把準知識內涵,創新教學設計

“元素周期律”是化學的重要理論知識，也是中學化學教學的重要內容，可以幫助學生對所學元素化合物等知識進行綜合和歸納，為學生繼續學習化學打下基礎。但該部分知識內涵寬泛，與其它知識連接緊密，把握和處理起來有較大的難度。下面以人教版“元素周期律”為例，談談在把握知識和處理教材上的一些體會。

一、教材設計引發的思考

1. 對內容排列的思考

新教材在原子結構、元素周期律和元素周期表三塊內容的排列上，把元素周期表放在最前面來學，給學生學習和理解元素周期表帶來了困難。要理解元素周期表的結構，就一定要學生先有原子結構的知識；要理解元素周期表中元素性質與位置的關系，就一定要學生先有元素周期律的知識。學生在初中已經對元素周期表有了初步認識，而對原子結構的認識較少。元素周期律和元素周期表都與原子結構密切相關，從原子結構到元素周期律，再到元素周期表，符合知識的內在邏輯性，也符合學生的認知規律。在對教材進行處理時，可以先學原子結構，把原子核（核素）和原子核外電子的排布作為一節內容；再學元素周期律；最后學元素周期表，把元素周期表、元素性質與原子結構、元素周期表和元素周期律的應用作為一節內容，而且把“元素性質與原子結構”改為“元素的性質與元素在周期表中位置的關系”。

2. 對元素性質的思考

元素周期律研究的是元素性質的周期性變化。那么，什么是元素性質？教師在處理該內容時，對元素性質界定不清楚，對于原子核外電子排布、原子半徑、化合價、金屬性和非金屬性、金屬與酸反應、非金屬單質與氫氣反應等，不能區分哪些屬于元素性質。元素性質是指元素具備的性質，包括物理性質和化學性質。原子核外電子排布屬于原子結構，原子半徑屬于元素的物理性質，化合價及金屬性和非金屬性屬于元素的化學性質，而金屬與酸反應、非金屬單質與氫氣反應等是物質的性質，不是元素的性質，但物質的性質能夠反映對應元素的性質。所以，在解讀教材內容時，可以理解為元素的性質是由原子結構來決定的，而元素的性質可以通過對應物質的性質來探討。在這樣理解的基礎上來處理本節內容，內涵就會被準確把握，思路也會更加清晰。

3. 對元素周期律的思考

元素周期律定義是“元素的性質隨著原子序數的遞增而呈現周期性的變化的規律”。對于“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的變化規律。很多資料都把同主族元素性質的變化規律也納入元素周期律的范圍。教師在處理這節內容時，也常常把同主族元素性質的變化規律整合到元素周期律的教學中來。從元素周期律的定義可以判斷這種認識是不準確的，“原子序數的遞增”是指原子序數的依次增大，自然就不包括同主族元素的那種情況。所以，元素周期律體現在同周期元素性質的變化規律上，在教學時要把重心放在同周期元素性質變化規律的研究上。同主族元素性質的變化規律應該放在“元素的性質與元素周期表中位置的關系”中，讓學生認識到利用元素周期表還可以發現很多元素性質變化的規律，而這些變化規律不能完全等同于元素周期律。

4. 對隱含化學思想的思考

在元素周期律的學習中隱含著一些化學思想，但在教材的文字上沒有體現出來，這在教學過程中需要引起重視。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系，元素都具有金屬性和非金屬性。當元素的金屬性偏強時，則非金屬性就偏弱，元素表現出來金屬性；當元素的非金屬性偏強時，則金屬性就偏弱，元素表現出來非金屬性；當元素的金屬性與非金屬性差不多時，元素表現出來既有金屬性，也有非金屬性。在研究元素性質時，一般金屬元素常研究金屬性的變化規律；非金屬元素常研究非金屬性的變化規律。其次，是“對比思想”。研究元素性質的變化規律，要設計對比實驗，進行對比分析。所以，設計實驗時一定要控制好實驗條件，觀察變量對實驗結果的影響，通過對比分析來得到實驗結論。如：同樣大小的鈉和鎂，鈉在常溫下跟水反應非常劇烈，而鎂在沸水中反應都比較緩慢，說明鈉與水反應比鎂容易，納的金屬性比鎂強；同樣大小的鎂和鋁與相同濃度的鹽酸反應，鎂比鋁反應要劇烈，說明鎂與鹽酸反應比鋁要容易，鎂的金屬性比鋁強。

