元素周期表的設計及結構的探究摘要：在新課程的具體實施過程中許多化學教育工作者雖已認識到轉變學生的學習方式對于學生未來發(fā)展的重大意義，但對于如何實施探究教學卻感到非常困惑。有鑒于此，本文介紹了一節(jié)化學探究教學課，并就在化學課堂上如何進行探究教學這一問題談了一些認識。關鍵詞：探究學習探究教學教學模式元素周期表前言探究教學理論要轉化為教學實踐，須解決好探究教學的實施問題。在化學課堂上如何進行探究教學是廣大化學教師普遍關心的問題?，F(xiàn)向大家介紹“元素周期表的設計及結構的探究”這節(jié)課。該課主要是圍繞元素周期表的設計及其結構的探究而展開的，課上師生共同討論，氣氛活躍，效果很好。元素周期律和周期表，揭示了元素之間的內在聯(lián)系，反映了元素性質與原子結構的內在關系，具有特殊的探究意義。但是，目前對于元素周期表的教學卻鮮有探究，比較普遍的做法是教師引導學生觀察給定的元素周期表并總結出其編排規(guī)律。這樣的做法雖簡單易行，但是對學生的能力發(fā)展有多大意義呢？對這節(jié)課我們設計了以下教學思路：課前布置探究任務，請同學們設計圖表來表示1-18號元素的周期性變化規(guī)律，然后在課上展示設計成果并闡述設計意圖，教師引導學生就不同的設計方案展開充分的討論并探究元素周期表的結構和編排原則。教學目標分析知識與技能（1）理解元素周期律、元素周期表的基本內容。2．過程與方法（1）能夠設計出適當?shù)膱D表來表示1-18號元素的周期性變化規(guī)律。（2）能夠通過課堂討論探究出元素周期表的編排原則并畫出元素周期表的基本框架。3．情感、態(tài)度與價值觀（1）體會對比、歸納、總結等科學方法在探究學習中的應用；（2）認識到合作、交流在科學探究學習中的重要作用。（3）能從元素周期表的設計與探究過程中體驗到科學探究需要堅持不懈的努力；三、課堂教學實錄1．明確探究目的和任務師：前面兩節(jié)課我們共同探究了元素周期律，元素的性質為什么會出現(xiàn)周期性的變化規(guī)律呢？生：元素性質的周期性變化是元素原子核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化的必然結果。師：那么，有沒有一種圖表可把元素性質的周期性變化規(guī)律很好地表現(xiàn)出來呢？這一節(jié)課我將#和同學們一起來探究一下元素周期表的結構。（多媒體投影探究目的）.完成設計（此部分工作可布置在課前完成）師：（就設計過程中碰到的問題對學生作出種種引導提問）生：（完成圖表的設計工作）.課堂討論師：根據形狀的不同，我將你們設計的圖表大致分成如下幾類：線形、角形、螺旋形、圓形和扇形。下面就請同學們來欣賞一下你們自己的作品。在欣賞的同時，我想請設計者介紹設計意圖，其余同學要注意分析，看看是否存在合理性，是否還有不足之處。設計者1：提到設計思路，我還真的說不出來。我是在一個偶然的情形下才有了靈感，隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子數(shù)會出現(xiàn)由1到8的周期變化現(xiàn)象。（見圖1）圖1生A：你設計的圖，橫坐標代表什么？縱坐標代表什么？設計者1：橫坐標為原子最外層電子數(shù)，縱坐標為原子序數(shù)。生B：如果從18號元素繼續(xù)排下去，這幅圖會很大的，我認為這種設計不太合理。生C：我也同意生B的觀點。師：看的出來，孫雅同學確實動了不少腦筋，她的這幅圖在一定程度上確實能體現(xiàn)元素原子核外電子排布的周期性，但也存在著同學們所說的不可忽略的缺陷。下面別的同學也談談自己的設計思路吧！設計者2：我的這個元素周期表是樓梯形狀的。我把原子具有相同電子層數(shù)的元素排列在一層上面。（見2）生D：你的表設計得很漂亮，但是樓梯的走勢為什么向下呢？原子序數(shù)應該是遞增的嘛!設計者2：因為由H-He,Li-Ne,Na-Ar原子的半徑都是逐漸減少的呀！師：大家討論得很有道理，徐吟吟同學的元素周期表設計得很有意思。上面我們看了兩張“線型圖”，接下來讓我們來欣賞一張“螺旋圖”吧！設計者3：我發(fā)現(xiàn)1?18號元素最外層電子數(shù)有一種循環(huán)規(guī)律，即3?10號元素最外層電子數(shù)由1遞增到8,H?18號元素也如此，但H、He有些特別，它們最外層電子數(shù)分別為1、2,而第3號元素Li最外層電子數(shù)又變成了1……按箭頭方向元素原子序數(shù)依次遞增，短線所連原子的最外層電子數(shù)相同，這樣每繞一周，元素原子最外層的電子重復出現(xiàn)由1依次遞增到8的周期性變化。師：請同學們比較這個設計方案與上面兩種設計方案有什么異同？哪種設計更合理呢?生E：“螺旋式”元素周期表者具有延續(xù)性，我認為更好生F：但是我覺得“螺旋式”周期表不太美觀，也不便于觀察。（此時，全班嘩然，議論紛紛，課堂氣氛異?；钴S）師：同學們說的又道理，我們再來看看“角形”和“同心圓”吧。設計者4：因為元素原子的最外層電子數(shù)隨原子序數(shù)的遞增重復出現(xiàn)1-8的周期性變化（H、He除外），所以我把圖設計成8個角，然后把原子最外層電子數(shù)相同的元素放在同一角中，且按逆時針方向將各角中的元素按原子序數(shù)遞增的順序排列。