元素周期表教學設計中的理論構思

摘 要：用教育理論指導元素周期表的教學設計，有助于激發學生興趣，培養學生的自主探究能力。

關鍵詞：教育理論；元素周期表；教學設計；自主探究

中圖分類號：G427 文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2012）02-031-2

1．問題的提出

近兩百年來，世界各國化學家們越來越關注對元素周期表的探索。1869年門捷列夫發表了他的第一張元素周期表， 1871年，門捷列夫的第2張元素周期表公布，后經多次修改，又于1906年在他的《化學原理》一書里發表了一張比較完善的周期表，現代的中學課本中使用的周期表就是以它為基礎演變而來。Bayley于1882年提出塔式周期表（湯姆遜-玻爾周期表），后經Margary、湯姆遜和玻爾等人修改。Werner于1905年提出了長式元素周期表。 Harkins和Hall于1916年提出了圓柱式周期表 。此后，環形、扇形、蝸牛形、樹形(Chemistree)等各種形式的周期表被一一設計地出來了。

不管何種元素周期表的形式無不揭示出元素之間的緊密聯系，其優美的框架結構以及均衡穩定的外形使得它具有科學的預見性和創造性，為尋找新元素和研究其性質提供了理論的依據。由此可見，元素周期表的教學在整個化學教學中起著舉足輕重的作用。而教師在化學教學中適當地穿插、結合化學史事例進行教學可以使教學不只局限于現成知識的靜態結論， 還可以追溯到它的來源和動態演變，不只局限于知識本身，還可以揭示出其中的科學思想和科學方法， 使學生受到教益。因而，如何運用化學史開展元素周期表的教學是當代中學教師必需加以思考的。那在教學中應如何激發學生的求知欲，如何引導學生在探索周期表的排列過程中學會科學的思維方式呢？本課運用現代教育理論，采用自主探究的方法進行課堂引導充分發揮學生學習積極性和主動性，開發其學習潛能。

2．教學設計的理論構思

利用化學史進行教學使學生們學會化學家們在化學發現和發明過程中所體現的科學態度、高尚情懷以及他們的追求真理的精神境界，對學生的學習動機、學習結果、思想品質乃至他們的人生觀具有深遠的影響。為達到教學效果教師必須分析學生的心理活動與學習動機。

元素周期表的發現是一項極富創造性的工作，實際過程十分漫長。如果完全讓學生重走科學家的科學發現之路，絕大多數學生是有困難的。學生的課堂探究只能是科學家探究過程的簡約和模擬。

2.1 學生分析

2.1.1 相異構想(alternative conceptions)

學生頭腦里與科學概念不相一致的概念稱為相異構想(alternative conceptions)。若他們對事物的解釋符合他們對周圍世界的直覺時，他們認為這些解釋是正確的。當學生遇到和他們的相異構想有差異的新信息時，這些“畸形物”與他們的直覺不符合，他們很難接受這些新信息。元素周期表的知識是一個相對而言比較嶄新的知識，上百個元素之間有著種種的聯系，打破了學生的認知方式。因而，在教學中，教師努力尋求突破這種認知差異的方法是十分關鍵的。它可以幫助學生掌握知識的基本概念與原理，從源頭上解決問題。

2.1.2 知識空間理論( Knowledge S-pace Theory) 

概念的難易有一定的梯度(hierarchical ordering)。知識空間理論(KST)是通過分析學生關于反映不同水平的一系列有關概念問題的解答情況，來確定學生在學習不同概念中的瓶頸，研究專家和新手掌握不同概念的先后順序，找到起決定性的學習途徑(critical learning pathways)，從而采取合理的教學策略。學生在學習元素周期表之前對某些元素及其化合物的性質已經都有一些了解，比如S、O、N、H、He、F、Cl 等。因而，教師必須在學生已經完全掌握這些元素的基礎上進一步讓學生總結出這些單一元素之間的聯系，尋找出他們之間的關系，并將他們歸納到一張表中，做到知識教學的邏輯順序：由表及里、由淺及深。

