《第三單元含硅礦物與信息材料》教學(xué)設(shè)計(jì)(江蘇省縣級(jí)優(yōu)課)-化學(xué)教案

二氧化硅與信息材料（教學(xué)設(shè)計(jì)）丹陽(yáng)市第六中學(xué)林飛【教學(xué)目標(biāo)】1．通過(guò)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，了解硅的存在形態(tài)和二氧化硅的結(jié)構(gòu)；2.通過(guò)了解歷史、實(shí)物分析和實(shí)驗(yàn)研究，掌握SiO2的性質(zhì)及硅單質(zhì)的制備；3.通過(guò)硅膠光纖、芯片等硅材料的發(fā)展歷史，體會(huì)硅材料的崛起和廣泛用途?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】SiO2的性質(zhì)；硅單質(zhì)的制備【教學(xué)難點(diǎn)】硅材料的發(fā)展對(duì)人類(lèi)進(jìn)步的貢獻(xiàn)【教學(xué)方法】微課教學(xué)（科學(xué)發(fā)展史與材料研究應(yīng)用史實(shí)）；結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的學(xué)科思想滲透；物質(zhì)分類(lèi)法與類(lèi)比學(xué)習(xí)二氧化硅性質(zhì)；思考交流與小組合作?！窘虒W(xué)媒體】實(shí)物展示、模型展示、多媒體課件、視頻展示?！窘虒W(xué)流程】Part1硅的世界——Si的存在形式和SiO2的結(jié)構(gòu)教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖情境引入【展示沙子】這是普通的沙子，但它卻和硅谷、IT產(chǎn)業(yè)有緊密聯(lián)系，這是為何呢？【展示芯片】這是計(jì)算機(jī)芯片，是計(jì)算機(jī)的心臟，它是怎么制造出來(lái)的呢？請(qǐng)觀看因特爾公司的計(jì)算機(jī)芯片生產(chǎn)動(dòng)畫(huà)，一起解開(kāi)這個(gè)謎團(tuán)吧。觀看微視頻《從沙子到芯片》感受身邊平凡物質(zhì)中與高科技產(chǎn)品的關(guān)系，激發(fā)探索熱情。學(xué)生活動(dòng)思考：硅元素在地殼中含量位居第幾？以什么形態(tài)存在？觀察SiO2結(jié)構(gòu)模型，基本結(jié)構(gòu)單元是什么？【板書(shū)】一、Si的存在形式和SiO2的結(jié)構(gòu)閱讀教材、觀察模型，填寫(xiě)學(xué)案1.硅元素含量，存在形態(tài)；2.SiO2晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。認(rèn)識(shí)自然界中硅元素的存在方式，找到研究突破點(diǎn)設(shè)問(wèn)人類(lèi)是何時(shí)了解硅的存在，怎樣了解二氧化硅材料的性質(zhì)和用途的呢？材料發(fā)展史要解開(kāi)謎團(tuán)，首先要穿越時(shí)空，我們一起去了解一段鮮為人知的歷史。了解人類(lèi)對(duì)硅材料（主要是SiO2）的認(rèn)識(shí)和使用歷史。觀看視頻《硅密》了解硅材料的使用和認(rèn)識(shí)歷史，初步了解SiO2的性質(zhì)，同時(shí)對(duì)比東西方的強(qiáng)弱變化對(duì)比，激發(fā)為偉大中華復(fù)興做貢獻(xiàn)的愿望。過(guò)渡“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”是化學(xué)的重要思想，SiO2的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，它的性質(zhì)如何呢？Part2硅的世界——SiO2性質(zhì)引導(dǎo)人類(lèi)使用SiO2材料的歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，并在生活和生產(chǎn)實(shí)踐中不斷總結(jié)它的性質(zhì)，豐富它的用途。了解了SiO2的使用歷史，再結(jié)合生活，我們一起整理歸納。