化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)

朱鵬飛　陳敏　孫逸明

摘要： 根據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》“四個(gè)注重”的要求，在“元素周期律”教學(xué)設(shè)計(jì)中，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境——電池材料的選擇，設(shè)置三個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)——探究元素排序依據(jù)的選擇、元素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系、兩者發(fā)生關(guān)系的原因以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化。借助微型實(shí)驗(yàn)、金屬性非金屬性強(qiáng)弱比較的三維模型等手段幫助學(xué)生開展探究活動(dòng)，注重運(yùn)用提問(wèn)、點(diǎn)評(píng)等方式開展日常學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、評(píng)”一體化。上述教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐實(shí)現(xiàn)了元素周期律知識(shí)對(duì)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng); 元素周期律; 元素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu); 教學(xué)設(shè)計(jì)

文章編號(hào)： 10056629（2019）10003706中圖分類號(hào)： G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

課堂教學(xué)是發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的主陣地，開展相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)研究及實(shí)踐是落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求的重要途徑。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱17版課標(biāo)）在“附錄2教學(xué)與評(píng)價(jià)案例”中提出的“四個(gè)注重”為教師開展教學(xué)設(shè)計(jì)研究指明了方向： 注重真實(shí)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)、注重基于“學(xué)習(xí)任務(wù)”開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)、注重認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化和顯性化、注重“教、學(xué)、評(píng)”一體化[1]。在課堂教學(xué)中，如何根據(jù)上述要求進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)？下面以必修課程中“元素周期律”課題為例闡述相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐。

1 學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)思路

如圖1所示，學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)可以按照如下的思路展開：

首先，分析17版課標(biāo)要求和教科書編寫意圖，挖掘教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)生

學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的價(jià)值;其次，圍繞素養(yǎng)發(fā)展價(jià)值設(shè)計(jì)多個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)并確定教學(xué)和評(píng)價(jià)目標(biāo)，學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)本質(zhì)上是在將知識(shí)和認(rèn)識(shí)思路結(jié)構(gòu)化;第三，圍繞學(xué)習(xí)任務(wù)和教學(xué)、評(píng)價(jià)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)真

實(shí)問(wèn)題情境，設(shè)計(jì)課堂提問(wèn)和學(xué)習(xí)活動(dòng)。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中注重運(yùn)用提問(wèn)、點(diǎn)評(píng)等方式開展日常學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，貫穿“教、學(xué)、評(píng)”一體化。

1.1 挖掘教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的價(jià)值

挖掘教學(xué)內(nèi)容的素養(yǎng)發(fā)展價(jià)值是教學(xué)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)。元素周期律是中學(xué)化學(xué)重要的基礎(chǔ)理論知識(shí)，其認(rèn)識(shí)發(fā)展功能在于揭示不同元素之間的聯(lián)系，幫助學(xué)生形成認(rèn)識(shí)元素和物質(zhì)性質(zhì)的新視角和系統(tǒng)思維框架?；谠刂芷诼蓪W(xué)生可以比較、解釋和論證不同元素性質(zhì)的差異，可以由已知元素和物質(zhì)推知和研究未知元素和物質(zhì)[2]。元素周期律的學(xué)習(xí)實(shí)際上是以元素的核電荷數(shù)為自變量，元素的各種屬性（原子半徑、最外層電子數(shù)、化合價(jià)、金屬性和非金屬性）為因變量，探究?jī)烧咧g的關(guān)系，進(jìn)而得出結(jié)論。而這些均需要基于物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)和其他數(shù)據(jù)、事實(shí)證據(jù)等進(jìn)行推理和論證，因此，該部分教學(xué)內(nèi)容著重發(fā)展學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”兩方面的核心素養(yǎng)。

1.2 制定教學(xué)與評(píng)價(jià)目標(biāo)，注重教學(xué)評(píng)一體化

在目前的化學(xué)教學(xué)與學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)中，教師更多的是關(guān)注教學(xué)，往往把評(píng)價(jià)與化學(xué)知識(shí)的建構(gòu)過(guò)程相脫離，而核心素養(yǎng)導(dǎo)向的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)需要注重教學(xué)目標(biāo)與評(píng)價(jià)目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)與評(píng)價(jià)任務(wù)的一致性。本節(jié)課設(shè)置的教學(xué)與評(píng)價(jià)目標(biāo)列于表1，并在此基礎(chǔ)上形成教學(xué)與評(píng)價(jià)思路。

