2024年高中化学 第4章 材料家族中的元素 第1节 硅无机非金属材料 第1课时 硅和二氧化硅教案 鲁科版必修1

2024年高中化学第4章材料家族中的元素第1节硅无机非金属材料第1课时硅和二氧化硅教案鲁科版必修1授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容2024年高中化学第4章“材料家族中的元素”中的第1节“硅无机非金属材料”，第1课时主要以“硅和二氧化硅”为核心内容，依据鲁科版必修1教材展开。具体教学内容包括：

1.硅的物理性质、化学性质及其在元素周期表中的位置。

2.二氧化硅的化学式、结构、性质以及其在自然界中的存在形式。

3.硅和二氧化硅在无机非金属材料中的应用，如玻璃、陶瓷等。

4.硅和二氧化硅的制备方法，包括工业制备和实验室制备。

5.探讨硅和二氧化硅在日常生活中的应用实例，理解其在现代社会中的重要性。核心素养目标本节课围绕硅和二氧化硅的教学，旨在培养学生的以下核心素养：

1.科学探究：通过实验观察硅和二氧化硅的性质，提高学生实验操作能力和观察分析能力，培养科学探究精神。

2.实践与创新：联系实际生活中的硅和二氧化硅应用，激发学生的创新思维，培养学以致用的实践能力。

3.物质观念：理解硅和二氧化硅的物理、化学性质及其在无机非金属材料中的重要作用，建立正确的物质观念。

4.分子观念：掌握二氧化硅的分子结构，加深对分子观念的理解，提高学生对化学键的认识。

5.绿色化学观念：探讨硅和二氧化硅在环境保护和资源利用方面的意义，培养学生绿色化学观念。

6.社会责任感：了解硅和二氧化硅在现代科技发展中的地位，增强学生的社会责任感和时代使命感。教学难点与重点1.教学重点

-硅的物理性质、化学性质及其在元素周期表中的位置：硅的亲氧性、半导体特性、非金属性质等，强调其在材料科学中的基础地位。

-二氧化硅的化学式、结构、性质：SiO2的四面体结构、酸性、熔点等，及其在自然界中的存在形式，如沙子、石英等。

-硅和二氧化硅的应用：详细介绍其在玻璃、陶瓷等无机非金属材料中的应用原理。

-硅和二氧化硅的制备方法：包括工业上的制备流程和实验室制取方法，如硅的冶炼、二氧化硅的合成等。

举例：

-通过对比硅和碳的化学性质，强调硅的亲氧性，解释为何硅是地壳中含量第二多的元素。

-以晶体硅的半导体特性为例，引申至其在电子器件中的应用。

2.教学难点

-硅的化学性质的理解：硅的亲氧性以及与其他元素的化学反应，对于学生来说是抽象且难以直观理解的。

-二氧化硅的结构与性质的关联：如何将SiO2的四面体结构与其物理性质如熔点高、硬度大等联系起来。

-硅和二氧化硅的应用原理：理解它们在材料制备过程中的作用机制，如硅在玻璃制作中扮演的“网络形成剂”角色。

-实验室制备方法的操作细节：学生在操作过程中可能难以掌握的步骤和技巧。

突破难点策略：

-利用模型、动画等教学辅助工具，形象化展示硅和二氧化硅的化学键和结构，帮助学生形成直观认识。

-通过实验操作，如制取硅烷、制备简单的硅酸盐等，让学生在实践中体验和理解硅的化学性质。

-结合实际工业应用案例，讲解硅和二氧化硅在材料制备中的具体作用，提高学生的理论联系实际能力。

-在实验室操作前，详细讲解操作步骤和注意事项，并通过示范操作，确保学生能够准确掌握操作方法。教学方法与手段1.教学方法

-讲授法：通过精讲硅和二氧化硅的基础知识，如物理化学性质、制备方法等，为学生提供清晰的知识框架。

-讨论法：针对硅和二氧化硅的实际应用案例，组织学生进行小组讨论，激发学生的思考和探究兴趣，促进知识的深入理解。

-实验法：设计一系列实验活动，如硅的化学反应观察、二氧化硅的制备等，让学生在动手实践中掌握化学原理和实验技能。

2.教学手段

-多媒体教学：利用PPT、视频、动画等多媒体资源，展示硅和二氧化硅的结构、反应过程等，增强教学的直观性和生动性。

-教学软件：运用化学模拟软件，如分子模型构建、化学方程式平衡等，帮助学生通过互动体验深化对化学概念的理解。

-网络资源：引导学生在课后利用网络资源进行拓展学习，如查阅硅材料在高科技领域的最新应用，提高学生的信息检索能力和科学素养。

具体实施：

-在讲授硅的化学性质时，结合PPT演示硅的电子排布和亲氧反应的动画，使抽象概念具体化。

-通过组织课堂讨论，让学生分享硅和二氧化硅在日常生活中的应用实例，提高学生的参与度和互动性。

-设计实验课程，如在实验室中制取硅烷气体，让学生在安全指导下亲自操作，观察反应现象，加深对硅化学性质的理解。

-利用教学软件模拟硅晶体的生长过程，让学生在虚拟环境中感受化学变化的魅力。

-鼓励学生利用网络资源，如科学期刊、教育平台等，了解硅材料在新能源、信息技术等前沿领域的应用，拓宽知识视野。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对硅和二氧化硅的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道硅是什么吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于硅和二氧化硅的图片或视频片段，让学生初步感受硅材料在生活中的广泛应用。

