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1、无机非金属材料的主角硅一、 教材分析1、教材的地位和作用本节介绍了重要的无机非金属材料硅及其化合物，安排在必修课程模块化学 1 第三章“金属及其化合物”之后，第四章“非金属及其化合物”之首，是常见无机物及其性质等知识的继续；同时，也为学生学习选修模块 2“化学与技术”中的主题 2“化学与材料的制造、应用”奠定了知识基础。本节在选材上着眼于硅单质及其化合物的主要性质，并把硅及其化合物在信息技术、材料化学等领域的应用和发展融合在性质的介绍中，从而让生活在信息技术时代的学生体会到常见硅及其化合物知识的价值，激发学生对芯片、硅太阳能电池、新型陶瓷等的生产和应用原理的兴趣和求知欲望，全面地体现化学课程的
2、科学教育功能。2、教学目标（1）知识与技能目标：掌握硅、二氧化硅和硅酸盐的存在、结构特点和性质；了解硅在无机非金属材料中的生产和应用；能通过互联网查阅有关资料并作归纳概述。（2）过程与方法目标：构建“结构性质用途”的知识体系；进一步掌握学习元素及其化合物的一般方法，提高自主学习能力；提高信息获取的能力，信息分析、信息加工和信息交流等能力；逐渐以一种自然的方式对待信息技术，把信息技术作为获取信息、探索问题、协作解决问题的认知工具，就如使用象铅笔、橡皮那样顺手、自然。（3）情感态度和价值观目标：体会硅在无机非金属材料中扮演的重要角色，增强将化学知识应用于生产、生活和科学技术的意识，赞赏化学科学对信
3、息技术和社会发展的贡献；主动、有目的地发现信息探究知识，提高参与化学科技活动的热情；通过创设一个在实际生活学习中使用信息技术解决问题的学习环境中培养学生的“信息素养”。3、教学重点、难点重点难点： 硅在无机非金属材料中的广泛应用二、教学方法和手段对于不同学科定位，信息技术的作用分为 3 种基本课程模式：1、信息技术课程，信息技术作为学习的对象。2、与其他学科的整合，信息技术作为教学工具。3、研究性课程，信息技术作为学习工具。根据本节教材内容的特点，结合学校计算机网络设备和学生已具备一定的计算机操作能力的实际，实施上述第 2 种整合教学模式组织引导学生利用信息技术进行学习。整个教学的基本过程如下
4、图所示：具体教学手段如下：1、将教材中有关硅及其化合物在自然界中的存在和在信息技术、材料化学等领域的应用等内容作概括性的简单介绍。通过展示二氧化硅在自然界中绚丽多彩的晶体形态，硅单质及其化合物在信息技术和材料化学的高科产品，如光导纤维、芯片、硅太阳能电池、新型陶瓷等，把学生引入“硅的海洋”。2、创设“硅及其化合物的性能”的问题情景，激发学生的学习兴趣和求知欲，进而主动接受学习任务，有目的地利用信息技术搜集阅读资料，探究知识，完成任务。以任务驱动的方式进行教学。3、最后组织学生进行学习交流、评价、反馈。三、教学过程设计（一）引入新课介绍美国新兴的高科技产业开发区，电子技术研究中心和计算机和半导体
5、工业生产的重要基地硅谷。由硅带来的人类文明，及其在信息材料的开发中起着举足轻重的作用，激发学生对有关硅的知识的兴趣，从而引入新课。设计思想：实例导入法，以美国多媒体发源地“硅谷”的开发为知识背景，紧紧抓住学生的注意力，唤起学生浓厚的学习兴趣，促使学生强烈的求知欲望。（二）讲授新课为了创设一个学习情景，创造学生自主学习的动力来源，对教材的内容编排作了如下调整：将硅单质、二氧化硅和硅酸盐分别在信息技术和材料科学中的应用知识先作介绍，物质的性质结构的知识放在学生自主学习后再总结归纳，而物质有关的化学反应的知识安排在第 2 课时。1、创设情景，诱发质疑，呈现学习任务（1）创设情景：用多媒体展示二氧化硅
6、在自然界中绚丽多彩的晶体形态，硅单质及二氧化硅的高科产品，如计算机芯片、电子身份证、硅太阳能电池和光导纤维等，还有最重要的无机非金属材料硅酸盐产品玻璃、陶瓷、水泥中的陶瓷制品和新型陶瓷等图片。（2）诱发质疑：硅、二氧化硅和硅酸盐为什么能在信息技术和材料科学中得到广泛的应用，这些硅产品的性能原理？硅、二氧化硅和硅酸盐的性质？（3）呈现学习任务：通过互联网查阅硅及其化合物在信息技术、材料科学等领域的应用的资料，了解硅产品的性能原理，认识硅、二氧化硅、硅酸盐的性质。设计思想：通过欣赏法创设一个学习情景，利用绚丽多彩的晶体形态的奇异美吸引学生，利用高科产品的科学魅力激发学生的学习兴趣；在情景中诱发质疑
