9.3新型材料的研制（第一课时）教学设计--2025-2026学年九年级化学沪教版下册

该初中化学教学设计聚焦无机材料的更新换代，涵盖传统无机非金属材料（玻璃、水泥、陶瓷）的原料、性能及新型无机非金属材料（高温结构陶瓷、半导体、光导纤维）的特性。通过古今材料对比（古代青花瓷与现代航天隔热瓦等）导入，搭建“需求驱动研发”的学习支架，梳理传统材料局限与新型材料突破的脉络。 该资料以实验探究与案例分析为特色，通过分组实验检验传统材料硬度、耐高温性等培养科学探究与实践素养，对比新型材料结构与性能（如半导体可控导电）发展科学思维，结合航天、电子领域应用增强科学态度与责任。帮助学生建立“组成-结构-性能-用途”观念，为教师提供实验、视频、模型等资源提升教学效率。

《9.3 新型材料的研制（第一课时）：无机材料的更新换代》 教学设计 一、教学基本信息 课题：新型材料的研制——无机材料的更新换代（沪教版九年级下册） 课时：1课时 核心素养聚焦：化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任 二、教学目标 1. 化学观念：认识传统无机非金属材料（玻璃、水泥、陶瓷）的主要原料、性能及用途，理解其“硅酸盐”属性；了解新型无机非金属材料（如半导体材料、高温结构陶瓷、光导纤维）的优异性能（耐高温、高强度、特殊光电性能等）；建立“物质的组成与结构决定材料性能，材料性能决定其用途”的观念，理解材料从“传统”到“新型”的更新换代是化学技术推动的结果。 2. 科学思维：通过对比传统无机材料与新型无机材料的性能差异（如普通陶瓷易碎与特种陶瓷耐高温），培养比较、归纳与逻辑推理能力；能根据材料的应用场景（如航天飞机隔热瓦、手机芯片）分析其性能需求，发展“证据推理”与“模型认知”素养。 3. 科学探究与实践：通过分组实验，掌握传统无机材料（陶瓷、玻璃、水泥）的物理性质（硬度、耐高温性、耐腐蚀性）的简单检验方法；能通过查阅资料、小组讨论等方式，归纳传统无机材料的局限性，并推测新型无机材料的研发方向。 4. 科学态度与责任：通过了解我国古代陶瓷、玻璃的发明史，增强民族自豪感；通过新型无机材料在航天、电子等领域的应用，感受化学技术对国家科技发展的支撑作用，培养创新意识与社会责任感；认识材料研发对可持续发展的意义，树立“材料创新服务社会”的观念。 三、教学重难点 重点：传统无机非金属材料（玻璃、水泥、陶瓷）的原料、性能与用途；新型无机非金属材料的优异性能及典型应用；材料性能与用途的关联。 难点：传统无机材料的局限性分析（如易碎、性能单一）；新型无机材料“高性能”的本质理解（如半导体材料的导电特性、高温结构陶瓷的原子结构稳定性）；从“需求”到“研发”的逻辑推导。 四、教学准备 教师：传统无机材料样品（普通陶瓷片、玻璃片、水泥块）、新型无机材料样品（氧化铝陶瓷片、半导体硅片模型、光导纤维束）；酒精灯、坩埚钳、镊子、稀盐酸、试管；传统陶瓷烧制工艺视频、航天飞机隔热瓦应用视频、手机芯片制造科普动画；“材料性能-用途”关联表格模板。 学生：预习教材“无机材料更新换代”内容，收集生活中常见的玻璃、陶瓷、水泥制品；准备学习用品（笔记本、实验记录单）。 五、教学过程 环节一：情境导入——从“古代瑰宝”到“现代科技”（5分钟） 教师活动：展示两组图片：①中国古代青花瓷、汉代玻璃杯；②航天飞机隔热瓦、手机芯片、光导纤维。提问：“这些物品都属于‘无机非金属材料’，为什么古代的材料多用于生活器具，而现代的材料能用于航天、电子等高科技领域？它们之间有什么本质区别？” 学生活动：观察图片，结合生活经验交流（如“古代陶瓷易碎，航天材料耐高温”），初步感知“传统”与“新型”无机材料的差异。 设计意图：通过古今对比，激发探究兴趣，引出“无机材料更新换代”主题，渗透“化学推动材料发展”的观念。 环节二：实验探究——传统无机材料的性能与局限（15分钟） 模块一：传统无机材料的物理性质检验 教师活动：指导学生分组实验：①用玻璃片、陶瓷片、水泥块相互刻画，比较硬度；②用坩埚钳夹取陶瓷片、玻璃片分别在酒精灯上加热，观察是否熔化或变形；③向盛有水泥块、陶瓷片的试管中加入少量稀盐酸，观察是否反应。 学生活动：记录实验现象（陶瓷硬度大、耐高温、不与酸反应；玻璃硬度较小、加热易软化；水泥遇酸部分溶解），归纳传统无机材料的共性（硬度大、耐高温、化学性质稳定）与差异（玻璃易加工、水泥遇水硬化）。 