思考與交流【實(shí)物感知】沙子、鵝卵石、（主要成分均為SiO2）、盛有鹽酸的試劑瓶、盛有燒堿溶液的試劑瓶（玻璃中含SiO2）?！舅伎肌縎iO2可能具有的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，小組交流討論，闡述觀點(diǎn)。（1）沙子和鵝卵石可以作為建筑材料，歷經(jīng)風(fēng)雨，體現(xiàn)什么性質(zhì)？（2）有石英鏡片，體現(xiàn)哪方面性質(zhì)？（3）水晶、瑪瑙可長(zhǎng)久不腐，代代相傳，體現(xiàn)什么性質(zhì)？（4）石英坩堝可用于盛放固體加熱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)何種性質(zhì)？【板書(shū)】二、SiO2的性質(zhì)1.物理性質(zhì)：2.化學(xué)穩(wěn)定性：實(shí)物感知，聯(lián)系歷史經(jīng)驗(yàn)和自身生活體驗(yàn)，思考二氧化硅的性質(zhì)。各抒己見(jiàn)，交流發(fā)言，記錄匯總借助實(shí)物材料和材料科學(xué)史實(shí)，迅速歸納SiO2的性質(zhì)根據(jù)自己生活經(jīng)驗(yàn)和從材料史獲取的知識(shí)，結(jié)合自己理解，交流碰撞。激疑對(duì)比盛有鹽酸和燒堿溶液的試劑瓶，發(fā)現(xiàn)有何不同之處？再聯(lián)系玻璃中含有SiO2，會(huì)得出什么樣的猜想？設(shè)問(wèn)SiO2的這個(gè)性質(zhì)與初中學(xué)過(guò)的那種物質(zhì)的性質(zhì)相似？引導(dǎo)【副板書(shū)】碳和硅原子結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)原子結(jié)構(gòu)相似，引導(dǎo)思考CO2與SiO2的性質(zhì)相似，尋找共同點(diǎn)，做物質(zhì)分類(lèi)歸納。分析碳和硅原子結(jié)構(gòu)，聯(lián)想CO2和SiO2的性質(zhì)強(qiáng)化酸性氧化物概念和分類(lèi)法講解【副板書(shū)】酸性氧化物+堿=鹽+水。同類(lèi)物質(zhì)性質(zhì)之間有很多相似點(diǎn)，請(qǐng)類(lèi)比CO2的方程式，推測(cè)SiO2的方程式，填寫(xiě)學(xué)案后查閱教材81頁(yè)，訂正。類(lèi)比CO2的化學(xué)性質(zhì)，推測(cè)SiO2的化學(xué)性質(zhì)，填寫(xiě)學(xué)案、訂正。物質(zhì)分類(lèi)法的應(yīng)用，類(lèi)比學(xué)習(xí)方法推測(cè)SiO2的化學(xué)性質(zhì)，落實(shí)方程式過(guò)手激疑含有SiO2的玻璃試劑瓶能保存鹽酸，能否保存氫氟酸？引導(dǎo)可以如何利用這種性質(zhì)？【視頻展示】利用氫氟酸腐蝕玻璃制作藝術(shù)玻璃重點(diǎn)關(guān)注SiO2與氫氟酸反應(yīng)的方程式強(qiáng)化類(lèi)比學(xué)習(xí)中的共性與特性分析，鞏固“性質(zhì)決定保存和用途”的思想Part3硅的世界——硅單質(zhì)的制備設(shè)問(wèn)從沙子到芯片視頻中，我們了解到必須先將沙子化學(xué)提純成可使用的原料級(jí)別的硅，再進(jìn)一步提純，最后制作芯片。那么如何從二氧化硅中制得硅單質(zhì)呢？回歸教材找到教材81頁(yè)最后一段【板書(shū)】三、硅單質(zhì)制備制粗硅：SiO2+2CSi+2CO制純硅：Si+2Cl2SiCl4(液態(tài))SiCl4+2H2Si+4HCl閱讀教材，勾畫(huà)標(biāo)記，了解硅單質(zhì)的制備挖掘教材，重視教材文本。小組討論展示請(qǐng)各小組結(jié)合氧化還原反應(yīng)知識(shí)，用雙線橋分析這幾個(gè)反應(yīng)，指出氧化劑、還原劑交流討論，展示新舊知識(shí)聯(lián)系，起到復(fù)習(xí)鞏固作用自主學(xué)習(xí)閱讀教材82頁(yè)，了解硅單質(zhì)性質(zhì)啟發(fā)這是一種全新的物質(zhì)，每一種新材料的出現(xiàn)，必然引發(fā)對(duì)其用途開(kāi)發(fā)的研究熱潮！Part4硅的世界——現(xiàn)在與未來(lái)科學(xué)簡(jiǎn)介了解硅膠相關(guān)的產(chǎn)品。