二、教學創新設計的構想

根據本節教學內容的特點，應以探究學習的環節來建立整節課的基本框架。通過引導學生自主參與和構建學習，讓學生習得內在的原理和方法，養成科學探究的品質，實現綜合素質的全面提高。具體設計構思如下：

第一步，創設學習情景，引導發現問題

創設情景：寫出元素周期表前三周期元素（1～18號）的符號及原子核外電子排布（用原子結構示意圖表示），并從結構上找出隱含的規律。

發現規律：元素原子的電子層排布呈現周期性變化。

提出問題：元素原子結構決定元素性質，元素性質是否也呈現周期性變化？

第二步，調動學生猜想，形成問題假設

分析問題：元素性質包括物理性質（如原子半徑）和化學性質（如化合價、金屬性和非金屬性）。

提出假設：

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

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

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

第三步，分析問題假設，制定驗證方案

【探究1】原子半徑的周期性變化

活動方案1：通過資料查閱元素周期表前三周期元素（1～18號）的原子半徑具體數據，討論歸納其中隱含的規律。

【探究2】化合價的周期性變化

活動方案2：通過資料查閱元素周期表前三周期元素（1～18號）的最高正化合價和最低負化合價，討論歸納其中隱含的規律。

【探究3】金屬性和非金屬性的周期性變化

設計思路：通過元素周期表第三周期元素的一些化學性質來研究元素的金屬性和非金屬性的變化規律。從Na、Mg、Al探究金屬性變化規律，從Si、P、S、Cl探究非金屬性變化規律。可從單質與氧氣反應的難易程度、單質與水或酸反應的難易程度、置換反應、最高價氧化物對應的水化物堿性強弱來研究元素金屬性的變化；可從單質與氫氣反應的難易程度、氫化物的穩定程度、置換反應、最高價氧化物對應的水化物（含氧酸）酸性強弱來研究元素非金屬性的變化。

活動方案3：設計Na、Mg與水反應，Mg、Al與鹽酸反應，NaOH、Mg(OH)2和Al(OH)3堿性強弱的比較三組實驗探究Na、Mg、Al的金屬性強弱；查閱Si、P、S、Cl的單質與氫氣反應的條件、最高價氧化物對應水化物（含氧酸）酸性強弱等相關資料，通過資料的對比分析探究Si、P、S、Cl的非金屬性強弱。

第四步，開展驗證活動，做好活動記錄

實踐活動：要求學生自主、合作完成探究活動，在細節上注意讓知識活起來、動起來，調動學生積極主動思維，引導學生自主構建知識。如：可設計Al(OH)3與強堿反應的實驗，讓學生理解堿性強弱的比較；可設計用H2SO4制H2SiO3、H3PO4，用H3PO4制H2SiO3等實驗，讓學生理解酸性強弱的比較。

活動記錄1：3～9號元素原子半徑隨著原子序數遞增而逐漸減小，11～17號元素原子半徑隨原子序數遞增而逐漸減小，但稀有氣體元素除外。

活動記錄2：3～9號元素、11～17號元素，隨著原子序數遞增，最高正化合價從+1逐漸遞變到+7，最低負化合價從-4遞變到-1，稀有氣體元素為0價。

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

第五步，進行整理綜合，得出探究結論

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

探究結論2：元素化合價呈現周期性變化（隨著原子序數遞增，同周期元素最高正化合價從+1逐漸遞變到+7，最低負化合價從-4遞變到-1）。

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

第六步，拓展延伸視角，反思提升主題

提升主題1：在認識元素周期律時要考慮特殊情況，如稀有氣體元素就不符合元素周期律的遞變規律。說明學習化學要把握普遍規律，同時也要注意特殊情況。

提升主題2：元素的金屬性與非金屬性就是相互辨證的關系，要用辨證的思想認識和分析元素的金屬性和非金屬性。

提升主題3：引導學生認識元素周期律對我們研究化學和學習化學的意義，培養學生科學思想和科學品質。

責任編輯潘孟良