《元素周期律》项目式研究课例

《元素周期律》项目式研究课例

王辉

石家庄市第十九中学 05000

摘要:笔者在“元素周期律”教学设计中，创设真实的问题情境———电池材料的选择，设置三个学习任务并借助微型实验、金属性非金属性强弱比较开展探究活动，注重运用提问、点评等方式开展日常学习评价，实现“教、学、评”一体化。通过本次的教学设计和实践实现了元素周期律知识讲解和渗透，为化学教学提供良好的示范。

关键词:化学学科核心素养;元素周期律;教学设计

一、教学设计思路

如图1所示，学科核心素养导向的教学设计可以按照如下的思路展开:首先，分析17版课标要求和教科书编写意图，挖掘教学内容对学生学科核心素养发展的价值;其次，围绕素养发展价值设计多个学习任务并确定教学和评价目标，学习任务的设计本质上是在将知识和认识思路结构化;第三，围绕学习任务和教学、评价目标创设真实问题情境，设计课堂提问和学习活动。在整个教学过程中注重运用提问、点评等方式开展日常学习评价，贯穿“教、学、评”一体化。

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1．1挖掘教学内容对学生学科核心素养发展的价值

挖掘教学内容的素养发展价值是教学设计的起点。元素周期律是中学化学重要的基础理论知识，其认识发展功能在于揭示不同元素之间的联系，帮助学生形成认识元素和物质性质的新视角和系统思维框架。基于元素周期律学生可以比较、解释和论证不同元素性质的差异，可以由已知元素和物质推知和研究未知元素和物质。元素周期律的学习实际上是以元素的核电荷数为自变量，元素的各种属性(原子半径、最外层电子数、化合价、金属性和非金属性)为因变量，探究两者之间的关系，进而得出结论。而这些均需要基于物质性质的实验和其他数据、事实证据等进行推理和论证，因此，该部分教学内容着重发展学生“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”两方面的核心素养。

1．2制定教学与评价目标，注重教学评一体化

在目前的化学教学与学习评价中，教师更多的是关注教学，往往把评价与化学知识的建构过程相脱离，而核心素养导向的化学教学设计需要注重教学目标与评价目标、学习任务与评价任务的一致性。

1．3设计“学习任务”，实现知识结构化

学习任务是连接核心知识与具体知识点的桥梁和纽带，是实现知识结构化的重要环节。基于教学内容素养发展价值分析的研究，本节课设计了解决3个核心问题作为3个主要学习任务。3个学习任务的设置不仅实现了知识关联的结构化，还实现了认识思路的结构化。

2“元素周期律”的教学过程

2．1情境引入

［情境］锂电池在我们日常生活中的应用比较广泛，然而锂资源的储存量是有限的，科学家希望能够寻找到可以替代锂的电池材料，近年来相继研发了钠、镁、铝电池。科学家为什么能从锂电池联想到开发这些电池?

［学生］锂、钠、镁、铝化学性质都比较活泼，容易失电子。［提供素材］美国西北大学研究电池材料的团队如是说:我们通过高通量计算检索元素周期表，寻找合适的新元素］。［过渡］可以发现:锂、钠、镁、铝在元素周期表中排列在相近的位置，为什么这四种元素位置相近?它们之间的关系是什么?这就涉及到元素周期律的学习了。

2．2探讨元素周期律中“周期”的含义和元素排序依据的确定

［问题］元素周期律含有“周期”这一关键词，你能否通过列举生活中常见的周期谈谈如何理解“周期”?

［学生］一个月30天是一个周期，一天24个小时也是周期，周期的特征是重复、周而复始。

［问题］了解了“周期”的含义后，从字面上对元素周期律就可以理解为:元素的某个量伴随着另一种量的递增而呈现重复的有可能是向前发展的变化。因此我们研究的第一个问题是:如何对元素进行排序?［过渡］根据前面所学知识，你认为周期表按照什么对元素编号排序呢?(学生:核电荷数即质子数。)但是化学家找到这个自变量却经历了漫长的历程。

［化学史实1］1869年门捷列夫提出元素周期律的时候是按原子量(现称为相对原子质量)大小排序的。

［问题］可以发现他在一些元素比如Te的原子量后面打了个“?”，为什么呢?［学生讨论］因为如果按原子量排序，Te(128)应该在I(127)的后面，可是若考虑到性质的相似性，Te应该在I的前面。

［过渡］因此”说明门捷列夫怀疑Te的原子量可能测定错了。实际上没有测错，这说明按原子量排序还不够准确。

设计意图:对元素周期律的认识首先需要对“周期”一词准确理解，因此环节二教学的开始围绕“周期”一词展开讨论，通过多个例子帮助学生认识周期的特征是周而复始、重复变化，同时这种变化还有可能是向前发展的。通过对门捷列夫、莫斯莱研究工作的分析帮助学生认识到选择“核电荷数”作为元素排序依据的研究历程，体会科学研究的理性。化学史的分析过程中并非简单介绍相关材料，而是通过绘图、提问、诊断并发展学生基于证据推理的水平。

2．3探讨元素性质发生何种周期性变化

［问题］按照核电荷数进行排序，可是为什么Na没有和Ne排在同一周期呢，而是排在它的下一周期?

［学生讨论］Li和Na的性质相似，容易失电子。

［教师］金属性和非金属性是元素的重要性质，其随核电荷数的递增是否有周期性变化规律呢?

［学习活动］请大家围绕金属性强弱的判断方法和提供的相关试剂，设计实验方案，探究第三周期钠、镁、铝元素金属性强弱。提供的试剂:金属钠(切成小块)、镁条、铝片、铝粉、蒸馏水、酚酞、盐酸(3mol·L－1)、MgCl2溶液(1mol·L－1)、AlCl3溶液(1mol·L－1)、NaOH溶液(3mol·L－1)

［教师］引导学生分析实验现象，比较Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性强弱，进而得出镁的金属性比铝强。

［学习活动］我们继续研究第三周期元素Si、P、S、Cl的非金属性强弱。观察教师演示实验，从中获取证据，得出结论。

2.4总结提升

［教师］我们不仅可以从物质类别、氧化还原反应等角度研究物质，还可以从元素周期律的角度认识物质性质。例如通过本节课的学习，你能否对上学期学过的溴、碘元素及其化合物性质进行再研究，看看能获得哪些新认识?

［学生］

学生1:与以前的认识相比，我知道了为什么氧化性Cl2＞Br2＞I2。

学生2:稳定性:HCl＞HBr＞HI;酸性:HClO4＞HBrO4＞HIO4。

学生3:氯气可以与水、碱等物质反应，那溴、碘单质也可以与这些物质反应。

学生4:(紧接着学生3回答)虽然都可以反应，但I2的氧化性比较弱了，与铁生成的是碘化亚铁。教师对上述回答予以点评。

3结束语

本节课的教学设计与实践经过多轮试讲、修改，该设计的教学取得了很好的教学效果，达成了相应的目标，使学生的学科核心素养发展水平(主要是证据推理与模型认知、科学探究与创新意识)得到一定程度的提升。尤其是学生对溴、碘元素及相应物质性质的回答表明其能够从物质类别、元素价态和元素周期律的综合视角预测元素性质，对元素化合物性质的认识水平得到提高。

参考文献:

［1］中华人民共和国教育部制定．普通高中化学课程标准(2017年版)［S］．北京:人民教育出版社，2018．

［2］普通高中化学课程标准修订组．普通高中化学课程标准(2017年版)解读［M］．北京:高等教育出版社，2018:109．