无机非金属材料的主角—硅 教学设计
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文档简介
无机非金属材料的主角―硅
（一）指导思想与理论依据
指导思想：
1．紧密结合STS内容，创设问题情境，激 ( http: / / www.21cnjy.com )发学生主动参与、深度参与教学活动。通过主体深度参与、同伴互助等形式进行知识建构，使 “知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三维目标有效融合和落实。
2．引导学生认识化学与人类生活的密切关系，关注人类面临的与化学相关的社会问题，如环境保护等，培养学生的社会责任感。
理论依据：
1．建构主义学习理论。
人的认识并不是对外在的被动的、简单的反映， ( http: / / www.21cnjy.com )而是一种以已有知识和经验为基础的主动建构活动。建构主义学习观强调，学习不是简单地让学习者占有别人的知识，学习是学习者与文本之间的交互作用，是自主的活动，学习者用自己的观点解读学习内容，进而在自己的头脑中建构出新知识。因此，教师的主要任务之一是创设“问题情境”，营造“平等、和谐、合作”的沟通氛围，有效利用“资源”，设计教学环节，充分发挥学生的自主意识和创造精神，引导学生各自构建自己的知识与认识。
2．认知结构学习理论。
知识的学习包括三种几乎同时发生的过程，即新 ( http: / / www.21cnjy.com )知识的获得、旧知识的改造、检查知识是否恰当，新知识的获得是一种主动的、积极的认知过程。在认知结构学习论的基础上提出了发现学习，强调学习过程是学生积极主动的过程。在探究活动中，掌握知识本身并不是学习的唯一目的，学习应该超越所给的知识，进行归类、编码、推理，这在知识的保持和迁移中起重要作用，能够帮助学生独立学习、独立解决问题。
（二）教学背景分析
1．学习内容分析:
本节在教材中的地位
作为构成地壳的骨干 ( http: / / www.21cnjy.com )元素，硅及其化合物在材料科学、航空航天和信息技术等领域的应用前景十分广阔，硅酸盐工业在经济建设和日常生活中有着非常重要的地位。而含硅材料大都以二氧化硅为原料。介绍以二氧化硅为核心的硅及其化合物，突出了它们在社会发展历程中、在科学现代化中的重要性和应用价值。通过本节的学习，可以进一步掌握元素化合物学习的一般程序和方法，为后续学习打好基础。
本节在课程标准中的内容
（1）通过实验了解硅及其重要化合物的主要性质。
（2）认识其在生活中的应用。
2.学生情况分析
学生通过必修1前面章节的学习，已经了解 ( http: / / www.21cnjy.com )了氧化还原反应规律和无机反应规律，能通过物质的组成和性质对物质进行分类。对于含硅材料，学生有丰富的感性认识，但缺乏从化学的角度系统、理性地了解和认识它们。
通过对金属元素及其化合物的学习，学 ( http: / / www.21cnjy.com )生已了解元素化合物学习的一般程序和方法，认识实验、分类、比较等科学方法对化学研究的作用，具有一定的科学探究能力。通过创设情景、讨论交流，增强学生的主动参与和探究兴趣，加强对学习非金属元素及其化合物的一般程序和方法的认识，加深对硅作为无机非金属材料的主角的理解。
（三）教学目标
1、知识与技能：
（1）了解硅在自然界中的存在形式、含量和用途；
（2）了解硅和二氧化硅的性质，认识硅和二氧化硅的用途；
（3）了解硅酸的性质及制备方法；
（4）探索非金属的性质和非金属的原子结构之间的关系，进一步熟悉从实验的角度探索和认识物质的化学性质的本领；
2、过程与方法：
（1）图片、视频，把化学与生活结合 ( http: / / www.21cnjy.com )起来，以直观的方式，加深对知识的学习，提高掌握知识、运用知识的能力，并体验通过联系生活实际及实验解决化学问题，揭示物质性质的过程与方法；
