元素周期性规律(二等课时)教学过程研究_元素周期律论文

“元素周期律（第二课时）”教学过程研究，本文主要内容关键词为：课时论文,教学过程论文,元素周期律论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      元素周期律是高中化学中重要的基础理论内容。从苏教版《化学1》[1]典型的金属、非金属单质及其化合物的学习转入到苏教版《化学2》[2]原子核外电子排布与元素周期律的学习，学生们普遍认为学习内容越来越抽象，学习内容与社会生产生活相脱离，很多知识的认识和理解难度较大。很多中学化学教师也倾向于认为元素周期律这一内容教学设计难度较大，很难上得让学生感兴趣。近期，针对此问题，笔者对元素周期律（第二课时）即“元素金属性和非金属性周期性变化”的内容进行了教学设计，并在中学开设了一节教学研讨课，有一些感触，特撰写成文，以求教于同行。

      一、设计思路

      本课内容选自苏教版《化学2》专题1第一单元原子核外电子排布与元素周期律主题下元素周期律第二课时。元素周期律这一主题的内容，我们对苏教版教材内容进行了“二次开发”，将元素原子的核外电子排布周期性变化、元素原子半径的周期性变化、元素主要化合价（最高化合价和最低化合价）的周期性变化统整为第一课时，而将元素金属性和非金属性的探究以及元素周期律的定义和实质统整为第二课时。本课，笔者期望在学生已学过的原子核外电子排布、元素周期律第一课时、苏教版《化学1》钠、镁、铝、硅、硫、氯单质及其化合物等知识的基础上，通过创设一个真实而有意义的教学情景让学生感受到化学学科素养和化学思维方式在日常生活中的应用和体现，基于学生分组实验探究钠、镁、铝金属性强弱的顺序，基于教材提供的表格数据合理推断硅、磷、硫、氯非金属性强弱的顺序，并从原子微观结构角度解决导课情景中的问题，最后联系元素周期律第一课时内容，总结归纳出元素周期律的定义，并引导学生从原子微观结构的角度思考和剖析元素周期律的实质。

      二、教学目标

      （1）知识与技能：了解金属性、非金属性的定义；掌握钠、镁、铝金属性强弱的顺序；掌握硅、磷、硫、氯非金属性强弱的顺序；能够从微观角度解释元素金属性和非金属强弱的顺序；理解和掌握元素周期律的定义和实质。

      （2）过程与方法：通过元素金属性的分组实验探究，进一步体验实验探究的基本要素，如猜想与假设、实验设计、收集证据、结论与解释、表达与交流等；通过元素非金属性的探究，进一步明确基于表格数据的推理是科学探究的一种重要手段；在实验探究过程中，培养学生将宏观现象、微观结构和符号表达相统一的意识；通过元素周期律定义和实质的剖析，初步树立“结构决定性质”的化学学科思想。

      （3）情感态度与价值观：通过导课情景的创设，让学生感受到化学学科素养和化学思维方式在日常生活中的应用和体现；通过导课情景问题的解决，让学生感受到化学之美。

      三、教学过程主要板块

      1.创设真实而有意义的教学情景

      [复习]回顾元素周期律第一课时内容。本课将继续探究元素其他性质的变化规律。

      [导课]探究前，来聊一个有意思的事。最近，腾讯针对QQ群推出了群内网友等级（活跃度）功能，共分六级，分别为LV1、LV2、LV3、LV4、LV5、LV6。等级名称可根据需要更改。老师加入了一个“化学教师群”，群成员全部是中学化学教师，大家猜一下他们是如何更改群等级名称的？提示：与我们最近在学习的内容有关。

      [学生]学生兴趣浓厚，讨论热烈。

      [教师]有同学说是元素，这个答案相当接近了。我们班同学的化学学科素养和化学思维能力很好。

      [教师]（展示QQ群截图）经过化学教师们的热烈讨论，大家一致认为用金属元素Li、Na、K、Rb、Cs、Fr来作等级名称更有“化学味”。

      [教师]为什么可以用Li、Na、K、Rb、Cs、Fr来作等级名称呢？

      [学生]交流与讨论。

      [教师]因为Li、Na、K、Rb、Cs、Fr这六种元素的金属性（失电子能力）是逐渐增强的。这就是本课要探究的内容：元素金属性和非金属性的变化规律。通过本课的学习，同学们都将能够很好地来解决这个问题。同学们课后也可以讨论一下是否可以结合各个学科的特点来更改本班QQ群等级名称？

