把準(zhǔn)知識(shí)內(nèi)涵,創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)

“元素周期律”是化學(xué)的重要理論知識(shí)，也是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，可以幫助學(xué)生對(duì)所學(xué)元素化合物等知識(shí)進(jìn)行綜合和歸納，為學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)打下基礎(chǔ)。但該部分知識(shí)內(nèi)涵寬泛，與其它知識(shí)連接緊密，把握和處理起來(lái)有較大的難度。下面以人教版“元素周期律”為例，談?wù)勗诎盐罩R(shí)和處理教材上的一些體會(huì)。

一、教材設(shè)計(jì)引發(fā)的思考

1. 對(duì)內(nèi)容排列的思考

新教材在原子結(jié)構(gòu)、元素周期律和元素周期表三塊內(nèi)容的排列上，把元素周期表放在最前面來(lái)學(xué)，給學(xué)生學(xué)習(xí)和理解元素周期表帶來(lái)了困難。要理解元素周期表的結(jié)構(gòu)，就一定要學(xué)生先有原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)；要理解元素周期表中元素性質(zhì)與位置的關(guān)系，就一定要學(xué)生先有元素周期律的知識(shí)。學(xué)生在初中已經(jīng)對(duì)元素周期表有了初步認(rèn)識(shí)，而對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)較少。元素周期律和元素周期表都與原子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，從原子結(jié)構(gòu)到元素周期律，再到元素周期表，符合知識(shí)的內(nèi)在邏輯性，也符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。在對(duì)教材進(jìn)行處理時(shí)，可以先學(xué)原子結(jié)構(gòu)，把原子核（核素）和原子核外電子的排布作為一節(jié)內(nèi)容；再學(xué)元素周期律；最后學(xué)元素周期表，把元素周期表、元素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)、元素周期表和元素周期律的應(yīng)用作為一節(jié)內(nèi)容，而且把“元素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)”改為“元素的性質(zhì)與元素在周期表中位置的關(guān)系”。

2. 對(duì)元素性質(zhì)的思考

元素周期律研究的是元素性質(zhì)的周期性變化。那么，什么是元素性質(zhì)？教師在處理該內(nèi)容時(shí)，對(duì)元素性質(zhì)界定不清楚，對(duì)于原子核外電子排布、原子半徑、化合價(jià)、金屬性和非金屬性、金屬與酸反應(yīng)、非金屬單質(zhì)與氫氣反應(yīng)等，不能區(qū)分哪些屬于元素性質(zhì)。元素性質(zhì)是指元素具備的性質(zhì)，包括物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。原子核外電子排布屬于原子結(jié)構(gòu)，原子半徑屬于元素的物理性質(zhì)，化合價(jià)及金屬性和非金屬性屬于元素的化學(xué)性質(zhì)，而金屬與酸反應(yīng)、非金屬單質(zhì)與氫氣反應(yīng)等是物質(zhì)的性質(zhì)，不是元素的性質(zhì)，但物質(zhì)的性質(zhì)能夠反映對(duì)應(yīng)元素的性質(zhì)。所以，在解讀教材內(nèi)容時(shí)，可以理解為元素的性質(zhì)是由原子結(jié)構(gòu)來(lái)決定的，而元素的性質(zhì)可以通過(guò)對(duì)應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)來(lái)探討。在這樣理解的基礎(chǔ)上來(lái)處理本節(jié)內(nèi)容，內(nèi)涵就會(huì)被準(zhǔn)確把握，思路也會(huì)更加清晰。

3. 對(duì)元素周期律的思考

元素周期律定義是“元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化的規(guī)律”。對(duì)于“周期性”的理解，大家容易理解成元素周期表中的周期和主族，元素周期律研究的是同周期和同主族中元素性質(zhì)的變化規(guī)律。很多資料都把同主族元素性質(zhì)的變化規(guī)律也納入元素周期律的范圍。教師在處理這節(jié)內(nèi)容時(shí)，也常常把同主族元素性質(zhì)的變化規(guī)律整合到元素周期律的教學(xué)中來(lái)。從元素周期律的定義可以判斷這種認(rèn)識(shí)是不準(zhǔn)確的，“原子序數(shù)的遞增”是指原子序數(shù)的依次增大，自然就不包括同主族元素的那種情況。所以，元素周期律體現(xiàn)在同周期元素性質(zhì)的變化規(guī)律上，在教學(xué)時(shí)要把重心放在同周期元素性質(zhì)變化規(guī)律的研究上。同主族元素性質(zhì)的變化規(guī)律應(yīng)該放在“元素的性質(zhì)與元素周期表中位置的關(guān)系”中，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到利用元素周期表還可以發(fā)現(xiàn)很多元素性質(zhì)變化的規(guī)律，而這些變化規(guī)律不能完全等同于元素周期律。