7、，创造学生自主学习的动力来源；呈现学习任务，让学生有目的地进行自主学习。2、学生利用信息技术自主学习，探究知识，完成任务要求学生根据自己的兴趣选择硅、二氧化硅和硅酸盐三种物质中的至少一种进行自主学习，通过互联网查阅相关资料，并对资料进行分析处理，解决“硅、二氧化硅和硅酸盐为什么能在信息技术和材料科学中得到广泛的应用，这些硅产品的性能原理？硅、二氧化硅和硅酸盐的性质？”等问题，并设计好交流的材料，准备介绍自主学习的成果。教师巡堂，物色发言介绍自主学习成果的学生。设计思想：进行个别化和协作式相结合的自主学习，兼顾学生的志趣，使学生的主体性和个别化得到较大的体现。学生运用互联网手段查阅资料获取信息，
8、并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工，开阔知识视野，改变重课内轻课外，重知识轻能力的教学思想和教学方法。这样的教学气氛十分有利于学生创新精神和问题解决能力的培养。3、学生交流自主学习成果，师生共同进行学习评价、反馈个别学生发言，介绍自主学习成果。所有学生将自主学习成果上传到讨论区。并将学习成果编辑保存作为学习评价档案。(后附部分学生的自主学习成果，可见学生所查阅的资料各有所向，这是由学生兴趣和认知结构的差异所致。)设计思想：通过介绍、交流的学习方式，使学生的学习成果得以发表和分享，培养了学生的语言组织和语言表达的能力，同时增强了学生的荣誉感，体会协作学习的喜悦。实现评价目标多元化，
9、努力将评价贯穿于化学学习的全过程，促进学生知识与技能、过程与方法、情感态度和价值观等方面都得到发展。（三）总结归纳通过以上的学习成果交流，指导学生阅读教材，总结归纳本节的内容如下：1、 单质硅用途：制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，制造光电池、太阳能电池和硅芯片。性质：晶体硅的导电性介于导体和半导体之间，是良好的半导体材料。2、 二氧化硅用途：制造光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表和电子器件等，制造水晶和玛瑙饰物。性质：熔点高、硬度大。具有压电效应。化学性质稳定。3、 硅酸盐用途：制造陶瓷、玻璃、水泥性质：结构复杂，一般不溶于水，化学性质稳定。设计思想：呼应法结课。解决课前提出的问题
10、，达到前后呼应，有豁然开朗之效。突出本节的重点，有助于学生的知识掌握。（四）布置作业1、阅读教材（人民教育出版社：普通高中课程标准实验教科书化学必修）第 62 至 68 页。2、完成第 69 页习题 1、2、33、书面作业：第 69 页习题 5，根据课堂上查阅的有关资料以“硅及其化合物对人类文明的贡献”为题，写一篇小论文。设计思想：通过练习及时巩固知识。小论文的开放性有利于实现评价目标的多元化和评价方式的多样化。附：学生自主学习成果硅在材料科学和信息技术等领域有广泛的用途。在宇宙航行、卫星通信、计算机等方面大显身手。 在生活中也得到广泛的应用，如石英钟表、煤气炉中的电子打火等。 半导体导电能力
11、介于导体和绝缘体之间的物质，具有单向导电的特性。 太阳能电池板为什么能够发电? 屋顶上排满太阳能电池板，就可以实现家中用电的自给。太阳能电池板也同晶体管一样，是由半导体组成的。它的主要材料是硅，也有一些其他合金。太阳能电池板是太阳能发电系统中最重要的部件之一。太阳能电池板的表面由两个性质各异的部分组成。当太阳能电池板受到光的照射时，能够把光能转变为电能，使电流从一方流向另一方，输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板就是根据这种原理设计的。太阳能电池板由电池片、组件边框、钢化玻璃、封装材料以及接线盒等组成。 CPU 的结构 CPU 的中间就是我们平时称作核心或 CPU 内核的地方，这颗由单晶硅做成
