獲取信息、探索問(wèn)題、協(xié)作解決問(wèn)題的認(rèn)知工具，就如使用象鉛筆、橡皮那樣順手、自然。 （3）情感態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)：體會(huì)硅在無(wú)機(jī)非金屬材料中扮演的重要角色，增強(qiáng)將化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)、生活和科學(xué)技術(shù)的意識(shí)，贊賞化學(xué)科學(xué)對(duì)信

3、息技術(shù)和社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)；主動(dòng)、有目的地發(fā)現(xiàn)信息探究知識(shí)，提高參與化學(xué)科技活動(dòng)的熱情；通過(guò)創(chuàng)設(shè)一個(gè)在實(shí)際生活學(xué)習(xí)中使用信息技術(shù)解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)環(huán)境中培養(yǎng)學(xué)生的“信息素養(yǎng)”。3、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)： 硅在無(wú)機(jī)非金屬材料中的廣泛應(yīng)用二、教學(xué)方法和手段對(duì)于不同學(xué)科定位，信息技術(shù)的作用分為3種基本課程模式：1、信息技術(shù)課程，信息技術(shù)作為學(xué)習(xí)的對(duì)象。2、與其他學(xué)科的整合，信息技術(shù)作為教學(xué)工具。3、研究性課程，信息技術(shù)作為學(xué)習(xí)工具。根據(jù)本節(jié)教材內(nèi)容的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和學(xué)生已具備一定的計(jì)算機(jī)操作能力的實(shí)際，實(shí)施上述第2種整合教學(xué)模式組織引導(dǎo)學(xué)生利用信息技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。整個(gè)教學(xué)的基本過(guò)程如下圖所示：

4、 具體教學(xué)手段如下：1、將教材中有關(guān)硅及其化合物在自然界中的存在和在信息技術(shù)、材料化學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用等內(nèi)容作概括性的簡(jiǎn)單介紹。通過(guò)展示二氧化硅在自然界中絢麗多彩的晶體形態(tài)，硅單質(zhì)及其化合物在信息技術(shù)和材料化學(xué)的高科產(chǎn)品，如光導(dǎo)纖維、芯片、硅太陽(yáng)能電池、新型陶瓷等，把學(xué)生引入“硅的海洋”。2、創(chuàng)設(shè)“硅及其化合物的性能”的問(wèn)題情景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，進(jìn)而主動(dòng)接受學(xué)習(xí)任務(wù)，有目的地利用信息技術(shù)搜集閱讀資料，探究知識(shí)，完成任務(wù)。以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行教學(xué)。3、最后組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)交流、評(píng)價(jià)、反饋。三、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（一）引入新課介紹美國(guó)新興的高科技產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)，電子技術(shù)研究中心和計(jì)算機(jī)和半導(dǎo)體工業(yè)生

5、產(chǎn)的重要基地硅谷。由硅帶來(lái)的人類(lèi)文明，及其在信息材料的開(kāi)發(fā)中起著舉足輕重的作用，激發(fā)學(xué)生對(duì)有關(guān)硅的知識(shí)的興趣，從而引入新課。設(shè)計(jì)思想：實(shí)例導(dǎo)入法，以美國(guó)多媒體發(fā)源地“硅谷”的開(kāi)發(fā)為知識(shí)背景，緊緊抓住學(xué)生的注意力，喚起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望。（二）講授新課為了創(chuàng)設(shè)一個(gè)學(xué)習(xí)情景，創(chuàng)造學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力來(lái)源，對(duì)教材的內(nèi)容編排作了如下調(diào)整：將硅單質(zhì)、二氧化硅和硅酸鹽分別在信息技術(shù)和材料科學(xué)中的應(yīng)用知識(shí)先作介紹，物質(zhì)的性質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)放在學(xué)生自主學(xué)習(xí)后再總結(jié)歸納，而物質(zhì)有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)的知識(shí)安排在第2課時(shí)。1、創(chuàng)設(shè)情景，誘發(fā)質(zhì)疑，呈現(xiàn)學(xué)習(xí)任務(wù)（1）創(chuàng)設(shè)情景：用多媒體展示二氧化硅在自然界中

