“元素”概念教學反思

汪小春

摘 ?要：人教版2012教育部審定義務教育九年級化學教材第三章第三節中，“元素”概念引入是不科學不嚴謹的，論證論題不相符合。筆者從教學大綱之要求以及實際教學的積累，既避免了引入同位素核素的新的難點，也巧妙完成了元素這一概念的形成這一知識難點。

關鍵詞：元素;同位素;原子;核素;教學大綱

人教版2012教育部審定義務教育九年級化學教材第三章第三節中，“元素”概念是這樣引入的：

筆者認為：教材這樣引入，是不科學不嚴謹的。蛋殼、貝殼和石灰石主要成分都是碳酸鈣，而碳酸鈣是由碳、氧、鈣這三種元素組成的。這一說法，直接提出了元素這一陌生的概念，這一概念正是我們要解決的重點。這顯然是不合乎認知邏輯的。同時，接下來又提出，這些氧原子的原子核內都含有8個質子，即核電荷數為8，化學上將質子數（即核電荷數）為8的所有氧原子統稱為氧元素。這又怎么能解釋元素這一概念之真諦？

我們首先來看一下元素的真正含義的得來。

化學元素（Chemical element）就是具有相同的核電荷數（核內質子數）的一類原子的總稱。從哲學角度解析，元素是原子的電子數目發生量變而導致質變的結果。[1]

化學元素（英語：Chemical element），指自然界中一百多種基本的金屬和非金屬物質，它們只由一種原子組成，其原子核具有同樣數量的質子，用一般的化學方法不能使之分解，并且能構成一切物質。一些常見元素的例子有氫、氮和碳。2012年為止，共有118種元素被發現，其中94種存在于地球上。擁有原子序數≧83（鉍元素及其后）的元素的原子核都不穩定，會放射衰變。第43和第61種元素（锝和钷）沒有穩定的同位素，會進行衰變。可是，即使是原子序數高達95，沒有穩定原子核的元素都一樣能在自然中找到，這就是鈾和釷的自然衰變。（《無機化學》高等教育出版社十五規劃教材 吉林大學、武漢大學、南開大學宋天佑，程鵬，王杏喬主編）元素是具有相同核電荷數的一類原子的統稱。可見這一概念是對的，但是在元素概念引入上是不科學的。而應當從同位素、核素的觀點加以證明。具有相同質子數，不同中子數的同一元素的不同核素互為同位素（Isotope）。同位素是同一元素的不同原子，其原子具有相同數目的質子，但中子數目卻不同。例如：氕、氘和氚，它們原子核中都有1個質子，但是它們的原子核中卻分別有0個中子、1個中子及2個中子，所以它們互為同位素。其中，氕的相對原子質量為1.007947，氘的相對原子質量為2.274246，氚的相對原子質量為3.023548，氘幾乎比氕重一倍，而氚則幾乎比氕重二倍。但是，現在新的問題又來了，初中化學教學大綱⑵中沒有要求初中學生去掌握理解甚至是認識同位素核素的這一概念。很顯然，如果引入這兩個概念，又超出了大綱對初中化學的要求。由此，我們可以看出來，教材是有意在回避這一難點，有目的地去淡化元素這一概念的形成之真正內涵。在2012版教材中，同樣存在這樣一個生動的淡化和回避概念構建的典型例子，那就是教材第二章氧氣性質一節中，關于氧化反應概念的指出。物質與氧的反應屬于氧化反應。這樣，就巧妙處理了這一難點，也為高中進一步深化氧化反應這一概念做了鋪墊。

學生現有知識結構的認識：世界是由什么構成的呢？不少學生說到了五行之說。五行是中國古代道教哲學的一種系統觀，廣泛用于中醫、堪輿、命理、相術和占卜等方面。五行的意義包涵借著陰陽演變過程的五種基本動態：水（代表潤下）、火（代表炎上）、金（代表收斂）、木（代表伸展）、土（代表中和）。中國古代哲學家用五行理論來說明世界萬物的形成及其相互關系。它強調整體，旨在描述事物的運動形式以及轉化關系。陰陽是古代的對立統一學說，五行是原始的系統論。

因此，我們得反思元素這一知識的教學問題。教者不僅要充分得出元素這一概念，要科學嚴謹的同時，又還要避免提高學生的學業負擔，增加知識的難度，我們還是可以從容應對的。教學中，應該循循善誘，由淺入深。我們完全可以引入但不過于強化同位素概念。比如，如前面講相對原子質量時曾提到的12C出發，講地殼中還有其它種類的碳原子，分別是13C和14C。但是在元素周期表是找不到它們的，為什么呢？因為它們質子數都是6，把它們編入了6號，把它們統稱為碳元素。這樣，就自然而然地引入元素這一概念。以下是我在實際教學的課堂實錄：

教師：同學們，知道碳原子是不是只有一種呢？

學生：不知道。

教師：那碳-12是什么意思呢？

學生：就是碳原子有6個質子和6個中子。

教師：其實啊，老師告訴你，在地殼中碳原子有三種呢，它們分別是12C、13C和14C喲。

學生反應：噢，原來我還以為原子的種類就是元素周期表那里的118種呢。我以為碳原子就一種呢，原來有三種。

教師：那在元素周期表里面能不能找到不同的碳原子呢？

學生：先看看，找不到。

教師：我們把所有的質子數為6的統稱為碳元素。

……

到此，就比較完善地在學生的認知結構中構建了元素這一概念，也避免了難度的提高，收到了較好的教學效果。

反思：教學中，我們應當尊重教材，但不能完全拘泥于教材，教材只是我們教學的載體。我們應當從教材出發，從學生的實際出發，理論聯系實際，做好教學的應對能力的培養，這才是我們最希望努力和提升的地方。

參考文獻：

[1]“科普中國”科學百科詞條編寫與應用工作項目.

[2]九年義務教育全日制初級中學化學教學大綱（試用修訂版）.