中华民族共同体意识包含了丰富的思想内涵，它是各民族在长期历史发展过程中形成的对中华民族的认同、对中华民族大家庭的归属以及对中华民族繁荣发展的责任与担当；同时，它也是树立祖国观、民族观、文化观、历史观，共同铸就中华民族的精神基石
［1］。高中化学作为自然科学的重要组成部分，蕴含着丰富的铸牢中华民族共同体意识的教育素材。我国在载人航天、探月工程、新能源开发、“双碳”实践等领域的系列成就，彰显着中华民族的科学精神、时代担当与集体智慧。将这些素材有机地融入高中化学教学，既能激发学生的学习兴趣，也能在潜移默化中增强学生的民族自豪感与中华民族共同体意识，实现知识传授与价值引领的融合统一。
为落实上述理念，笔者以人教版（2019年版）高中化学必修第二册第五章第三节第二课时“新型无机非金属材料”为例，探讨如何将铸牢中华民族共同体意识教育融入高中化学教学，以期为相关课程设计提供实践参考。
1 教学分析
1.1 课标要求
《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课标》）明确指出，其课程性质是落实立德树人、发展素质教育、弘扬科学精神和提升学生核心素养的重要载体
［2］。“新型无机非金属材料”的课堂教学绕不开真实的STSE问题，其中融合了许多非常有价值的素材，它们为学生学科核心素养的发展和铸牢中华民族共同体意识教育提供了丰富的资源。
1.2 教材分析
“新型无机非金属材料”是元素化合物最后一节的教学内容。该节课以晶体硅在元素周期表中的位置为出发点，从“位、构、性”的角度分析“制作芯片的材料选择高纯硅”的原因；引导学生探究芯片制作原理，明晰“从沙滩到用户”的工艺流程，要求学生掌握必备的化学知识，培养科学态度与社会责任；教材以探寻替代硅的新材料为切入点，深化学生对“结构决定性质、性质主导用途”化学思想的理解。教材注重宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等核心素养的渗透。
1.3 学情分析
高中生已对社会现象及文化价值有了更深入的理解与探究欲。高一学生对元素化合物有了较系统的理解和掌握，同时他们对元素周期表和元素周期律也有了更深入的认识。另外，学生对元素化合物的理解和掌握，还体现在各类物质的用途上。“新型无机非金属材料”涉及航空航天、电子信息等尖端科技材料，这些材料更能引起学生的兴趣，但也能戳中我国科技发展的“痛点”。将这些情境融合在课堂教学中，无疑更容易引起学生的共鸣，让铸牢中华民族共同体意识教育的目标顺利实现。
2 教学设计思路
针对该节课的教学特点，笔者以融合“铸牢中华民族共同体意识教育”与“核心素养发展”两条线展开教学设计，其教学设计思路如
图1所示。
2.1 融合铸牢中华民族共同体意识教育
该节课以当前国际国内广泛关注的芯片技术为切入点，紧紧围绕芯片材料的选择、研发、生产以及我国面临的“卡脖子”难题展开教学，引导学生既看到我国在高新技术领域的卓越成就，也清醒认识到所面临的现实挑战，从而激发其科技报国的使命感和决心。这些素材能以润物细无声的方式培育学生深厚的家国情怀和开拓进取的创新精神，并将铸牢中华民族共同体意识教育融入其中。
2.2 核心素养发展
从化学视角开展新型无机非金属材料的教学，引导学生理解“材料的性能由其微观结构决定”这一基本原理，认识该类材料在生产生活、航空航天、信息科技与新能源等领域的重要应用价值。在此基础上，指导学生运用基于元素周期律的“位—构—性”思维模型，预测和探索新材料的组成与性能，从而深化“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养。整个教学过程通过材料选择、制备与合成等实践环节，融合科学探究与创新意识的培养，并凸显科技发展与国家战略需求之间的联系，整体落实“科学态度与社会责任”等核心素养。
3 教学目标
3.1 知识目标
设计“芯片是如何制作的”等探究活动，熟悉工业制备高纯硅的原理，掌握其中涉及的主要化学反应；通过该课的学习，学生将了解硅、二氧化硅、新型陶瓷和碳纳米材料等在现代科技生活中的应用。
3.2 能力目标
“融合”教育少不了相关素材、文献的支持，经历课前查阅资料和课中阅读文献的过程，有助于培养学生阅读并提取有价值信息的能力；通过问题链设计，培养学生的化学思维能力、分析和逻辑推理能力；通过学生之间的交流讨论，培养学生的归纳与论证能力以及团队合作精神。
3.3 核心素养目标