4. 對(duì)隱含化學(xué)思想的思考

在元素周期律的學(xué)習(xí)中隱含著一些化學(xué)思想，但在教材的文字上沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)，這在教學(xué)過(guò)程中需要引起重視。首先，是“辨證思想”。如元素的金屬性與非金屬性就是相互辨證的關(guān)系，元素都具有金屬性和非金屬性。當(dāng)元素的金屬性偏強(qiáng)時(shí)，則非金屬性就偏弱，元素表現(xiàn)出來(lái)金屬性；當(dāng)元素的非金屬性偏強(qiáng)時(shí)，則金屬性就偏弱，元素表現(xiàn)出來(lái)非金屬性；當(dāng)元素的金屬性與非金屬性差不多時(shí)，元素表現(xiàn)出來(lái)既有金屬性，也有非金屬性。在研究元素性質(zhì)時(shí)，一般金屬元素常研究金屬性的變化規(guī)律；非金屬元素常研究非金屬性的變化規(guī)律。其次，是“對(duì)比思想”。研究元素性質(zhì)的變化規(guī)律，要設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行對(duì)比分析。所以，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要控制好實(shí)驗(yàn)條件，觀察變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，通過(guò)對(duì)比分析來(lái)得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。如：同樣大小的鈉和鎂，鈉在常溫下跟水反應(yīng)非常劇烈，而鎂在沸水中反應(yīng)都比較緩慢，說(shuō)明鈉與水反應(yīng)比鎂容易，納的金屬性比鎂強(qiáng)；同樣大小的鎂和鋁與相同濃度的鹽酸反應(yīng)，鎂比鋁反應(yīng)要?jiǎng)×遥f(shuō)明鎂與鹽酸反應(yīng)比鋁要容易，鎂的金屬性比鋁強(qiáng)。

二、教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的構(gòu)想

根據(jù)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，應(yīng)以探究學(xué)習(xí)的環(huán)節(jié)來(lái)建立整節(jié)課的基本框架。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生自主參與和構(gòu)建學(xué)習(xí)，讓學(xué)生習(xí)得內(nèi)在的原理和方法，養(yǎng)成科學(xué)探究的品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)綜合素質(zhì)的全面提高。具體設(shè)計(jì)構(gòu)思如下：

第一步，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

創(chuàng)設(shè)情景：寫出元素周期表前三周期元素（1～18號(hào)）的符號(hào)及原子核外電子排布（用原子結(jié)構(gòu)示意圖表示），并從結(jié)構(gòu)上找出隱含的規(guī)律。

發(fā)現(xiàn)規(guī)律：元素原子的電子層排布呈現(xiàn)周期性變化。

提出問(wèn)題：元素原子結(jié)構(gòu)決定元素性質(zhì)，元素性質(zhì)是否也呈現(xiàn)周期性變化？

第二步，調(diào)動(dòng)學(xué)生猜想，形成問(wèn)題假設(shè)

分析問(wèn)題：元素性質(zhì)包括物理性質(zhì)（如原子半徑）和化學(xué)性質(zhì)（如化合價(jià)、金屬性和非金屬性）。

提出假設(shè)：

【猜想1】原子半徑：同周期，隨著原子序數(shù)遞增，原子半徑逐漸變小（討論：同周期元素原子電子層數(shù)相同，隨著原子序數(shù)遞增，核電荷數(shù)增加，原子核對(duì)核外電子吸引能力增強(qiáng)）。

【猜想2】化合價(jià)：同周期，隨著原子序數(shù)遞增，最高正化合價(jià)從+1逐漸遞變到+7，最低負(fù)化合價(jià)從-4遞變到-1（討論：元素化合價(jià)與原子最外層的電子數(shù)目密切相關(guān)）。

【猜想3】金屬性和非金屬性：同周期，隨著原子序數(shù)遞增，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)（討論：金屬性與原子失電子能力有關(guān)，非金屬性與原子得電子能力有關(guān)）。

第三步，分析問(wèn)題假設(shè)，制定驗(yàn)證方案

【探究1】原子半徑的周期性變化

活動(dòng)方案1：通過(guò)資料查閱元素周期表前三周期元素（1～18號(hào)）的原子半徑具體數(shù)據(jù)，討論歸納其中隱含的規(guī)律。

