归纳与整理教学设计(第一课时)

“二氧化硅和硅酸”教学设计

齐小玲

（眉山中学校

四川

眉山

610020 ）

摘要：在人教版高中化学“二氧化硅和硅酸”的教学过程中，主要采用传感器技术将实验数据化、图像化，拓展学生知识维度，同时引入光纤发展史教育，培养学生爱国意识。

关键词：二氧化硅；传感器；教学设计

一、探究背景

在人教版高中化学必修一第四章第一节中“二氧化硅和硅酸”的教学过程中，大部分教师采用讲授的方式，究其原因是本节课的实验较难当堂完成，而且学生对二氧化碳有了一定的认识，只能靠教师对比讲解。《普通高中化学课程标准（2017年版））》在学生化学学科核心素养的培养中指出：“高中化学学科核心素养是高中学生发展核心素养的重要组成部分，是学生综合素质的具体体现，反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求，全面展现了化学课程学习对学生未来发展的重要价值。”[1鉴于此]笔者设计了“二氧化硅和硅酸”的教学案例。

二、教学设计

1、教材分析

本节为人教版必修1第四章第一节第1课时，教材按：二氧化硅→硅酸→硅酸盐→硅单质编排。含硅材料大都以SiO2为原料制备，它与人们的生产、生活联系密切，本节课在新课标中知识层面不做要求，但是本节课有助于培养学生的科学态度和社会责任意识。

2、教学目标

（1）与二氧化碳对比了解二氧化硅是酸性氧化物。

（2）通过硅酸制备实验，培养学生思辨能力。

（3）通过光纤发展史的介绍，增加学生的民族自豪感，树立正确的社会价值观。

三、教学过程设计

课前准备：查阅文献，了解二氧化硅与氢氧化钠反应以及氢氟酸的危害，剪切视频、录制实验视频。具体教学过程如图1所示。

1、通过视频引课

[教师]展示实物沙子，芯片，同学们知道他们是怎么联系在一起的呢？观看视频

[教师]视频告诉我们最不起眼的沙子可以做成最前沿的芯片，同学们知道沙子的主要成分吗?它属于那一类物质？

[学生]二氧化硅，氧化物

[教师]请同学们回忆氧化物的分类，并思考以下物质的分类二氧化碳、氧化铝、氧化钠

[学生]二氧化硅，氧化物，这三种物质分属于酸性氧化物、两性氧化物、碱性氧化物

[学生回答]二氧化硅与氢氟酸反应是特性反应，不具有普适性，所以它是碱性氧化物。

设计意图：通过传感器技术使学生从本质理解酸性氧化物和碱反应，分析图像培养学生利用化学知识来解决问题的能力，引入氢氟酸相关文献，让学生客观看待化学有毒物质，培养环境保护意识。

3、硅酸制备

[教师引导]二氧化碳与二氧化硅都是酸性氧化物，我们发现二氧化碳可与潮湿的氧化钙反应[3]，二氧化硅高温与氧化钙反应，二氧化碳在高压条件通入冷水可得碳酸溶液，二氧化硅却无法与水反应，那该如何制备硅酸呢？

药品：硅酸钠饱和溶液，稀硅酸钠溶液，4mol/L盐酸，酚酞，激光笔

[实验方案改进]取3ml适量的Na2SiO3溶液于试管中，滴入两滴酚酞，观察现象

用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅接近消失时停止，用激光笔垂直照射试管。

[学生活动]根据改进实验，选取药品，动手实验

[教师引导]根据学生分组实验，一部分同学看到的现象并不是胶状，难道该部分同学实验有问题？请同学们看看自己实验选用的硅酸钠是稀的还是饱和的？阅读教材分组讨论得出结论

[学生活动]根据实验结果，学生翻阅教材，分组讨论

[学生展示]利用激光笔照射呈液态状的产物，发现有丁达尔现象，得出液态的是硅酸溶胶而胶状是硅酸凝胶，差异是硅酸浓度不同。

设计意图：通过实验使学生加深对胶体认识，理解本质，同时培养学生发现问题，分析问题，解决问题的能力

4、结构决定性质、性质决定用途

[教师引导]通过实验，我们发现二氧化碳与二氧化硅虽然都是酸性氧化物，但是性质却差别很大，结构决定性质，我们来看看这两者微观空间结构差异

[实物展示]二氧化硅和二氧化碳的空间结构模型

[学生观察]发现构成空间结构的基本结构元不同，二氧化碳为分子，二氧化硅的为原子

[教师引导]性质决定用途，二氧化硅有哪些用途？二氧化碳有哪些？

[学生分组]讨论汇总，由一位同学总结发言

[学生展示]二氧化硅可以做建筑材料、制备硅、石英坩埚、光纤，二氧化碳灭火、舞台烟雾效果

[教师拓展]光纤是二氧化硅重要的应用，大家知道我们国家光纤的发展史吗？请同学们观看老师自制视频，谈谈感受。

[学生发言]我们国家的光纤发展并不比发达国家晚多少年，国家的发展依赖于像赵梓森这样伟大的科学家，他们是民族骄傲，向他们致敬。

设计意图：通过设计结构决定性质、性质决定用途这条线，使学生对物质认识从微观

到宏观，在用途介绍加入光纤发展史，是为了激发学生的民族意识，树立正确价值观。

5、未来展望

[教师引导]最后请大家看看未来几年我们基于硅材料，生活会变成什么样子？

[学生活动]观看视频

[教师总结]有了硅材料，才实现了我们的人工智能化，未来的发展取决于你们。展示总结（如图3）。

图3 课后反思

《普通高中化学课程标准（2017年版）》指出教学要：“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，帮助学生认识化学与人类生活的密切联系。”[1]本课堂充分体现了课标的要求，根据已有知识二氧化碳是酸性氧化物，推断二氧化硅也为酸性氧化物，同时发现二者有差异，在此基础阅读教材，发现二氧化硅可与氢氟酸反应，引出矛盾为什么不是两性氧化物，学生在教学过程中建立氧化物对比学习模型，发现问题，利用证据分析问题，解决问题。除此之外使用pH传感器，让学生了解到可利用先进仪器测试反应某些离子微观变化。利用文献资料，让学生对有毒物质有自己客观认识，培养环境保护意识，最后通过光纤发展史以及未来展望的教育，使学生感受科技改变生活，培养学生的社会责任意识。

参考文献

[1]

中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准[S].北京：人民教育出版社，2018. [2]

郑安华.氢氟酸的危害急救与泄露事故应急处置[J].化工安全与环境，2016(38):6-7. [3]

谢丹敏，刘其凯，黄建新，汤中华.氧化钙与二氧化碳反应的实验探索与理论研究[J].中学化学教学参考，2008(07):44-45.