2.1.3 學習動機理論

對于中學生而言，其心理還沒有完全成熟，自我提高強化理論是學生學習的主要動機。好奇心在中學生身上體現得更為突出。對于新的課程任何一個學生都充滿好奇心，充滿傳奇色彩的化學史實往往會激發學生的求知欲和學習興趣。在課堂上，教師可以經常設置一些化學家們鮮活飽滿的人物形象以及他們的格言，利用中學生的好奇心，使得學生對現有知識產生疑問，從而，引導學生去分析思考“為什么”會有疑問，癥結何在，使學生在“疑問-思考-求證-豁然開朗”的過程中體會到化學帶給他們的成就感。

2.2 教學情景的創設

教學情景設計，就是教師出于教學目的的需要，依據一定的教學內容，創造出某種認知情景和情感氣氛，用以激發學生的學習動機，進行生動活潑的教學。教學情境是教學具體情景的認知邏輯、情感、行為、社會和發展歷程等方面的綜合體現。利用化學史實創設教學情境的目的不僅在于為學生提供知識獲得、理解及應用的文化縮影，更含有人際交往和協商關系以及相應的活動背景，學生所要學習的知識不僅存在于其中而且應得以運用。教學過程是實現師生情感共融、價值共享、共同創造、共同成長的過程。在進行化學史教育時教師要注意滲透感染，而不能簡單的灌輸;在運用元素周期表發展過程中的史實時要樹立歷史人物作為學習的楷模，培養學生主動學習的優良習慣，少就事論事的訓話；要盡可能避免擺出我教你受、我訓你聽的姿態，努力追求“潤物細無聲”的境界。

2.3 教學設計的思路

圍繞學生的問題來架構學生自主學習的課程教學，是本堂課的主線。

當設計課程時，教師圍繞學生的認知沖突、發現問題等不同的情境來組織信息，這樣的沖突和問題是整體呈現的，而不是被分離、孤立的。這樣的教學活動學生更愿意參與，也容易投入。

因此，教師在教學中要遵循“難題-問題-思考-求證-明了”這個規律。

2.3.1 “產婆術”的運用

“產婆術”是蘇格拉底最具特色的教育方法。蘇格拉底的教育目的在于通過認識自己達到獲得知識，最終成為有智慧、有完善道德品質的人。他首先提出問題，學生回答錯了，他并不指出錯在哪里和為什么錯，而通過暗示的語言引導學生，使他認識到自己的錯誤，最后得到蘇格拉底認為正確的答案。那在元素周期表的教學中，教師讓學生自己歸納元素周期表的形式與規律，并讓其論證他的觀點，對他的觀點不斷地進行提問，讓學生認識到設計上的缺陷。當學生認識到缺陷時教師要引導他去糾正錯誤，形成正確的科學思維方法。

2.3.2 對比演繹法

演繹法就是從一般到個別的推理方法。歸納法通過個案、特例推導出一般結論、一般原則的方法。用演繹法施教，就是老師從已知最抽象最高深的大原則、大定理開始，進一步地深入推演。常與演講式、灌輸式相聯系。用歸納法施教，就是讓學生在老師引導下自己完成相應的歸納推理過程，得出結論，主動獲得知識的教學方法。在教學中，針對學生已有的知識，教師可給出幾個元素讓學生進行對比，發現他們的聯系與區別，從而讓學生產生問題“是不是各種元素之間都有一定的聯系？”

參考文獻：

陽智純．“探究元素周期表結構”的教學設計．化學教學，2008．

李國棟，蔣曉青等．元素周期表的形式．化學教學，2005（5）．

龍文靜．讓學生發現元素周期律．化學教學，2004（11）．

馬磊．化學史在化學教學中的作用．考試周刊，2008（27）．

劉景清等．鉻與被的發現者沃克蘭教授．化學教育，1997（8）．

鄭慶文．“產婆術”教學法對教學實踐的啟示．教學與管理，2007．

Aurora Silva等． The Periodic table: Contest and Exhibition． Journal of Chemical Education， 2006(4)．