（2）学会运用对比方法来认识物质的共性和个性，加强对知识的迁移和类比能力；
（3）通过“结构——性质——用途”的学习模式，逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法；
（4）本节部分内容属于了解层次，通过资料探究，掌握归纳总结学习的方法；
3、情感态度与价值观：
（1）通过课本及课件中大量的精美图片、实物、 ( http: / / www.21cnjy.com )相应的化学实验现象感受到化学科学的魅力及化学对人类生产、生活的贡献，激发学习的兴趣，陶冶热爱科学的情感；
（2）通过扩展学习，扩大科学视野，并把化学与生活结合起来，增强学习化学的好奇心；
（四）教学重点和教学难点
1.教学重点
(1) 硅和二氧化硅的性质。
(2) 以生活的事例为切入点，联系硅结构与用途的必然联系。
2. 教学难点：
(1) 硅化合物的丰富性和多样性
（2）通过资料探究，学生自主学习硅的知识。
(3) 二氧化硅的晶体结构和化学性质
（五） 教法分析与学法指导
本节内容既涉及了理论性较强 ( http: / / www.21cnjy.com )原理，各种化学方程式的书写，也涉及了物质的物理性质的直观表现以及实验谈及，所以在教法上采用板书教学理论加上教师带领学生进行自主实验探究。 归纳为自主学习 教学点拨 对比发现 实验探究
（六） 教学过程
教师活动 学生活动 教学意图
【板书】第四章 非金属及其化合物 明确教学内容
【图片展示】展示硅的各种图片以及硅的多种用途 学生对图片非常感兴趣，交头议论。 从感性上让学生接触学习内容，激发学习兴趣
【引言】看到这么多的图片，从自然到生活，从工业到科技，从原子到宇宙航天……大家发现没有这些图片都集中反映了一种物质，这是什么呢？ 回答：硅 引出主题
【板书】第一节无机非金属的主角－硅
【设问】地壳中含量做多的元素是什么？其次又是什么？【讲述】硅在地壳中含量仅 ( http: / / www.21cnjy.com )次于氧，为26.3%，处于第二位。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的90%以上,从古至今，在无机非金属材料中，硅一直扮演着重要角色。【设问】为什么硅的用途这么广泛呢？我们经常说结构决定性质，那么，硅的性质与它的结构有什么必然联系没有呢？观察元素周期表，找出硅和碳的位置，请学生画出硅和碳的原子结构示意图。【讲述】硅位于元素周期表中第IVA族碳 ( http: / / www.21cnjy.com )的下方。碳和硅的原子最外层均有四个电子，二者既相似又不同。碳是构成有机物的主要元素，而硅是构成岩石和许多矿物的基本元素。硅和碳一样，其原子既不易失去又不易得到电子，主要形成四价化合物。 思考、回答、交流学生画出碳和硅的原子结构示意图：C： 2 4Si: 2 8 4倾听 思考 比较 巩固元素知识，通过对比学习，加深学习印象
【过渡】：事实上，地球上的硅都是以 ( http: / / www.21cnjy.com )硅的化合物形式存在，那么我们从硅最简单的化合物－SiO2入手研究。【板书】：二、硅的化合物1、SiO2【总结】二氧化硅在自然界中的存在【过渡】二氧化硅熔点很高，而我们知道碳的氧化物CO2。为什么它们的物理性质有这么大差异呢？【引导】阅读63页“科学视野”【活动探究】SiO2和CO2 的差异：【展示】SiO2和CO2 结构二氧化硅晶体中，每个Si周围连着4个O，每个O连着2个Si，即每个硅原子位于正四面体的中心，四个氧位于4个顶角，而每个O被两个正四面体共用。所以SiO2晶体是由Si和O按1∶2的比例所组成的立体网状结构的晶体，因此SiO2不是分子式。
