“无机非金属材料的主角—硅”教学设计

“无机非金属材料的主角—硅”教学设计（第1课时）摘要：本教学设计所依托的基本理论为维果茨基的最近发展区理论，通过分析必修一学生已经达到的发展水平和可能达到的发展水平，从旧知出发，与新知形成对比，促进学生构建自己的知识网络，加速学生的发展。关键词：最近发展区；对比一、教材分析课标对本节内容的要求：主要是二氧化硅和硅酸。知识体系：由二氧化硅和硅酸、硅酸盐以及硅单质等三部分内容组成。教材地位分析：硅及其化合物作为非金属元素知识的开端，是在第三章“金属及其化合物”内容的基础上，继续进行关于元素化合物知识的学习和研究方法的训练，本节教学采用主线为“硅酸盐──硅酸──二氧化硅(硅的亲氧性)──硅单质(应用)”的纵向学习方法，有别于第三章的横向对比学习法，丰富了元素族概念及元素性质的递变规律的形成，为元素周期律、元素周期表的学习积累了丰富的感性材料，同时，也为以后学习选修模块2“化学与技术”中的第三单元“化学与材料的发展”奠定了知识基础。本节内容与生产生活、材料科学、信息技术等联系较为密切，知识面广，趣味性强，能使学生真正认识化学在促进社会发展，改善人类的生活条件方面所起的重要作用，全面地体现了化学学科的社会应用价值。通过本节的学习，有利于贯彻STS教育的观点，激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高。二、学情分析本节课的教学对象是高一新生，学生已有的知识是对二氧化碳及碳的性质的理解，新知识是二氧化硅和硅酸的性质，由碳原子和硅原子的结构特点引课，有利于学生用对比法和类似性学习。学生对碳单质及二氧化碳性质的认识和掌握程度，所以，我先降解的是硅单质的性质，然后再用对比法讲解二氧化硅的性质，由学生自己得出两者的区别和联系。学生学习本节可能会遇到的障碍点：由于高一学生接触元素化合物的学习时间较短，又没有原子结构和元素周期律的理论为依据，因此还没有形成完整的元素化合物学习的化学思想，不太会运用对比的思想学习硅及其化合物的性质和制备等。因此，在前期的教学中力图每节课逐步渗透这些思想作为铺垫，本节课通过分析碳和硅元素的原子结构，引导学生采用对比的学习方法，分析推导二氧化硅及硅酸的性质，帮助学生温故而知新，使学生在元素化合物的学习过程中形成一条完整、清晰的主线，从而建构元素化合物的知识体系。三、教学目标1.知识与技能了解硅元素在自然界中的存在形式；掌握二氧化硅的性质；2.过程与方法本节课涉及实验的内容很少，主要运用对比的方法，通过对旧的知识的复习与回顾，来学习新的知识。3.情感态度与价值观本节课的学习让学生认识到硅在生活生产过程中的重要用途，开阔了学生的视野，引发了学生对生活生产中的化学材料的兴趣。四、教学重点·难点教学重点：二氧化硅的化学性质教学难点：二氧化硅的晶体结构五、教学材料装有氢氧化钠溶液的试剂瓶（带橡胶塞）、投影仪六、教学方法：讨论、探究七、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图引入用PPT展示我们国家的一些自然风光图（如：黄山，泰山，沙漠等）并且提出问题是什么构成了如此美丽的地球？）学生回答问题；岩石启发式引入，激发好奇心【讲述】岩石的主要成分是二氧化硅和硅酸盐。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中的大部分岩石、沙子和土壤，约占地壳质量90％以上。各种各样的硅酸盐和水、空气和阳光构成了人类及生物生存的根基。并且展示图片，自古至今，在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角的角色。那么今天我将跟大家一起学习硅的相关性质和用途。观看图片，认识到硅的广泛应用。认识二氧化硅与生产生活息息相关引起起学生兴趣【板书】第四章第一节无机非金属材料的主角—硅复习与学生一起回顾硅的原子结构示意图。【板书】副板画出硅的原子结构示意图。引导学生联想到与它类似的碳的原子结构示意图。【问题】硅元素结构上又和碳有什么不同？根据结构推测硅单质的性质有哪些？复习硅的原子结构示意图回顾碳的原子结构及其性质，并且阅读课本强化学生“结构决定性质”的化学思维存在形式【问题】那么自然界中硅元素是以什么形式存在的呢？并举例说明。【总结】：自然界中的硅元素的存在形式。那么我们来进一步学习二氧化硅和硅酸盐的性质。【板书】二氧化硅二氧化硅和硅酸盐的形式。如沙子，石英手表。强化“性质决定存在”的化学思维，并引导学习化学性质【问题】在自然界中没有游离的硅存在，存在游离的碳，这说明了什么？