认识硅、二氧化硅等无机非金属材料的组成、结构和性能，并能用化学符号表征其结构和生产过程，培养学生的“宏观辨识与微观探析”的核心素养；通过“从沙滩到用户”探究环节，体验科学探究的过程和方法，发展学生“科学探究与创新意识”等核心素养；通过引入和探讨芯片研发等社会热点问题，帮助学生树立正确的价值观，增强社会责任感。
3.4 价值目标
以国内高端硅基芯片被“卡脖子”的矛盾冲突为契机，从中华民族共同利益与目标的视角审视芯片问题的核心，促进学生形成正确的国家观、民族观，增强“五个认同”，实现德智并进，培养担当民族复兴大任的时代新人。
4 铸牢中华民族共同体意识教育资源的挖掘和梳理
关于“新型无机非金属材料”，虽然《课标》对知识深度的要求有限，但晶体硅和二氧化硅等材料在现代信息技术中起着基础性作用，与之相关的科技新闻、国际竞争等议题常成为社会热点。因此，笔者在课前鼓励学生分组搜集、梳理相关素材，并将这些内容转化为教学资源，以潜移默化的方式融入教学，从而在提升学生学科素养的同时，助力铸牢中华民族共同体意识教育。
4.1 视频资源
甲组学生提供4段有关芯片的视频，分别是：视频1.美国《芯片与科学法案》；视频2.“芯片的奇幻之旅”；视频3.“硅太阳能电池”；视频4.“替代硅的新材料——石墨烯”。
4.2 图片资源
乙组学生提供的涉及芯片制造材料图片包括石英砂、高纯硅、光导材料等。
4.3 文献资料
丙组学生提供的文献资料如下。
【文献资料1.高端芯片的研发与困局】目前，全球高端芯片制造产能主要由台积电（中国台湾）和三星（韩国）主导，美国则在芯片设计和核心设备领域占据优势地位。我国芯片产业在成熟制程（28 nm及以上）已实现大规模国产化，并在先进制程（7 nm/5 nm）上取得了关键突破，部分AI芯片和手机芯片已实现自主设计制造。然而，在EUV光刻机等关键设备和部分高性能计算芯片领域，我国仍面临技术封锁和进口依赖的挑战，与国际最先进的2.0 nm/1.8 nm工艺相比，整体差距正在加速缩小。
【文献资料2.硅基芯片的替代产品】锗虽然在电气特性上有其优点（如高电子迁移率），但缺点也同样不小。比如：地壳丰度低，提取成本高；材质物理特性软脆，加工困难；其自然生成的氧化锗（GeO₂）不稳定，导致绝缘性能差，器件漏电流大。这些特性限制了锗在大规模集成电路中的应用，使其目前主要应用于红外光学、光纤通信等特定领域。而碳基芯片（如碳纳米管）虽然理论性能优越，但面临巨大的制备挑战。例如，碳纳米管的提纯要求极高，半导体纯度需达到99.999 9%以上；在晶圆上实现高密度、高定向排列难度极大。这些技术瓶颈导致其制造成本居高不下，在短期内难以与成熟的硅基芯片竞争。
4.4 教材资料
全体学生提供以下教材资料。
教材资料1.高纯硅和二氧化硅在高新技术领域的应用；教材资料2.高纯硅的制备；教材资料3.新型陶瓷，如高温结构陶瓷、压电陶瓷等新型陶瓷材料的制作和性能；教材资料4.碳纳米管、石墨烯等材料的结构和应用前景。
5 教学过程
5.1 环节1：创设情境，引出问题
【视频引入】美国发布《芯片与科学法案》。
【教师】看完这一段视频，大家爽不爽？
【学生】不爽（高呼！七嘴八舌地议论起来）
【教师】站在化学学科和科技报国的视角，请同学们思考下列问题：①芯片是什么东西？制造芯片的主要材料是什么？芯片是如何制造的？②在芯片问题中，我国为什么会被“卡脖子”？我国芯片发展的差距到底在哪里？③如何突破我国芯片被“卡脖子”的困境？
【设计意图】选用学生喜闻乐见的微视频，将社会关注的热点问题转化为教学问题，激发学生认知冲突和探究欲望。当意识到芯片领域被人“卡脖子”时，学生不仅增强了民族归属感，更真切地感受到了自身对中华民族伟大复兴所肩负的责任。
5.2 环节2：任务驱动，层层递进
该环节通过5项教学任务，以问题为引领，层层递进，渗透教学理念，直抵教学目标。
（1） 任务1：芯片为什么选择高纯硅为材料？
【教师任务】指导学生阅读课本，并指出芯片（又称集成电路）的主要化学成分是硅（Si），它通常以高纯度的单晶硅片作为基板。硅作为半导体材料，是构成现代电子设备（如手机、电脑）核心运算单元的基础元素。
【学生任务】结合元素周期表和课本相关内容自主阅读，经小组交流讨论后表达自己的观点。
【学生】硅位于元素周期表中的第三周期，第ⅣA族，单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最广泛的半导体材料。
【学生（补充）】晶体硅中的杂质会影响其导电性能，因此必须制备高纯硅
［3］。
【设计意图】阅读课本，强调硅元素在周期表中的位置，引导学生从元素周期表“位、构、性”的视角，理解选择高纯硅制造芯片的原因；依据元素周期表中同“族”元素单质性质的“相似性”，为后续任务5“寻找替代硅的新材料”作好铺垫。这一环节既融合中华民族共同体意识教育，又凸显“宏观辨识与微观探析”核心素养的价值。
