讓學生在自主探究中自然生成“元素周期律”

楊淑梅

摘 要： 元素周期律是對元素性質呈現周期性變化實質的揭示。因此，在本節的教學中，采用讓學生自主閱讀、理論探究、實驗探究等一系列的教學方法，讓學生在自主學習過程中，自然掌握元素性質的周期性變化規律。同時學生通過本節課的學習，對以前學過的知識進行概括、綜合，實現由感性認識到理性認識，同時也學會以理論來指導后續的學習。

關鍵詞： 自主探究 自然生成 元素性質 元素周期律

元素周期律是安排在元素周期表之后的一節教學內容，學生在學習第一節[1]后，已掌握了以堿金屬元素和鹵族元素為代表的同主族元素性質的相似性和遞變性，對原子結構與元素性質之間的關系有了一定的認識，初步掌握了用實驗探究的方法驗證理論推測的學習方法，具備了一定的實驗設計、自主探究能力。另外，學生有了初中化學學過的原子結構初步知識的基礎，再從教材[1]P13頁表1-2給出1～20號元素的原子核外電子排布，從中發現規律：隨著原子序數的遞增，元素原子結構呈現周期性的變化。教材中表格較多，教學時充分利用這些，讓學生自己自主動手歸納填寫，同時指導學生掌握分析理論推理過程，借助實驗和事實分析，從而培養學生的分析能力、歸納能力、自主學習能力。本文通過設計以下程序，讓學生在自主探究中自然生成對“元素周期律”的認知。

1.創設情境，閱讀探究——原子核外電子的排布規律

門捷列夫預測：一定存在一種元素，在元素周期表中它緊排在鋅（Zn）的后面，處于鋁（Al）和銦（In）之間——“類鋁”[3]。

4年之后，法國化學家布瓦博德朗發現了“類鋁”——鎵（Ga），并通過實驗證實了門捷列夫的預測。我們繼續門捷列夫的探究歷程，探究元素的性質呈現的規律性變化，首先探究原子核外電子的排布規律。

1.1閱讀

學生閱讀教材[1]P13第一自然段。由此歸納出：原子核外電子排布是分層排布的，分別用n=1，2，3，4，5，6，7或K、L、M、N、O、P、Q來表示從內到外的電子層。

1.2探究

學生根據初中學過的原子結構示意圖的知識，畫出1～20號元素的原子結構示意圖，自主探究核電荷數為1～20的元素原子核外電子層排布的規律：

①遵循能量最低原理：電子總是盡可能地先從內層排起，當一層充滿后再填充下一層。

③最外層的電子數不得超過8個電子，次外層不得超過18個電子。

2.問題驅動，自主探究——元素周期律

學生學習了元素周期表和原子核外電子排布規律的知識，就能很順利地完成教材[1]P14科學探究中的相關學習任務。在學生探究過程中，老師通過巡視、傾聽，適時引導點撥，引領學生朝著正確的方向邁進。

2.1理論探究[2]P5——探究原子結構的規律性變化

①寫出1～18號元素原子的核外排布（用原子結構示意圖表示）。

②觀察教材[1]P14的表格，思考并討論：隨著原子序數的遞增，元素原子核外電子層排布、元素的原子半徑和元素的化合價各呈現什么規律性的變化？

隨著原子序數的遞增，元素原子核外電子層排布、元素的原子半徑和元素的化合價都呈現周期性的變化。那么，元素的金屬性和非金屬性是否也隨原子序數的變化呈現周期性的變化呢？

2.2實驗探究[2]P5——探究金屬元素性質的周期性變化

探究同一周期中（以第三周期為例）鈉、鎂、鋁三種元素金屬性的強弱。

2.2.1探究實驗

利用所給試劑和儀器設計并完成實驗，判斷鈉、鎂、鋁三種元素金屬性的強弱。

儀器：燒杯，試管，酒精燈，試管夾。

2.2.2探究報告

2.2.3探究結論1：Na、Mg、Al，金屬性逐漸減弱

設計意途：通過實驗探究，不但使學生直觀獲得金屬性逐漸減弱遞變規律，而且培養學生動手操作能力及自主獲取知識能力。

2.3閱讀探究——探究非金屬元素性質的周期性變化

探究同一周期中（以第三周期為例）硅、磷、硫、氯等元素非金屬性的強弱。

2.3.1閱讀材料

閱讀以下材料，從中獲取證據，判斷硅、磷、硫、氯等元素非金屬性的強弱順序，并填寫探究報告。

①硅的最高價氧化物（SiO）對應的水化物是原硅酸（HSiO），它難溶于水，是一種很弱的酸。硅只有在高溫下才能與氫氣反應生成少量的氣態氫化物——硅烷（SiH）。

②磷的最高價氧化物（PO）對應的水化物是磷酸（HPO），它屬于中強酸。磷蒸汽與氫氣能反應生成氣態氫化物——磷化氫（PH），但相當困難。

③硫的最高價氧化物（SO）對應的水化物是硫酸（HSO），它是一種強酸，硫在加熱時能與氫氣反應生成氣態氫化物——硫化氫（HS）。硫化氫在較高溫度時可以分解。

④氯的最高價氧化物（ClO）對應的水化物是高氯酸（HClO），它的酸性比硫酸還強，是已知含氧酸中最強的酸。氫氣與氯氣在光照或點燃的條件下劇烈化合生成穩定的氣態氫化物——氯化氫（HCl）。

2.3.2探究報告

2.3.3探究結論2：Si P S Cl，非金屬性逐漸增強

設計意途：通過閱讀探究，不但使學生掌握了重點，突破了難點，而且閱讀、討論的過程，還培養了學生信息獲取、分析推理及語言表達能力。

3.深化概括，拓展提升

依據前面的探究成果（結論1、結論2），得出：同一周期元素隨著原子序數的遞增，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。

元素周期表中，同主族元素原子的核外電子排布有什么特點？引導學生利用已經學過的鹵族元素為例推測同主族元素的性質。

結論：同主族元素隨著原子序數的遞增，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。

元素周期律：元素的性質隨著原子序數的遞增而呈現周期性變化的規律。即在元素周期表中，同一周期元素，從左到右，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強；同一主族元素，從上到下，元素的金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。

由此，學生從認識現象，到洞悉過程，最后回到“同一周期、同一主族元素性質的遞變規律”。從發現結果，到揭示本質，最終演繹為“勢均力敵”。學生認識元素性質的周期性變化從“宏觀”走進“微觀”，從"微觀"洞察“宏觀”。在體驗、思考、交流、感悟中建構知識，習得方法，生成智慧。在自主探究實驗、閱讀探究的引領下，以豐富的實驗事實強化認知沖突，以核心問題驅動創新思維，在師生不停的追問、嚴謹的思辨中自然生成元素性質的周期性變化。

參考文獻：

[1]宋心琦.普通高中課程標準試驗教科書《化學》必修2[M].人民教育出版社，2010：13-18.

[2]王晶.普通高中課程標準試驗教科書《化學》必修2[M].教師教學用書.人民教育出版社，2004：5-6.

[3]張健如.中等師范學校教科書《化學》第一冊（試用本）[M].人民教育出版社，1997：62-63.

[4]任志鴻.高中優秀教案《化學》必修2[M].南方出版社，2007：14-32.