安徽省合肥市高中化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物 第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版必修1

安徽省合肥市高中化學(xué)第四章非金屬及其化合物第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅教學(xué)設(shè)計(jì)新人教版必修1學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具教材分析嘿，親愛(ài)的同學(xué)們，今天我們要來(lái)探索第四章的第一節(jié)，主題是“無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅”。這節(jié)課，我們不僅會(huì)揭開(kāi)硅的神秘面紗，還會(huì)一起動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，感受化學(xué)的魅力！硅，這個(gè)看似普通的元素，其實(shí)在我們的生活中扮演著非常重要的角色哦！????咱們就一起走進(jìn)硅的世界，看看它有哪些神奇的地方吧！????核心素養(yǎng)目標(biāo)1.**科學(xué)探究能力**：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究硅的性質(zhì)，提升觀察、實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析能力。

2.**科學(xué)思維**：理解硅的化學(xué)性質(zhì)和其在材料科學(xué)中的應(yīng)用，發(fā)展邏輯推理和批判性思維能力。

3.**社會(huì)責(zé)任感**：認(rèn)識(shí)到無(wú)機(jī)非金屬材料在現(xiàn)代社會(huì)中的重要性，激發(fā)對(duì)科技創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注。

4.**科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀**：培養(yǎng)對(duì)化學(xué)科學(xué)的興趣，樹(shù)立科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，理解化學(xué)與人類生活的密切關(guān)系。學(xué)習(xí)者分析1.**學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識(shí)**：在進(jìn)入本節(jié)課之前，學(xué)生們已經(jīng)學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)的化學(xué)元素和化合物知識(shí)，對(duì)物質(zhì)的組成和性質(zhì)有一定的了解。他們可能已經(jīng)接觸過(guò)一些簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)非金屬材料，如玻璃和陶瓷。

2.**學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格**：高中學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科普遍保持較高的興趣，尤其是對(duì)實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象觀察。他們的學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，能夠通過(guò)閱讀和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)來(lái)吸收新知識(shí)。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，既有喜歡獨(dú)立思考的學(xué)生，也有偏好合作學(xué)習(xí)的學(xué)生。

3.**學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)**：部分學(xué)生可能對(duì)硅的性質(zhì)和用途理解不夠深入，難以將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。此外，實(shí)驗(yàn)操作中可能會(huì)遇到安全問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)誤差，需要引導(dǎo)學(xué)生正確處理。此外，對(duì)于化學(xué)概念的理解可能存在抽象性，需要通過(guò)具體實(shí)例和實(shí)驗(yàn)來(lái)輔助教學(xué)。教學(xué)方法與策略1.**教學(xué)方法**：采用講授與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)方法，確保理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合。

2.**教學(xué)活動(dòng)**：設(shè)計(jì)“硅的性質(zhì)探索”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，觀察硅的物理和化學(xué)性質(zhì)；通過(guò)“硅的應(yīng)用案例分析”討論，引導(dǎo)學(xué)生思考硅在現(xiàn)代社會(huì)中的重要性。

3.**教學(xué)媒體**：利用多媒體展示硅的工業(yè)應(yīng)用圖片和視頻，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受；同時(shí)，使用互動(dòng)式電子白板進(jìn)行課堂講解，提高學(xué)生的參與度和興趣。教學(xué)流程1.**導(dǎo)入新課**

-詳細(xì)內(nèi)容：首先，我會(huì)用一個(gè)簡(jiǎn)短的視頻展示硅在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用，比如硅芯片在智能手機(jī)中的運(yùn)用。接著，我會(huì)提出問(wèn)題：“同學(xué)們，你們知道這個(gè)小小的硅芯片背后有什么故事嗎？”通過(guò)這樣的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探索欲望。隨后，我會(huì)簡(jiǎn)要回顧上節(jié)課的內(nèi)容，并引出今天的主題：“無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅”。（用時(shí)：5分鐘）

