基于證據推理的《元素周期律》的教學設計和課堂教學實踐

宋春艷

一、教學設計思想

1.教學基礎

《元素周期律》是人教版必修二第一章《物質結構 元素周期律》的第二節內容。它將元素性質、原子結構、元素周期表等內容結合起來，歸納總結有關的化學基本理論，并以此理論來指導后續學習。學生通過元素周期律的學習對以前學過的知識進行概括、綜合，知道元素的性質變化具有周期性以及引起其周期性變化的實質，實現由感性認識上升到理性認識。元素周期律反映了各種元素是有內在聯系的統一體 ，反映了化學元素性質的發展變化是由量變到質變的過程。因此 ，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。

2.教學承載功能

元素周期律的發現史蘊含著豐富的科學哲理，周期律本身是歸納和演繹兩種科學方法完美結合的產物。而它的發現和發展過程正體現了科學發展由現象到本質，由宏觀到微觀，不斷探索、更新、不斷接近真理的過程。因此對于全面提高學生的科學素養，元素周期律的發現、發展史就成為最有價值、最有意義的學習資源。課堂中，分類、對比、控制變量的方法以及歸納、概括、語言表達能力在探究實驗和探究元素周期律的內涵中得到應用。學生形成元素周期律的“周期性”和結構決定性質的觀念。認識到量變引起質變，為學生的創新意識奠定堅實的基礎。

3.教學思路

二、教學過程

1.創設情境，明確任務

本課例上課就展示教材后附著的元素周期表，為學生提供具體感性材料或者學習的場景的刺激，提出問題1：門捷列夫根據什么編排的元素周期表？通過元素周期表，你想了解元素的哪些變化或規律？ 讓學生觀察，思考，研討，表達，這樣可以使學生產生積極的學習心理，很快進入學習者的角色，讓學生主動參與到課堂教學過程中，從化學角度認識和解決問題。同時也引出了本節課的學習內容，探究元素周期律內涵。

2.問題探究，證據推理

首先教師布置任務一：讓全體學生填寫教材14頁的科學探究中表格1和表格2，經過作品展示，研討交流引領學生歸納整理出同周期元素電子層排布、原子半徑、主要化合價的變化規律，培養了學生分析處理數據能力、歸納總結以及語言表述能力。

其次教師根據學生研討的結果布置任務二：讓學生探究同周期金屬元素性質的遞變規律（以第三周期為例）并提出問題2： Na、Mg、Al金屬元素性質的變化規律是怎樣的？學生推測結論是金屬性：Na>Mg>Al，教師追問問題3：如何從原子結構角度解釋金屬性強弱的原因？學生思考后回答同周期原子半徑逐漸減小，原子核吸收電子能力增強，電子不容易失去，金屬性逐漸減弱。 此環節突出結構決定性質的學科思想，培養學生對抽象理論的理解，提升對信息的歸納概括和表述能力。緊接著教師提出問題4：依據理論分析，可以設計出哪些實驗進行驗證？

學生根據金屬性強弱判斷的依據一是單質與水或酸反應置換出H2的難易程度；二是最高價氧化物對應水化物的堿性強弱；三是金屬間的置換反應做出猜想，設計出不同的實驗方案。通過學生代表上講臺交流實驗方案的設計思路和操作，進行研討，辨析，確定出最佳實驗方案。然后根據教師提供的實驗儀器和藥品：鈉、鎂帶、鋁片、1mol/L鹽酸、蒸餾水，試管等，學生第一步將金屬分為一類，然后將水和1mol/L鹽酸各分為一類，進行分組探究實驗，用產生氣泡快慢的實驗現象概括出同周期金屬元素性質的遞變規律的結論。這樣的教學使學生學會把分類，對比，控制變量等思想熟練運用于實驗方案的設計和實踐中。這個過程教師指導學生發現和提出有探究價值的化學問題，能依據探究目的設計并優化實驗方案，完成實驗操作，能對觀察記錄的實驗信息進行加工并獲得結論；能和同學交流實驗探究的成果，提出進一步探究或改進實驗的設想；能尊重事實和證據，不迷信權威，具有獨立思考、敢于質疑和批判的創新精神。

再次探究出金屬元素的性質遞變規律后，讓學生進行任務三：自主探究第三周期非金屬元素性質的遞變規律并提出問題5：如何比較第三周期非金屬元素性質的強弱？學生依據同樣的思想方法從以下四個方面：一是從結構上分析Si、P、S、Cl非金屬性依次增強；二是查找非金屬性強弱判斷依據；三是選擇合適的試劑，設計實驗方案；四是實驗驗證，為理論推理提供證據進行非金屬性質遞變規律的研究和實踐。由于非金屬元素性質實驗要求的條件在本校實驗室無法完成，教師提供教材16頁3.閱讀的表格為學生進行的自主探究提供證據，從而得出同周期元素非金屬性逐漸增強的結論。這樣的教學目的是學以致用，通過自主探究非金屬性強弱的規律，來檢測金屬性強弱探究的學習效果。

3.總結提升，反思評價

本環節首先歸納了學生們習得的元素周期律的內涵：隨原子序數的遞增，元素原子的電子層排布、原子半徑、化合價和元素性質都呈周期性變化。接著從任務二的探究實驗方案設計和操作中明確學科思想和方法的實踐。再接著從教學環節二中的任務二和任務三中提取出一般研究元素性質的步驟或程序：1.從結構角度預測元素性質；2.查找實驗理論依據；3.設計實驗方案；4.完成實驗驗證5.交流得出結論。

三、結束語

課例《元素周期律》的設計和實施增強了學生的實證意識，實驗探究環節從“重操作”向“重設計”轉變；突出學科思想方法在化學學習中的應用；培養了學生對理論的概括總結和語言表述能力。需要改進的是實驗試劑的給出應多樣化，讓學生去選擇，實驗設計更開放一些。