資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 化學 年級 高一 學期 春季
課題 無機非金屬材料
教學目標
1．介紹硅酸鹽性質的特殊性，通過學生對硅酸鹽的結構分析形成結構決定性質的學科思維。 2．通過觀看古代及現代的多種陶瓷品的視頻或圖片和地標性建筑，了解使用的水泥、玻璃和陶瓷等材料，感受我國具有悠久的陶瓷制造歷史、傳統硅酸鹽材料的重要作用以及化學對社會發展和人類生活的巨大貢獻。 3．采用討論交流的方式，了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統硅酸鹽材料的生產原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分為 Na2SiO3、CaSiO3和SiO2、陶瓷的生產原料黏土中含有鋁硅酸鹽、水泥的生產原料、設備及水泥中加入石膏的作用。 4．通過對“資料卡片3”閱讀，經討論交流，了解工業制備高純硅的原理。了解晶體硅、二氧化硅的性能和用途，含硅材料在高科技領域所發揮的重要作用。 5．運用載人航天器外殼中的耐高溫陶瓷，碳納米材料，磁懸浮技術使用的超導陶瓷，計算機芯片中的高純硅，材料新寵石墨烯等情境素材，感受新型無機非金屬材料的奇特性能及其作用，激發學生學習化學的興趣，激發學生學習的積極性，增強社會責任感。
教學內容
教學重點： 1.玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等無機非金屬材料的主要性能和用途，普通玻璃的主要成分。 教學難點： 無
教學過程
學習任務一：認識硅酸鹽 【資料卡】硅酸鹽材料大多具有硬度高、 難溶于水、耐高溫、耐腐蝕等特點 【問題驅動1】為什么會有這樣的性質？ 【學生活動1】交流討論、分析 通過問題驅動1和學生活動1形成結構決定性質，性質決定用途的學科思維。 學習任務二：傳統硅酸鹽材料及其應用 【問題驅動2】陶瓷種類有哪些？請談談你對陶瓷品的認識。 【情景1】投影展示： 【學生活動2】（1）觀看陶器、瓷器圖片及其介紹 【情景2】投影展示 【學生活動3】（2）觀看陶瓷的制作圖示，感受我國具有悠久的陶瓷制造歷史，交流對陶瓷品的認識，明確陶瓷的生產原料黏土中含有鋁硅酸鹽。 【情景3】投影展示：作為當今世界最大的水利發電工程——三峽大壩，高181米，長2309米，超過1600萬立方米的混凝土打造而成。 【問題驅動3】混凝土的主要成分是什么？其生產的原料、設備、條件是怎樣的呢？ 【情景4】水泥生產工藝流程 【學生活動4】討論交流水泥的生產原料、設備及水泥中加入石膏的作用，并分享成果： 【情景5】投影展示引起共鳴的玻璃制品的圖片。 【資料卡】玻璃的發現 3000多年前，一艘歐洲人的商船，滿載著晶體礦物“天然蘇打”，航行在地中海沿岸的河上。海水落潮使商船擱淺了。于是船員們登上沙灘。有的船員抬來大鍋，搬來木柴，用幾塊“天然蘇打”作為大鍋的支架，在沙灘上做飯。吃完飯，正準備繼續航行，突然有人高喊：“大家快來看啊，鍋下面的沙地上有一些晶瑩明亮、閃閃發光的東西！” 船員們仔細研究了這些閃爍光芒的東西。發現這些亮晶晶的東西上粘有一些石英砂和融化的天然蘇打。原來，這些閃光的東西，是他們用來做鍋的支架的天然蘇打，在火焰的作用下，與沙灘上的石英砂發生化學反應而產生的晶體，這就是最早的玻璃。 【學生活動5】閱讀資料，分享交流普通玻璃的制備原料、方法及其主要成分。 【情景6】投影展示不同性能和用途的玻璃（P20資料卡片） 鋼化玻璃 光學玻璃 防彈玻璃 通過問題驅動、學生活動和拓展視野，完成教學目標2．通過觀看古代及現代的多種陶瓷品的視頻或圖片和地標性建筑，了解使用的水泥、玻璃和陶瓷等材料，感受我國具有悠久的陶瓷制造歷史、傳統硅酸鹽材料的重要作用以及化學對社會發展和人類生活的巨大貢獻。教學目標3．采用討論交流的方式，了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統硅酸鹽材料的生產原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分為 Na2SiO3、CaSiO3和SiO2、陶瓷的生產原料黏土中含有鋁硅酸鹽、水泥的生產原料、設備及水泥中加入石膏的作用。 任務三：新型無機非金屬材料 【問題驅動4】硅元素如何從沙中崛起，得到半導體材料硅？（引導學生從價態分析） 【情景7】投影展示：信息社會中的含硅物質 【學生活動6】交流分析：氧化還原的角度討論：由二氧化硅的化學式SiO2，可知硅的化合價是+4價，處于最高正價；由此可以推測二氧化硅具有氧化性，可選擇一種合適的還原劑把二氧化硅還原為硅單質。 【評價】在半導體行業就盛行著這樣一句話“從沙灘到用戶”，指的就是把二氧化硅還原為硅。下面我們就一起來看看到底是怎樣的一個過程。 【學生活動7】根據高純硅的制備流程，寫一寫相應的化學方程式： 【投影圖片】硅和二氧化硅的用途：光導纖維、硅太陽能電池板、集成電路板及太陽能熱水器等。 光導纖維 硅太陽能電池板 硅太陽能電池板 太陽能熱水器 【情景8】新材料讓衛星“拍照更清晰” 通過問題驅動4，情景6、7、8，學生活動6、7，完成教學目標4．通過對“資料卡片3”閱讀，經討論交流，了解工業制備高純硅的原理。了解晶體硅、二氧化硅的性能和用途，含硅材料在高科技領域所發揮的重要作用。 【問題驅動5】新型無機非金屬材料除主角硅之外，還有什么呢？各有哪些特殊性能？ 【情景9】投影展示：新型陶瓷： 陶瓷骨骼 耐高溫陶瓷軸承 超導陶瓷應用于磁懸浮技術 【學生活動8】自學了解碳納米材料（教材P24） 碳納米管 石墨烯 【問題驅動6】例舉自古至今人類生活與硅的緊密聯系。你認為硅在人類歷史上起了什么作用？ 【學生活動9】思考、感悟，討論新型無機非金屬材料在人類發展史上的重要意義。 石器玉器陶瓷、水泥、玻璃陶瓷骨骼、納米陶瓷等光纖、芯片 歸納小結：新型無機非金屬材料在人類歷史及現實生活中起了重要作用，是帶來人類文明的重要元素之一，對人類文明發展起了巨大的推動作用。 通過問題驅動5、6，情景9，學生活動8、9，完成教學目標5．運用載人航天器外殼中的耐高溫陶瓷，碳納米材料，磁懸浮技術使用的超導陶瓷，計算機芯片中的高純硅，材料新寵石墨烯等情境素材，感受新型無機非金屬材料的奇特性能及其作用，激發學生學習化學的興趣，激發學生學習的積極性，增強社會責任感。

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