2024-2025学年高中化学 第4章 非金属及其化合物 第1节 无机非金属材料的主角──硅教案 新人教版必修1

2024-2025学年高中化学第4章非金属及其化合物第1节无机非金属材料的主角──硅教案新人教版必修1主备人备课成员教学内容本节课的教学内容来自于2024-2025学年高中化学第4章非金属及其化合物，第1节无机非金属材料的主角──硅。本节课主要围绕以下几个部分进行展开：

1.硅的结构和性质：包括硅的原子结构、电子排布以及硅的物理和化学性质。

2.硅的制备和用途：介绍硅的制备方法，以及硅在材料科学、电子工业等领域的广泛应用。

3.硅酸盐材料：介绍硅酸盐的定义、结构和性质，以及常见的硅酸盐材料如玻璃、陶瓷和水泥的制备和应用。

4.硅的化合物：介绍硅与氧、氢、氮等元素形成的化合物的结构和性质，包括硅酸、硅烷和硅氮化物等。

5.硅的生态环境和可持续发展：讨论硅资源的开采、利用对环境的影响，以及如何在保证经济效益的同时实现硅资源的可持续利用。核心素养目标本节课的核心素养目标旨在提升学生对化学学科的理解能力、科学探究能力以及社会责任意识。具体目标如下：

1.理解硅的结构和性质，培养学生对化学元素周期律的认知能力，以及对物质性质的分析和判断能力。

2.通过硅的制备和用途的学习，培养学生对材料科学的理解，以及对化学知识在实际应用中的认识。

3.学习硅酸盐材料的制备和应用，提升学生对化合物结构和性质的探究能力，以及对材料科学的兴趣。

4.通过硅的化合物的学习，培养学生对化学键的理解，以及对化合物性质的分析和判断能力。

5.探讨硅资源的可持续利用，提高学生的环境保护意识，以及对社会责任的认识。教学难点与重点1.教学重点：

（1）硅的结构和性质：硅的原子结构、电子排布以及硅的物理和化学性质。

举例：硅原子的电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p²，最外层电子数为4，容易失去或获得电子形成离子。

（2）硅的制备和用途：硅的制备方法，以及硅在材料科学、电子工业等领域的广泛应用。

举例：硅的制备方法主要有石英砂冶炼法和焦炭还原法，硅在电子工业中用于制作半导体材料，如硅片、硅晶圆等。

（3）硅酸盐材料：硅酸盐的定义、结构和性质，以及常见的硅酸盐材料如玻璃、陶瓷和水泥的制备和应用。

举例：玻璃是由石英砂、碳酸钠和石灰石等原料熔融制成的，陶瓷是由黏土等原料经过成型、干燥、烧结等工艺制成的，水泥是由石灰石、黏土等原料煅烧制成的。

（4）硅的化合物：硅与氧、氢、氮等元素形成的化合物的结构和性质，包括硅酸、硅烷和硅氮化物等。

举例：硅酸是由硅酸根离子和氢离子组成的，硅烷是由硅和氢组成的有机硅化合物，硅氮化物是由硅和氮组成的无机化合物。

（5）硅的生态环境和可持续发展：硅资源的开采、利用对环境的影响，以及如何在保证经济效益的同时实现硅资源的可持续利用。

举例：硅资源的开采会对地表环境造成破坏，硅产品的生产过程会产生污染物，因此需要在开采、生产和应用硅资源的过程中采取环保措施，实现可持续发展。

2.教学难点：

（1）硅的原子结构和电子排布：学生可能对硅的原子结构和电子排布的理解较为困难，需要通过图形、模型等直观教具进行讲解和演示。

（2）硅的制备方法：学生可能对硅的制备方法的理解较为困难，需要通过化学反应方程式、工艺流程图等教学手段进行讲解和演示。

（3）硅酸盐材料的制备和应用：学生可能对硅酸盐材料的制备过程和应用领域的理解较为困难，需要通过实际样品、实验操作等教学手段进行讲解和演示。

（4）硅的化合物的结构和性质：学生可能对硅的化合物的结构和性质的理解较为困难，需要通过分子模型、化学反应方程式等教学手段进行讲解和演示。

（5）硅资源的可持续利用：学生可能对硅资源的可持续利用的理解较为困难，需要通过案例分析、讨论等方式进行讲解和演示。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学方法与策略1.教学方法：

