探究周期律·构建周期表说课实录

“探究周期律·构建周期表”说课实录

我说课的内容是上海版教材高二第一学期第九章《探究周期律·构建周期表》。一、教材与学情分析本章位于高二第一学期第二板块，在此之前，学生已经系统学习了卤素、硫、氮等非金属与铝、铁等金属的相关知识，但对这些知识的认识是割裂的，缺乏联系性。因此，教材在元素化学临近结束的时候安排了本章内容，促使学生对以前学过的关于非金属与金属的相关知识进行复习整理，再加以整合，实现由感性认识上升到理性认识，真正打开了运用基础理论知识系统学习元素相关性质的科学大门。同时，也能使学生以元素周期律为理论指导，来进行探索研究。因此，本章是本书乃至整个高中化学的一个重点。华东师大一附中是上海市重点高中，高二学生对元素化学相关知识已有一定的认识，也初步具备一定的分析和推理能力，同时乐于展示自我，容易交流，但自主探究意识还有一定程度欠缺。二、教学目标设定鉴于教材内容和学生的学习情况，我从三个维度设定了以下教学目标，并确立本节课的设计重点是过程与方法，同时在此基础上落实知识与技能，渗透情感态度与价值观。三、教学环节分析如何有效实现这一目标？我从17～18世纪科学家探索周期律的一些史料中找到了答案。从1789年元素概念的确立到1869年第一张元素周期表的发表，再到1913年原子序数的提出，人类经历了一百多年的探索。如果能让学生体验这种探索过程，这才是非常富有意义的。在对史料的教育价值进行分析后，我找到了三个可以切入的角度：周期律的发现、周期表的构建和律表间的关系。每个角度都包含了不同的科学方法、科学态度和科学思维：我是基于这三个角度来设计教学的。首先是“探究元素周期律的科学内涵”，通过探究发现元素周期律；然后进入第二环节“完善周期律的表达形式”，以拓展空间维度为要求，设计出元素周期表，从而发现列的规律。第三环节“感受元素周期律的和谐之美”则是对前两个环节的综合，通过归纳周期表的形式特征，体验周期律的不同表达形式，让学生获得更多的体验过程，并对科学与美学的统一性有更多的认识。在这三个环节中，我将周期律的探索与发现过程作为教学的重点和难点。四、教学过程分析1.音乐引入《元素之歌》，是一首哈佛大学学生创作的饶舌歌曲，将一百多种元素的名称一口气唱了出来，学生在惊叹歌手肺活量的同时，对元素种类的丰富性有了一个直观的认识，同时也缓解了他们紧张的心情。接着我提出了本节课的研究主题，即探索元素世界背后是否存在规律。2.提出研究主题学生们在兴奋中准备开始探究过程，此时我提出了三个问题：(1)如何对元素进行排序？(2)如何选择元素进行研究？(3)如何选择恰当的比较参数？这三个问题是要让学生知道，一个研究过程的开始首先要解决的是“研究什么”。3.确立排序依据学生对于第一个问题有很多种方案，比如按原子量大小、按原子体积大小，甚至有同学提出按音序、按笔画排列，其实这些方案只要是逻辑上自洽的都可以认为是合理的。然而，在面对多元化事物时该如何进行相对正确的选择呢？我提示学生应该从化学中元素定义出发，寻找一个较为恰当的排序法则。学生经过讨论后，一致认为按核电荷数排序的方案较为合理，因此，核电荷数也叫做原子序数。第二个问题是关于统计研究中选样的研究方法，为什么要选样？对于一百多种元素来说，让学生选择熟悉的元素进行研究得出的结论更易理解，也更易接受。第三个问题是关于事物内在属性的选择比较，我选取了钠、溴、氖三种具有代表性的元素。给出了它们的各种属性和参数，这三种元素分别为金属钠、非金属溴、稀有气体氖，单质存在形态也各不相同。4.确立研究对象学生经过思考讨论后，一致认为选取选取1-18号元素的最外层电子数、原子半径、熔沸点、密度、化合价、得失电子能力等共有参数进行比较。这些前期步骤的设置为接下来的探究做好了铺垫，能更贴近真实的科学研究过程，既自然合理又富有情趣，既是探究又是拓展，也能让学生初步感受什么是科学的研究方法。5.寻找规律接着，我展示了1-18号元素的各种属性参数的递变图。我将数据改作柱状图，使规律性更为直观，且能符合学生认知水平，适当降低探究的难度。学生基本能够对结构参数和化学性质参数作出具有规律性的结论。并能用数学中周期的概念进行定义的迁移，加强了学科间的联系。此时，我指导学生进一步观察原子结构两种参数的合并图像，总结不同规律的相关性。学生基本都能得出一个周期内最外层电子增多同时原子半径减小的结论。我指出这个结论说明周期性的出现并非偶然巧合，必有某种内在更深层次的原因，也让学生体会以不同角度寻找规律的正确方法。6.正确认识例外但也有少数同学指出，氦、氖、氩三种元素不符合结构参数变化规律。