基于三大版本的高中化學核心素養培育的教學實踐
——“元素周期律和元素周期表”為例

陳貞芳

（莆田第二中學，福建 莆田 351100）

課標是教材編寫的指南。目前，已出版的高中化學選擇性必修教材主要有人教版、魯科版、蘇教版。各版本教材編寫的依據都基于《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》，但是編者們從不同的理念出發，從不同的思路和角度講述、分析和整理知識點，所以在教材編排、選擇內容、細節呈現等方面有一定差異。文章以“元素周期律和元素周期表”這一內容為例，對3 個版本選修新教材綜合分析，挖掘教學編寫意圖，探討教材使用的高效性、創造性，旨在為提高課堂效率提供一定的參考。

“元素周期律和元素周期表”是蘇教版必修第一冊專題5 第一單元的內容，是非常重要的化學概念原理知識。該單元知識的學習，可以幫助學生從結構這一本質角度加深對已學元素化合物性質的認識，掌握對元素化合物知識進行自主拓展和歸類的能力，幫助學生實現從感性認識上升到理性認識。與此同時，該單元的知識對后續其他元素化合物知識以及選擇性必修模塊的物質結構與性質等內容的學習都具有引導作用，可起到承上啟下的作用。

一、從課標與材料中尋求促進思維發展的落腳點

（一）學情分析

學生在初中已經學習部分典型元素及其化合物的性質，儲備了一定的相關知識；學生初中時對元素周期表有簡單的認識，儲備了部分原子結構知識；他們已經具備一定的動手實驗能力、歸納總結能力和資料閱讀能力，為該單元的學習提供了能力基礎。

該單元知識特點較抽象，理論性強，側重于原理性、規律性知識的學習，要求學生具有較強的抽象思維能力。從認知思維特點上看，該年齡段的學生頭腦敏捷、活躍，但抽象思維能力薄弱。因此，教師必須營造問題情境，激發學生學習興趣，幫助學生掌握該單元的內容。

（二）教學內容分析

3 個版本新教材編排內容及順序對比見表1，蘇教版新舊教材編排內容及順序對比見表2。3 個版本的教材都凸顯了新課標理念，以學科大概念為核心，注重認知模型的建構，使課程內容結構化，推進核心素養的實現。

表1 3 個版本新教材編排內容及順序對比

表2 蘇教版新舊教材編排內容及順序對比

（三）教學目標分析

課標對該單元的要求是認識、建構元素周期律，并能借此能分析、預測、比較元素及其化合物的性質，在學習過程中能基于實驗事實和科學的實驗探究推理微觀結構和宏觀性質的關系。在化學史的學習中，體會科學家們的艱辛，領悟科學的意義。［1］上述要求是對元素周期律、元素周期表概念及本質的學習，是后續選擇性必修中物質結構與性質學習的重要基礎。

二、從教學設計思路中找尋思維發展培養的實施路徑

必修兩冊中教學欄目和基礎實驗部分內容的增加，有助于學生自主探究能力發展。與此同時，該改變要求教師在備課中認真思考，仔細制定教學的深度與廣度。在課堂教學中要實現學生核心素養的培養，就要求教學時設定必要的問題，給予學生適當合作與探究的學習空間，通過合適的學習活動，使學習的發生水到渠成。學生在教師創設的情境中不斷探索，在學習問題解決的過程中，學生的學科觀念自然形成，自主養成學科思維模式［2］。基于上述教學理念，該單元教學設計主要從下面4 個方向依次進行：①從數據聯想導入，發現規律；②建立模型認知，認識周期概念；③基于證據推理，深刻理解元素周期律；④總結提升，建構基于“位—構—性”的認識物質性質的模型。引導學生多角度進行數據的觀察與分析，能基于證據認識元素性質的變化規律。通過科學探究讓學生建立證據與結論之間的邏輯關系，建立認知模型，能運用模型預測元素的某些性質，體會元素周期對科學研究的意義。同時，要求學生運用“觀察”“實驗”“比較”等科學方法，通過小組討論、反思再探等活動，進一步認識物質結構與性質之間的辯證關系，了解文獻證據與實驗證據對結論支撐的一致。教學中依托學生已有知識，在數據分析—探尋本質—建立模型—運用模型的過程中，加深對元素性質周期性變化的認識，體會元素周期律的豐富內涵，培養學生證據推理與模型認知的核心素養。

（一）數據觀察初步感受元素周期律

一是引導學生閱讀教材，認識核外電子排布的周期性變化。觀察書本1～18 號元素原子結構示意圖中的原子核外電子排布，引導學生思考隨著原子序數的遞增的規律。在閱讀中讓學生學會提取信息，并對圖標信息進行分析。培養學生證據意識，通過分析核外電子的排布變化，推理出其排布規律。二是基于提供的原子半徑數據，通過作圖認識原子半徑的周期性變化。學生主觀參與畫圖，將抽象的半徑具體化，從宏觀的角度更好地分析微觀的原子半徑，實現用宏觀與微觀相結合的視角分析與解決實際問題。三是依據給出的元素的最高化合價和最低化合價，通過作圖探索元素化合價的周期性變化。用數學數軸的思維方法解決化合價的變化規律，用分析、推理的方法認識研究對象的本質特征，建立數學模型。四是根據基礎實驗研究元素的金屬性和非金屬性變化規律。實驗是化學的基礎，是另一種“讀”的方式。這種讀更直觀更能激發學生的學習興趣。（1）引導學生閱讀課本實驗，利用證據推理提出可能的假設，建立觀點、結論和證據之間的邏輯關系，揭示實驗現象的本質原因和金屬性非金屬性的變化規律。（2）引導學生閱讀圖表，提出假設，繼而通過實驗驗證自己的方案，總結元素周期律。在這一過程中，學生科學探究的化學素養得以培養，學生通過推理得以認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系，從而建立模型。