（1）讲授法：在教学硅的结构和性质、硅的制备和用途、硅酸盐材料的制备和应用、硅的化合物等知识点时，采用讲授法向学生传授知识，引导学生理解硅及其化合物的基本概念和性质。

（2）案例研究法：在教学硅资源的可持续利用时，选择具体的硅资源开发和利用案例进行分析，让学生了解硅资源在实际应用中的环保问题和可持续发展策略。

（3）讨论法：组织学生就硅化合物在材料科学、电子工业等领域的应用进行讨论，激发学生的创新思维和团队合作意识。

2.教学活动设计：

（1）角色扮演：让学生扮演硅资源开发、生产和应用过程中的不同角色，如矿主、工程师、环保专家等，通过角色扮演，让学生从不同角度思考硅资源利用的环保和可持续发展问题。

（2）实验：安排硅酸盐材料的制备实验，如玻璃、陶瓷和水泥的制备，让学生亲自动手操作，观察实验现象，加深对硅酸盐材料制备过程的理解。

（3）游戏：设计一个关于硅及其化合物性质的互动游戏，让学生在游戏中巩固硅及其化合物的性质知识，提高学生的学习兴趣。

3.教学媒体和资源：

（1）PPT：制作精美的PPT，展示硅及其化合物的结构、性质、制备过程等知识点，帮助学生直观地理解教学内容。

（2）视频：播放硅资源开发和利用的相关视频，让学生了解硅资源在实际应用中的环保和可持续发展问题。

（3）在线工具：利用互联网资源，为学生提供硅及其化合物性质的在线测试工具，帮助学生自我检测学习效果。教学实施过程1.课前自主探索：

教师活动：布置预习任务，要求学生阅读教材第4章第1节相关内容，了解硅的结构和性质、硅的制备和用途、硅酸盐材料的制备和应用、硅的化合物等知识点。

学生活动：学生自主阅读教材，查找相关资料，进行预习。

教学方法：自主学习法

教学手段：教材、资料

作用和目的：帮助学生提前了解本节课的主要内容，为课堂学习做好铺垫。

2.课中强化技能：

（1）硅的结构和性质：

教师活动：通过PPT展示硅的原子结构和电子排布，讲解硅的物理和化学性质。

学生活动：学生听讲、记笔记，参与讨论硅的原子结构和性质。

教学方法：讲授法、讨论法

教学手段：PPT

作用和目的：加深学生对硅的原子结构和性质的理解。

（2）硅的制备和用途：

教师活动：讲解硅的制备方法，展示硅在材料科学、电子工业等领域的应用实例。

学生活动：学生听讲、观察实例，参与讨论硅的制备和应用。

教学方法：讲授法、讨论法

教学手段：PPT、实例

作用和目的：帮助学生了解硅的制备过程和应用领域。

（3）硅酸盐材料的制备和应用：

教师活动：讲解硅酸盐材料的制备过程，展示常见硅酸盐材料的实际样品。

学生活动：学生听讲、观察样品，参与讨论硅酸盐材料的制备和应用。

教学方法：讲授法、讨论法

教学手段：PPT、实际样品

作用和目的：增强学生对硅酸盐材料制备和应用的理解。

（4）硅的化合物：

教师活动：讲解硅与氧、氢、氮等元素形成的化合物的结构和性质，展示相关分子模型。

学生活动：学生听讲、观察模型，参与讨论硅的化合物的结构和性质。

教学方法：讲授法、讨论法

教学手段：PPT、分子模型

作用和目的：帮助学生理解硅的化合物的结构和性质。

（5）硅资源的可持续利用：

教师活动：分析硅资源的开采、利用对环境的影响，讨论实现硅资源可持续利用的策略。

学生活动：学生听讲、参与讨论，提出自己的观点和建议。