二氧化碳晶体中则是由CO2小分子构成的，CO2是分子式。所以CO2与SiO2的性质差别较大。
【提问】从刚刚的学习当中，我们已经知道二氧化硅与二氧化碳性质是存在差异，那么他们之间的化学性质差异表现在哪儿呢？我们将在下节课来探讨这个问题，请大家认真思考。 阅读，了解硅的亲氧性及硅在自然界中主要存在的化合物形式阅读“科学视野”观察SiO2和CO2 的结构，通过老师分析点拨得出结论 通过实物图片展示，让知识更贴近生活创设问题情境，以便后面进一步比较SiO2和CO2的性质通过学生自主学习，教师适时点拨，使学生了解结构决定性质加强学生观察归纳总结的能力联系生活，加深认识图片呈现更直观，深刻
（七） 板书设计
单质硅
原子结构，晶体结构为正四面体，化学稳定性强，主要为正四价
二、二氧化硅
立体网状结构，正四面体，SI:O=1:2
无色透明晶体或白色粉末，熔点高、硬度大、难溶于水
(八) 教学设计与反思
这是人教版高中化学必修Ⅰ第四章第一节的第一课时，是一节以硅及二氧化硅性质为探究重点的常规课，教学力图突出：
（1）整体认识二氧化硅的物理性质，化学性 ( http: / / www.21cnjy.com )质。由社会生活中硅及其氧化物的广泛用途而展开，通过在观察中学习，在实际学习与生活实际相结合起来，了解硅及其氧化物的结构，性质。同时鼓励和引导学生善于发现生活，从生活中学习。
（2）重点提高学生观察、记录、整理、 ( http: / / www.21cnjy.com )分析、小结的能力。科学探究包括多种多样的活动，如提出问题、预测、模型建构、设计、实验、观察、思考、记录、数据分析、反思等等，本节课重点在观察记录、整理分析小结。
（3）把化学实验、物质分类、离子反应和 ( http: / / www.21cnjy.com )氧化还原反应的知识作为工具，指导本节内容的学习，同时也通过本节内容的学习巩固离子反应和氧化还原反应知识，并加深理解。
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（一）指导思想与理论依据
指导思想：
1．紧密结合STS内容，创设问题情境，激 ( http: / / www.21cnjy.com )发学生主动参与、深度参与教学活动。通过主体深度参与、同伴互助等形式进行知识建构，使 “知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三维目标有效融合和落实。
2．引导学生认识化学与人类生活的密切关系，关注人类面临的与化学相关的社会问题，如环境保护等，培养学生的社会责任感。
理论依据：
1．建构主义学习理论。
人的认识并不是对外在的被动的、简单的反映， ( http: / / www.21cnjy.com )而是一种以已有知识和经验为基础的主动建构活动。建构主义学习观强调，学习不是简单地让学习者占有别人的知识，学习是学习者与文本之间的交互作用，是自主的活动，学习者用自己的观点解读学习内容，进而在自己的头脑中建构出新知识。因此，教师的主要任务之一是创设“问题情境”，营造“平等、和谐、合作”的沟通氛围，有效利用“资源”，设计教学环节，充分发挥学生的自主意识和创造精神，引导学生各自构建自己的知识与认识。
2．认知结构学习理论。
知识的学习包括三种几乎同时发生的过程，即新 ( http: / / www.21cnjy.com )知识的获得、旧知识的改造、检查知识是否恰当，新知识的获得是一种主动的、积极的认知过程。在认知结构学习论的基础上提出了发现学习，强调学习过程是学生积极主动的过程。在探究活动中，掌握知识本身并不是学习的唯一目的，学习应该超越所给的知识，进行归类、编码、推理，这在知识的保持和迁移中起重要作用，能够帮助学生独立学习、独立解决问题。
（二）教学背景分析
1．学习内容分析:
本节在教材中的地位
