第三单元　含硅矿物与信息材料教学设计(第一课时)

“美妙课堂”教学活动

西安交通大学苏州附属中学高一化学备课组

由

“沙

子” 看

世

界

【指导思想与理论依据】

1、化学课程标准

必修化学是学生化学学习链条中的关键性和枢纽性的环节，是中学化学基础性的保证，不是基础性的全部，在强调基础性的同时，更加关注方法的获取和能力的养成，目标的制定旨在为全体学生打下共同的后续学习基础

2、这个学习金字塔是20世纪60年代美国缅因州的贝瑟尔国家培训实验室（现弗吉尼亚州亚历山大国家培训研究所）研究发现的。金字塔主要显示了学生在所显示的不同教学方法指导下学习24小时之后，对新学习内容可回忆的百分数。因此教师要创造机会，尽可能地为学生提供多感觉通道的学习活动，提倡同伴互助与对话、探究学习为主的学习方式，让学生在运用中学习。

【教学背景分析】

1、教学内容确定

这一节的教学内容由二氧化硅和信息材料等内容组成，

本节所在的专题三铝、铁铜之后，是学习常见无机物及其性质的继续，为继续非金属元素元素化合物知识一般学习和研究方法的训练。自然过渡到非金属S、N元素化合物的学习。

本单元对学生的知识要求相对较低，《普通高中化学课程标准》相关内容只是简单地提出：了解硅及其重要化合物的主要性质，认识它们在生产、生活和当代高新科技中的应用。本节课教学重点：二氧化硅的性质和生产生活中的应用。（教学难点：二氧化硅的化学性质。确定的理由：高一学生还没有系统的学习过非金属的性质，不太会采用对比的方法学习二氧化硅的化学性质，也没有形成“结构决定性质、性质决定用途、制法等”的化学学科思想，因此，归纳和总结二氧化硅的化学性质是本节课的难点。）

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2、学情分析与策略

学生初步学习了物质的分类，但对如何运用分类思想，归类，类推，类比只是在学习金属及其化合物时进行过一些应用，还没有形成一种思想。学生初步具备了从资料中抽取有用信息的能力，但对将有用信息转化成用化学语言描述性质的能力还欠缺，将抽取的性质进行有效归类和有序表达的能力还比较弱。因此设计了教师给出资料，由学生从资料中抽取有用信息，归纳二氧化硅的性质，并进行有效归类和有序表达的环节。

教学中要加强课程内容与学生生活以及社会科技的联系，关注学生学习兴趣，赋予课程以生活的意义和生命价值，也就是“从生活走进化学，从化学走入社会”。教学的形式可以通过提供素材，学生实现自学、实验、小结、提问、在学习的过程。在这一教学理念的指导下，主要考虑在不增加学生学习难度的情况下，适量增加教学素材，贴近工业生产。

【学习目标】

了解硅及其重要化合物的主要性质，认识它们在生产、生活和当代高新科技中的应用。

【资料卡1】

2010年12月，英国《新科学家》杂志网站报道，一些科学家提出了“沙漠太阳能孵化项目”设想：利用沙漠中丰富的沙子制造高纯硅，再用硅制造太阳能电池板，提供生产高纯硅所需要的能量，如此循环往复，就能建设更多的硅厂制造出更多的太阳能电池板，生产更多的电能，最终实现电能外输，让沉寂千年的沙漠成为光伏发电中心，为人类提供“绿色能源”，有效地解决人类的能源危机，并且大大减少化石燃料发电引起的环境污染。

【思考1】你从资料卡1中获得到什么信息？还存在什么困惑？

这个设想像是一个穷人捡到一颗鸡蛋，梦想蛋生鸡、鸡生蛋，从而实现发财的梦想。其实“沙漠太阳能孵化项目”离我们很近，目前我国已经在多个沙漠中建立了多座沙漠电站。要想了解其中的缘由，我们需要了解硅及其重要化合物的性质，以及它们在生活、生产和高新技术产业中的应用。请大家看学案中的“学习方法建议”，我们本节课主要学习二氧化硅的性质，以及理解将黄沙转化成高纯硅的工艺路线。接下来请大家自学教材第80－82页和学案的相关内容，初步完成学案补充材料中的讨论任务和课堂练习(学案内容如下)。

【自主学习】阅读课本P80-82，自主学习二氧化硅的性质和应用，完成讲义相应内容。

一、二氧化硅的性质

天然存在： ，自然界的二氧化硅又称硅石。

1.物理性质：熔沸点 ，硬度 ， 溶于水

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2.化学性质：

① 与强碱溶液反应

② 与碱性氧化物反应

③ 与某些盐高温反应

④ 其他 二、二氧化硅的用途：

制备晶体硅：

第一步：在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅 第二步：与氯气反应生产四氯化硅 第三步：然后用氢气还原：

【资料卡2】

我国将近有五分之一的国土面积是沙化的，其中有70万平方公里为沙漠。按照“沙漠太阳能孵化项目”，如果我国拿出2％的沙漠面积安装太阳能光伏发电系统，发电能力可以达到1000Gw!目前，我国已经在新疆、内蒙古、青海、宁夏等地的沙漠中建立了多处太阳能发电站，开始了打造“沙漠光谷”的尝试。

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《青海省2011—2020年发展规划纲要》：加快国家级柴达木循环经济试验区建设，充分利用柴达木丰富的太阳能资源和荒漠化土地资源，加快电子信息基础材料及光伏产业关键技术开发，形成从原材料到终端产品的太阳能光伏产业链，建成国家级太阳能产业基地。

【思考2】请结合利用盐碱湖和煤田等资源，小组共同设计一个柴达木沙漠开发的产业规划图。要求用图示的方法标出主要生产环节的能源、原料及其来源。

师生共同活动：分析《青海省2011-2020年发展规划纲要》有关柴达木地区建设规划任务，了解柴达木地区的主要资源，如沙漠、盐碱湖和煤田等(学案内容见下文)，分析这些资源能为建立太阳能光伏产业链提供的具体物质。明确小组合作学习任务，开展规划设计。量超过10亿吨。小组共同设计一个围绕沙漠开发，结合利用盐碱湖和煤田等资源的产业规划。建议用方框图方式表明主要生产环节的能源、原料及其来源。

小组展示规划图，介绍所在小组的研究成果，并组间比较和组内讨论完善。

师：通过以上学习了解到提高黄沙身价的途径，各小组在规划图中均明确提出以沙漠中的沙子和阳光为中心，利用氯碱工业的产品(氯气、氢气、氢氧化钠、盐酸等)和煤炭资源等，将黄沙转化成高纯硅，高纯硅制成太阳能电池用以发电，产业园区的能源和物质实现了循环利用，最终实现了电能外输的设想，从而实现了“沙漠太阳能孵化项目”的设想。

【科学展望】：自我复制机器人吞噬沙漠。

自我复制机器人中有一个高温熔炉，沙子被送进熔炉得出硅，然后作为还原剂来制取所有需要的金属元素，包括铁、铝、铜等等。冶炼出的金属和其他材料随即被铸造成为各种规格的零件，由机械手逐一拼凑成下一代的个体。若干年后，我们也许可以向世界上的各处沙漠空投几十厘米见方的小型太阳能电站，10 年之后它们将吞噬所有沙漠。

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