6、絢麗多彩的晶體形態(tài)，硅單質(zhì)及二氧化硅的高科產(chǎn)品，如計(jì)算機(jī)芯片、電子身份證、硅太陽(yáng)能電池和光導(dǎo)纖維等，還有最重要的無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品玻璃、陶瓷、水泥中的陶瓷制品和新型陶瓷等圖片。（2）誘發(fā)質(zhì)疑：硅、二氧化硅和硅酸鹽為什么能在信息技術(shù)和材料科學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用，這些硅產(chǎn)品的性能原理？硅、二氧化硅和硅酸鹽的性質(zhì)？（3）呈現(xiàn)學(xué)習(xí)任務(wù)：通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查閱硅及其化合物在信息技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用的資料，了解硅產(chǎn)品的性能原理，認(rèn)識(shí)硅、二氧化硅、硅酸鹽的性質(zhì)。設(shè)計(jì)思想：通過(guò)欣賞法創(chuàng)設(shè)一個(gè)學(xué)習(xí)情景，利用絢麗多彩的晶體形態(tài)的奇異美吸引學(xué)生，利用高科產(chǎn)品的科學(xué)魅力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；在情景中誘發(fā)質(zhì)疑，創(chuàng)造學(xué)生

7、自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力來(lái)源；呈現(xiàn)學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生有目的地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。2、學(xué)生利用信息技術(shù)自主學(xué)習(xí)，探究知識(shí)，完成任務(wù)要求學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇硅、二氧化硅和硅酸鹽三種物質(zhì)中的至少一種進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查閱相關(guān)資料，并對(duì)資料進(jìn)行分析處理，解決“硅、二氧化硅和硅酸鹽為什么能在信息技術(shù)和材料科學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用，這些硅產(chǎn)品的性能原理？硅、二氧化硅和硅酸鹽的性質(zhì)？”等問(wèn)題，并設(shè)計(jì)好交流的材料，準(zhǔn)備介紹自主學(xué)習(xí)的成果。教師巡堂，物色發(fā)言介紹自主學(xué)習(xí)成果的學(xué)生。設(shè)計(jì)思想：進(jìn)行個(gè)別化和協(xié)作式相結(jié)合的自主學(xué)習(xí)，兼顧學(xué)生的志趣，使學(xué)生的主體性和個(gè)別化得到較大的體現(xiàn)。學(xué)生運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)手段查閱資料獲取信息，并運(yùn)用比較

8、、分類(lèi)、歸納、概括等方法對(duì)信息進(jìn)行加工，開(kāi)闊知識(shí)視野，改變重課內(nèi)輕課外，重知識(shí)輕能力的教學(xué)思想和教學(xué)方法。這樣的教學(xué)氣氛十分有利于學(xué)生創(chuàng)新精神和問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)。3、學(xué)生交流自主學(xué)習(xí)成果，師生共同進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、反饋個(gè)別學(xué)生發(fā)言，介紹自主學(xué)習(xí)成果。所有學(xué)生將自主學(xué)習(xí)成果上傳到討論區(qū)。并將學(xué)習(xí)成果編輯保存作為學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)檔案。(后附部分學(xué)生的自主學(xué)習(xí)成果，可見(jiàn)學(xué)生所查閱的資料各有所向，這是由學(xué)生興趣和認(rèn)知結(jié)構(gòu)的差異所致。)設(shè)計(jì)思想：通過(guò)介紹、交流的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生的學(xué)習(xí)成果得以發(fā)表和分享，培養(yǎng)了學(xué)生的語(yǔ)言組織和語(yǔ)言表達(dá)的能力，同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生的榮譽(yù)感，體會(huì)協(xié)作學(xué)習(xí)的喜悅。實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)目標(biāo)多元化，努力將評(píng)價(jià)