作为构成地壳的骨干 ( http: / / www.21cnjy.com )元素，硅及其化合物在材料科学、航空航天和信息技术等领域的应用前景十分广阔，硅酸盐工业在经济建设和日常生活中有着非常重要的地位。而含硅材料大都以二氧化硅为原料。介绍以二氧化硅为核心的硅及其化合物，突出了它们在社会发展历程中、在科学现代化中的重要性和应用价值。通过本节的学习，可以进一步掌握元素化合物学习的一般程序和方法，为后续学习打好基础。
本节在课程标准中的内容
（1）通过实验了解硅及其重要化合物的主要性质。
（2）认识其在生活中的应用。
2.学生情况分析
学生通过必修1前面章节的学习，已经了解 ( http: / / www.21cnjy.com )了氧化还原反应规律和无机反应规律，能通过物质的组成和性质对物质进行分类。对于含硅材料，学生有丰富的感性认识，但缺乏从化学的角度系统、理性地了解和认识它们。
通过对金属元素及其化合物的学习，学 ( http: / / www.21cnjy.com )生已了解元素化合物学习的一般程序和方法，认识实验、分类、比较等科学方法对化学研究的作用，具有一定的科学探究能力。通过创设情景、讨论交流，增强学生的主动参与和探究兴趣，加强对学习非金属元素及其化合物的一般程序和方法的认识，加深对硅作为无机非金属材料的主角的理解。
（三）教学目标
1、知识与技能：
（1）了解硅在自然界中的存在形式、含量和用途；
（2）了解硅和二氧化硅的性质，认识硅和二氧化硅的用途；
（3）了解硅酸的性质及制备方法；
（4）探索非金属的性质和非金属的原子结构之间的关系，进一步熟悉从实验的角度探索和认识物质的化学性质的本领；
2、过程与方法：
（1）图片、视频，把化学与生活结合 ( http: / / www.21cnjy.com )起来，以直观的方式，加深对知识的学习，提高掌握知识、运用知识的能力，并体验通过联系生活实际及实验解决化学问题，揭示物质性质的过程与方法；
（2）学会运用对比方法来认识物质的共性和个性，加强对知识的迁移和类比能力；
（3）通过“结构——性质——用途”的学习模式，逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法；
（4）本节部分内容属于了解层次，通过资料探究，掌握归纳总结学习的方法；
3、情感态度与价值观：
（1）通过课本及课件中大量的精美图片、实物、 ( http: / / www.21cnjy.com )相应的化学实验现象感受到化学科学的魅力及化学对人类生产、生活的贡献，激发学习的兴趣，陶冶热爱科学的情感；
（2）通过扩展学习，扩大科学视野，并把化学与生活结合起来，增强学习化学的好奇心；
（四）教学重点和教学难点
1.教学重点
(1) 硅和二氧化硅的性质。
(2) 以生活的事例为切入点，联系硅结构与用途的必然联系。
2. 教学难点：
(1) 硅化合物的丰富性和多样性
（2）通过资料探究，学生自主学习硅的知识。
(3) 二氧化硅的晶体结构和化学性质
（五） 教法分析与学法指导
本节内容既涉及了理论性较强 ( http: / / www.21cnjy.com )原理，各种化学方程式的书写，也涉及了物质的物理性质的直观表现以及实验谈及，所以在教法上采用板书教学理论加上教师带领学生进行自主实验探究。 归纳为自主学习 教学点拨 对比发现 实验探究
（六） 教学过程
教师活动 学生活动 教学意图
【板书】第四章 非金属及其化合物 明确教学内容
【图片展示】展示硅的各种图片以及硅的多种用途 学生对图片非常感兴趣，交头议论。 从感性上让学生接触学习内容，激发学习兴趣
【引言】看到这么多的图片，从自然到生活，从工业到科技，从原子到宇宙航天……大家发现没有这些图片都集中反映了一种物质，这是什么呢？ 回答：硅 引出主题
【板书】第一节无机非金属的主角－硅