1.3 設(shè)計(jì)“學(xué)習(xí)任務(wù)”，實(shí)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)化

學(xué)習(xí)任務(wù)是連接核心知識(shí)與具體知識(shí)點(diǎn)的橋梁和紐帶，是實(shí)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)化的重要環(huán)節(jié)[3]?；诮虒W(xué)內(nèi)容素養(yǎng)發(fā)展價(jià)值分析的研究，本節(jié)課設(shè)計(jì)了解決3個(gè)核心問(wèn)題“為什么選擇核電荷數(shù)作為自變量”、“元素的性質(zhì)（因變量）與元素的核電荷數(shù)（自變量）的關(guān)系是什么”“為什么會(huì)發(fā)生這樣的關(guān)系（元素性質(zhì)周期性變化的原因）”的3個(gè)主要學(xué)習(xí)任務(wù)（見(jiàn)圖2）。3個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)置不探究自變量的選擇（核電荷數(shù)）? 探究自變量與因變量的關(guān)系（元素性質(zhì)周期性變化）? 探究自變量、因變量發(fā)生關(guān)系的原因（元素原子核外電子排布）僅實(shí)現(xiàn)了知識(shí)關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化，還實(shí)現(xiàn)了認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化?！皩W(xué)習(xí)任務(wù)1”強(qiáng)調(diào)化學(xué)史研究，體現(xiàn)元素排序依據(jù)從“原子量”到“核電荷數(shù)”的變化歷程;“學(xué)習(xí)任務(wù)2”突出實(shí)驗(yàn)探究、證據(jù)推理，通過(guò)模型建構(gòu)和實(shí)驗(yàn)探究等多種方式幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)元素周期律;“學(xué)習(xí)任務(wù)3”注重學(xué)科本原，體現(xiàn)元素周期律的認(rèn)識(shí)進(jìn)階。

1.4 創(chuàng)設(shè)真實(shí)且富有價(jià)值的問(wèn)題情境

真實(shí)、具體的問(wèn)題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺(tái)，為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了真實(shí)的表現(xiàn)機(jī)會(huì)[4]。本節(jié)課設(shè)置了如下問(wèn)題情境：“科學(xué)家為什么能從鋰電池聯(lián)想到鈉、鎂、鋁電池？”“為什么可以通過(guò)元素周期表檢索適合做電池電極材料的新元素？”“為什么新型電池另外一極經(jīng)常選擇氧氣、硫作為參與反應(yīng)的物質(zhì)？”這些真實(shí)的問(wèn)題情境，不僅能夠激發(fā)學(xué)生研究元素周期律的興趣，更關(guān)鍵的是其具有豐富的素養(yǎng)發(fā)展價(jià)值，能夠引導(dǎo)學(xué)生更深入地認(rèn)識(shí)元素周期律，幫助其體會(huì)化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值。

2 “元素周期律”的教學(xué)過(guò)程

2.1 環(huán)節(jié)一： 情境引入

[情境]鋰電池在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用比較廣泛，然而鋰資源的儲(chǔ)存量是有限的，科學(xué)家希望能夠?qū)ふ业娇梢蕴娲嚨碾姵夭牧希陙?lái)相繼研發(fā)了鈉、鎂、鋁電池?？茖W(xué)家為什么能從鋰電池聯(lián)想到開發(fā)這些電池？

[學(xué)生]鋰、鈉、鎂、鋁化學(xué)性質(zhì)都比較活潑，容易失電子。

[提供素材]美國(guó)西北大學(xué)研究電池材料的團(tuán)隊(duì)如是說(shuō)： 我們通過(guò)高通量計(jì)算檢索元素周期表，尋找合適的新元素[5]。

[過(guò)渡]可以發(fā)現(xiàn)： 鋰、鈉、鎂、鋁在元素周期表中排列在相近的位置，為什么這四種元素位置相近？它們之間的關(guān)系是什么？這就涉及到元素周期律的學(xué)習(xí)了。

