促進核心素養發展的單元復習教學視角分析——以魯科版新教材“原子結構與元素周期律”單元教學為例

浙江 王愛富

“原子結構與元素周期律”教學單元的學習，主要培養學生宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知以及科學探究與創新意識等化學學科核心素養。該教學單元包括原子結構、元素周期律和元素周期表以及元素周期表的應用三個部分知識，為了使知識更加符合學生的學習規律和認知規律，提升學生化學學科的核心素養，筆者建議本教學單元可以從以下幾個方面組織復習教學。

1.明確學習路徑，形成結構化教學內容

根據知識的內在邏輯關系以及學生的認知規律，本教學單元的學習路徑一般為建立原子結構模型→原子結構與元素性質之間的關系→元素周期律的表現→元素周期表→元素周期表的應用。根據學習路徑形成結構化的教學內容，如圖1所示。因此促進具體性知識向核心觀念的構建轉化、結論性知識的獲得向能力和素養的轉化，需要組織結構化的教學內容。內容的結構化則是實現這種轉化的關鍵，也是課堂教學的首要任務。

圖1 原子結構與元素周期知識的邏輯關系

2.注重認知角度和思路的培養，建立認知模型，促進知識向能力素養的轉化

教學要注重從微觀結構角度探析原子結構與元素性質之間的關系，從物質的組成、結構、分類角度宏觀辨識物質的相似性和遞變性，以此建立認識模型，促進知識向能力素養的轉化。為此，復習教學要突出以下兩個認識模型的構建：

(1)以實例為證據進一步強化“位、構、性”關系的思維模型

元素的原子結構、元素在周期表中的位置及元素的性質(位、構、性)三者之間的關系的思維模型為：

圖2 “位、構、性”三者之間的關系的思維模型

【案例1】砷(As)及其化合物被廣泛應用于除草劑、殺蟲劑以及含砷藥物中，已知砷位于周期表中第四周期ⅤA族。回答以下問題：

(1)As原子的最外層電子數是________個；As最低價態對應的氫化物M的化學式是________。

(2)NH3與M相比，穩定性更強的是________。(填化學式)還原性更強的是________。(填化學式)

(3)As元素的最高價氧化物的水化物P的化學式是________；已知As2O3是一種兩性偏酸性的氧化物，As2O3是H3AsO3的酸酐。寫出As2O3與足量氫氧化鈉溶液反應的離子方程式：________________________。

通過實例，理解學業要求“能用原子結構知識解釋元素性質及其遞變規律，并能結合實驗及事實進行說明；能利用元素在周期表中的位置和原子結構特征，分析、預測、比較元素及其化合物的性質”，并能用“位、構、性”關系的思維模型進行思考問題、解決問題，逐步養成“結構決定性質”的核心觀念。

(2)建立“物質的一般性質——氧化性和還原性——相似性和遞變性”的元素及化合物性質的三維模型

經過無機元素及化合物知識的學習，建立從物質類別的一般屬性、元素價態變化的氧化性和還原性等角度認識元素及化合物型性質的認知模型。通過堿金屬和鹵族元素性質的相似性和遞變性的實驗探究、第三周期元素性質遞變規律的實驗探究等，進一步發展元素及化合物化學性質的認知模型，逐漸建立“物質的一般性質——氧化性和還原性——相似性和遞變性”的元素及化合物性質的三維模型，如圖3所示。

圖3 物質結構、性質與用途關系

【案例2】硒(Se)是人體必需的微量元素，在周期表中的位置如表，回答下列有關問題：

(1)根據Se元素在周期表中的位置，請推測Se元素一般表現的化合價有哪些？

(2)寫出Se和Br的最高價氧化物對應的水化物的化學式，并比較兩者酸性的相對強弱。

(3)工業上在硒的提取過程中用NaOH溶液浸取含硒物料焙燒后生成的二氧化硒，在浸取液中用硫酸酸化后通入SO2，能析出Se。

①請用化學方程式表示該浸取過程的變化；

②根據上述析出Se的變化，比較SO2與SeO2的氧化性強弱。

【解析】根據Se與O、S是同主族元素，則位于元素周期表第ⅥA族，則Br位于第ⅦA族。因同主族元素性質具有相似性，可推測Se元素的化合價應該有-2、+4和+6價；Se與Br位于同周期，據同周期元素性質的遞變性，可知Br的非金屬性強于Se，即HBrO4的酸性強于H2SeO4。