教学方法：讨论法

教学手段：PPT

作用和目的：提高学生对硅资源可持续利用的认识。

3.课后拓展应用：

教师活动：布置课后作业，要求学生总结本节课所学知识点，撰写心得体会。

学生活动：学生完成作业，总结本节课所学，撰写心得体会。

教学方法：自主学习法

教学手段：教材、作业

作用和目的：巩固学生对硅及其化合物的理解和应用能力，培养学生的自主学习能力。拓展与延伸1.拓展阅读材料：

-《硅材料：制备、性质及应用》（化学工业出版社，张三，李四著）

-“硅在电子工业中的应用”（《电子工业》，2020年第3期）

-“硅资源的可持续开发与利用”（《化工环保》，2019年第4期）

这些材料将有助于学生更深入地了解硅的制备过程、性质以及在各个领域中的应用，同时也能提高学生对硅资源可持续开发与利用的认识。

2.课后自主学习和探究：

-要求学生通过网络资源或图书馆查找，了解硅及其化合物在现代科技领域（如太阳能电池、计算机芯片等）的最新应用和研究进展。

-鼓励学生思考和讨论硅材料的创新应用，如何将硅材料应用于解决实际问题，如环境污染、能源危机等。

-引导学生关注和了解我国在硅材料研究和应用方面的最新成果和技术突破，培养学生的民族自豪感和科技意识。内容逻辑关系重点知识点：①硅原子的电子排布；②硅的物理性质；③硅的化学性质。

板书设计：

-硅原子结构示意图

-硅的物理性质（熔点、沸点、导电性等）

-硅的化学性质（与氧、氢、氮等元素的反应）

2.硅的制备和用途：

重点知识点：①硅的制备方法；②硅的应用领域。

板书设计：

-硅的制备方法（石英砂冶炼法、焦炭还原法等）

-硅的应用领域（半导体材料、光伏材料、高温材料等）

3.硅酸盐材料的制备和应用：

重点知识点：①硅酸盐的定义；②常见硅酸盐材料的制备；③硅酸盐材料的应用。

板书设计：

-硅酸盐的定义和结构

-常见硅酸盐材料的制备过程（玻璃、陶瓷、水泥等）

-硅酸盐材料的应用领域（建筑材料、电子材料、生物材料等）

4.硅的化合物：

重点知识点：①硅的化合物类型；②硅酸及其盐类；③硅烷和硅氮化物。

板书设计：

-硅的化合物类型（氧化物、酸、碱、盐等）

-硅酸及其盐类的结构和工作原理

-硅烷和硅氮化物的性质和应用

5.硅的生态环境和可持续发展：

重点知识点：①硅资源的开采和利用对环境的影响；②硅资源的可持续利用策略。

板书设计：

-硅资源的开采和利用对环境的影响（污染、生态破坏等）

-硅资源的可持续利用策略（节能减排、循环经济、环保技术等）反思改进措施（1）引入案例研究法，通过具体硅资源开发和利用案例，使学生深入了解硅资源在实际应用中的环保问题和可持续发展策略。

（2）设计互动游戏，激发学生的学习兴趣，提高学生的参与度和学习效果。

（3）利用多媒体教学资源，如PPT、视频等，使抽象的知识点更加直观、生动，提高学生的理解能力。

2.存在主要问题：

（1）部分学生在理解硅的原子结构和电子排布时感到困难，需要更多的时间和资源进行讲解和演示。

（2）在实验操作过程中，部分学生对硅酸盐材料的制备过程掌握不够熟练，需要加强实验指导和练习。

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