【设问】地壳中含量做多的元素是什么？其次又是什么？【讲述】硅在地壳中含量仅 ( http: / / www.21cnjy.com )次于氧，为26.3%，处于第二位。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的90%以上,从古至今，在无机非金属材料中，硅一直扮演着重要角色。【设问】为什么硅的用途这么广泛呢？我们经常说结构决定性质，那么，硅的性质与它的结构有什么必然联系没有呢？观察元素周期表，找出硅和碳的位置，请学生画出硅和碳的原子结构示意图。【讲述】硅位于元素周期表中第IVA族碳 ( http: / / www.21cnjy.com )的下方。碳和硅的原子最外层均有四个电子，二者既相似又不同。碳是构成有机物的主要元素，而硅是构成岩石和许多矿物的基本元素。硅和碳一样，其原子既不易失去又不易得到电子，主要形成四价化合物。 思考、回答、交流学生画出碳和硅的原子结构示意图：C： 2 4Si: 2 8 4倾听 思考 比较 巩固元素知识，通过对比学习，加深学习印象
【过渡】：事实上，地球上的硅都是以 ( http: / / www.21cnjy.com )硅的化合物形式存在，那么我们从硅最简单的化合物－SiO2入手研究。【板书】：二、硅的化合物1、SiO2【总结】二氧化硅在自然界中的存在【过渡】二氧化硅熔点很高，而我们知道碳的氧化物CO2。为什么它们的物理性质有这么大差异呢？【引导】阅读63页“科学视野”【活动探究】SiO2和CO2 的差异：【展示】SiO2和CO2 结构二氧化硅晶体中，每个Si周围连着4个O，每个O连着2个Si，即每个硅原子位于正四面体的中心，四个氧位于4个顶角，而每个O被两个正四面体共用。所以SiO2晶体是由Si和O按1∶2的比例所组成的立体网状结构的晶体，因此SiO2不是分子式。
二氧化碳晶体中则是由CO2小分子构成的，CO2是分子式。所以CO2与SiO2的性质差别较大。
【提问】从刚刚的学习当中，我们已经知道二氧化硅与二氧化碳性质是存在差异，那么他们之间的化学性质差异表现在哪儿呢？我们将在下节课来探讨这个问题，请大家认真思考。 阅读，了解硅的亲氧性及硅在自然界中主要存在的化合物形式阅读“科学视野”观察SiO2和CO2 的结构，通过老师分析点拨得出结论 通过实物图片展示，让知识更贴近生活创设问题情境，以便后面进一步比较SiO2和CO2的性质通过学生自主学习，教师适时点拨，使学生了解结构决定性质加强学生观察归纳总结的能力联系生活，加深认识图片呈现更直观，深刻
（七） 板书设计
单质硅
原子结构，晶体结构为正四面体，化学稳定性强，主要为正四价
二、二氧化硅
立体网状结构，正四面体，SI:O=1:2
无色透明晶体或白色粉末，熔点高、硬度大、难溶于水
(八) 教学设计与反思
这是人教版高中化学必修Ⅰ第四章第一节的第一课时，是一节以硅及二氧化硅性质为探究重点的常规课，教学力图突出：
（1）整体认识二氧化硅的物理性质，化学性 ( http: / / www.21cnjy.com )质。由社会生活中硅及其氧化物的广泛用途而展开，通过在观察中学习，在实际学习与生活实际相结合起来，了解硅及其氧化物的结构，性质。同时鼓励和引导学生善于发现生活，从生活中学习。
（2）重点提高学生观察、记录、整理、 ( http: / / www.21cnjy.com )分析、小结的能力。科学探究包括多种多样的活动，如提出问题、预测、模型建构、设计、实验、观察、思考、记录、数据分析、反思等等，本节课重点在观察记录、整理分析小结。
（3）把化学实验、物质分类、离子反应和 ( http: / / www.21cnjy.com )氧化还原反应的知识作为工具，指导本节内容的学习，同时也通过本节内容的学习巩固离子反应和氧化还原反应知识，并加深理解。
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