2.**新課講授**

-（1）硅的基本性質(zhì)：我會(huì)詳細(xì)介紹硅的原子結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，并結(jié)合圖表展示硅在元素周期表中的位置。通過(guò)提問(wèn)和互動(dòng)，確保學(xué)生能夠理解硅的電子排布和化學(xué)鍵合方式。（用時(shí)：10分鐘）

-（2）硅的工業(yè)應(yīng)用：我會(huì)通過(guò)案例研究的方式，介紹硅在半導(dǎo)體、光伏、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用，讓學(xué)生了解硅的工業(yè)價(jià)值。（用時(shí)：10分鐘）

-（3）硅的環(huán)境影響：討論硅在工業(yè)生產(chǎn)中的環(huán)境影響，以及如何實(shí)現(xiàn)硅的可持續(xù)利用，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。（用時(shí)：10分鐘）

3.**實(shí)踐活動(dòng)**

-（1）硅的物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察和記錄硅的密度、熔點(diǎn)等物理性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和觀察能力。（用時(shí)：10分鐘）

-（2）硅的化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：通過(guò)硅與氧氣、鹽酸等反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀感受硅的化學(xué)活性，加深對(duì)硅性質(zhì)的理解。（用時(shí)：10分鐘）

-（3）硅的應(yīng)用設(shè)計(jì)：讓學(xué)生根據(jù)硅的應(yīng)用案例，設(shè)計(jì)一個(gè)硅基產(chǎn)品的原型，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。（用時(shí)：10分鐘）

4.**學(xué)生小組討論**

-（1）硅的環(huán)保應(yīng)用：舉例回答“如何利用硅來(lái)減少環(huán)境污染？”

-（2）硅的可持續(xù)發(fā)展：舉例回答“硅的生產(chǎn)和利用過(guò)程中，如何實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展？”

-（3）硅在生活中的應(yīng)用：舉例回答“生活中有哪些常見(jiàn)的硅制品？它們是如何工作的？”（用時(shí)：10分鐘）

5.**總結(jié)回顧**

-詳細(xì)內(nèi)容：首先，我會(huì)讓學(xué)生回顧本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，包括硅的基本性質(zhì)、工業(yè)應(yīng)用和環(huán)境影響。接著，我會(huì)針對(duì)學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，表?yè)P(yáng)做得好的小組，并提出改進(jìn)建議。最后，我會(huì)強(qiáng)調(diào)硅在現(xiàn)代社會(huì)中的重要性，鼓勵(lì)學(xué)生關(guān)注科技創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展。（用時(shí)：5分鐘）

本節(jié)課通過(guò)導(dǎo)入、講授、實(shí)踐活動(dòng)和小組討論，引導(dǎo)學(xué)生深入理解硅的性質(zhì)和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、科學(xué)思維和環(huán)保意識(shí)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。教學(xué)流程緊湊，重難點(diǎn)突出，用時(shí)控制在45分鐘內(nèi)。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.**知識(shí)掌握**：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠準(zhǔn)確描述硅的原子結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，理解硅在元素周期表中的位置，以及硅與其他元素的反應(yīng)特點(diǎn)。學(xué)生對(duì)硅的基本知識(shí)有了全面而深入的理解。

2.**實(shí)驗(yàn)技能**：學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中的參與，顯著提高了他們的實(shí)驗(yàn)操作技能。通過(guò)親手進(jìn)行硅的物理和化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)會(huì)了如何正確使用實(shí)驗(yàn)器材，如何觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以及如何記錄和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.**科學(xué)探究能力**：通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析，學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)方法探究硅的性質(zhì)，培養(yǎng)了提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果和得出結(jié)論的能力。

4.**創(chuàng)新思維**：在硅的應(yīng)用設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生需要發(fā)揮創(chuàng)意，設(shè)計(jì)出基于硅的新型產(chǎn)品。這一過(guò)程不僅鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維，也增強(qiáng)了他們的解決問(wèn)題能力。

