基于“元素观”构建的化学教学

摘要：元素观是化学学科重要的基本观念之一，元素观是通过教材中的与之相关的“课程内容”的教学逐步帮助学生构建起来的。文章以人教版九年级化学第三单元课题3“元素”教学为例，从温故而知新，引出元素的概念;讨论见真知，得出元素守恒观;联系微观、实际，突出元素物质观;结合元素周期表，探索元素规律观等四个方面谈元素观的初步构建。

关键词：基本观念;元素;元素观;构建

文章编号：1008-0546（2014）12-0012-04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.005

在初中化学阶段，对于“元素观”的基本理解是：世界上的物质都是由元素组成的，元素是组成物质的基本成分，100多种元素组成了世界上数千万种物质;通常我们见到的物质千变万化，只是化学元素的重新组合，在化学反应中元素不变，包括元素种类不变、质量守恒;每一种元素对应于一类原子，由于原子不易发生变化，所以元素不易发生变化;元素的化学性质与核外电子特别是最外层电子数有关;元素周期表是对元素的种类、原子结构排布等周期性变化的直接体现形式。“元素观”以这种直观的形式呈现，使得观念的构建具有可操作性，可以帮助教师更有针对性地进行教学设计，引导学生在深刻思考和反思体验中形成化学基本观念。

在化学课程标准（2011版）中也写道：教材在编选概念原理知识内容时，应重视以化学基本观念为线索，将化学基本观念渗透在教材内容中，通过具体化学知识和概念的学习，促进学生化学学科思想和基本观念的形成。这些基本观念又是通过各级主题和具体的课程内容来支撑和建构的。因此，应充分认识到本标准中的“课程内容”不仅规定了学生学习的具体课程内容，而且要求利用这些具体内容帮助学生形成上述核心化学观念。元素观是化学学科观念之一，人教版九年级化学教材中对元素观的构建是循序渐进，螺旋上升的过程。第三单元课题3《元素》是元素观构建的起点教学，也是元素观体现较为集中的一个课题，上好本课题对构建元素观起着至关重要的作用。在《元素》两个课时的教学中对元素观构建关键设计如下：

一、温故而知新，引出元素的概念

教学片断一：

[教师]二氧化碳、氧气分别由什么构成？

[学生]二氧化碳分子、氧分子。

[教师]二氧化碳分子、氧分子分别由什么构成？

[学生]二氧化碳分子由碳原子、氧原子构成，氧分子由氧原子构成。

[展示]二氧化碳分子、氧分子的球棍模型。

[教师]这两种分子中都含有哪种原子？

[学生]氧原子。

[教师]二氧化碳分子和氧分子中的氧原子的质子数分别是多少？

让学生回看教材53页表3-1。

[学生]都是8。

[教师]把质子数是8的这些氧原子统称为氧元素。

[教师]把质子数是1、6、11......称为什么元素？

[学生]氢元素、碳元素、钠元素......

[教师]元素是质子数（即核电荷数）相同的一类原子的总称。

[教师]原子是由质子、中子和电子构成，那么元素的概念能否描述为：元素是中子数相同的一类原子的总称或元素是电子数相同的一类原子的总称呢？

多媒体展示以下两个表格：

[学生]三种碳原子的质子数相同都是6，而中子数分别为6、7、8不同;三种氧原子的质子数相同都为8，而中子数分别为8、9、10不同。以上两个表格中数据充分说明，元素是中子数相同的一类原子的总称的说法是错误的。

[教师]请对照教材54页图3-12部分原子结构示意图和回忆离子的形成过程，列举出钠原子和钠离子的质子数、电子数是多少？

[学生]钠原子和钠离子质子数相同都是11，而电子数分别为11、10不同。

[教师]请再举出氧原子和氧离子的质子数、电子数是多少？

[学生]氧原子和氧离子质子数相同都是8，而电子数分别为8、10不同。

[教师]用以上两个实例说明元素是电子数相同的一类原子的总称的说法也是错误的。

设计意图：元素概念是第一课时教学中的一个难点，因为它比较抽象，而且对于“元素是质子数（即核电荷数）相同的一类原子的总称”这一概念学生在没有同位数知识准备时，难以理解，学习元素概念的困难还在于实际应用中与原子混淆。为解决以上难点，我在“教学片断一”中通过设置问题链――逐层分析――得出概念――思维辨析的教学方式，让学生自然地接受元素，并加深对元素概念理解，为元素观的初步建立打下基础。