2.2 環(huán)節(jié)二： 探討元素周期律中“周期”的含義和元素排序依據(jù)的確定

[問(wèn)題]元素周期律含有“周期”這一關(guān)鍵詞，你能否通過(guò)列舉生活中常見(jiàn)的周期談?wù)勅绾卫斫狻爸芷凇保?/p>

[學(xué)生]一個(gè)月30天是一個(gè)周期，一天24個(gè)小時(shí)也是周期，周期的特征是重復(fù)、周而復(fù)始。

[教師補(bǔ)充]音樂(lè)中的音階： dol re mi fa sol la si dol，請(qǐng)一位學(xué)生唱一下。大家可以發(fā)現(xiàn)第二個(gè)dol比第一個(gè)dol音高要高，這說(shuō)明周期不一定是單調(diào)的重復(fù)，也有可能是向前發(fā)展的。

[問(wèn)題]了解了“周期”的含義后，從字面上對(duì)元素周期律就可以理解為： 元素的某個(gè)量伴隨著另一種量的遞增而呈現(xiàn)重復(fù)的有可能是向前發(fā)展的變化。因此我們研究的第一個(gè)問(wèn)題是： 如何對(duì)元素進(jìn)行排序？

[過(guò)渡]根據(jù)前面所學(xué)知識(shí)，你認(rèn)為周期表按照什么對(duì)元素編號(hào)排序呢？（學(xué)生： 核電荷數(shù)即質(zhì)子數(shù)。）但是化學(xué)家找到這個(gè)自變量卻經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷程。

[化學(xué)史實(shí)1]1869年門捷列夫提出元素周期律的時(shí)候是按原子量（現(xiàn)稱為相對(duì)原子質(zhì)量）大小排序的。展示門捷列夫當(dāng)年的手稿（見(jiàn)圖3）。

[問(wèn)題]可以發(fā)現(xiàn)他在一些元素比如Te的原子量后面打了個(gè)“？”，為什么呢？

[學(xué)生討論]因?yàn)槿绻丛恿颗判?，Te（128）應(yīng)該在I（127）的后面，可是若考慮到性質(zhì)的相似性，Te應(yīng)該在I的前面。

[過(guò)渡]因此“？”說(shuō)明門捷列夫懷疑Te的原子量可能測(cè)定錯(cuò)了。實(shí)際上沒(méi)有測(cè)錯(cuò)，這說(shuō)明按原子量排序還不夠準(zhǔn)確。

[化學(xué)史實(shí)2]19世紀(jì)末X射線的發(fā)現(xiàn)為物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的探索提供了強(qiáng)有力的手段[7]。1911年，盧瑟福提出帶核的原子結(jié)構(gòu)模型，指出原子由原子核和核外電子構(gòu)成。1913年，盧瑟福的學(xué)生莫斯萊用高能電子束轟擊50多種元素的單質(zhì)，發(fā)現(xiàn)各種元素原子發(fā)射出的X射線頻率不同，他認(rèn)為這體現(xiàn)了元素的特性，并把X射線頻率從小到大排了個(gè)隊(duì)，還給它們編號(hào)（稱之為原子序數(shù)）[8]。

[問(wèn)題]莫斯萊發(fā)現(xiàn)按原子序數(shù)對(duì)元素進(jìn)行排序，竟與門捷列夫元素周期律中元素排列的次序基本相同，而且其進(jìn)一步繪出了X射線頻率平方根對(duì)原子序數(shù)的圖像（見(jiàn)圖4），從數(shù)學(xué)函數(shù)角度看這兩者之間是呈什么關(guān)系呢？

[學(xué)生]橫縱坐標(biāo)之間呈正比例關(guān)系。

[追問(wèn)]縱坐標(biāo)體現(xiàn)了元素的特性，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)成對(duì)應(yīng)關(guān)系，這意味著橫坐標(biāo)有什么樣的含義呢？

[學(xué)生]橫坐標(biāo)“原子序數(shù)”應(yīng)該也體現(xiàn)了元素原子的特性。

[教師]原子序數(shù)是整數(shù)，這意味著它一定對(duì)應(yīng)原子內(nèi)部某種微粒個(gè)數(shù)，結(jié)合盧瑟福的實(shí)驗(yàn)，莫斯萊推導(dǎo)得出原子序數(shù)等于核電荷數(shù)。

[總結(jié)]莫斯萊的研究工作消除了門捷列夫周期律中出現(xiàn)的多處類似Te和I位置顛倒的矛盾，若按照核電荷數(shù)排序，核電荷數(shù)為52的Te應(yīng)該排在核電荷數(shù)為53的I的前面，更重要的是它給元素在周期表中的排列提供了新的更準(zhǔn)確的排序依據(jù)。

