《第三单元含硅矿物与信息材料》教学设计(江苏省县级优课)-化学教案

二氧化硅与信息材料（教学设计）丹阳市第六中学林飞【教学目标】1．通过学生自主学习，了解硅的存在形态和二氧化硅的结构；2.通过了解历史、实物分析和实验研究，掌握SiO2的性质及硅单质的制备；3.通过硅胶光纤、芯片等硅材料的发展历史，体会硅材料的崛起和广泛用途。【教学重点】SiO2的性质；硅单质的制备【教学难点】硅材料的发展对人类进步的贡献【教学方法】微课教学（科学发展史与材料研究应用史实）；结构决定性质的学科思想渗透；物质分类法与类比学习二氧化硅性质；思考交流与小组合作。【教学媒体】实物展示、模型展示、多媒体课件、视频展示。【教学流程】Part1硅的世界——Si的存在形式和SiO2的结构教学环节教师活动学生活动设计意图情境引入【展示沙子】这是普通的沙子，但它却和硅谷、IT产业有紧密联系，这是为何呢？【展示芯片】这是计算机芯片，是计算机的心脏，它是怎么制造出来的呢？请观看因特尔公司的计算机芯片生产动画，一起解开这个谜团吧。观看微视频《从沙子到芯片》感受身边平凡物质中与高科技产品的关系，激发探索热情。学生活动思考：硅元素在地壳中含量位居第几？以什么形态存在？观察SiO2结构模型，基本结构单元是什么？【板书】一、Si的存在形式和SiO2的结构阅读教材、观察模型，填写学案1.硅元素含量，存在形态；2.SiO2晶体的结构特点。认识自然界中硅元素的存在方式，找到研究突破点设问人类是何时了解硅的存在，怎样了解二氧化硅材料的性质和用途的呢？材料发展史要解开谜团，首先要穿越时空，我们一起去了解一段鲜为人知的历史。了解人类对硅材料（主要是SiO2）的认识和使用历史。观看视频《硅密》了解硅材料的使用和认识历史，初步了解SiO2的性质，同时对比东西方的强弱变化对比，激发为伟大中华复兴做贡献的愿望。过渡“结构决定性质，性质决定用途”是化学的重要思想，SiO2的立体网状结构稳定，它的性质如何呢？Part2硅的世界——SiO2性质引导人类使用SiO2材料的历史源远流长，并在生活和生产实践中不断总结它的性质，丰富它的用途。了解了SiO2的使用历史，再结合生活，我们一起整理归纳。思考与交流【实物感知】沙子、鹅卵石、（主要成分均为SiO2）、盛有盐酸的试剂瓶、盛有烧碱溶液的试剂瓶（玻璃中含SiO2）。【思考】SiO2可能具有的物理性质和化学性质，小组交流讨论，阐述观点。（1）沙子和鹅卵石可以作为建筑材料，历经风雨，体现什么性质？（2）有石英镜片，体现哪方面性质？（3）水晶、玛瑙可长久不腐，代代相传，体现什么性质？（4）石英坩埚可用于盛放固体加热进行实验，体现何种性质？【板书】二、SiO2的性质1.物理性质：2.化学稳定性：实物感知，联系历史经验和自身生活体验，思考二氧化硅的性质。各抒己见，交流发言，记录汇总借助实物材料和材料科学史实，迅速归纳SiO2的性质根据自己生活经验和从材料史获取的知识，结合自己理解，交流碰撞。激疑对比盛有盐酸和烧碱溶液的试剂瓶，发现有何不同之处？再联系玻璃中含有SiO2，会得出什么样的猜想？设问SiO2的这个性质与初中学过的那种物质的性质相似？引导【副板书】碳和硅原子结构示意图根据原子结构相似，引导思考CO2与SiO2的性质相似，寻找共同点，做物质分类归纳。分析碳和硅原子结构，联想CO2和SiO2的性质强化酸性氧化物概念和分类法讲解【副板书】酸性氧化物+碱=盐+水。同类物质性质之间有很多相似点，请类比CO2的方程式，推测SiO2的方程式，填写学案后查阅教材81页，订正。