基于“感性認識　理性分析”的教學實踐和反思——以“元素周期表·周期律”教學為例

叢高（如東縣教師發展中心　江蘇南通　226400）

基于“感性認識理性分析”的教學實踐和反思——以“元素周期表·周期律”教學為例

叢高
（如東縣教師發展中心江蘇南通226400）

摘要：基于感性認識和理性認識兩個不同的認識階段，緊扣元素周期律和周期表這對“靈”和“肉”的關系，設計了認識元素周期表、認識元素周期律二個漸進的教學環節，從而體驗元素周期表和元素周期律的“表里”完美統一。

關鍵詞：感性認識；理性分析；元素周期表；周期律；金屬性；非金屬性

中圖分類號：

文章編號：1008-0546（2015）02-0030-04G633．8

文獻標識碼：B

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．02．009

2014年11月2日，在江蘇省第18屆“金帆杯”教育科研活動中，筆者代表高中組參加課堂展示，在江蘇省如東高級中學高一（1）班借班上了一堂新授課“元素周期表·周期律”。本文就這堂課的教學設計等相關環節的構思作一介紹。

一、設計理念

由于該校（江蘇省四星級高中）高一學生剛剛教完人教版必修一的第三章，從知識儲備上看具備了金屬及其化合物的相關知識背景，故設計了三組學生小組實驗，探究鉀、鈉、鎂、鋁單質的活動性強弱，讓學生在實踐中去體驗。但還缺乏非金屬及其化合物的相關知識做鋪墊，所以設計了一個演示實驗——濾紙上微型實驗：探究氯、溴、碘單質的活動性強弱，以幫助學生建立對非金屬性的感性認識。而人教版化學2［1］教材將周期表的學習置于周期律之前（蘇教版化學2［2］正好相反），為了學生初步體驗元素周期表和元素周期律的“表里”完美統一（其實這也是本節課教學的重難點），本節課采用由表及里，從感性上升到理性的教學思路，具體來說，先解決周期表是怎樣的？從認知思維特點上看，高一的學生完全有能力認識周期表的結構，這部分的學習主要以學生交流展示為主。再理性分析為什么會是這樣的？針對高一的學生的抽象思維能力相對薄弱，盡量發揮學生學習的自主性，通過設計分析幾組層層推進的“數”、“形”、“意”相統一的圖像，利用數學模型，加強對“周期性”的理解，提升抽象思維能力。最后體驗周期表和周期律的運用是高潮，但限于學生現有發展區，本節課主要是從周期律發展歷史流程圖，理性客觀評價化學史，本身就兼有課堂活動向課后延伸之意，以期“余音繞梁”。最后值得一提的是，本節課采用交互式電子白板技術輔助教學。

二、教學目標

1．知識與技能

（1）初步認識元素周期表的結構；

（2）以鉀、鈉、鎂、鋁為例，體驗同一周期、同一主族內元素性質（如：化合價、原子半徑、金屬性等）的遞變規律以及與原子結構的關系，從而初步了解元素周期律。

2．過程與方法

初步嘗試從大量的事實和數據中分析總結規律、透過現象看本質（抽象歸納）、宏觀與微觀相互轉化等科學抽象方法。

3．情感態度價值觀

（1）從周期表的演變歷史，培養學習自然科學的興趣以及求知欲；

（2）從周期律的學習，初步樹立辯證唯物主義觀點：如事物是普遍聯系的、對立與統一、量變與質變、結構決定性質等。

三、教學過程

1．情境導入

［師］我們先來做個游戲——借我一雙慧眼！游戲規則是在1分鐘內對屏幕無序的化學物質進行搶記，（不許用筆記錄）1分鐘后再動筆寫在所發卡片上！組內先評選，推舉一位代表本組進行組間的評比，所寫物質正確且最多者即為獲勝者！該組即為獲勝組。

［師］展示學生成果，并有意識引導全班學生分享用分類思想進行記憶的學生們的思維方式。

利用實物投影儀展示的各小組卡片

教學反思：第一：以學生喜聞樂見的游戲方式，不僅可以活躍課堂氣氛，提高學生的學習興趣，同時，增強學生和諧競爭、小組合作的意識。第二：利用交互式電子白板的“幕布”功能，結合實物投影儀，使得游戲及評價變得更可操作。第三：如何對這些看似雜亂無序的化學物質快刀斬亂麻？即尋找它們之間的相互聯系和內在變化，分類是個好辦法！正所謂恰如其分的情境是激發學習動力的巨大源泉。