二、讨论见真知，得出元素守恒观

教学片段二：

[多媒体]讨论，在下列化学反应中，反应物与生成物相比较，分子是否发生了变化？原子是否发生了变化？元素是否发生了变化？

硫 + 氧气 二氧化硫

S O2 SO2

过氧化氢 水 + 氧气

H2O2 H2O O2

[学生]分子发生了变化，原子的种类不变，元素也不会改变。

设计意图：元素观中还包含在化学变化前后元素不变的元素守恒观点，这一观点是元素观的核心点之一，但由于在第三单元课题1分子、原子的学习中，学生已经具有了在化学变化前后原子种类不变的铺垫，本课时又学习了元素的概念，因此对这一观点的学习，是重点但不再是难点了，再者本课时对该观点只是初步学习，因此该观点本课时不宜过度拓展，因为在第四单元利用电解水实验探究水的组成和第五单元课题1《质量守恒定律》的教学中会通过电解水实验分析和水分解的微观过程的动画示意，再进一步深入学习，因此在“教学片段二”中我直接让学生对照实例讨论，初步构建化学变化中原子的种类不变，元素也不会改变的元素观这一核心观点。简明扼要，直击要害。

三、联系微观、实际，突出元素物质观

教学片段三：

练一练

下列说法是否正确，不正确的请加以改正。

1. 水是由一个氧元素和两个氢元素构成。

2. 二氧化硫分子由硫元素和两个氧元素组成。

[学生]1. 水由氧元素和氢元素组成或水由水分子构成......

2. 二氧化硫由硫元素和氧元素组成或一个二氧化硫分子由一个硫原子和两个氧原子构成......

[教师]从宏观角度，物质由元素组成，从微观角度，物质由分子、原子和离子等微粒构成，分子由原子构成。上述的两个习题中提到了分子、原子、元素、物质等概念，它们之间有什么关系呢？请同学们用标箭头的方式把它们之间的关系表示出来。

[实物投影]展示学生的结果。并让他们相互讨论纠错。

[多媒体]：

1.二氧化碳由 组成。

2.二氧化碳由 构成。

3.二氧化碳分子由 构成。

设计意图：虽然学生知道了元素的概念，但对它的认识是表面的、空洞的，那么如何让元素直观和丰满起来呢？那就必须让元素与物质联系起来，在学生已知分子、原子和离子等微观粒子构成的物质的基础上，我注重联系微粒观和生活实际，在“教学片断三”中我采用练习――总结――对比――再练习的方法，让元素与物质联系起来，变得直观具体，看得见也能摸得着。通过讲解、训练和对比，初步构建元素观中的元素组成物质，已发现的100多种元素组成了世界上几千万种物质这一观点。

教学片断四：

[教师]活动一：调查元素在地壳中、空气中、海洋中、生物细胞中、宇宙中等处的分布情况。

[学生]争先恐后的回答并相互补充。

[教师]总结。

地壳中：O、Si、Al、Fe...... 空气中：N、O...... 海洋中：O、H、Cl、Na...... 生物细胞中：O、C、H、N、Ca...... 宇宙中：H、He......

[教师]活动二：调查食品、补品、饮料、调味剂等物质的元素组成情况。

[学生]争先恐后的回答并相互补充。

[教师]展示一：

展示二：

产品名称：自然食用盐

配料表：食盐、碘酸钾、抗结剂

钙（以Ca计）mg/kg≥500

镁（以Mg计）mg/kg≥1000

钾（以K计）mg/kg≥300

碘含量（以I计）20-50mg/kg

净含量：400g

分装者名称：福建福州盐业分公司

[教师]引导学生分析，说明元素存在于物质中，它就在我们身边。当我们身体大量缺少某种元素时，就会生病。我们每天都必须均衡的摄取各种营养元素。最好是从食物中去获得。俗话说得好“药补不如食补”。

[多媒体]1.儿童、青少年缺乏维生素及矿物质元素的症状;

2. 微量元素对人体的作用及适宜摄入量;

3. 一些微量元素的食物来源。

设计意图：在学习元素分布情况时，没有采用教师介绍或阅读记忆的方式而是设计成“教学片断四”中的研究性学习，分小组分任务调查元素的分布情况和收集食品、补品、饮料、调味剂等标签，在小组收集资料和汇总的过程中，让学生切身的感受到元素存在真实性，让元素在学生的脑海中丰富和生动起来，真正意识到元素存在于身边的物质中，巩固元素的物质观。