类比CO2的化学性质，推测SiO2的化学性质，填写学案、订正。物质分类法的应用，类比学习方法推测SiO2的化学性质，落实方程式过手激疑含有SiO2的玻璃试剂瓶能保存盐酸，能否保存氢氟酸？引导可以如何利用这种性质？【视频展示】利用氢氟酸腐蚀玻璃制作艺术玻璃重点关注SiO2与氢氟酸反应的方程式强化类比学习中的共性与特性分析，巩固“性质决定保存和用途”的思想Part3硅的世界——硅单质的制备设问从沙子到芯片视频中，我们了解到必须先将沙子化学提纯成可使用的原料级别的硅，再进一步提纯，最后制作芯片。那么如何从二氧化硅中制得硅单质呢？回归教材找到教材81页最后一段【板书】三、硅单质制备制粗硅：SiO2+2CSi+2CO制纯硅：Si+2Cl2SiCl4(液态)SiCl4+2H2Si+4HCl阅读教材，勾画标记，了解硅单质的制备挖掘教材，重视教材文本。小组讨论展示请各小组结合氧化还原反应知识，用双线桥分析这几个反应，指出氧化剂、还原剂交流讨论，展示新旧知识联系，起到复习巩固作用自主学习阅读教材82页，了解硅单质性质启发这是一种全新的物质，每一种新材料的出现，必然引发对其用途开发的研究热潮！Part4硅的世界——现在与未来科学简介了解硅胶相关的产品。硅胶干燥剂、硅胶手环、硅胶面具、硅胶皮肤蜡像、（硅胶美容等）。感知新材料的研发带来的丰富多彩的材料世界拓宽视野，引发共鸣启发另一方面，对于现有材料新用途的研究也在如火如荼地进行着，人类探索的脚步永不止步！提问引发思考现代社会，如果没有没有网络，必然让现代都市人很苦恼，人类能够进入互联网时代，离不开一根细细的光纤。【图片展示】光纤光纤的主要成分是纯净的SiO2，利用光纤进行通信，离不开一个人的努力，一起了解这个伟大的人物。结合切身经历，感受光纤通信带来的便利，体会光纤的重要性从生活实际出发，引发对已有材料的新的认识和思考光纤发展历史简介【微课】揭秘光纤研究历史感悟科学研究需要“敢想、敢做、敢坚持”的科学品质科学研究情感教育回应开篇人类历尽艰辛，发现了硅元素的存在，在广泛存在的沙子中提取了硅单质，利用现代工艺制造了计算机芯片，实现了“从沙子到芯片”的转变；又制备了纯净的SiO2，开创性地把光纤应用于通信领域，实现了“从沙滩到用户”的梦想，人类进入了互联网时代。硅材料研究热点简介人类对硅单质的研究热情正如日中天；存贮信息，能量转变，不仅改变着计算机技术，也在改变着能源结构，更为航天器插上了遨游太空的翅膀，实现了人类探索宇宙的永恒梦想。了解单质硅在高科技领域做出的卓越贡献了解新进展，巩固对硅是无机非金属材料主角的认识激趣从沙子到芯片，硅推动了世界发展，丰富了材料生活。而人自身的发展几个世纪却没有突破，从芯片到人体，硅又能帮助人类实现何种突破呢？启迪思维【高锟名言】科学家要敢于幻想、敢于向前看。观看视频《从芯片到人体》感悟硅芯片的神奇和设想的伟大，提出自己的“幻想”，拓宽思维。比如：（1）人体内引入硅元素，改造身体强度；（2）体内植入芯片，改变知识传承方式；（3）能源新方向-硅能源……引发科学猜想，拓宽视野，激发探索欲望情感激励引发共鸣硅材料正在从沙中崛起，为人类实现曾经的科学幻想提供了提供了无限可能！它是当之无愧的主角！经历了辉煌与低潮的中国，也迎来了实现伟大中国梦的契机，让我们共同努力，脚踏实地、仰望星空，为中华之崛起而奋斗！【板书设计】二氧化硅与信息材料一、Si的存在和SiO2的结构1.硅：化合态、主要以二氧化硅、硅酸盐形式2.二氧化硅：正四面体立体网状结构二、二氧化硅的性质1.SiO2的物理性质：难溶、熔点高、硬度大、良好光学性质2.SiO2的化学稳定性：稳定