江口中学石英石应用探究教案.doc

石英石认识及应用科普活动（高山绿宝-矿产部分）方 案江口中学综合实践学科 阮英强 一、问题背景：1、问题的社会背景：日本核能事故与能源紧张的矛盾；日益繁荣的经济发展与人为肆虐破坏环境的矛盾；高科技发展与资源利用之间的协调和认识。2、学生的知识背景：初三已经有一定的理化基础，具备一定的社会观察能力和实践能力。但是熟视无睹的麻木与贪图享受的惰性，已经不适宜在社会飞速发展中自身的成长，需要得到合适的引导。二、活动定位：全初三学生参与科普活动。三、活动目标：1、道德情感及过程目标：通过活动，增进学生对自然的了解与认识，逐步形成关爱自然、关注社会、保护环境的思想意识和能力；增强社会实践能力，并形成社会责任感和义务感；养成主动地获得经济信息、学习习惯和探究态度，发展科学素养、探究能力和创造精神。2、知识目标：了解基本的石英辨别技能和矿业相关的基础知识，认识现代高科技术和环保知识，端正科学态度，树立良好的山里人信心，为生存做准备。四、活动设计：1、标题：认识白色山中石 贡献高科绿能源石英石的应用2、社会效益：认识石英石硅石的经济价值，服务于当地社会。3、活动层次：认识、了解、辨别、勘察。4、活动时间安排：2011年4月30日2011年6月30日。五、活动内容与过程：1、内容筛选：石英的认识、鉴别、分类、寻找；工业硅的冶炼过程了解；多晶硅、单晶硅棒、硅晶圆片、光刻硅晶圆片、芯片生产工艺流程简介；PN结单向导电性试验、半导体电子元件了解；光伏电池的发电原理、绿色能源的发展趋势、核能发电的利弊、日本能源短缺和解决途径预测；硅用途、硅在绿色能源和高科技领域中的贡献、石英原料必将有很大的升值空间。2、过程管理：第一阶段 提出问题，宣传鼓动（日本问题带来的思考）第二阶段 了解认识，石英应用（石英在高科技和绿色能源中扮演重要角色）第三阶段 认识石英的种类，学会辨别（实物比较，亲近自然，山野寻找）第四阶段 活动内化 活动评价（硅在世界上赋存量、宁陕当地具备开采价值的石英分布、熔炼转化过程、国内外圆晶片和芯片发展状况、自己的收获体会及论文）3、活动方式：六、活动资源：逶迤连绵的秦岭有大量石英，日本资源枯竭和核电站事件警示着人们。 1、硅次于氧广泛存在自然界中，在现代高科技中扮演重要角色，是理想的半导体材料。主要来源于沙子、石英、硅矿。 洗选、筛分、干燥多晶硅：高温电炉中还原熔炼，再分离、冷却破碎单晶硅：制造芯片的材料，对纯净度要求非常高，而且处于大批量生产控制的要求。多晶硅在“单晶炉”设备中经过高温提拉和冷却后获得单晶硅棒单晶硅片：单晶硅棒打磨后切割成的薄片，在经过打磨抛光成为制作芯片的衬底材料，一个300mm的圆片能够生产300多个具备上亿个晶体管的微处理器加工过程中的芯片：处理好的硅晶圆通过外延生长、离子注入、快速退火、薄膜沉淀、光刻、薄膜去除等基本工艺反复加工就形成晶体管的基本部件；然后用金属材料将各晶体管链接就形成不同功能的基本芯片单个芯片：加工好的单晶圆片被切割成单个芯片，检测包装销往世界各地被用于各种电子装置中。2、光伏发电光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池，有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。光伏发电系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。 3、核能发电用核裂变所释放出的热能进行发电的方式。一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。 七、活动结果预测与评价： 学习鉴别石英不难，关键是多晶硅和单晶硅的熔炼还原生产过程、圆晶片和芯片生产过程无法实地考察，所以不能了解更深。只要唤起学生对专业科技学习的欲望，就已经达到目标。我国产品往往是初级高耗阶段，价值提升空间很大的尖端科技都是外国垄断，这事实上是一种经济侵略，需要激发学生的雄心大志，争做科技尖端人。 总分值300分，大多能达到100分，其它分值旨在激励。附表石英认识和应用科普活动评估表代号活动项目满分值（组长）过程得分（自评）结果得分（互评）创新奖励加分（教师）A1初步了解75A级17-20A级25-30A级21-25B级13-16B级19-20B级16-20A2学习鉴别75C级9-12C级13-18C级11-15A3尝试查找150A级30-40A级51-60A级41-50A4理论竞赛150B级21-30B级41-50B级31-40A5模型制作150C级11-20C级31-40C级21-30A6生产探讨300A级71-80A级101-120A级81-100A7炼硅耗能300B级61-70B级81-100B级61-8