四、结合元素周期表，探索元素规律观

教学片断五：

[教师]请同学们翻开教材中的元素周期表仔细观察，元素周期表有多少个横行？多少个纵行？

[学生]7个横行，18个纵行。

[教师]一个横行叫做一个周期，一个纵行叫做一个族（8、9、10三个纵行共同组成一个族），元素周期表有7个周期和16个族。

[探究]1.参见教材60页图3-17和61页表3-3，在元素周期表中逐一查询这些元素的有关信息（如它们在周期表中的位置、元素符号、相对原子质量，等等）并将其中标明的元素按照一定的标准进行分类（如含量的多少、属于金属元素还是属于非金属元素等）。

2. 考察每个周期开头的是什么类型的元素，靠近尾部的是什么类型的元素，结尾是什么类型的元素。说明元素之间存在着怎样的规律性联系？

[学生]每个周期的开头是金属元素，靠近尾部是非金属元素，结尾是稀有气体元素。

[教师]除第一周期外，其它周期从金属元素过渡到非金属元素，最后以稀有气体元素结尾，呈周期性变化。

设计意图：通过《元素》第一课时学习，学生对元素的概念、应用和存在有了一个初步的认识，在学生的脑海中已有了常见的一些元素，但是是个别、零碎和局限的。如何让元素系统呢？《元素》第二课时中对元素周期表教学是让元素有序系统的关键一环。初中化学对元素周期表的教学要求是很低的，新课标中要求是：能根据元素的原子序数在元素周期表中找到指定的元素。因为要求低，教师容易忽略该内容的教学，教学中往往是一带而过。只是不利于元素观构建的。元素周期表和周期律是元素观重要组成部分。上好这一课，让元素有序、规律化，是构建元素观的关键点之一。在“教学片断五”中我采用观察、讨论――汇报总结――再探究的教学方法，在课标教学要求范围内的基础上，让学生对元素周期表、周期律有一个初步认识，从宏观角度初步构建元素的规律性观点。

教学片段六：

[多媒体]

以上是1-3周期的元素原子结构示意图，请观察：

1.每一个横行（周期）排列特点。

2.每一个纵行（族）排列特点。

3.每个周期原子结构呈现哪些周期性变化？

[学生]每个周期原子电子层数相同，每个族原子的最外层电子数相同。

每一个周期从左到右，最外层电子数、质子数（或核电荷数）依次增加・・・・・・

设计意图：初中阶段对元素周期表的教学如果只停留“教学片断五”的层面，那么学生对元素周期表的认识只是表面的、浅层的。既然学生已经有了原子结构的基础，我认为可以从原子结构的层面再认识元素周期表，再总结出微观层面的周期律，这样学生对周期表的认识上升一个层次。也从微观角度初步构建规律性观点。

化学基本观念不是具体的化学知识，也不是化学知识的简单组合，它是学生通过学习化学课程后在头脑中提炼的，在考察相关的化学问题时所具有的基本概括性认识。它决定着学生对化学知识的深入理解和灵活应用，对提高学生的科学素养具有重要价值。因此对一种化学观念的构建要有一个完整规划体系。人教版九年级化学教材对元素观的呈现形式是：让学生掌握基本实验技能和空气、氧气的性质和变化的基础上进入微观世界，让学生接受微粒、认识各类微观粒子，帮助学生建立起比较扎实的微粒观，再基于原子概念提出元素概念，逐步构建元素观。这种构建思路是：分子和原子―原子―原子结构―离子―元素―物质分类―化合价―质量守恒定律。再通过化合价、依据化学式和化学反应中的相关计算，帮助学生对元素的认识从定性走向定量。因此对元素观的构建不是仅依赖《元素》这两节课教学就能够完成的，这两节课的教学只是建立起元素观的基本雏形，在后续的教学和训练中还要不断的巩固和提升。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部制订.义务教育化学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版集团，2012.1

[2] 毕华林，万延岚.化学基本观念：内涵分析和教学建构[J].中学化学教与学，2014.（7）：11-16

[3] 胡巢生.构建初中化学元素观的基本视角及教学价值中学[J].化学教学参考，2013，（11）：17-19