設(shè)計(jì)意圖： 對(duì)元素周期律的認(rèn)識(shí)首先需要對(duì)“周期”一詞準(zhǔn)確理解，因此環(huán)節(jié)二教學(xué)的開始圍繞“周期”一詞展開討論，通過(guò)多個(gè)例子幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)周期的特征是周而復(fù)始、重復(fù)變化，同時(shí)這種變化還有可能是向前發(fā)展的。通過(guò)對(duì)門捷列夫、莫斯萊研究工作的分析幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到選擇“核電荷數(shù)”作為元素排序依據(jù)的研究歷程，體會(huì)科學(xué)研究的理性?；瘜W(xué)史的分析過(guò)程中并非簡(jiǎn)單介紹相關(guān)材料，而是通過(guò)繪圖、提問(wèn)、診斷并發(fā)展學(xué)生基于證據(jù)推理的水平。

2.3 環(huán)節(jié)三： 探討元素性質(zhì)發(fā)生何種周期性變化

[問(wèn)題]按照核電荷數(shù)進(jìn)行排序，可是為什么Na沒(méi)有和Ne排在同一周期呢，而是排在它的下一周期？

[學(xué)生討論]Li和Na的性質(zhì)相似，容易失電子。

[教師]金屬性和非金屬性是元素的重要性質(zhì)，其隨核電荷數(shù)的遞增是否有周期性變化規(guī)律呢？

[學(xué)習(xí)活動(dòng)]請(qǐng)大家圍繞金屬性強(qiáng)弱的判斷方法和提供的相關(guān)試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究第三周期鈉、鎂、鋁元素金屬性強(qiáng)弱。

提供的試劑： 金屬鈉（切成小塊）、鎂條、鋁片、鋁粉、蒸餾水、酚酞、鹽酸（3mol·L-1）、 MgCl2溶液（1mol·L-1）、 AlCl3溶液（1mol·L-1）、 NaOH溶液（3mol·L-1）

[方案設(shè)計(jì)、點(diǎn)評(píng)]見(jiàn)表2。

[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]

（1） 用砂紙打磨鎂條，向一支試管中加入鎂條，滴加1mL水，并滴入2滴酚酞溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。然后加熱試管，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（2） 用砂紙打磨鋁片，用剪刀剪成約1cm長(zhǎng)的鋁片，向點(diǎn)滴板的兩孔中分別放入一小段鎂條和一小塊鋁片，再向試管中各加入5滴3mol·L-1稀鹽酸，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

[演示實(shí)驗(yàn)]分別向1mol·L-1氯化鎂和氯化鋁溶液中逐滴加入3mol·L-1氫氧化鈉溶液至過(guò)量。

[教師]引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，比較Mg（OH）2、 Al（OH）3的堿性強(qiáng)弱，進(jìn)而得出鎂的金屬性比鋁強(qiáng)。

[學(xué)習(xí)活動(dòng)]我們繼續(xù)研究第三周期元素Si、 P、 S、 Cl的非金屬性強(qiáng)弱。請(qǐng)同學(xué)們通過(guò)閱讀表3相關(guān)材料，觀察教師演示實(shí)驗(yàn)，從中獲取證據(jù)，得出結(jié)論。

[演示實(shí)驗(yàn)]向1mol·L-1硅酸鈉溶液中逐滴加入磷酸;利用pH傳感器測(cè)定0.1mol·L-1硫酸、磷酸pH。

[教師]引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)而得出從Si到Cl非金屬性逐漸增強(qiáng)。

[過(guò)渡]由此我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，第三周期隨著核電荷數(shù)的遞增，元素金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。對(duì)其他周期元素進(jìn)行同樣的研究，也能得到類似的結(jié)論。例如在第二周期中，由活潑的金屬元素Li逐漸過(guò)渡到非金屬元素O、 F等，如此周而復(fù)始、循環(huán)往復(fù)。

[問(wèn)題]那么這種周而復(fù)始僅僅是單調(diào)的重復(fù)嗎？以第一主族為例，鈉與水常溫下可以反應(yīng)，其他的金屬能與水反應(yīng)嗎？反應(yīng)的劇烈程度有差異嗎？

[教師]播放K、 Rb、 Cs與水反應(yīng)視頻?？梢园l(fā)現(xiàn)： 這些金屬單質(zhì)與水反應(yīng)越來(lái)越劇烈，說(shuō)明金屬性越來(lái)越強(qiáng)，因此元素性質(zhì)的周期性變化是向前發(fā)展、螺旋式上升的。