设计意图：通过实践操作，培养“科学探究与实践”素养，掌握传统无机材料的基本性能，为后续分析局限性提供证据。 模块二：传统无机材料的局限性与需求分析 教师活动：提问：“传统陶瓷易碎，能否用于制造发动机零件？普通玻璃透光但易变形，能否用于光信号传输？水泥强度高但重量大，能否用于航天器？”引导学生结合实验现象，分析传统无机材料的局限性（如易碎、性能单一、无法满足特殊场景需求）。 学生活动：小组讨论，总结传统无机材料的不足（如“普通陶瓷抗冲击性差”“玻璃无法传导光信号”），推测“需要研发更耐高温、更坚韧、有特殊功能的新型无机材料”。 设计意图：培养“科学思维”中的逻辑推理能力，建立“需求驱动研发”的认知，理解材料更新的必要性。 环节三：新课讲授——新型无机材料的性能与突破（20分钟） 模块一：高温结构陶瓷——从“易碎”到“坚韧” 教师活动：展示氧化铝陶瓷片与普通陶瓷片，讲解：普通陶瓷以黏土为原料，含杂质多，结构疏松，易碎；高温结构陶瓷以高纯度氧化铝为原料，原子排列紧密，具有“高强度、耐高温（可承受1600℃以上）、抗腐蚀”的特性，可用于制造发动机零件、航天飞机隔热瓦。结合视频（航天飞机返回大气层时隔热瓦的作用），强调其“耐高温”性能对航天事业的关键意义。 学生活动：对比两种陶瓷的原料与性能，分析“高纯度原料+致密结构”是性能突破的关键，理解“组成与结构决定性能”的观念。 设计意图：通过对比分析，突破“新型材料高性能”的认知难点，培养“化学观念”中的结构-性能关联思维。 模块二：半导体材料——从“绝缘”到“可控导电” 教师活动：展示半导体硅片模型，讲解：普通玻璃、陶瓷是绝缘体，而半导体材料（如硅、锗）的导电性介于导体与绝缘体之间，且可通过掺杂（加入微量其他元素）控制导电能力，这一特性使其成为电子设备的“核心大脑”（如手机芯片、计算机CPU）。结合动画（硅原子结构与电子移动），简要说明“可控导电”的原理（不涉及公式）。 学生活动：记录半导体材料的特性（可控导电），讨论“为什么半导体能推动信息技术革命”（实现电信号的精确控制），感受化学在电子领域的核心作用。 设计意图：渗透“科学态度与责任”素养，理解材料创新对科技发展的推动作用，增强民族自豪感（我国芯片研发的努力）。 模块三：光导纤维——从“电信号”到“光信号” 教师活动：展示光导纤维束，演示“光的全反射”现象（用激光笔照射纤维束，观察光沿纤维传输），讲解：光导纤维以高纯度二氧化硅为原料，具有“透光性好、信号损耗低、抗干扰”的特点，可替代铜导线传输光信号，是现代通信的“神经网络”（如光纤宽带、医疗内窥镜）。 学生活动：观察实验现象，记录光导纤维的性能（透光、低损耗），分析“为什么光导纤维比铜导线更适合长距离通信”（光信号传输速度快、无电磁干扰）。 设计意图：通过直观演示，培养“科学探究与实践”素养，理解新型无机材料在通信领域的应用价值。 环节四：课堂小结与拓展（5分钟） 小结：梳理传统无机材料的性能与局限，回顾新型无机材料（高温结构陶瓷、半导体、光导纤维）的优异性能与应用，强调“材料性能决定用途，化学技术推动材料更新”的核心观念。 拓展：提问：“除了今天学习的材料，你还知道哪些新型无机材料？它们可能用于哪些领域？”鼓励学生课后查阅“超导材料”“生物陶瓷”等资料，制作“新型无机材料应用卡片”。 六、板书设计 9.3 新型材料的研制（第一课时）——无机材料的更新换代 传统无机非金属材料：玻璃（原料：石英砂、纯碱、石灰石；性能：透明、易加工）、陶瓷（原料：黏土；性能：耐高温、易碎）、水泥（原料：石灰石、黏土；性能：遇水硬化） 新型无机非金属材料：高温结构陶瓷（性能：耐高温、高强度；应用：航天、发动机）、半导体材料（性能：可控导电；应用：芯片、电子）、光导纤维（性能：透光、低损耗；应用：通信、医疗） 核心观念：组成与结构→性能→用途；化学技术推动材料更新 七、教学反思 成功之处：实验探究与案例分析结合紧密，学生通过“对比传统与新型材料”深入理解性能差异；“需求驱动研发”的逻辑推导培养了科学思维，强化了“化学服务社会”的观念；古今对比增强了民族自豪感与责任意识。 改进方向：可增加“材料性能-用途”配对游戏（如将“耐高温”与“航天隔热瓦”连线），提升课堂趣味性；对基础薄弱学生，可提供“材料性能分析模板”，降低归纳难度。 学科网（北京）股份有限公司 $