      设计意图：《义务教育化学课程标准（2011年版）》[3]与《全日制义务教育化学课程标准（实验稿）》[4]相比，将原来提出的“创设生动活泼的情景”修改为“创设真实而有意义的情景”。师生们基本都有使用腾讯QQ。用腾讯QQ群网友等级（活跃度）名称来创设情景，学生们都感觉到这个情景是很真实的，是可以接受的，学生会思考为什么化学教师们会采用Li、Na、K、Rb、Cs、Fr来表示等级，能够感受到化学教师身上所特有的化学学科素养和化学思维方式。同时，学生们通过实验探究和表格数据的推理后，再回过头来解决导课情景中的问题，使导课情景有始有终，最大限度地发挥了导课情景的教学功能。

      2.基于学生分组实验的元素金属性探究

      [教师]我们介绍和分析了两种预测元素金属性强弱的方法：（1）单质与水（或酸）反应置换出氢的难易。（2）最高价氧化物对应的水化物——氢氧化物的碱性强弱。下面，就以11、12、13号元素Na、Mg、Al为例来探究一下其金属性强弱的顺序。

      [教师]请根据已学过的相关知识来猜想与假设钠、镁、铝元素金属性强弱的顺序？

      [学生]钠与水反应很剧烈；上学期学过钠、镁、铝单质及其化合物；生活中有用到铝制品。

      [学生]猜想与假设：钠、镁、铝金属性强弱的顺序：Na＞Mg＞Al。

      [实验设计]学生交流与讨论，并提出实验设计方案。

      [探究实验]实验1：Na与冷水的反应；实验2：Mg、Al与冷水、沸水的反应；实验3：Mg、Al与盐酸的反应。

      [教师]请几个小组汇报实验现象、化学反应方程式、探究结论。

      

      [学生]汇报。

      [教师]能否结合前两节课学习过的原子核外电子排布、原子半径周期性变化的规律来解释得到的探究结论？

      [学生]交流与讨论、汇报。

      [教师]展示主族元素原子半径变化的图片（见图1），引导学生从原子微观结构的角度认识：电子层数相同的元素原子，随着核电荷数的递增，原子半径逐渐减小，原子核对核外电子的吸引力逐渐增强，元素原子失去电子的能力逐渐减弱，金属性逐渐减弱。

      

      [教师]知道了钠、镁、铝元素金属性强弱的顺序以后，我们反过来可以得到其最高价氧化物对应的水化物碱性的强弱。

      [小结]以上的实验探究，告诉我们一个道理：在化学的学习中，要学会将反应的宏观现象、微观结构和符号表达（化学反应方程式）相统一起来。

      设计意图：在苏教版《化学1》专题2和专题3中学生已经学习过钠、镁、铝这三种元素的单质是相当活泼的金属。学生在拥有这些知识储备的情况下，进行金属性强弱顺序的猜测与假设不会有太大的困难。让学生根据教材“信息提示”栏目提供的信息来设计探究实验，并进行分组实验探究，观察实验现象，书写反应涉及的化学反应方程式，并通过反应剧烈程度的比较，得到三种元素的金属性强弱顺序。这个过程可以培养学生的实验设计能力，可以在实验中体会实验设计中的控制变量法，并能够通过收集有效的证据，得到合理的结论。分组实验完成后，进行小组交流与讨论，汇报实验结果。教师进一步引导学生从刚学习过的原子核外电子排布、原子半径等原子结构的周期性变化角度分析元素金属性强弱的顺序。初步让学生体会学习化学的一种重要方法：将宏观现象、微观结构和符号表达相统一。

      3.基于表格数据推理的元素非金属性探究

      [教师]实验探究完了钠、镁、铝元素金属性强弱的顺序，我们再来以硅、磷、硫、氯四种非金属元素为代表来研究一下其非金属性强弱的顺序。科学探究是化学学科最突出的特征。实验探究是科学探究的最重要手段，但不是唯一的手段。基于已有资料数据的推理也是科学探究的重要手段之一。前面我们讲到了预测元素非金属性的两种方法：（1）与氢气生成气态氢化物的难易程度及氢化物的稳定性；（2）最高价氧化物的水化物的酸性强弱。下面，通过一个表格数据来探究一下硅、磷、硫、氯四种元素非金属性强弱的顺序。