[展示]三維立體元素周期表模型（見(jiàn)圖5），我們不僅可以從定性的層面判斷元素金屬非金屬性強(qiáng)弱，科學(xué)家還采用了一套數(shù)據(jù)在一定程度上進(jìn)行衡量，模型中每個(gè)元素上面有一個(gè)數(shù)字，比如F是4.0，數(shù)值越大，高度越高，意味著元素的非金屬性越強(qiáng)。可以發(fā)現(xiàn)： 同一周期，從左到右，數(shù)值逐漸增大，非金屬性越強(qiáng);同一主族，由上往下，數(shù)值逐漸減小，金屬性越強(qiáng)。這與我們剛才通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得出的結(jié)論是基本一致的。

[問(wèn)題]新型電池材料的研制經(jīng)常會(huì)用到元素性質(zhì)變化這一規(guī)律，電池兩極參與反應(yīng)的物質(zhì)得失電子的能力差異越大，理論上能給出高的能量，鈉鎂容易失電子，什么元素原子容易得電子呢，能否結(jié)合模型分析從周期表什么位置尋找呢？

[學(xué)生]從周期表右上角的元素來(lái)尋找。通常另外一極選擇氧氣、硫作為參與反應(yīng)的物質(zhì)。

[學(xué)習(xí)活動(dòng)]除了元素的金屬性、非金屬性發(fā)生周期性變化外，元素的主要化合價(jià)、原子半徑是否也呈現(xiàn)周期性的變化呢？請(qǐng)大家根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)比較分析，總結(jié)規(guī)律。

[總結(jié)]元素的性質(zhì)隨著元素核電荷數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性變化的規(guī)律叫做元素周期律。

設(shè)計(jì)意圖： 元素性質(zhì)的周期性變化認(rèn)識(shí)需要基于相關(guān)實(shí)驗(yàn)事實(shí)、數(shù)據(jù)等證據(jù)進(jìn)行推理和論證。這部分教學(xué)過(guò)程在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上豐富了證據(jù)的來(lái)源，不僅增加了基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)的證據(jù)，還在必修課程中創(chuàng)新地引入電負(fù)性相關(guān)數(shù)據(jù)，制作了三維立體元素周期表模型，學(xué)生表現(xiàn)出了極大的興趣。借助微型實(shí)驗(yàn)、金屬性非金屬性強(qiáng)弱比較的三維模型等手段幫助學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究、方案設(shè)計(jì)等活動(dòng)中的表現(xiàn)，運(yùn)用提問(wèn)、點(diǎn)評(píng)等方式發(fā)展學(xué)生探究物質(zhì)性質(zhì)的能力和水平。此外，元素的性質(zhì)變化與電池兩極材料選擇的關(guān)聯(lián)性幫助學(xué)生感受元素周期律的應(yīng)用價(jià)值。

2.4 環(huán)節(jié)四： 探究元素性質(zhì)發(fā)生周期性變化的原因

[過(guò)渡]回到19世紀(jì)，還有一個(gè)與周期律有關(guān)的問(wèn)題沒(méi)有解決： 那就是元素的性質(zhì)為什么會(huì)隨著核電荷數(shù)的遞增成周期性變化呢？在當(dāng)時(shí)，人們很難去解釋這樣的規(guī)律，以至于門捷列夫晚年時(shí)將自己提出的元素周期律稱之為神秘現(xiàn)象。直到20世紀(jì)上半葉，科學(xué)家們運(yùn)用多種方法揭示了原子核外電子的排布規(guī)律，才解決了這一問(wèn)題。

[學(xué)習(xí)活動(dòng)]請(qǐng)大家根據(jù)1～20號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖分析： ①隨著核電荷數(shù)的遞增，元素原子核外電子的排布有什么規(guī)律;②從原子結(jié)構(gòu)的角度分析同一周期、同一主族元素金屬性、非金屬性遞變規(guī)律的原因。

[學(xué)生]從核電荷數(shù)、電子層數(shù)和最外層電子數(shù)的角度予以討論，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

[教師]元素周期律的形成原因終于被大家揭示了，原來(lái)，元素周期律是元素原子核外電子排布隨著核電荷數(shù)的遞增發(fā)生周期性變化的必然結(jié)果。