9、貫穿于化學(xué)學(xué)習(xí)的全過(guò)程，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀等方面都得到發(fā)展。（三）總結(jié)歸納通過(guò)以上的學(xué)習(xí)成果交流，指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，總結(jié)歸納本節(jié)的內(nèi)容如下：1、 單質(zhì)硅用途：制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件，制造光電池、太陽(yáng)能電池和硅芯片。性質(zhì)：晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。2、 二氧化硅用途：制造光導(dǎo)纖維、化學(xué)儀器、光學(xué)儀器、鐘表和電子器件等，制造水晶和瑪瑙飾物。性質(zhì)：熔點(diǎn)高、硬度大。具有壓電效應(yīng)?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。3、 硅酸鹽用途：制造陶瓷、玻璃、水泥性質(zhì)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。設(shè)計(jì)思想：呼應(yīng)法結(jié)課。解決課前提出的問(wèn)題，達(dá)到前后

10、呼應(yīng)，有豁然開(kāi)朗之效。突出本節(jié)的重點(diǎn)，有助于學(xué)生的知識(shí)掌握。（四）布置作業(yè)1、閱讀教材（人民教育出版社：普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)化學(xué)必修）第62至68頁(yè)。2、完成第69頁(yè)習(xí)題1、2、33、書(shū)面作業(yè)：第69頁(yè)習(xí)題5，根據(jù)課堂上查閱的有關(guān)資料以“硅及其化合物對(duì)人類(lèi)文明的貢獻(xiàn)”為題，寫(xiě)一篇小論文。設(shè)計(jì)思想：通過(guò)練習(xí)及時(shí)鞏固知識(shí)。小論文的開(kāi)放性有利于實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)目標(biāo)的多元化和評(píng)價(jià)方式的多樣化。附：學(xué)生自主學(xué)習(xí)成果硅在材料科學(xué)和信息技術(shù)等領(lǐng)域有廣泛的用途。在宇宙航行、衛(wèi)星通信、計(jì)算機(jī)等方面大顯身手。 在生活中也得到廣泛的應(yīng)用，如石英鐘表、煤氣爐中的電子打火等。 半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，具

11、有單向?qū)щ姷奶匦浴?太陽(yáng)能電池板為什么能夠發(fā)電? 屋頂上排滿太陽(yáng)能電池板，就可以實(shí)現(xiàn)家中用電的自給。太陽(yáng)能電池板也同晶體管一樣，是由半導(dǎo)體組成的。它的主要材料是硅，也有一些其他合金。 太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部件之一。太陽(yáng)能電池板的表面由兩個(gè)性質(zhì)各異的部分組成。當(dāng)太陽(yáng)能電池板受到光的照射時(shí)，能夠把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽闺娏鲝囊环搅飨蛄硪环?，輸出直流電存入蓄電池中。太?yáng)能電池板就是根據(jù)這種原理設(shè)計(jì)的。太陽(yáng)能電池板由電池片、組件邊框、鋼化玻璃、封裝材料以及接線盒等組成。 CPU的結(jié)構(gòu) CPU的中間就是我們平時(shí)稱(chēng)作核心或CPU內(nèi)核的地方，這顆由單晶硅做成的芯片可以說(shuō)是電腦的大腦了，所有的計(jì)

12、算、接受/存儲(chǔ)命令、處理數(shù)據(jù)都是在這指甲蓋大小的地方進(jìn)行的。 電子身份證 2004年3月，北京、上海、深圳等6個(gè)城市的居民將拿到全新的身份證-作為試點(diǎn)城市的居民，他們將首先拿到第二代身份證-電子身份證。到2008年，將基本完成全國(guó)10億多張身份證的更換。證上所在信息來(lái)看，二代證與現(xiàn)行的身份證并無(wú)二致，最大的區(qū)別在于，它的內(nèi)部嵌入了一枚指甲蓋大小的非接觸式IC芯片，從而實(shí)現(xiàn)了“電子防偽”和“數(shù)字管理”兩大功能。 結(jié)晶體 原子、離子或分子按一定的空間次序排列而形成的固體，具有規(guī)則的外形。如食鹽、石英、云母、明礬等。 光導(dǎo)纖維 利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行的通信叫光纖通信。一對(duì)金屬電話線至多只能同時(shí)傳送一千多路

