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基于证据推理的《元素周期律》的教学设计和课堂教学实践

2018-05-14宋春艳

学校教育研究 2018年18期
关键词:金属元素性质实验

宋春艳

一、教学设计思想

1.教学基础

《元素周期律》是人教版必修二第一章《物质结构 元素周期律》的第二节内容。它将元素性质、原子结构、元素周期表等内容结合起来,归纳总结有关的化学基本理论,并以此理论来指导后续学习。学生通过元素周期律的学习对以前学过的知识进行概括、综合,知道元素的性质变化具有周期性以及引起其周期性变化的实质,实现由感性认识上升到理性认识。元素周期律反映了各种元素是有内在联系的统一体 ,反映了化学元素性质的发展变化是由量变到质变的过程。因此 ,它具有科学的预见性和创造性 ,为寻找新元素和研究其性质提供了理论的依据。

2.教学承载功能

元素周期律的发现史蕴含着丰富的科学哲理,周期律本身是归纳和演绎两种科学方法完美结合的产物。而它的发现和发展过程正体现了科学发展由现象到本质,由宏观到微观,不断探索、更新、不断接近真理的过程。因此对于全面提高学生的科学素养,元素周期律的发现、发展史就成为最有价值、最有意义的学习资源。课堂中,分类、对比、控制变量的方法以及归纳、概括、语言表达能力在探究实验和探究元素周期律的内涵中得到应用。学生形成元素周期律的“周期性”和结构决定性质的观念。认识到量变引起质变,为学生的创新意识奠定坚实的基础。

3.教学思路

二、教学过程

1.创设情境,明确任务

本课例上课就展示教材后附着的元素周期表,为学生提供具体感性材料或者学习的场景的刺激,提出问题1:门捷列夫根据什么编排的元素周期表?通过元素周期表,你想了解元素的哪些变化或规律? 让学生观察,思考,研讨,表达,这样可以使学生产生积极的学习心理,很快进入学习者的角色,让学生主动参与到课堂教学过程中,从化学角度认识和解决问题。同时也引出了本节课的学习内容,探究元素周期律内涵。

2.问题探究,证据推理

首先教师布置任务一:让全体学生填写教材14页的科学探究中表格1和表格2,经过作品展示,研讨交流引领学生归纳整理出同周期元素电子层排布、原子半径、主要化合价的变化规律,培养了学生分析处理数据能力、归纳总结以及语言表述能力。

其次教师根据学生研讨的结果布置任务二:让学生探究同周期金属元素性质的递变规律(以第三周期为例)并提出问题2: Na、Mg、Al金属元素性质的变化规律是怎样的?学生推测结论是金属性:Na>Mg>Al,教师追问问题3:如何从原子结构角度解释金属性强弱的原因?学生思考后回答同周期原子半径逐渐减小,原子核吸收电子能力增强,电子不容易失去,金属性逐渐减弱。 此环节突出结构决定性质的学科思想,培养学生对抽象理论的理解,提升对信息的归纳概括和表述能力。紧接着教师提出问题4:依据理论分析,可以设计出哪些实验进行验证?

学生根据金属性强弱判断的依据一是单质与水或酸反应置换出H2的难易程度;二是最高价氧化物对应水化物的碱性强弱;三是金属间的置换反应做出猜想,设计出不同的实验方案。通过学生代表上讲台交流实验方案的设计思路和操作,进行研讨,辨析,确定出最佳实验方案。然后根据教师提供的实验仪器和药品:钠、镁带、铝片、1mol/L盐酸、蒸馏水,试管等,学生第一步将金属分为一类,然后将水和1mol/L盐酸各分为一类,进行分组探究实验,用产生气泡快慢的实验现象概括出同周期金属元素性质的递变规律的结论。这样的教学使学生学会把分类,对比,控制变量等思想熟练运用于实验方案的设计和实践中。这个过程教师指导学生发现和提出有探究价值的化学问题,能依据探究目的设计并优化实验方案,完成实验操作,能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论;能和同学交流实验探究的成果,提出进一步探究或改进实验的设想;能尊重事实和证据,不迷信权威,具有独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。

再次探究出金属元素的性质递变规律后,让学生进行任务三:自主探究第三周期非金属元素性质的递变规律并提出问题5:如何比较第三周期非金属元素性质的强弱?学生依据同样的思想方法从以下四个方面:一是从结构上分析Si、P、S、Cl非金屬性依次增强;二是查找非金属性强弱判断依据;三是选择合适的试剂,设计实验方案;四是实验验证,为理论推理提供证据进行非金属性质递变规律的研究和实践。由于非金属元素性质实验要求的条件在本校实验室无法完成,教师提供教材16页3.阅读的表格为学生进行的自主探究提供证据,从而得出同周期元素非金属性逐渐增强的结论。这样的教学目的是学以致用,通过自主探究非金属性强弱的规律,来检测金属性强弱探究的学习效果。

3.总结提升,反思评价

本环节首先归纳了学生们习得的元素周期律的内涵:随原子序数的递增,元素原子的电子层排布、原子半径、化合价和元素性质都呈周期性变化。接着从任务二的探究实验方案设计和操作中明确学科思想和方法的实践。再接着从教学环节二中的任务二和任务三中提取出一般研究元素性质的步骤或程序:1.从结构角度预测元素性质;2.查找实验理论依据;3.设计实验方案;4.完成实验验证5.交流得出结论。

三、结束语

课例《元素周期律》的设计和实施增强了学生的实证意识,实验探究环节从“重操作”向“重设计”转变;突出学科思想方法在化学学习中的应用;培养了学生对理论的概括总结和语言表述能力。需要改进的是实验试剂的给出应多样化,让学生去选择,实验设计更开放一些。

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