5.**環(huán)保意識(shí)**：通過(guò)討論硅的環(huán)境影響和可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題，學(xué)生認(rèn)識(shí)到了化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響，以及如何在化學(xué)工業(yè)中實(shí)現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)。這種環(huán)保意識(shí)的提升對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感至關(guān)重要。

6.**團(tuán)隊(duì)合作**：在小組討論和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，學(xué)生學(xué)會(huì)了如何與他人合作，如何分工協(xié)作，如何有效溝通。這些團(tuán)隊(duì)合作的技能對(duì)于他們未來(lái)的學(xué)習(xí)和工作都是非常有用的。

7.**批判性思維**：在討論硅的應(yīng)用案例時(shí)，學(xué)生需要對(duì)不同的觀點(diǎn)進(jìn)行分析和評(píng)估。這種批判性思維能力有助于他們形成自己的見(jiàn)解，并在面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)能夠做出明智的判斷。

8.**終身學(xué)習(xí)**：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生意識(shí)到化學(xué)知識(shí)與日常生活和科技進(jìn)步的緊密聯(lián)系，激發(fā)了他們對(duì)化學(xué)科學(xué)的興趣，為他們的終身學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。內(nèi)容邏輯關(guān)系①硅的基本性質(zhì)

-硅的原子結(jié)構(gòu)：原子序數(shù)14，位于周期表第三周期第IVA族。

-物理性質(zhì)：灰白色固體，硬度高，熔點(diǎn)高，導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。

-化學(xué)性質(zhì)：與氧氣反應(yīng)生成二氧化硅，與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅。

②硅的工業(yè)應(yīng)用

-半導(dǎo)體材料：硅是制作半導(dǎo)體器件的主要材料，廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)。

-光伏材料：硅太陽(yáng)能電池是利用太陽(yáng)能的主要方式之一。

-建筑材料：硅酸鹽產(chǎn)品如玻璃、水泥等在建筑行業(yè)中廣泛應(yīng)用。

③硅的環(huán)境影響與可持續(xù)發(fā)展

-環(huán)境影響：硅的生產(chǎn)和使用過(guò)程中可能產(chǎn)生污染，如二氧化硅粉塵、氟化物等。

-可持續(xù)發(fā)展：通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和環(huán)保措施，實(shí)現(xiàn)硅資源的可持續(xù)利用，減少環(huán)境污染。典型例題講解1.**例題**：硅與氫氟酸的反應(yīng)生成四氟化硅和水，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。

**答案**：Si+4HF→SiF4↑+2H2O

**說(shuō)明**：這道題目考察了硅與氫氟酸的反應(yīng)，是硅的化學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用。學(xué)生需要能夠正確書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式，并了解反應(yīng)條件。

2.**例題**：計(jì)算20g硅與足量氧氣反應(yīng)時(shí)生成二氧化硅的質(zhì)量。

**答案**：根據(jù)化學(xué)方程式Si+O2→SiO2，硅與氧氣的摩爾比為1:1，硅的摩爾質(zhì)量為28g/mol，二氧化硅的摩爾質(zhì)量為60g/mol。所以，20g硅可以生成二氧化硅的質(zhì)量為20g×(60g/mol/28g/mol)=27g。

**說(shuō)明**：這道題目考察了學(xué)生的化學(xué)計(jì)量計(jì)算能力，需要學(xué)生根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行質(zhì)量計(jì)算。