12、的芯片可以说是电脑的大脑了，所有的计算、接受/存储命令、处理数据都是在这指甲盖大小的地方进行的。 电子身份证 2004 年 3 月，北京、上海、深圳等 6 个城市的居民将拿到全新的身份证-作为试点城市的居民，他们将首先拿到第二代身份证-电子身份证。到 2008 年，将基本完成全国 10 亿多张身份证的更换。证上所在信息来看，二代证与现行的身份证并无二致，最大的区别在于，它的内部嵌入了一枚指甲盖大小的非接触式 IC 芯片，从而实现了“电子防伪”和“数字管理”两大功能。 结晶体 原子、离子或分子按一定的空间次序排列而形成的固体，具有规则的外形。如食盐、石英、云母、明矾等。 光导纤维 利用光导纤维进
13、行的通信叫光纤通信。一对金属电话线至多只能同时传送一千多路电话，而根据理论计算，一对细如蛛丝的光导纤维可以同时通一百亿路电话！铺设 1000 公里的同轴电缆大约需要 500 吨铜，改用光纤通信只需几公斤石英就可以了。另外，利用光导纤维制成的内窥镜，可以帮助医生检查胃、食道、十二指肠等的疾病。光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维组成的软管，它有输送光线、传导图像的本领，又有柔软、灵活，可以任意弯曲等优点，可以通过食道插入胃里。光导纤维把胃里的图像传出来，医生就可以窥见胃里的情形，然后根据情况进行诊断和治疗。高压钠灯钠蒸气放电发光问题早在 1950 年就得以解决，由于没有一种能抵御高温钠蒸气（1400）
14、强烈腐蚀的特殊材料，所以，直到 1965 年才制取第一支高压钠灯。水晶与保健 明代著名医学家李时珍在本草纲目中记述，水晶“辛寒无毒”，主治“惊悸心热”，还能治疗“肺痈吐脓、咳逆上气”，能“安心明目、去赤眼、熨热肿、 ”“益毛发、悦颜色。 ” 水晶是一种颇为人们喜爱的宝石，在古代，称之为“水精”，即水的精华，此上还称之为“水玉”、 “白附”、 “玉晶”、 “千年冰”、 “菩萨石”、 “放光石”等。古希腊著名哲学家亚里斯多德也认为，水晶是由冰逐渐演变而成。其实，水晶是二氧化硅（SiO2）的晶体，与水或冰没有内在联系。它通常为无色透明，但含铁族元素时可具有不同的颜色，如紫争、黄色、烟灰色等。当不晶中
15、含有沿一定方向排列的纤维或针状矿物时，就可加工成“水晶猎眼”或“星光水晶”或“发晶”，若含有水的包裹体时，即可能成为“水胆水晶”。我国江苏东海水晶产量占全国的二分之一，素有“水晶之乡”的美称。 长期以来，水晶以其晶莹透明、温润素净而被人们视为圣洁之物，并相信佩戴之能“御邪魔，拆鬼神”，是吉祥之象征。水晶饰品清凉艳丽，夏天佩戴给人增添凉爽之感，解除炎暑之烦燥。在我国西北地区，害火眼（一种眼疾）的人则相信戴上水晶眼镜能解牛眼中之火从而消除眼疾。水晶的洁白无瑕（宏观的） ，也使人们相信其中藏有神灵，将其制成圆球加以凝视，可以预言未来，所以日本人总喜欢把水晶球陈设于家中。水晶之品种尤以紫色水晶（紫晶）
16、最为珍贵，除其色泽高雅之外，我们的祖先一直认为紫晶可以促使相互谅解，保佑万事如意。现在罗马大教堂的主教常佩戴紫晶戒指，典礼上则用水晶制成的高脚酒杯盛酒。此外，天然水晶含有多种对人体有益的元素，不具放射性，凡此种种，使得水晶及其制品，长期以来倍受人们青睐。水晶的分类 一、按工业用途分：压电水晶、光学水晶、熔炼水晶，主要从裂隙、包裹体、节瘤、双晶等方面进行区分。二、按颜色、形态和物性差异分： 1、 水晶：无色、透明如水的晶体； 2、 紫晶：含三价铁和锰，呈现紫色透明或半透明者； 3、 烟水晶（俗称为茶晶） ，呈现黄色或烟褐色的透明晶体； 4、 墨晶：墨黑色，含有机质的半透明晶体； 5、 黄晶：含二价铁呈现黄色到红一桔黄一褐色的透明晶体； 6、 蔷薇水晶：含 Ti 等微量元素，显蔷薇色 7、 草入水晶（俗称发晶）：含金红石、角闪石、电气石等针状矿物包裹体者； 8、 绿水晶：含阳起石针状包裹物； 9、 彩虹水晶：含有细水气泡或淬体充填裂隙的水晶，这些裂隙通过干涉光产生彩虹。