【探究2】化合價(jià)的周期性變化

活動(dòng)方案2：通過(guò)資料查閱元素周期表前三周期元素（1～18號(hào)）的最高正化合價(jià)和最低負(fù)化合價(jià)，討論歸納其中隱含的規(guī)律。

【探究3】金屬性和非金屬性的周期性變化

設(shè)計(jì)思路：通過(guò)元素周期表第三周期元素的一些化學(xué)性質(zhì)來(lái)研究元素的金屬性和非金屬性的變化規(guī)律。從Na、Mg、Al探究金屬性變化規(guī)律，從Si、P、S、Cl探究非金屬性變化規(guī)律。可從單質(zhì)與氧氣反應(yīng)的難易程度、單質(zhì)與水或酸反應(yīng)的難易程度、置換反應(yīng)、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物堿性強(qiáng)弱來(lái)研究元素金屬性的變化；可從單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的難易程度、氫化物的穩(wěn)定程度、置換反應(yīng)、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物（含氧酸）酸性強(qiáng)弱來(lái)研究元素非金屬性的變化。

活動(dòng)方案3：設(shè)計(jì)Na、Mg與水反應(yīng)，Mg、Al與鹽酸反應(yīng)，NaOH、Mg(OH)2和Al(OH)3堿性強(qiáng)弱的比較三組實(shí)驗(yàn)探究Na、Mg、Al的金屬性強(qiáng)弱；查閱Si、P、S、Cl的單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的條件、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物（含氧酸）酸性強(qiáng)弱等相關(guān)資料，通過(guò)資料的對(duì)比分析探究Si、P、S、Cl的非金屬性強(qiáng)弱。

第四步，開展驗(yàn)證活動(dòng)，做好活動(dòng)記錄

實(shí)踐活動(dòng)：要求學(xué)生自主、合作完成探究活動(dòng)，在細(xì)節(jié)上注意讓知識(shí)活起來(lái)、動(dòng)起來(lái)，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極主動(dòng)思維，引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建知識(shí)。如：可設(shè)計(jì)Al(OH)3與強(qiáng)堿反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生理解堿性強(qiáng)弱的比較；可設(shè)計(jì)用H2SO4制H2SiO3、H3PO4，用H3PO4制H2SiO3等實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生理解酸性強(qiáng)弱的比較。

活動(dòng)記錄1：3～9號(hào)元素原子半徑隨著原子序數(shù)遞增而逐漸減小，11～17號(hào)元素原子半徑隨原子序數(shù)遞增而逐漸減小，但稀有氣體元素除外。

活動(dòng)記錄2：3～9號(hào)元素、11～17號(hào)元素，隨著原子序數(shù)遞增，最高正化合價(jià)從+1逐漸遞變到+7，最低負(fù)化合價(jià)從-4遞變到-1，稀有氣體元素為0價(jià)。

活動(dòng)記錄3：Na、Mg、Al的金屬性逐漸減弱，Si、P、S、Cl的金屬性逐漸增強(qiáng)。

第五步，進(jìn)行整理綜合，得出探究結(jié)論

探究結(jié)論1：元素原子半徑呈現(xiàn)周期性變化（隨著原子序數(shù)遞增，同周期元素原子半徑逐漸減小）。

探究結(jié)論2：元素化合價(jià)呈現(xiàn)周期性變化（隨著原子序數(shù)遞增，同周期元素最高正化合價(jià)從+1逐漸遞變到+7，最低負(fù)化合價(jià)從-4遞變到-1）。

探究結(jié)論3：元素金屬性和非金屬性呈現(xiàn)周期性變化（隨著原子序數(shù)遞增，同周期元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)）。

第六步，拓展延伸視角，反思提升主題

提升主題1：在認(rèn)識(shí)元素周期律時(shí)要考慮特殊情況，如稀有氣體元素就不符合元素周期律的遞變規(guī)律。說(shuō)明學(xué)習(xí)化學(xué)要把握普遍規(guī)律，同時(shí)也要注意特殊情況。

提升主題2：元素的金屬性與非金屬性就是相互辨證的關(guān)系，要用辨證的思想認(rèn)識(shí)和分析元素的金屬性和非金屬性。

提升主題3：引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)元素周期律對(duì)我們研究化學(xué)和學(xué)習(xí)化學(xué)的意義，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思想和科學(xué)品質(zhì)。

責(zé)任編輯潘孟良