《物質結構——元素周期律》教學設想

姜呈祥

全日制普通高級中學教材《必修》第一冊第五章《物質結構——元素周期律》在全書中,乃至中學化學教學中,占有十分重要的地位。它的準確把握對中學化學知識體系的建立有著銜接作用,可以提高學生在化學方面的分析能力、應用能力。如何做好這一單元的教學工作,歷來受到老師們的關注。以下淺談筆者對這一部分的認識。

一、本單元在中學化學教學中的作用

從教學內容上看,中學的內容可以分為理論和實踐兩部分。如果把離子反應、氧化還原、平衡電離、能量變化定為理論,則元素化合理論知識就是這些理論的應用。而物質結構和元素周期律,就是這些實踐應用的內在的規律和根源。把握這些規律的形成和變化對化學理論的學習有升華和驗證的意義。

從結構與性質之間的關系看,性質是由結構決定的,有關的化學理論是性質的規律,那么物質結構的學習就應為化學性質學習的開端和起點,對這一規律的認識和把握直接決定著后續知識的根和本。所以,學生能不能在化學學習中建立化學學科的知識體系和形成能力,與本單元的教學有著不可分割的關系。

二、本單元知識的形成與發展

高一年級學生進校后,先學習了化學反應的分類理論及能量變化,接著掌握物質的量這一認識事物的工具。學習了鹵素、堿金屬,然后就學習本單元,接著完成氧族、碳族、氮族、鎂、鋁、鐵的學習。也就是說,本單元是在學習了典型金屬元素堿金屬和典型非金屬元素鹵素之后進入的,然后用它指導后續各族的學習。

為了本單元的教學,需要在堿金屬和鹵素的教學中,緊緊抓住結構特點決定性質特點這一重要分析方法,讓學生形成分析性質從分析結構入手的學習習慣。同時,在前兩族學習中還應養成這樣的思維模式:

在本單元后續學習中要堅持量變引起質變這一科學原理,有針對性地對氧族、氮族、碳族、鎂、鋁的規律進行深刻的認識。

三、本單元內容的特點和內部關系

本單元雖名為物質結構、元素周期律,但從層次上看卻分成另兩部分,一是原子結構及其規律,規律的作用與表現形式;二是微觀粒子(原子、離子)之間的作用,或者說分為原子結構和原子間作用兩部分。結構為化學鍵打下基礎,共同為今后的晶體類型的學習作準備。

在原子結構中,原子核及原子構成是初中物質結構知識的延伸,核外電子排布規律則要求充分用好原子結構示意圖,學會分析排布的一般性和特殊性規律。學生分析能力的高低和數學能力的強弱會影響這一規律的掌握。

元素周期律可以分為結構的周期律和性質的周期律,前一部分為因,后一部分為果。結構的周期律的來源主要是圖5-5和表5-5。引導學生讀圖看表,尋找規律,形成文字性總結是對這部分學習的自然要求。對性質周期律這個結果是通過兩方面來實現的:一是元素化合價變化特點,因為在氧化-還原中就明確元素的價態是元素性質的標志,必然元素化合價的規律性變化是元素性質規律性變化的標志;二是實驗,用事實證明11-17號元素單質還原性、氧化性變化,學會聯系、學會分析實驗就必然成為這一部分學習的重要任務。體會結構與性質之間的必然聯系,也是通過化合價這一橋梁來實現的。

元素周期表,是元素周期律的圖表形式,其精神和內含就是元素周期律,是元素周期律的完善和發展。結合周期表,認識周期律,是學習的捷徑。同時,通過元素周期表的學習,讓學生體會科學的簡潔之美,提高學生美學修養。樹立一種科學的絕不是繁瑣的,簡單是科學追求的至高目標的科學態度。

化學鍵的學習將原子結構的認識推上新的臺階。它研究原子間怎樣形成物質、形成分子,它既是物質結構的更高層次,也是原子結構產生的必然結果。什么樣的原子間通過什么方式形成怎樣的物質,是學生學習物質結構后自然會產生的愿望。所以,如果元素性質的周期性變化是原子結構呈周期性變化的必然結果,則原子間通過一定的方式來形成一定的物質或分子,則是原子結構所確定的必然規律。

通過對本單元教學內容的關系和在中學化學中重要性的認識,決定了在教學中必須堅持的幾條原則:

1.充分發揮學生的空間想象力?！半娮釉啤⒃雍送?、電子排布”這些概念都不是宏觀的,只有通過培養學生的想象,才有可能了解其特點和意義。在引發想象中應抓好用宏觀物質規律的類比這種方式,如“電子云”與物體運動穿過紙片的類比、原子結構示意圖與核外電子排布情況類比,讓類比成為想象的翅膀。

2.充分利用有關模型的作用。原子半徑的相對大小對化學性質有著非常重要的作用,對原子半徑模型的觸摸和比較是掌握半徑變化規律的重要途徑。而對1-20號元素原子結構示意圖的書寫,則是學生分析核外電子排布規律的基礎。利用書中所附元素周期表,介紹元素周期表的有關結構與規律是最有效的方法之一。

3.充分利用對比思維。在本單元教學中堅持利用對比獲取規律和特點是非常重要的。同周期不同族的對比,同族不同周期的對比,離子鍵和共價鍵、離子化合物和共價化合物形成的對比,無不體現著不對比不明了的原則。

4.堅持以哲學的有關原則作為教學的指導原則。從特殊到一般的分析,從量變到質變的應用,矛盾的對立和統一在原子半徑大小中的體現,無不閃耀著哲學思想的光輝。

正是如此,做好本單元的教學,對學生形成正確的人生觀、價值觀、方法論,有著不可替代的作用。

作者單位:貴州省遵義縣第一中學