      

      [教师]可以根据两条间接判断依据，试着推断一下这四种元素非金属性强弱的顺序。

      [学生]交流与讨论。

      [教师]同学们的分析都很有道理，都认为硅、磷、硫、氯元素的非金属性强弱的顺序是：Si＜P＜S＜Cl。

      [教师]再次展示主族元素原子半径变化的图片（见图1），借鉴从原子微观结构角度解释元素金属性强弱顺序的方法，一起从原子微观结构角度来解释元素非金属性强弱的顺序。

      设计意图：在苏教版《化学1》专题2、专题3和专题4中学生分别学习过氯、硅、硫的单质及其化合物，在初中阶段学习过磷在氧气中燃烧的知识，学生对硅、磷、硫、氯这四种元素的单质及其化合物知识有了一定的认识和理解。由于硅、磷、硫、氯单质与氢气反应条件有的较为苛刻，有的反应太过剧烈，不适合做学生分组实验。故直接通过表格形式提供硅、磷、硫、氯四种元素的单质与氢气反应的条件、生成的气态氢化物的化学式、气态氢化物的热稳定性等数据资料，让学生通过对表格资料数据的阅读和理解，基于表格数据进行合理的推断，得出硅、磷、硫、氯元素非金属强弱的顺序，并让学生们对推断的结果进行交流和讨论。让学生认识到科学探究除了实验探究以外，查阅资料数据，基于表格数据的比较作出合理的推断也是科学探究的一种重要手段。同时，再次展示主族元素原子半径变化的图片，借鉴从原子微观结构角度解释元素金属性强弱顺序的方法，让学生们自主地从原子微观结构角度解释元素非金属强弱的顺序，并再次将宏观现象、微观结构和符号表达（生成的气态氢化物化学式）统一起来。

      4.从原子微观结构角度解决导课情景中的问题

      [教师]通过11～17号元素金属性和非金属性的探究，发现11～17号元素随着核电荷数的递增，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。对3～9号元素进行研究，也可以发现它们随着核电荷数的递增，金属性递减、非金属性递增。更多的研究发现，随着核电荷数的递增，元素金属性、非金属性重复出现金属性递减、非金属性递增的情况（稀有气体元素除外）。即随着元素核电荷数的递增，元素的金属性、非金属性呈现周期性变化。

      [教师]再次展示主族元素原子半径变化的图片（见图1）。引导学生复习原子半径周期性变化规律，并对元素金属性、非金属性周期性变化进行解释：电子层数相同，元素原子半径大小主要取决于核电荷数，随着核电荷数的递增，原子半径逐渐减小，原子核对核外电子的吸引力逐渐增强，原子失去电子的能力逐渐减弱，元素金属性逐渐减弱，元素非金属性逐渐增强；元素原子最外层电子数相同，元素原子半径主要取决于电子层数，随着核电荷数的递增，电子层数递增，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的吸引力逐渐减弱，原子失去电子的能力逐渐增强，元素金属性逐渐增强，元素非金属性逐渐减弱。

      [教师]大家能否解决老师上课一开始讲到的化学教师采用Li、Na、K、Rb、Cs、Fr来表示群内网友的等级（活跃度）的问题？

      [学生]交流与讨论、汇报

      设计意图：在11～17号元素金属性、非金属性探究的基础上，补充介绍科学家对其他元素进行研究，发现随着核电荷数的递增，元素金属性和非金属性重复出现金属性递减、非金属性递增的变化规律，从而得出元素金属性和非金属性的周期性变化规律。通过这样补充介绍，可以让学生更为全面地来理解和认识什么是周期性变化。再次通过主族元素原子半径变化的图片引导学生从原子微观结构角度对元素金属性和非金属性强弱的顺序进行解释，并帮助学生很好地解决了导课中所创设情景中的问题，让学生的困惑得到解决，体验到学习的乐趣。