［師］聯系到金屬活動性順序表給屈指可數的相關金屬元素排序了，那么如何給人們現已發現的100多種元素排序？顯然按照“一字長蛇”陣的辦法無法解決？

教學反思：根據最近發展區，讓學生進入“憤悱”的學習狀態，同時為后面非金屬順序表打下伏筆。

2．活動一、認識神奇的周期表

［生］小組內交流對元素周期表結構的認識。

教學反思：基于學生是學習的主體，且人教版九年級上冊也有關于元素周期表的簡介，學生完全有能力感性認識元素周期表的結構，這部分的學習主要以學生交流展示為主，結合交互白板演示介紹元素周期表的軟件。

［師］目前人們已經發現的118種元素都能在表中找到它的相應位置，也就是說每間“房間”都有了它的“主人”。那么這張表到底是怎么編排出來的？下面以鉀、鈉、鎂、鋁四種元素的位置關系為例討論。

3．活動二、討論周期表的編排原則，初步認識元素周期律

［師］請根據提供的試劑及儀器，小組合作設計實驗證明鉀、鈉、鎂、鋁的金屬性強弱，記錄實驗結果并交流。

［生］實驗探究鉀、鈉、鎂、鋁單質的活動性強弱

物質實驗K　Na　Mg　Al冷水　－熱水－－　－與2 mol/L HCl反應　－　－在空氣中燃燒　－　－與水的反應

信息提示：通常情況下，元素的金屬性（氣態金屬原子失去電子的能力）越強，其單質越容易從水或酸中置換出氫，該元素最高價氧化物的水化物的堿性越強。元素的非金屬性越強，其單質越容易與氫氣化合生成氣態氫化物，氣態氫化物越穩定，該元素最高價氧化物的水化物的酸性越強。

［師］那么鋁和水的反應性如何呢？（結合圖片講述）美國《大眾科學》網站2011年9月23日報道說有新理論認為美國世貿中心倒塌源于爆炸性化學反應，飛機撞擊世貿大廈之后，大量熔化的鋁液流入建筑受撞擊部分下方的樓層，與大廈的自動噴水滅火設備噴出的數百公升水混合。鋁與水相遇會引起化學反應，不但能夠提高溫度，反應過程中還會產生大量可燃性氫氣。驟然升高的溫度削弱了鋼結構的支撐力，氫氣爆炸異常強烈，足夠炸毀部分建筑物［3］。

設計意圖：承載“知識”和“情感”雙重教學目標。

［生］鉀、鈉、鎂、鋁的金屬性是越來越弱的。

［師］那么與此相對的非金屬如何呢？以鹵素中氯、溴、碘為例！大家先預測一下，我通過濾紙上微型實驗：探究氯、溴、碘單質的活動性強弱。

演示實驗：在一張潔凈的濾紙中央先滴2滴新制氯水（代替氯氣），氯水的淡黃綠色不明顯，現在繼續滴入2滴NaBr，發現試紙顏色加深呈黃色。再取一張新的濾紙，在中央滴入2滴KI，然后將剛才兩片濾紙重疊，不久發現濾紙顏色又加深變成褐色。

實物投影儀上展示濾紙實驗白板上學生書寫方程式

［生］書寫相應的離子方程式。從而證實了氯、溴、碘的活動性依次減弱。

［師］為什么元素的金屬性和非金屬性會呈現如此的變化規律呢？下面我們從原子核外電子排布、元素主要化合價等角度，借助于數學手段——作圖找規律：

［生］（1）畫出短周期元素原子序數與最外層電子數的直方圖。

作圖提示：直方圖是一種統計報告圖，由一系列高度不等的縱向條紋或線段表示數據分布的情況。一般用橫軸表示數據類型（如此處即為原子序數），縱軸表示分布情況。

（2）畫出短周期元素原子序數與最高正價、最低負價關系圖。

設計意圖：與前面的實驗同樣重要，理性分析也是科學最基本的方法。通過數據深加工，培養學生理性思維能力，讓“規律”不再朦朧，讓“周期”不再抽象，直觀正如“年年歲歲花相似”、“年年年尾接年頭”。

［師］（3）觀察短周期元素原子序數（最外層電子數）和原子半徑（注：固態2個鄰近原子核間距離的一半）折線圖。

設計意圖：左圖從橫行即周期的角度看元素原子半徑的變化規律，將橫坐標由原子序數改為原子最外層電子數即得右圖（而蘇教版必修2中則直接要求作出此圖［3］），還能從縱的方向即族的角度看元素原子半徑的變化規律。