生G：按照這種方式排列確實能體現(xiàn)1?18號元素原子核外電子排布的周期性變化，但He最外層是兩個電子，我認為應把它與Be、Mg放在同一個角中。生H：我不同意你的觀念，He、Ne、Ar原子都達到穩(wěn)定結構了，當然應該放在同一個角里。師：同學們，你們認為誰更有說服力？（經過激烈的討論，一致認為把He與Ne、Ar歸為一類）設計者5：我也談談自己的設計意圖吧！因為元素最外層電子數(shù)由1一8周期性變化，所以我將表畫成一個圓，并且將圓等分成8等份，每份為最外層電子數(shù)相同的元素的組合，由內而外每一圈為一個周期，最后將稀有氣體元素歸為一類，但這張表并不適用于所有元素。生H：王立成和周定浩、尹超三位同學的設計思路差不多，又各有優(yōu)缺點，若能把三者的優(yōu)點結合起來就好了。師：生H說得很對，下面的姚旭同學的“扇形”圖就有這樣的效果哦!師：扇形圖是元素周期表的一種形式，目前人們還在使用它，而當年門捷列夫等科學家花了近40年的時間才研制出來。（同學們異常興奮，沉浸在成功的喜悅之中）師:從前面的討論可以看出所設計的圖形越簡單，規(guī)律越明顯越好。如果我們把扇形頂部的“螺絲”打開，“扇形圖”就變成為人們目前廣泛使用的元素周期表了?。▌赢嬶@示）.得出元素周期的編排規(guī)律師：剛才幾位同學談了他們設計的圖表，同學們認為哪種設計較為合理？為什么？哪種設計明顯不合理？你能提出什么修改建議？生：（進行小組討論）師：下面請大家自己總結書本上的元素周期表的編排規(guī)律。生：把原子電子層數(shù)相同的元素按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排成橫行，把不同橫行中原子最外層電子數(shù)相同的元素，按電子層遞增的順序由上而下排成縱行。（多媒體投影元素周期表的編排規(guī)律）.進一步探究元素周期表的結構師：按照這樣的原則，周期表第四周期的第一、二個元素應該是什么？生：19號K和20號Ca。師：已知第四周期共有18種元素，21?30號元素原子核外電子排布與Al、Si、P、S、Cl、Ar差別很大，而31?36號元素原子核外電子排布依次與Al、Si、P、S、Cl、Ar較為相似，請問21?30號元素該如何安置呢？生：（小組討論）生：Na、Mg下面依次排K、Ca留出10個空格依次安置21?30號元素，然后依次排31~36號元素。師：很好！請同學們畫出元素周期表基本框架，標出列序數(shù)、周期序數(shù)，并將已學過的元素填入所畫的周期表中。（動畫顯示元素周期表）生：（畫出元素周期表的框架圖并相互討論）6．評價、反思師：請同學們填寫你手中的“探究活動評價”表，對今天的學習活動進行簡單地歸納和總結，你們也可以相互交流今天探究過程中的感受和體會。生：（對學習活動進行評價）三、教學反思這節(jié)課從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個緯度設計探究目的，并向學生明確提出了這些目的，可幫助學生明確探究目的并以此為目標不斷調整自己的學習活動。本節(jié)探究課從提出問題、完成設計、課堂討論直至形成結論及評價反思，探究思路非常清晰，整個探究過程圍繞著“元素周期表的設計和其編排規(guī)律的討論”這一主題展開，始終有條不紊地進行。本節(jié)課真正做到了由注重“教”到注重“學”的轉變，在探究的每一環(huán)節(jié)上都注重學生的主動參與，把教學作為幫助學生建構知識的動態(tài)過程，允許學生對知識的合理性提出質疑和探究，這不僅可以改善學生的認知結構，而且有助于學生理解和掌握科學方法，培養(yǎng)科學的態(tài)度和探索未知世界的能力。事實證明學生有能力進行科學探究，他們的設計構思奇特并富有科學性，探究工作進行得非常出色。在這樣的創(chuàng)造性勞動中，學生的發(fā)散性思維真正得到了拓展，在此基礎上再組織學生進行充分的討論，然后回顧歷史，讓學生沿著科學家的探究之路進行探討，從而體驗科研的艱辛與成功的喜悅。本次探究活動的一個顯著特點就是高度重視課堂討論，而這同時也是本節(jié)探究課的中心環(huán)節(jié)。在這樣的課堂上，學生可以提出自己的疑問、設想，并和老師、同學一起討論，他們所提出的任何問題都會得到應有的重視，因為教師正是要努力挖掘學生的真實想法以此來指導他們的學習。有些同學的設計極具創(chuàng)意，但是卻不能將其獨到的見解適當?shù)乇硎龀鰜?，甚至未清楚地意識到自己的創(chuàng)新之處，這時老師應及時給予鼓勵和引導，幫助他們挖掘設計中的創(chuàng)新點并將其表達出來，并且積極參與到各小組的討論活動中并提出問題供學生思考，如：你認為哪種設計明顯不合理？你能提出什么修改建議？書上的元素周期表比起我們的設計，不同點在哪里？你的設計是怎樣的？是不是合理呢？你打算在哪些方面做出修改？評價與反思是整個科學探究活動的重要要素，它貫穿于探究活動的全過程，是提高科學探究的有效性，確保學習質量的一種主要策略和機制。評價與反思也是本次探究活動頗具特色的環(huán)節(jié)之一，