当不符合规律的例外出现时，是承认规律失效还是回避例外？我让学生思考，元素例外出现的位置有没有特点？有没有共性？学生经过观察后发现，每当最外层电子到达稳定结构时，例外就会出现。我随之补充了科学研究中对例外的出现应该持有怎样的科学态度。这种规律的例外应该是由更深层次原因决定的，其本身也是规律的一部分。对于物理性质部分，学生意见不一，很多学生认为存在的规律是熔沸点高的元素单质密度也大，也有少数细心的同学找到了三处例外。经过刚才对规律与例外的思辨，学生不难发现，这三处例外的出现没有明显的规律性，因此，元素单质的物理性质部分至少目前没有发现明显的规律性。7.样本拓展研究部分元素得出的结论是否能推广到全体？当元素种类拓展到1-54号后，刚才发现的周期规律是否还会存在？这个问题虽然教材上未曾涉及，但对于科学研究来说是必不可少的，这也是对周期律的一个补充。当1-54号元素原子半径与化学性质变化图像出现后，学生大多能直观感受到在样本扩大后，周期变化规律依然是存在的，至少在大趋势上是符合的。后面的周期虽然延长了，也出现了不少波澜，但这些波澜的出现是具有规律性，其背后的原因学生将来到大学里可作进一步研究学习。8.总结规律在分析完参数变化规律后，我和学生一起总结了元素周期律，并得出了结构周期性变化决定性质周期性变化的结论。这样的探索过程既做到了直观性，又尽可能做到科学性，同时又能有效地让学生从中体验科学家大胆创新、勇于探索、坚持实践、实事求是的科学态度。9.体验规律在本环节结束前，为了让学生对周期性有更为直观的认识，我按元素的金属性到非金属性强弱像彩虹一样进行染色，排成一列，这条具有规律性颜色变化的彩带对学生的视觉感官进行强烈刺激，从形式上加强了对周期律的确认。同时与生活中一年四季进行类比，让学生体验这种充满交替往复、生生不息的情景，用温家宝总理的一句诗概括就是“莫道今年春将尽，明年春色倍还人”。10.设计二维周期表到这里，可以说对元素周期律的探究教学已基本完成，紧接着我便自然过渡到第二环节，如何将这个规律用恰当的形式有效地表达出来？之前的彩带虽然直观，但作为一维线形表达方式，信息容量较小，只能做成“元素周期卷筒纸”，使用起来很不方便。因此将一维周期线上升至容量更大的二维周期表就显得十分自然。对学生来说，怎样在周期线中进行换行操作是探究要解决的问题。按数学上周期的定义来说，任何位置都可以进行换行，但对于化学来说，在同一行的元素应该具有某些相同的特点，也就是说换行的位置应该固定在某些特定位置上。通过对结构的比较，学生不难得出，按电子层数分行是较为科学的做法的结论。在换行依据确立后，二维周期表也就呈现在学生面前。同样经过染色处理后，学生发现每一列上的元素性质具有相似性，也找到了卤族、稀有气体等他们所熟悉的元素，同时提出氦元素应该挪至第一行最后，与氖、氩等元素排成一列更为恰当。这样，学生顺利地掌握了周期表行与列的特点，对周期表的美学意义有了更为直观的认识。同时，学生回忆卤素的相关知识，也进一步发现同一列元素性质也存在渐进性的变化。用一句诗可以概括为“年年岁岁花相似，岁岁年年人不同”。在认识了周期律和周期表之后，教学进入了第三个环节，也是对本节课的一个总结。首先是归纳二维周期表的形式特征，包括每一行的变化、每一列的变化，以及整体反应出来的周期性，周期表是一个和谐的整体，而不是一种简单的堆砌。因此对于一个周期表来说，能否更好地体现周期律内部的和谐性是十分重要的，这样的体会对于学生辨析各种不同形式的周期表是有很大帮助的，比如螺旋式周期表、台式周期表，或者是信息容量更大的三维周期表等。教学至此，相信这堂课不是单纯的周期律知识的掌握，学生已经有了更多的自我领悟和体验。最后的作业是开放性的，学生通过自己对周期律的理解，设计一张属于自己、体现个性的元素周期表。让学生感受到科学并非只是刻板严谨，也能充满了想象和创意。五、教学反思本节课的设计特点在于对史料教育价值的挖掘。就门捷列夫发现元素周期律这一史实为例，我更多关注的是门捷列夫发现周期律的过程、门捷列夫构建周期表的过程还有律和表之间的关系，在这节课中都得到了有效的体现，从而将陈述性知识转化为程序性知识，显性化学史学习通过隐性化学史探究得以体现。对于教学效果，我关注的是如何有效推进学生的理性思维，有助于学生科学素养的形成，有助于学生掌握元素的内在规律，有效地提高学生的学习效率。学科知识与个性经验怎样才能有机结合，既顺利完成教学目标，又能体现教师自身特点。情感态度价值观的隐性获取方式也是我思考的问题之一。就学生收获而言，学生通过分析和处理数据发现了规