（二）認識元素周期表，建構周期概念

以教師提出的問題為主線，引導學生閱讀教材，初步掌握元素周期表的結構，理解原子結構與元素所在元素周期表位置的關系。以問題為導向，以閱讀為主要形式，讓學生在課堂上充分思考，通過對問題的總結和表達，使學生充分參與課堂中，對所學知識能自我整理、有效加工，讓知識在運用中得以深化。

（三）深度探究元素周期律，建立模型

閱讀教材了解堿金屬元素及鹵素的物理性質，觀察堿金屬、鹵族元素的原子結構示意圖，討論、歸納結構的共同點及遞變性。分析堿金屬與水反應的現象，實驗探究鹵素性質的遞變，交流與討論，分析得出堿金屬、鹵族元素化學性質的相似性和遞變性，并嘗試從原子結構角度解釋。同時，基于原子結構認識物質性質的模型歸納總結同周期元素性質的遞變規律，達到深度理解元素周期律的目的。

通過元素周期表中的兩族元素，即典型的金屬元素族—堿金屬，典型的非金屬元素族—鹵素性質變化規律的學習，促使學生理解元素的金屬性、非金屬性與元素在周期表中的位置和原子結構的關系。通過已學的微觀知識，對宏觀的實驗現象進行解釋，體現了宏觀辨識和微觀探析的化學核心素養。幫助學生提高應用周期表分析問題和解決問題的能力，進一步建構基于“位—構—性”的認識物質性質的模型，形成結構決定性質的觀念。

（四）運用模型，感受元素周期表價值，深化認識

以閱讀為主要形式，讓學生在課堂上充分思考、表達，充分參與課堂中，在“拓展視野”中體會元素周期表的“奇妙”，了解元素周期表在實際生產中的應用，體會化學在生產生活中的重要作用。通過“調查研究”，滲透愛國主義情懷；落實“科學精神與社會責任”核心素養。建構基于“位—構—性”的認識物質性質的模型，提高應用周期表分析問題和解決問題的能力。其過程如圖1 所示。

圖1 “位—構—性”的認知模型

三、從知識與能力的進階中追求學科核心素養的提升

（一）層層遞進，多種角度發展核心素養

該單元通過各項任務的有效設置，將元素的“位—構—性”的關系等知識有機串聯起來。在教學過程中教師以問題為導向，引導學生以閱讀、思考與實驗探究交叉結合的形式，分析圖表，預測性質并設計實驗方案，動手實踐，以宏觀的實驗現象和直觀的數據圖表作為支撐元素性質變化規律的證據，以此達到宏微的有效結合，模型認知和證據推理的有效融合。新課變要求學生具有實際解決問題的能力，在該單元中學生能用數據、圖表、符號等處理相關信息，并不斷優化實驗方案，讓學生在課堂中不自覺地動起來，逐步養成發現問題—設計方案—實驗驗證—問題解決的思維習慣。在這個過程中，學生的認知結構逐步得到完善，能用自己所學的新知識解決新問題，收獲成功的喜悅。

（二）運用化學史料，在思維上落實核心素養

通過“拓展視野”和“調查研究”等環節，讓學生在體會元素周期表“奇妙”的同時，不自覺拉近其與科學家的距離。學生在學習環節中感受科學家們發現周期表的過程，體驗實踐研究的艱辛和科學探究的嚴謹，更好地理解真理的相對性，體會化學在生產生活中的重要作用。化學史的相關教學可以很好地落實“科學精神與社會責任”核心素養，有效促進心智模型的轉變，對學生學科思維的培養、創新意識的提升、學科觀念的養成起到非常重要的作用。

（三）關注設計教材的意圖，關注學習的進階與思維的提升

3 個不同版本教材在元素周期律的內容設置上，都是將具體元素化合物的性質、元素性質的變化規律分散在高一［3］。教師在備課時要對教材進行整體的認識、把握，對相關的資源進行有效整合，這樣才能更好地理解教材設計意思，更好地實施教材，創造性地使用教材。高二元素周期律知識的學習同樣需要高一教學的整體鋪墊，所以以上教學設計遵循教材的整體編寫理念，能很好地為高二的學習“添磚加瓦”，符合學習的螺旋式上升，可使學生的知識提升和思維發展達到水到渠成的效果。

構建化學模型是高中化學理性思維培養的主要方法。“元素周期律和元素周期表”不僅為化學基礎理論研究提供依據，還可以指導新型材料的開發和應用。在教學中培養學生證據推理與建構模型的能力，建立觀點、結論和證據之間的邏輯關系，并能運用模型解釋化學現象、揭示現象的本質和規律，真正實現升華學生化學學科核心素養的目的。