3.**例題**：硅太陽(yáng)能電池的主要成分是什么？它們是如何工作的？

**答案**：硅太陽(yáng)能電池的主要成分是高純度單晶硅或多晶硅。它們的工作原理是當(dāng)太陽(yáng)能照射到硅太陽(yáng)能電池上時(shí)，硅材料中的電子被激發(fā)，產(chǎn)生電流。

**說(shuō)明**：這道題目考察了學(xué)生對(duì)硅太陽(yáng)能電池的了解，需要學(xué)生掌握太陽(yáng)能電池的組成和原理。

4.**例題**：為什么硅是制作半導(dǎo)體器件的主要材料？

**答案**：硅是半導(dǎo)體材料，具有介于導(dǎo)體和絕緣體之間的導(dǎo)電性，且具有良好的穩(wěn)定性和可加工性，因此是制作半導(dǎo)體器件的理想材料。

**說(shuō)明**：這道題目考察了學(xué)生對(duì)硅在半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用的理解，需要學(xué)生了解半導(dǎo)體的概念和硅的特點(diǎn)。

5.**例題**：二氧化硅在建筑行業(yè)中有哪些應(yīng)用？

**答案**：二氧化硅是制作玻璃、水泥等建筑材料的主要成分。玻璃用于窗戶、墻壁等；水泥用于建筑物的地基、墻面等。

**說(shuō)明**：這道題目考察了學(xué)生對(duì)二氧化硅在建筑行業(yè)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，需要學(xué)生了解硅酸鹽產(chǎn)品的用途和建筑材料的基本知識(shí)。教學(xué)評(píng)價(jià)1.**課堂評(píng)價(jià)**

-提問(wèn)：通過(guò)在課堂上提問(wèn)，我可以即時(shí)了解學(xué)生對(duì)硅及其化合物的理解程度。我會(huì)設(shè)計(jì)一系列問(wèn)題，從基本概念到應(yīng)用案例，逐步提高問(wèn)題的難度，以評(píng)估學(xué)生的知識(shí)掌握情況。

-觀察：在實(shí)驗(yàn)操作和小組討論中，我會(huì)仔細(xì)觀察學(xué)生的參與度、實(shí)驗(yàn)技能和團(tuán)隊(duì)合作能力。通過(guò)觀察，我可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中的錯(cuò)誤，并及時(shí)給予指導(dǎo)。

-測(cè)試：在課程結(jié)束后，我會(huì)設(shè)計(jì)一份小測(cè)驗(yàn)，涵蓋硅的基本性質(zhì)、工業(yè)應(yīng)用和環(huán)境影響等內(nèi)容。通過(guò)測(cè)試，我可以評(píng)估學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶和應(yīng)用能力。

2.**作業(yè)評(píng)價(jià)**

-批改：學(xué)生的作業(yè)包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告、設(shè)計(jì)圖紙和論文等，我會(huì)認(rèn)真批改每一份作業(yè)，確保每個(gè)學(xué)生都能得到個(gè)性化的反饋。

-點(diǎn)評(píng)：在批改作業(yè)的同時(shí)，我會(huì)給出詳細(xì)的點(diǎn)評(píng)，指出學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和需要改進(jìn)的地方。對(duì)于表現(xiàn)優(yōu)秀的作業(yè)，我會(huì)給予表?yè)P(yáng)，以鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)保持；對(duì)于存在問(wèn)題的作業(yè)，我會(huì)提出具體的改進(jìn)建議。

-反饋：我會(huì)及時(shí)將作業(yè)批改結(jié)果反饋給學(xué)生，讓他們了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)展。對(duì)于作業(yè)中出現(xiàn)的普遍問(wèn)題，我會(huì)在下一節(jié)課上進(jìn)行集體講解，確保所有學(xué)生都能理解和掌握。

3.**形成性評(píng)價(jià)**

-學(xué)生自評(píng)：鼓勵(lì)學(xué)生在課后進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，反思自己在學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)，包括實(shí)驗(yàn)技能、團(tuán)隊(duì)合作和知識(shí)掌握等方面。

-同伴互評(píng)：組織學(xué)生進(jìn)行同伴互評(píng)，讓他們互相檢查作業(yè)，提供反饋。這種互評(píng)不僅可以幫助學(xué)生更好地理解課程內(nèi)容，還能提高他