硅比碳活泼，易与氧结合。二氧化硅的结构【讲述】地球上天然二氧化硅称为硅石，约占地壳质量的20％，存在形态有结晶性和无定性两种。下来我们来了解一下二氧化硅的晶体结构。【PPT】展示二氧化硅的结构其实就是在硅的晶体结构中每个硅原子与硅原子之间插入氧原子。展示由硅的晶体结构变为二氧化硅的晶体结构。观看图片，了解二氧化硅的结构。了解二氧化硅的广泛存在，激起学生研究二氧化硅的热情体会结晶形和无定形，为今后【讲述】每个硅原子和四个氧原子以共价键结合，形成以该硅原子为中心的正四面体型结构，这种正四面体型结构向空间伸展，就形成了具有空间网状结构的原子晶体。【PPT】展示二氧化硅晶体。观看图片，了解二氧化硅晶体的形状。学习晶体建立感性认识用途【问题】二氧化硅的结构决定了它有什么用途呢？补充学生的回答：石英坩埚，光纤材料等，并且用PPT展示图片。思考问题，回答：玛瑙首饰等。拓展学生的知识面，了解二氧化硅的其他用途，增强学习化学的兴趣性质【思考与交流】我们已经了解了二氧化硅的结构和用途，那么请同学们跟据这些来回到问题。1、SiO2具有哪些物理性质？2、SiO2的化学稳定性如何呢？3、SiO2的这些性质是由什么决定的？教师根据同学们的回答，进行总结。【板书】物理性质：难溶于水，熔沸点高。化学性质：稳定。分组讨论，并积极与同学交流。体会合作的重要性，培养合作精神培养有效分类和有序表达的思想为方法总结打基础在交流中完善对二氧化硅性质的认识特殊性【PPT】展示【问题】这些美丽的玻璃雕刻品是怎么做出来的呢？请同学们讨论。观看图片应用视觉冲击，吸引学生主动学习【板书设计】第四章非金属元素及其化合物第一节无机非金属材料的主角—硅一、二氧化硅1物理性质：难溶于水，熔沸点高。2化学性质：稳定（1）与氢氟酸的反应（特殊性）SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O（2）与碱性氧化物的反应SiO2+CaO===CaSiO3比较CO2+CaO=CaCO3（3）与碱反应SiO2+NaOH=Na2SiO33+H2O比较：CO2+NaOH=Na2CO3+H2O（4）与碳酸盐的反应（玻璃生产）SiO2+Na2CO3==CO2↑+Na2SiO3SiO2+CaCO3==CO2↑+CaSiO3八、教学反思本节课充分体现了元素化合物与自然界和社会生活的密切联系，贯彻了STS教育的观点，有肯定同学的回答。引出二氧化硅化学性质。【讲述】二氧化硅为酸性氧化物，而一酸性氧化物般不与酸发生化学反应，但二氧化硅却能与氢氟酸发生反应，这也是工业上用氢氟酸雕刻玻璃的反应原理。这是二氧化硅的特性。【板书】二氧化硅与氢氟酸反应的化学方程式。与旧知结合，形成网状知识结构，利于学生自己的只是建构【问题】二氧化硅是酸性氧化物，作酸性氧化物，它应该有什么性质呢？【回答】与碱性氧化物和碱反应。酸性氧化物请同学们自己写出CO2与CaO和Ca（OH）2反应的化学方程式。【讲述】SiO2与CO2类似，请同学们根据CO2的反应写出SiO2与CaO和Ca（OH）2，NaOH反应的反应方程式。【板书】二氧化硅与碱性氧化物和碱反应的方程式。回顾并根据CO2的反应写出SiO2与CaO和Ca（OH）2的反应方程式锻炼类比的学习方法，鼓励学生猜测新知【问题】为什么实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶而橡皮塞而不用玻璃塞？SiO2与NaOH反应，导致塞子黏在瓶上。与碳酸盐反在玻璃生产中，我们会让二氧化硅与碳酸盐在高温下反应，那么请同学们写出这个化学反应方程式。【板书】写出该反应方程式。思考，并写出反应方程式。培养分析、解决问题的能力利于激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高；教学设计努力体现以学生为主体的教学思想，课的开头以生活中常见袋装食品中的小包装物入手，创设问题情景，使学生很快投身于学习的情景中，在教学中，采用了实验、科学探究等活动激发学生求知的欲望，多让学生参与；教学时有意识地培养学生“对比”的学习方法，从二氧化碳的性质对比学习二氧化硅的性质，并从结构分析它们的相同点和不同点，使学生温故而知新，让学生能更多地参予教学活动，并在学习的过程中培养学生对知识的归纳、总结和探究的能力；在突破本节课重难点（二氧化硅与氢氟酸的反应、二氧化硅与氢氧化钠的反应、二氧化硅是酸性氧化物）时，采取“问题解决”的学习方式，引导学生发现问题→提出假设→验证分析→得出结论，提升学生分析问题、解决问题的能力。