化学必修1《第四章元素与材料世界1、硅无机非金属材》92教案教学设计 一等奖比赛优质课

硅无机非金属材料第1课时二氧化硅和硅酸（教学设计）◆【教学目标】 1．通过学生自主学习，了解硅的存在形态和二氧化硅的结构； 2. 通过了解历史、实物分析和实验研究，掌握SiO2的性质，了解并制备硅酸； 3.通过硅胶光纤、芯片等硅材料的发展历史，体会硅材料的崛起和广泛用途。

◆【教学重点】SiO2的性质◆【教学难点】硅材料的发展对人类进步的贡献◆【教学方法】微课教学（科学发展史与材料研究应用史实）；结构决定性质的学科思想渗透；物质分类法与类比学习二氧化硅性质；实物感知与动手实验体验结合；思考交流与小组合作。

◆【教学媒体】实物展示、模型展示、实验操作、多媒体课件、视频展示。

◆【教学流程】 Part 1 硅的世界——Si的存在形式和SiO2的结构教学环节教师活动学生活动设计意图情境引入【展示沙子】这是普通的沙子，但它却和硅谷、IT产业有紧密联系，这是为何呢？【展示芯片】这是计算机芯片，是计算机的心脏，它是怎么制造出来的呢？请观看因特尔公司的计算机芯片生产动画，一起解开这个谜团吧。

观看微视频《从沙子到芯片》感受身边平凡物质中与高科技产品的关系，激发探索热情。

设疑沙子主要成分是SiO2，芯片主要成分是Si单质；沙子是怎样得到芯片的呢？学生活动带着问题快速阅读教材74页第1-3段，并思考：硅元素在地壳中含量是多少？以什么形态存在？观察SiO2结构模型，
基本结构单元是什么？【板书】一、Si的存在形式和SiO2的结构阅读教材、观察模型，填写学案 1.硅元素含量，存在形态； 2. SiO2晶体的结构特点。

认识自然界中硅元素的存在方式，找到研究突破点设问人类是何时了解硅的存在，怎样了解二氧化硅材料的性质和用途的呢？材料发展史要解开谜团，首先要穿越时空，我们一起去了解一段鲜为人知的历史。

了解人类对硅材料（主要是SiO2）的认识和使用历史。

观看视频《硅密》了解硅材料的使用和认识历史，初步了解SiO2的性质，同时对比东西方的强弱变化对比，激发为伟大中华复兴做贡献的愿望。

过渡“结构决定性质，性质决定用途”是化学的重要思想， SiO2的立体网状结构稳定，它的性质如何呢？Part 2 硅的世界——SiO2性质引导人类使用SiO2材料的历史源远流长，并在生活和生产实践中不断总结它的性质，丰富它的用途。

了解了SiO2的使用历史，再结合实物，我们一起整理归纳。

【实物感知】沙子、鹅卵石、（主要成分均为SiO2）棱镜、实物感知，联系历史经验和自身生活体验，思借助实物材料和材料科学史实，迅速归纳SiO2 思考与交流水晶、玛瑙、石英坩埚、盛有盐酸的试剂瓶、盛有烧碱溶液的试剂瓶（玻璃中含SiO2）。

【思考】SiO2可能具有的物理性质和化学性质，小组交流讨论，阐述观点。

（1）沙子和鹅卵石可以作为建筑材料，历经风雨，体现什
么性质？（2）玻璃棱镜可以分光，体现哪方面性质？（3）水晶、玛瑙可长久不腐，代代相传，体现什么性质？（4）石英坩埚可用于盛放固体加热进行实验，体现何种性质？【板书】二、SiO2的性质 1.物理性质：2.化学稳定性：考二氧化硅的性质。

各抒己见，交流发言，记录汇总的性质根据自己生活经验和从材料史获取的知识，结合自己理解，交流碰撞。

激疑对比盛有盐酸和烧碱溶液的试剂瓶，发现有何不同之处？再联系玻璃中含有SiO2，会得出什么样的猜想？引导【实物展示】被烧碱腐蚀过的玻璃试管结合教材76页图4-6分析，佐证猜想。

观察实物，做对比，发现问题，思考性质实物、图片引发思考设问 SiO2的这个性质与初中学过的那种物质的性质相似？引导【副板书】碳和硅原子结构示意图根据原子结构相似，引导思考CO2与SiO2的性质相似，寻找共同点，做物质分类归纳。

分析碳和硅原子结构，联想CO2和SiO2的性质强化酸性氧化物概念和分类法讲解【副板书】酸性氧化物+碱=盐+水。

同类物质性质之间有很多相似点，请类比CO2的方程式，推测SiO2的方程式，填写学案后查阅教材76页，订正。

类比CO2的化学性质，推测SiO2的化学性质，填写学案、订正。

物质分类法的应用，类比学习方法推测SiO2的化学性质，落实方程式过手激疑含有SiO2的玻璃试剂瓶能保存盐酸，能
否保存氢氟酸？引导可以如何利用这种性质？【实物展示】展示利用氢氟酸腐蚀玻璃制作的纪念品重点关注SiO2与氢氟酸反应的方程式强化类比学习中的共性与特性分析，巩固“性质决定保存和用途”的思想 Part 3 硅的世界——H2SiO3性质与制备设问二氧化硅的结构决定了它具有优良的物理性质和化学稳定性，不能与水反应得到对应的含氧酸——硅酸，这种从未谋面的酸具有什么性质？怎样制备呢？回归教材“硅酸是一种很弱的酸（比碳酸还弱），溶解性很小，是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得的”。