简短介绍硅的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.硅基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解硅的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解硅的定义，包括其主要组成元素和它在元素周期表中的位置。

详细介绍硅的物理化学性质，使用图表或示意图帮助学生理解。

通过实例或案例，让学生更好地理解硅在实际应用中的作用。

3.硅和二氧化硅案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解硅和二氧化硅的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的硅和二氧化硅案例进行分析，如玻璃制造、陶瓷工艺等。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解硅材料的多样性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用硅材料解决实际问题。

小组讨论：让学生分组讨论硅材料的未来发展或改进方向，并提出创新性的想法或建议。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与硅材料相关的主题进行深入讨论。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对硅材料的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调硅和二氧化硅的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括硅的基本概念、物理化学性质、案例分析等。

强调硅材料在现实生活和学习中的价值，鼓励学生进一步探索和应用硅材料。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于硅材料应用的短文或报告，以巩固学习效果。学生学习效果1.知识与理解：

-学生能够准确描述硅的物理性质、化学性质，并解释其在元素周期表中的位置。

-学生能够阐述二氧化硅的化学式、结构特点及其与硅的化学关系。

-学生能够理解硅和二氧化硅在无机非金属材料，如玻璃、陶瓷等中的应用原理。

-学生能够概述硅和二氧化硅的工业制备方法和实验室制备技巧。

2.技能与能力：

-学生通过实验操作，掌握了基本的化学实验技能，如反应观察、物质制备等。

-学生通过小组讨论和课堂展示，提升了团队合作能力、表达能力和批判性思维能力。

-学生能够运用所学知识，分析硅和二氧化硅在实际生活中的应用案例，并提出创新性的改进建议。

-学生能够利用多媒体资源和网络信息，进行自主学习，提高信息检索和整合能力。

3.情感与价值观：

-学生通过了解硅和二氧化硅在现代科技中的重要作用，增强了对化学学科的兴趣和认识。

-学生认识到硅材料在环境保护和可持续发展中的重要性，培养了绿色化学观念。

-学生在探索硅材料的性质和应用过程中，激发了科学探究精神和对未知领域的探索欲望。

具体表现：

-学生能够用图表或示意图清晰地表达硅和二氧化硅的结构和性质。

-学生在案例分析中，能够准确地分析硅材料的应用特点，并提出合理的优化方案。

-学生在小组讨论中，能够积极参与，主动发表见解，并对同伴的观点提出建设性的评价。

-学生在课后作业中，能够独立完成关于硅材料应用的短文或报告，体现出对课堂所学内容的深刻理解。内容逻辑关系①硅的基本性质与位置

-知识点：硅的物理性质、化学性质、在元素周期表中的位置。

-关键词：亲氧性、半导体、非金属性、元素周期。

-板书设计：硅的性质→亲氧性、半导体特性；硅的位置→元素周期表。

②二氧化硅的结构与性质

-知识点：SiO2的化学式、结构、物理性质、化学性质。

-关键词：四面体结构、酸性、熔点、存在形式。

-板书设计：二氧化硅→SiO2结构、性质→酸性、熔点、硬度。

③硅和二氧化硅的应用与制备

-知识点：硅和二氧化硅在材料科学中的应用、工业制备方法、实验室制备技巧。

-关键词：玻璃、陶瓷、制备方法、反应过程。

-板书设计：应用→玻璃、陶瓷；制备→工业方法、实验室操作。

内容逻辑关系阐述：

①硅的基本性质与位置：这部分内容为学生提供了硅的基础知识框架，理解硅的性质有助于掌握其在材料科学中的基础地位。

②二氧化硅的结构与性质：通过对二氧化硅的结构与性质的学习，学生能够理解其在自然界中的存在形式和在工业中的应用。

③硅和二氧化硅的应用与制备：这部分内容将理论知识与实际应用紧密结合，让学生了解硅材料的重要性和制备方法，增强实践能力。

板书设计应遵循内容逻辑关系，条理清晰，使学生能够通过板书直观地把握课程的核心知识点和逻辑结构。课堂小结，当堂检测1.课堂小结

-硅的性质：回顾硅的物理性质、化学性质，以及其在元素周期表中的位置。

-二氧化硅的结构与性质：总结SiO2的化学式、结构特点、物理性质和化学性质。

-硅和二氧化硅的应用与制备：回顾硅和二氧化硅在材料科学中的应用，以及工业制备方法和实验室制备技巧。

-强调硅和二氧化硅在现代社会中的重要性和应用价值，激发学生对化学学科的兴趣。

2.当堂检测

-选择题：设计一些选择题，涵盖硅的性质、二氧化硅的结构与性质、硅和二氧化硅的应用与制备等内容，检验学生对课堂知识的掌握程度。

-填空题：设计一些填空题，涉及硅的化学性质、SiO2的结构特点、硅和二氧化硅的应用领域等，考察学生对课堂知识的理解和记忆。

-应用题：设计一些应用题，要求学生运用所学知识解决实际问题，如分析硅材料在某个领域的应用案例，提出改进方案等，检验学生的综合运用能力。反思改进措施一、教学特色创新

1.利用多媒体和教学软件丰富教学资源：通过多媒体展示硅和二氧化硅的结构、反应过程等，增强教学的直观性和生动性。

2.设计实验课程：通过实验室操作，如制取硅烷气体，让学生在动手实践中掌握化学原理和实验技能。

二、存在主要问题