《物質(zhì)結(jié)構(gòu)——元素周期律》教學(xué)設(shè)想

姜呈祥

全日制普通高級(jí)中學(xué)教材《必修》第一冊(cè)第五章《物質(zhì)結(jié)構(gòu)——元素周期律》在全書中,乃至中學(xué)化學(xué)教學(xué)中,占有十分重要的地位。它的準(zhǔn)確把握對(duì)中學(xué)化學(xué)知識(shí)體系的建立有著銜接作用,可以提高學(xué)生在化學(xué)方面的分析能力、應(yīng)用能力。如何做好這一單元的教學(xué)工作,歷來受到老師們的關(guān)注。以下淺談筆者對(duì)這一部分的認(rèn)識(shí)。

一、本單元在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的作用

從教學(xué)內(nèi)容上看,中學(xué)的內(nèi)容可以分為理論和實(shí)踐兩部分。如果把離子反應(yīng)、氧化還原、平衡電離、能量變化定為理論,則元素化合理論知識(shí)就是這些理論的應(yīng)用。而物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律,就是這些實(shí)踐應(yīng)用的內(nèi)在的規(guī)律和根源。把握這些規(guī)律的形成和變化對(duì)化學(xué)理論的學(xué)習(xí)有升華和驗(yàn)證的意義。

從結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系看,性質(zhì)是由結(jié)構(gòu)決定的,有關(guān)的化學(xué)理論是性質(zhì)的規(guī)律,那么物質(zhì)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)就應(yīng)為化學(xué)性質(zhì)學(xué)習(xí)的開端和起點(diǎn),對(duì)這一規(guī)律的認(rèn)識(shí)和把握直接決定著后續(xù)知識(shí)的根和本。所以,學(xué)生能不能在化學(xué)學(xué)習(xí)中建立化學(xué)學(xué)科的知識(shí)體系和形成能力,與本單元的教學(xué)有著不可分割的關(guān)系。

二、本單元知識(shí)的形成與發(fā)展

高一年級(jí)學(xué)生進(jìn)校后,先學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)的分類理論及能量變化,接著掌握物質(zhì)的量這一認(rèn)識(shí)事物的工具。學(xué)習(xí)了鹵素、堿金屬,然后就學(xué)習(xí)本單元,接著完成氧族、碳族、氮族、鎂、鋁、鐵的學(xué)習(xí)。也就是說,本單元是在學(xué)習(xí)了典型金屬元素堿金屬和典型非金屬元素鹵素之后進(jìn)入的,然后用它指導(dǎo)后續(xù)各族的學(xué)習(xí)。

為了本單元的教學(xué),需要在堿金屬和鹵素的教學(xué)中,緊緊抓住結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定性質(zhì)特點(diǎn)這一重要分析方法,讓學(xué)生形成分析性質(zhì)從分析結(jié)構(gòu)入手的學(xué)習(xí)習(xí)慣。同時(shí),在前兩族學(xué)習(xí)中還應(yīng)養(yǎng)成這樣的思維模式:

在本單元后續(xù)學(xué)習(xí)中要堅(jiān)持量變引起質(zhì)變這一科學(xué)原理,有針對(duì)性地對(duì)氧族、氮族、碳族、鎂、鋁的規(guī)律進(jìn)行深刻的認(rèn)識(shí)。

三、本單元內(nèi)容的特點(diǎn)和內(nèi)部關(guān)系

本單元雖名為物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律,但從層次上看卻分成另兩部分,一是原子結(jié)構(gòu)及其規(guī)律,規(guī)律的作用與表現(xiàn)形式;二是微觀粒子(原子、離子)之間的作用,或者說分為原子結(jié)構(gòu)和原子間作用兩部分。結(jié)構(gòu)為化學(xué)鍵打下基礎(chǔ),共同為今后的晶體類型的學(xué)習(xí)作準(zhǔn)備。

在原子結(jié)構(gòu)中,原子核及原子構(gòu)成是初中物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)的延伸,核外電子排布規(guī)律則要求充分用好原子結(jié)構(gòu)示意圖,學(xué)會(huì)分析排布的一般性和特殊性規(guī)律。學(xué)生分析能力的高低和數(shù)學(xué)能力的強(qiáng)弱會(huì)影響這一規(guī)律的掌握。