里面包含哪些信息？了解硅酸性质和制备方法【板书】三、
H2SiO3性质与制备 1.性质：难溶、弱酸（比碳酸弱） 2.制备：过渡现在我们准备亲手解开硅酸神秘的面纱，该怎样做呢？需要注意哪些问题？实验预习思考学案【活动三】中注意事项实验注意事项： 1.药品添加顺序 2.药品用量 3.操作要领 4.现象观察点 4.产物检验方法明确实验要求，了解实验成功与否又诸多制约因素，培养严谨的实验素养。

分组实验 3分钟实验操作，巡视各组情况，做好实验指导。

实验操作，现象记录，分析原因，落实填写学案【活动三】培养动手操作能力、分析能力。

分享交流小组汇报实验情况，点评归纳【展示】成功制得的硅酸凝胶用的是XX浓度的药品，滴加了XX滴，静置了XX时间，细节决定成败。

学习科学的实验研究方法，体会变量因素对实
验的影响了解溶液酸碱性、药品浓度、用量均可能影响实验成败，培养良好实验习惯实物体验【展示】请用玻璃棒将制得的凝胶挑出，观察其性状（未成功小组发放样品）。

近距离观察硅酸凝胶状态亲自感受，树立切实体验启发这是一种全新的物质，每一种新材料的出现，必然引发对其用途开发的研究热潮！ Part4 硅的世界——现在与未来科学简介硅酸的制得，引起了众多的关注，诞生了一系列与之相关的产品。

硅胶干燥剂、硅胶手环、硅胶面具、硅胶皮肤蜡像、（硅胶美容等）。

感知新材料的研发带来的丰富多彩的材料世界拓宽视野，引发共鸣启发另一方面，对于现有材料新用途的研究也在如火如荼地进行着，人类探索的脚步永不止步！提问引发思考现代社会，如果没有没有网络，必然让现代都市人很苦恼，人类能够进入互联网时代，离不开一根细细的光纤。

【实物展示】光纤光纤的主要成分是纯净的SiO2，利用光纤进行通信，离不开一个人的努力，一起了解这个伟大的人物。

结合切身经历，感受光纤通信带来的便利，体会光纤的重要性从生活实际出发，引发对已有材料的新的认识和思考光纤发展历史简介【微课】揭秘光纤研究历史感悟科学研究需要“敢想、敢做、敢坚持”的科学品质科学研究情感教育回应开篇人类历尽艰辛，发现了硅元素的存在，在广泛存在的沙子中提取了硅单质，利用现代工艺制造了计算机芯片，实现了“从沙子
到芯片”的转变；又制备了纯净的SiO2，开创性地把光纤应
用于通信领域，实现了“从沙滩到用户”的梦想，人类进入
了互联网时代。

硅材料研究热人类对硅单质的研究热情正
如日中天；存贮信息，能量转变，不仅改变着计算机技术，
也在改变着能源结了解单质硅在高科技领域做出的卓越贡
献了解新进展，巩固对硅是无机非金属材料主角的认点简
介构，更为航天器插上了遨游太空的翅膀，实现了人类探
索宇宙的永恒梦想。

识激趣从沙子到芯片，硅推动了世
界发展，丰富了材料生活。

而人自身的发展几个世纪却没有
突破，从芯片到人体，硅又能帮助人类实现何种突破呢？启
迪思维【高锟名言】科学家要敢于幻想、敢于向前看。

观
看视频《从芯片到人体》感悟硅芯片的神奇和设想的伟大，
提出自己的“幻想”，拓宽思维。

比如：（1）人体内引入
硅元素，改造身体强度；（2）体内植入芯片，改变知识传
承方式；（3）能源新方向-硅能源……引发科学猜想，
拓宽视野，激发探索从沙中崛起，为人类实现曾经的科学幻
想提供了提供了无限可能！它是当之无愧的主角！经历了
辉煌与低潮的中国，也迎来了实现伟大中国梦的契机，让我
们共同努力，脚踏实地、仰望星空，为中华之崛起而奋斗！
◆【板书设计】硅无机非金属材料一、Si的存在和SiO2
的结构 C Si 1.硅：化合态、主要以二氧化硅、硅酸盐形式
2.二氧化硅：四面体立体网状结构
二、二氧化硅的性质 1. SiO2的物理性质：难溶、熔点高、硬度大、良好光学性质 2. SiO2的化学稳定性：稳定性好酸性氧化物+碱=盐+水三、硅酸性质与制备 1.性质：比碳酸弱 2.制备： Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+2NaCl 四、硅材料的现在与未来◆【课后反思】（略）◆【课后作业】教材课后习题：。