      5.元素周期律的定义和实质剖析

      [教师]通过探究学习，我们发现随着核电荷数的递增，元素的主要化合价（最高化合价与最低化合价）、金属性、非金属性都呈现周期性变化的规律，我们把这种规律叫做元素周期律。

      [教师]那么，是什么导致了随着元素核电荷数的递增，元素的性质的周期性变化呢？

      [学生]交流与讨论。

      [教师]我听到有同学讲“结构决定性质”。是的，元素的性质是由其原子微观结构决定的。刚才我们从原子微观结构（即原子核外电子排布）的角度解释了元素金属性和非金属性的周期性变化规律。我们在上一节课中，也是从原子微观结构（即原子核外电子排布）的角度来解释元素的主要化合价周期性变化规律的。因此，我们就不难得出元素周期律的实质：原子核外电子排布的周期性变化。

      设计意图：在前一节课和本节课内容的基础上，总结出元素周期律的定义，并对其实质进行了剖析。初步让学生树立“结构决定性质”的化学学科思想，让学生可以从原子微观结构（即原子核外电子排布）的角度来解释元素周期律。

      四、教学反思

      1.关注教学情景创设的真实性和有意义

      元素周期律作为理论性较强的课，很多教师都感到创设情景较为困难。笔者也是在备课过程中无意中注意到“化学教师群”等级名称的趣事，突然就想到将其作为本节课的导课情景，并通过本课的学习使学生可以从原子微观结构角度很好地来回答导课情景中的问题。这个教学情景就发生在每一个学生的身边，学生们都感到很有趣、很新奇，也感受到化学教师不一样的化学学科素养和化学思维方式，对他们有很大的震撼和触动。同时，由于学生在苏教版《化学1》钠、镁、铝单质及其化合物的学习，学生对这个情景应该是有一定的知识准备的，但又不完全能解释，这就极大地激发了其进一步学习和探究的热情。上完课的当天晚上，班级学生QQ群里同学们都在热烈地讨论着如何利用所学的各个学科知识和学科思想来更改群等级名称。

      2.注意实验探究和表格数据推理的有效选用

      科学探究是化学学科的突出特点。实验是科学探究最重要的手段，但不是唯一手段。通过查阅已有的数据资料，基于数据资料的阅读和比较，对研究问题作出合理的推断，也是科学探究的一种重要手段。本课中元素金属性的探究主要通过实验探究的手段进行，而元素非金属性的探究则主要基于教材提供的表格数据资料进行。通过两种不同的科学探究手段的有效选用，能够让学生体会到科学探究的手段的多元化。

      3.强调宏观现象、微观结构和符号表达统一

      化学学科与其他学科最大的不同之处在于化学的“三重表征”，即宏观现象、微观结构和符合表征。本课在元素的金属性实验探究中，让学生描述观察到的实验现象，书写可能涉及的化学反应方程式，并从微观结构角度对得到的结论进行解释；而在元素的非金属性的推断中，我们再次引导学生将宏观现象（反应条件）、微观结构和符号表征（生成的气态氢化物化学式）统一起来。在化学教学过程中，通过反复地使用“三重表征”，可以使学生对化学学科的特征有深入的理解和认识，可以更好地掌握化学学科的学习和研究方法。

      4.充分关注和利用学生之前所学知识

      学生在本课的学习之前，在初中已学习过磷在氧气中燃烧的相关知识，在苏教版《化学1》已学习过钠、镁、铝、硅、硫、氯单质及其化合物。学生对于本课的元素金属性和非金属性的探究是有很好的知识铺垫的。基于此，在本课的教学中我们充分关注和利用学生之前所学的知识。让学生对钠、镁、铝元素金属性强弱的顺序，对硅、磷、硫、氯元素的非金属性强弱的顺序进行猜想与假设，对钠与水反应的现象进行回忆，对镁、铝与冷水、热水、盐酸反应的现象进行预测。同时，学生在前一节课中已经学习过了元素原子核外电子排布、元素原子半径的周期性变化规律、元素主要化合价的周期性变化规律等相关知识，本课中充分关注和利用这一点，引导学生从原子微观结构的角度对元素的金属性和非金属性的周期性变化规律作出解释，并剖析了元素周期律的实质。

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