［師］綜上所述，元素的性質（主要化合價、原子半徑）隨原子序數的遞增呈現周期性變化，這就是元素周期律。周期律是元素原子核外電子排布隨著核電荷數的遞增發生呈周期性變化的必然結果。

［生］討論周期表的編排原則，厘清元素“位”、“構”、“性”間的關系：

位置：原子序數、周期序數、主族序數等；

結構：核電荷數、質子數、核外電子數、最外層電子數、電子層數等；

性質：主族元素最高正化合價、最低負化合價等

將其中相關化學數據的相互關系表示出來：

如：原子序數＝核電荷數_。

設計意圖：洞察規律，進一步挖掘元素周期表中的顯性、隱性的關系，加深對“周期表是周期律的具體體現，周期律是周期表的實質”的理解。

4．初步體驗元素周期表·周期律的運用

［師］周期表的發展經歷了漫長的一個世紀，其

中起決定性作用的是1869年門捷列夫所編的第一張元素周期表。（并閱讀信件：1875年，門捷列夫建議法國化學家布瓦博德朗對其所發現的新元素——鎵的密度重新測定……）

設計意圖：再次領略元素周期表的神奇（預見性），激發學生學習化學的興趣，激勵學生投身科研。承載“人文科學”的教學目標，詮釋“吾愛吾師，吾更愛真理”，追求教育教學功能的立體、豐富和厚重。

［生］從教材感受周期表對化學科學工作者的巨大作用。

［師］本節課從“借我一雙慧眼”開始，發現游戲中的6種元素及其形成物質之間是普遍聯系的，就讓我們一直帶著這雙慧眼，不斷深入領悟和感受周期表所蘊含的化學思想及辯證觀：性構相依、量變到質變、對立與統一……今天，我們站在巨人的肩膀上，所以看得更遠、更透，元素周期表的學習也必將使我們學習化學進入到一個嶄新的平臺。

設計意圖：配合白板以“腳印”的形式依次顯示本節課學習探究歷程，其延伸之意——“路漫漫其修遠兮”也。

四、主板書設計

五、教學評價設計及實施

學習小組活動記載表2014．11．2

六、教學反思

如何架設“感性”和“理性”之間的橋梁？一直是教者在這堂課教學過程中所糾結的。席勒認為，通過體驗可以在感性與理性之間架設起一座橋梁，課的一開始就讓學生在游戲中體驗6種元素及其形成物質之間是普遍聯系的，從展示的各小組卡片來看，起到了預期的效果。

基于感性認識上升到理性認識的條件，首先，組織“感性材料”，如結合操作簡便、現象明顯的分組和演示實驗；整合教材，雖然學生僅有一本教材（人教版），但本節課在教學過程中借鑒了蘇教版和魯科版［4］，在不增加學生負擔的前提下，教者合理整合與開發現有教材。其次運用科學的思維方法，如抽象的元素周期律通過“柱形圖”、“折線圖”等二次轉化，最大限度發揮學生的主觀能動性，加深學生對教材的理解，從而完成感性認識到理性認識的上升，從實際教學反饋看，學生課堂反映良好。

但根據本節課后該班科任老師張老師反饋，部分學生將“元素”性質與“物質”性質等同，對“金屬活動性”、“金屬性”、“金屬活動順序”等概念混淆……反思自身的教學，未將學生知識背景尚不足以深入的細節通過適度的“解釋”，開個窗口，以給學生今后的學習留有發展空間，以更好的體現“以人為本”的教學要求，未能放手讓學生從獲得的感性認識自覺上升到深入原子微觀結構的角度去考慮原子核與電子的相互影響上來思考的理性分析的高度，進而對元素的金屬性和非金屬性的周期性變化規律作出解釋，在教學過程中仍有“牽引”學生的痕跡。

［致謝：感謝江蘇省如東高級中學的老師在整個活動過程中給予的大力幫助。］

參考文獻

［1］宋心琦．普通高中課程標準實驗教科書．化學2［M］．北京：人民教育出版社，2008

［2］王祖浩．普通高中課程標準實驗教科書．化學（化學2）［M］．南京：江蘇教育出版社，2007

［3］http：／／news．xinhuanet．com／world／2011－09／23／c＿122075979．htm

［4］王磊．普通高中課程標準實驗教科書．化學（化學2）［M］．濟南：山東科學技術出版社，2013