13、電話，而根據(jù)理論計(jì)算，一對(duì)細(xì)如蛛絲的光導(dǎo)纖維可以同時(shí)通一百億路電話！鋪設(shè)1000公里的同軸電纜大約需要500噸銅，改用光纖通信只需幾公斤石英就可以了。 另外，利用光導(dǎo)纖維制成的內(nèi)窺鏡，可以幫助醫(yī)生檢查胃、食道、十二指腸等的疾病。光導(dǎo)纖維胃鏡是由上千根玻璃纖維組成的軟管，它有輸送光線、傳導(dǎo)圖像的本領(lǐng)，又有柔軟、靈活，可以任意彎曲等優(yōu)點(diǎn)，可以通過(guò)食道插入胃里。光導(dǎo)纖維把胃里的圖像傳出來(lái)，醫(yī)生就可以窺見(jiàn)胃里的情形，然后根據(jù)情況進(jìn)行診斷和治療。高壓鈉燈鈉蒸氣放電發(fā)光問(wèn)題早在1950年就得以解決，由于沒(méi)有一種能抵御高溫鈉蒸氣（1400）強(qiáng)烈腐蝕的特殊材料，所以，直到1965年才制取第一支高壓鈉燈。水晶與

14、保健 明代著名醫(yī)學(xué)家李時(shí)珍在本草綱目中記述，水晶“辛寒無(wú)毒”，主治“驚悸心熱”，還能治療“肺癰吐膿、咳逆上氣”，能“安心明目、去赤眼、熨熱腫、”“益毛發(fā)、悅顏色?！?水晶是一種頗為人們喜愛(ài)的寶石，在古代，稱(chēng)之為“水精”，即水的精華，此上還稱(chēng)之為“水玉”、“白附”、“玉晶”、“千年冰”、“菩薩石”、“放光石”等。古希臘著名哲學(xué)家亞里斯多德也認(rèn)為，水晶是由冰逐漸演變而成。其實(shí)，水晶是二氧化硅（SiO2）的晶體，與水或冰沒(méi)有內(nèi)在聯(lián)系。它通常為無(wú)色透明，但含鐵族元素時(shí)可具有不同的顏色，如紫爭(zhēng)、黃色、煙灰色等。當(dāng)不晶中含有沿一定方向排列的纖維或針狀礦物時(shí)，就可加工成“水晶獵眼”或“星光水晶”或“發(fā)晶”，

15、若含有水的包裹體時(shí)，即可能成為“水膽水晶”。我國(guó)江蘇東海水晶產(chǎn)量占全國(guó)的二分之一，素有“水晶之鄉(xiāng)”的美稱(chēng)。 長(zhǎng)期以來(lái)，水晶以其晶瑩透明、溫潤(rùn)素凈而被人們視為圣潔之物，并相信佩戴之能“御邪魔，拆鬼神”，是吉祥之象征。水晶飾品清涼艷麗，夏天佩戴給人增添涼爽之感，解除炎暑之煩燥。在我國(guó)西北地區(qū)，害火眼（一種眼疾）的人則相信戴上水晶眼鏡能解牛眼中之火從而消除眼疾。水晶的潔白無(wú)瑕（宏觀的），也使人們相信其中藏有神靈，將其制成圓球加以凝視，可以預(yù)言未來(lái)，所以日本人總喜歡把水晶球陳設(shè)于家中。水晶之品種尤以紫色水晶（紫晶）最為珍貴，除其色澤高雅之外，我們的祖先一直認(rèn)為紫晶可以促使相互諒解，保佑萬(wàn)事如意?，F(xiàn)在羅馬大教堂的主教常佩戴紫晶戒指，典禮上則用水晶制成的高腳酒杯盛酒。此外，天然水晶含有多種對(duì)人體有益的元素，不具放射性，凡此種種，使得水晶及其制品，長(zhǎng)期以來(lái)倍受人們青睞。水晶的分類(lèi) 一、按工業(yè)用途分：壓電水晶、光學(xué)水晶、熔煉水晶，主要從裂隙、包裹體、節(jié)瘤、雙晶等方面進(jìn)行區(qū)分。二、按顏色、形態(tài)和物性差