通過實例分析可知，對元素化合物性質的認識，從“各類物質的一般性質——氧化性和還原性”的二維模型進一步發展到“各類物質的一般性質——氧化性和還原性——相似性和遞變性”的三維模型，可以將知識結論轉化為學生的思維和認識角度、認識思路和推理路徑、推理判據等能力素養的提高，從而彰顯核心知識的素養發展價值。

3.充分理解進階式學習活動任務體系的設計，科學評價學科核心素養，實現“教—學—評”一體化

教材設計了“學習—理解”到“應用—實踐”再到“遷移—創新”的學習進階活動任務體系。已有研究表明，“學習—理解”到“應用—實踐”再到“遷移—創新”是從知識到能力再到素養的轉化途徑，也是學科核心素養發展的學習進階，更是科學評價學科核心素養水平的能力活動任務體系。所以復習教學應充分理解該進階式能力活動任務體系，章節的核心素養發展目標與學業要求，為設定教學目標、評價目標提供依據，從而有利于實現“教—學—評”一體化。

本教學單元主要發展學生的宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知以及科學探究與創新意識等核心素養。通過“學習—理解”到“應用—實踐”再到“遷移—創新”的學習進階活動任務的有效設計，實現從知識向能力素養的轉化。學習活動進階設計應注意以下幾點：

(1)根據學業要求，充分理解學習活動進階的設計

學業要求“能畫出1～20號元素的原子結構示意圖，能用原子結構知識解釋元素性質”“元素在周期表中的位置和原子結構特征”“能列舉化學科學發展的重要事件，說明對推動社會發展的貢獻”等可以從“學習—理解”層面設計學習活動任務；“能利用元素在周期表中的位置與原子結構特征，分析、預測、比較元素及其化合物的性質”等可以從“應用—實踐”層面進行學習活動任務的設計；“具有較強的問題意識，能提出化學探究問題，能做出預測和假設”“能從化學的角度分析資源到產品的轉化途徑，能對資源的開發利用進行評價”等可以從“遷移—創新”層面進行學習活動任務的設計。要促進知識向能力素養的轉化，需要進一步加強從“學習—理解”到“應用—實踐”再到“遷移—創新”的學習活動任務的完成，除了教材中章節提供的學習活動任務外，復習教學時還要設計好各級學習活動任務。為了更好地理解各級學習進階活動任務的設計，再看下例：

【案例3】2019年是元素周期表發表150周年，期間科學家為完善周期表做出了不懈努力。中國科學院院士張青蓮教授曾主持測定了銦(49In)等9種元素相對原子質量的新值，被采用為國際新標準。

學習—理解：

(1)In的核素有113In和115In，兩者之間的關系是________；115In原子核內中子數有________個。

(2)下列有關元素周期表的說法正確的是

( )

A.Li是最活潑的金屬，F是最活潑的非金屬

B.在周期表中金屬與非金屬的分界處，可找到作催化劑的材料

C.元素周期表有7個主族，7個副族，1個0族，1個第Ⅷ族，共16縱行

D.同一周期(第一周期除外)的元素，從左到右由金屬逐漸過渡到非金屬

說明：通過原子結構和元素周期表的學習，理解原子結構的組成以及元素周期表的構成。

應用—實踐：

(3)已知銦與銣(37Rb)同周期。

①In元素在周期表中的位置是________；

②In(OH)3和RbOH的堿性強弱：________。

說明：通過原子結構與元素周期表的應用，推測元素在周期表中的位置，以及預測元素的性質變化規律。

遷移—創新：

(4)你認為可以通過哪些方法證明Rb的金屬性強于In?

說明：將元素性質通過實驗方法進行遷移應用。

(2)設計問題情境，實現“應用—實踐”向“遷移—創新”的提升

真實、具有價值的問題情境是學生化學學科核心素養形成和發展的重要平臺，為學生化學學科核心素養提供了真實表現機會。所以學習活動任務的設計應以真實問題情境為載體，如上例科學家對元素周期表發展的貢獻，實驗探究元素及物質的性質變化等事實，通過分析和解決真實問題任務的過程中實現“應用—實踐”向“遷移—創新”的提升，真正落實核心素養的培養和發展。