（2） 任务2：探究芯片是如何制造的？
【教师任务】指导学生阅读课本资料卡片，并将任务2分解为两个探究活动。
①活动一：探究用石英砂制取高纯硅的化学原理。
【图片引入】展示石英砂、高纯硅的图片。
【教师任务】再次引导学生，明确制取高纯硅的化学反应原理，并提醒学生关注反应条件。
【学生任务】阅读课本，根据提供的信息以小组为单位展开讨论，并写出相关的化学方程式。
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。
②活动二：探究如何用高纯硅制造芯片。
【图片引入】展示高纯硅、芯片的图片。
【视频引入】“芯片的奇幻之旅”——“从沙滩到用户”的科学道理。
【文献引入】高端芯片的研发与困局。
【设计意图】通过两个探究活动，引导学生充分理解“从沙滩到用户”的完整工艺流程，并掌握这一IT行话背后的化学原理。在突破知识重点、夯实必备知识的同时，加强“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”等化学核心素养的培养。最后，介绍落实高端芯片研发的现状与挑战，使学生深刻认识到个人成长与国家发展、民族振兴之间的紧密联系，从而进一步激发起他们的使命感与担当精神。
（3） 任务3：寻找和发现生活中的硅元素，阐释其用途和性质的关系。
【教师任务】指导学生阅读课本，探寻硅元素在高新技术领域的其他应用。
【图片引入】展示光导纤维图片。
【视频引入】硅太阳能电池。
【学生任务】阅读课本，观看视频；以小组为单位进行讨论，并得出统一结论。
【设计意图】加深学生对硅、二氧化硅特殊的电学和光学性能的认识，体现化学学科“性质决定用途”的科学思想。
（4） 任务4：预测二氧化硅的化学性质并迁移至硅和硅酸的化学性质，要求用化学方程式表示。
以下为化学方程式的书写形式。
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【学生任务】书写化学方程式。
【设计意图】注重“融合”教育，但也不能以牺牲专业素养为代价。因为当学生对元素化合物有了较多了解和掌握后，他们很容易将酸性氧化物二氧化硅的化学性质迁移到硅和硅酸的性质上。为避免这种错误认知的迁移，对学生相关辨析与迁移能力的培养一直是课堂教学的重要目标之一。
（5） 任务5：探寻替代硅的新材料。
【教师任务】指导学生从元素周期表中探寻替代硅的新材料。
【文献引入】硅基芯片的替代产品。
【设计意图】引导学生利用已学知识解决材料选择问题，在解决问题的过程中再次领会并运用“位、构、性”的科学思想与方法，以期突破该节课的难点。
5.3 环节3：首尾呼应，点燃激情——用中国芯（心）点亮未来
【视频引入】石墨烯的应用。国内碳基材料石墨烯的研发和应用，展现了我国在新材料产业化方面的领先优势，有助于增强学生的民族自信心和民族自豪感。
【学生任务】观看、聆听与思考。
【教师任务】指导学生阅读课本，了解新型陶瓷和碳纳米材料的应用前景。
【教师】同学们，真正要解决被人“卡脖子”问题，还需要大家不断努力，共同奋斗。
【设计意图】通过创设情境，引导学生感受自主创新的迫切性，坚定他们为民族复兴贡献力量的信念。在此基础上，强调国家发展与个人担当的紧密联系，鼓励学生将学习使命与国家需求相结合，从而呼应环节一提出的“卡脖子”之问。这样的设计既增强了教学结构的整体性，也让学生在情感共鸣中深化对责任的理解，形成“感知问题—树立信心—践行担当”的完整闭环。
6 教学反思
通过将化学材料对人类生产生活、科学技术发展以及国家民族繁荣的巨大影响融入专业知识教学，渗透铸牢中华民族共同体意识教育，从而引导学生增强民族自豪感和责任感。这种融合有效促进了学生形成正确的国家观、民族观，实现了德智融合。培养担当民族复兴大任的时代新人，是国家发展进入新的历史时期，对每一位教育工作者提出的时代重任。这就要求我们必须致力于做好“融合”教育，既要强化思想自觉，又要讲求方法得当，坚决避免将自然科学专业课与价值引领对立起来，而是追求二者的有机统一。探索并实现这种融合，正是新时代赋予我们各科教师的专业挑战与育人使命。
甘肃省教育厅、甘肃省民族事务委员会2025年铸牢中华民族共同体意识宣传教育专项研究重点课题“铸牢中华民族共同体意识教育融入高中化学课程思政的实践与研究”(2025zlzxxzd066)
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