硅膠干燥劑、硅膠手環(huán)、硅膠面具、硅膠皮膚蠟像、（硅膠美容等）。感知新材料的研發(fā)帶來(lái)的豐富多彩的材料世界拓寬視野，引發(fā)共鳴啟發(fā)另一方面，對(duì)于現(xiàn)有材料新用途的研究也在如火如荼地進(jìn)行著，人類(lèi)探索的腳步永不止步！提問(wèn)引發(fā)思考現(xiàn)代社會(huì)，如果沒(méi)有沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)，必然讓現(xiàn)代都市人很苦惱，人類(lèi)能夠進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，離不開(kāi)一根細(xì)細(xì)的光纖?！緢D片展示】光纖光纖的主要成分是純凈的SiO2，利用光纖進(jìn)行通信，離不開(kāi)一個(gè)人的努力，一起了解這個(gè)偉大的人物。結(jié)合切身經(jīng)歷，感受光纖通信帶來(lái)的便利，體會(huì)光纖的重要性從生活實(shí)際出發(fā)，引發(fā)對(duì)已有材料的新的認(rèn)識(shí)和思考光纖發(fā)展歷史簡(jiǎn)介【微課】揭秘光纖研究歷史感悟科學(xué)研究需要“敢想、敢做、敢堅(jiān)持”的科學(xué)品質(zhì)科學(xué)研究情感教育回應(yīng)開(kāi)篇人類(lèi)歷盡艱辛，發(fā)現(xiàn)了硅元素的存在，在廣泛存在的沙子中提取了硅單質(zhì)，利用現(xiàn)代工藝制造了計(jì)算機(jī)芯片，實(shí)現(xiàn)了“從沙子到芯片”的轉(zhuǎn)變；又制備了純凈的SiO2，開(kāi)創(chuàng)性地把光纖應(yīng)用于通信領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了“從沙灘到用戶(hù)”的夢(mèng)想，人類(lèi)進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。硅材料研究熱點(diǎn)簡(jiǎn)介人類(lèi)對(duì)硅單質(zhì)的研究熱情正如日中天；存貯信息，能量轉(zhuǎn)變，不僅改變著計(jì)算機(jī)技術(shù)，也在改變著能源結(jié)構(gòu)，更為航天器插上了遨游太空的翅膀，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)探索宇宙的永恒夢(mèng)想。了解單質(zhì)硅在高科技領(lǐng)域做出的卓越貢獻(xiàn)了解新進(jìn)展，鞏固對(duì)硅是無(wú)機(jī)非金屬材料主角的認(rèn)識(shí)激趣從沙子到芯片，硅推動(dòng)了世界發(fā)展，豐富了材料生活。而人自身的發(fā)展幾個(gè)世紀(jì)卻沒(méi)有突破，從芯片到人體，硅又能幫助人類(lèi)實(shí)現(xiàn)何種突破呢？啟迪思維【高錕名言】科學(xué)家要敢于幻想、敢于向前看。觀看視頻《從芯片到人體》感悟硅芯片的神奇和設(shè)想的偉大，提出自己的“幻想”，拓寬思維。比如：（1）人體內(nèi)引入硅元素，改造身體強(qiáng)度；（2）體內(nèi)植入芯片，改變知識(shí)傳承方式；（3）能源新方向-硅能源……引發(fā)科學(xué)猜想，拓寬視野，激發(fā)探索欲望情感激勵(lì)引發(fā)共鳴硅材料正在從沙中崛起，為人類(lèi)實(shí)現(xiàn)曾經(jīng)的科學(xué)幻想提供了提供了無(wú)限可能！它是當(dāng)之無(wú)愧的主角！經(jīng)歷了輝煌與低潮的中國(guó)，也迎來(lái)了實(shí)現(xiàn)偉大中國(guó)夢(mèng)的契機(jī)，讓我們共同努力，腳踏實(shí)地、仰望星空，為中華之崛起而奮斗！【板書(shū)設(shè)計(jì)】二氧化硅與信息材料一、Si的存在和SiO2的結(jié)構(gòu)1.硅：化合態(tài)、主要以二氧化硅、硅酸鹽形式2.二氧化硅：正四面體立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)二、二氧化硅的性質(zhì)1.SiO2的物理性質(zhì)：難溶、熔點(diǎn)高、硬度大、良好光學(xué)性質(zhì)2.SiO2的化學(xué)穩(wěn)定性：穩(wěn)定