2.5 環(huán)節(jié)五： 總結(jié)提升

[教師]我們不僅可以從物質(zhì)類別、氧化還原反應(yīng)等角度研究物質(zhì)，還可以從元素周期律的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)。例如通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你能否對(duì)上學(xué)期學(xué)過(guò)的溴、碘元素及其化合物性質(zhì)進(jìn)行再研究，看看能獲得哪些新認(rèn)識(shí)？

[學(xué)生]學(xué)生1： 與以前的認(rèn)識(shí)相比，我知道了為什么氧化性Cl2>Br2>I2。

學(xué)生2： 穩(wěn)定性： HCl>HBr>HI;酸性： HClO4>HBrO4>HIO4。

學(xué)生3： 氯氣可以與水、堿等物質(zhì)反應(yīng)，那溴、碘單質(zhì)也可以與這些物質(zhì)反應(yīng)。

學(xué)生4： （緊接著學(xué)生3回答）雖然都可以反應(yīng)，但I(xiàn)2的氧化性比較弱了，與鐵生成的是碘化亞鐵。

教師對(duì)上述回答予以點(diǎn)評(píng)。

[總結(jié)]元素周期律不僅可以幫助我們預(yù)測(cè)未知元素的性質(zhì)、尋找合適的電池材料，還能夠幫助科學(xué)家尋找或合成具有特殊性質(zhì)的新物質(zhì)。例如人們可以在金屬和非金屬的分界線附近尋找半導(dǎo)體材料（如硅、鍺等）;在過(guò)渡元素中尋找優(yōu)良的催化劑（如鉑、鎳等）和耐高溫、耐腐蝕的合金材料（如鈦等）。元素周期律還能夠幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新元素，從2014年開始人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)113號(hào)等元素，到今天元素周期表中第七周期已經(jīng)排滿。此時(shí)回望1869年門捷列夫首次提出的元素周期律，已經(jīng)過(guò)去了150年，因此，聯(lián)合國(guó)宣布2019年為“國(guó)際化學(xué)元素周期表年”?？梢?jiàn)，未來(lái)我們對(duì)元素周期律的學(xué)習(xí)還將繼續(xù)。

設(shè)計(jì)意圖： 通過(guò)對(duì)溴、碘等元素及其化合物性質(zhì)的提問(wèn)和點(diǎn)評(píng)，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)元素化合物性質(zhì)的認(rèn)識(shí)水平。引導(dǎo)學(xué)生從基于物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)預(yù)測(cè)物質(zhì)性質(zhì)，到基于物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)和元素周期律的綜合視角預(yù)測(cè)元素性質(zhì)，感受元素周期律在學(xué)習(xí)元素及其化合物知識(shí)及科學(xué)研究中的重要作用。

3 教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐是在2018年江蘇省高中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課評(píng)比中完成的。經(jīng)過(guò)多輪試講、修改，該設(shè)計(jì)的教學(xué)取得了很好的教學(xué)效果，達(dá)成了相應(yīng)的目標(biāo)，使學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展水平（主要是證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)）得到一定程度的提升。尤其是學(xué)生對(duì)溴、碘元素及相應(yīng)物質(zhì)性質(zhì)的回答表明其能夠從物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)和元素周期律的綜合視角預(yù)測(cè)元素性質(zhì)，對(duì)元素化合物性質(zhì)的認(rèn)識(shí)水平得到提高。但在以下方面還值得進(jìn)一步思考和改進(jìn)： 第一，本教學(xué)設(shè)計(jì)是單課時(shí)，在知識(shí)和認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化處理方面并沒(méi)有將元素周期表和元素周期律有機(jī)地整合起來(lái)，如果能夠從單元設(shè)計(jì)的角度來(lái)開展教學(xué)研究，則更有利于學(xué)生素養(yǎng)的發(fā)展和提升，學(xué)生能夠更好地建構(gòu)“位—構(gòu)—性”的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)模型;第二，本教學(xué)設(shè)計(jì)關(guān)注到了學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，但學(xué)習(xí)任務(wù)與評(píng)價(jià)任務(wù)、學(xué)習(xí)方式和評(píng)價(jià)方式的整體性、一致性設(shè)計(jì)方面有待加強(qiáng)，特別是需要探索常態(tài)課教學(xué)中如何更有效地開展化學(xué)日常學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、如何更好地發(fā)揮“點(diǎn)評(píng)、提問(wèn)”等對(duì)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的促進(jìn)功能。我們將在后續(xù)教學(xué)過(guò)程中深入研究，盡力彌補(bǔ)這兩方面的不足。

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