元素周期律可以分為結(jié)構(gòu)的周期律和性質(zhì)的周期律,前一部分為因,后一部分為果。結(jié)構(gòu)的周期律的來源主要是圖5-5和表5-5。引導(dǎo)學(xué)生讀圖看表,尋找規(guī)律,形成文字性總結(jié)是對(duì)這部分學(xué)習(xí)的自然要求。對(duì)性質(zhì)周期律這個(gè)結(jié)果是通過兩方面來實(shí)現(xiàn)的:一是元素化合價(jià)變化特點(diǎn),因?yàn)樵谘趸?還原中就明確元素的價(jià)態(tài)是元素性質(zhì)的標(biāo)志,必然元素化合價(jià)的規(guī)律性變化是元素性質(zhì)規(guī)律性變化的標(biāo)志;二是實(shí)驗(yàn),用事實(shí)證明11-17號(hào)元素單質(zhì)還原性、氧化性變化,學(xué)會(huì)聯(lián)系、學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)就必然成為這一部分學(xué)習(xí)的重要任務(wù)。體會(huì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的必然聯(lián)系,也是通過化合價(jià)這一橋梁來實(shí)現(xiàn)的。

元素周期表,是元素周期律的圖表形式,其精神和內(nèi)含就是元素周期律,是元素周期律的完善和發(fā)展。結(jié)合周期表,認(rèn)識(shí)周期律,是學(xué)習(xí)的捷徑。同時(shí),通過元素周期表的學(xué)習(xí),讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)的簡(jiǎn)潔之美,提高學(xué)生美學(xué)修養(yǎng)。樹立一種科學(xué)的絕不是繁瑣的,簡(jiǎn)單是科學(xué)追求的至高目標(biāo)的科學(xué)態(tài)度。

化學(xué)鍵的學(xué)習(xí)將原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)推上新的臺(tái)階。它研究原子間怎樣形成物質(zhì)、形成分子,它既是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的更高層次,也是原子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的必然結(jié)果。什么樣的原子間通過什么方式形成怎樣的物質(zhì),是學(xué)生學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)后自然會(huì)產(chǎn)生的愿望。所以,如果元素性質(zhì)的周期性變化是原子結(jié)構(gòu)呈周期性變化的必然結(jié)果,則原子間通過一定的方式來形成一定的物質(zhì)或分子,則是原子結(jié)構(gòu)所確定的必然規(guī)律。

通過對(duì)本單元教學(xué)內(nèi)容的關(guān)系和在中學(xué)化學(xué)中重要性的認(rèn)識(shí),決定了在教學(xué)中必須堅(jiān)持的幾條原則:

1.充分發(fā)揮學(xué)生的空間想象力?！半娮釉啤⒃雍送?、電子排布”這些概念都不是宏觀的,只有通過培養(yǎng)學(xué)生的想象,才有可能了解其特點(diǎn)和意義。在引發(fā)想象中應(yīng)抓好用宏觀物質(zhì)規(guī)律的類比這種方式,如“電子云”與物體運(yùn)動(dòng)穿過紙片的類比、原子結(jié)構(gòu)示意圖與核外電子排布情況類比,讓類比成為想象的翅膀。

2.充分利用有關(guān)模型的作用。原子半徑的相對(duì)大小對(duì)化學(xué)性質(zhì)有著非常重要的作用,對(duì)原子半徑模型的觸摸和比較是掌握半徑變化規(guī)律的重要途徑。而對(duì)1-20號(hào)元素原子結(jié)構(gòu)示意圖的書寫,則是學(xué)生分析核外電子排布規(guī)律的基礎(chǔ)。利用書中所附元素周期表,介紹元素周期表的有關(guān)結(jié)構(gòu)與規(guī)律是最有效的方法之一。

3.充分利用對(duì)比思維。在本單元教學(xué)中堅(jiān)持利用對(duì)比獲取規(guī)律和特點(diǎn)是非常重要的。同周期不同族的對(duì)比,同族不同周期的對(duì)比,離子鍵和共價(jià)鍵、離子化合物和共價(jià)化合物形成的對(duì)比,無不體現(xiàn)著不對(duì)比不明了的原則。

4.堅(jiān)持以哲學(xué)的有關(guān)原則作為教學(xué)的指導(dǎo)原則。從特殊到一般的分析,從量變到質(zhì)變的應(yīng)用,矛盾的對(duì)立和統(tǒng)一在原子半徑大小中的體現(xiàn),無不閃耀著哲學(xué)思想的光輝。

正是如此,做好本單元的教學(xué),對(duì)學(xué)生形成正確的人生觀、價(jià)值觀、方法論,有著不可替代的作用。

作者單位:貴州省遵義縣第一中學(xué)