基于e-學(xué)習(xí)平臺(tái)的生態(tài)化學(xué)課堂教學(xué)*——以人教版“原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)”教學(xué)為例

瞿 洋

（江蘇省南通中學(xué) 江蘇南通 226001）

基于e-學(xué)習(xí)平臺(tái)的生態(tài)化學(xué)課堂教學(xué)*
——以人教版“原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)”教學(xué)為例

瞿 洋

（江蘇省南通中學(xué) 江蘇南通 226001）

生態(tài)化學(xué)課堂教學(xué)是以學(xué)生為主體，融通課堂教學(xué)環(huán)境和資源，實(shí)現(xiàn)師生發(fā)展與課堂和諧的化學(xué)教學(xué)。文章以“原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)”教學(xué)為例，探討如何基于e-學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行生態(tài)化學(xué)課堂教學(xué)，實(shí)現(xiàn)課堂的高效性。

e-學(xué)習(xí)；生態(tài)課堂；高效性

生態(tài)化學(xué)課堂教學(xué)與傳統(tǒng)化學(xué)課堂教學(xué)不同，它是以學(xué)生為主體，尊重學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，喚醒學(xué)生的主動(dòng)探索欲，實(shí)現(xiàn)學(xué)生發(fā)展與教學(xué)和諧統(tǒng)一的課堂教學(xué)。在信息時(shí)代，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化學(xué)課堂教學(xué)，可以借助大數(shù)據(jù)資源平臺(tái)，顛覆原有的教與學(xué)的姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的積極轉(zhuǎn)變，著重引導(dǎo)學(xué)生小組討論，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考、互相質(zhì)疑、合作探究，從而形成高效的課堂教學(xué)。生態(tài)化學(xué)課堂教學(xué)中，教師與學(xué)生建立平等、合作的師生關(guān)系，師生之間形成“學(xué)習(xí)共同體”，使課堂成為“靈動(dòng)”的課堂。

為落實(shí)教育 《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》和江蘇省中長(zhǎng)期教育改革發(fā)展規(guī)劃綱要，江蘇省教育廳決定在全省啟動(dòng)基礎(chǔ)教育數(shù)字化學(xué)習(xí)（以下簡(jiǎn)稱“e-學(xué)習(xí)”）試點(diǎn)工作，通過(guò)試點(diǎn)學(xué)校在課程、教材、教學(xué)、管理、評(píng)價(jià)等多方面進(jìn)行改革和創(chuàng)新，形成經(jīng)驗(yàn)，建成較為完善的e-學(xué)習(xí)平臺(tái)和豐富的e-學(xué)習(xí)課程資源。目前我校采用由上海易教信息科技公司研發(fā)的HappyClass智慧課堂系統(tǒng)及HappyClass智慧教學(xué)平臺(tái)，是基于PAD電子書(shū)包的移動(dòng)學(xué)習(xí)完整解決方案。我校在原有微格錄播室的基礎(chǔ)上，將“數(shù)字化學(xué)習(xí)”升級(jí)為“e-學(xué)習(xí)”，學(xué)生可使用PAD或其他智能終端參與學(xué)習(xí)，e-學(xué)習(xí)教學(xué)平臺(tái)為教師和學(xué)生提供了一種高效的生態(tài)化學(xué)課堂教學(xué)模式。

一、設(shè)計(jì)思想

美國(guó) 《國(guó)家教育技術(shù)規(guī)劃2010》（NETP2010）提出：“基于技術(shù)的聯(lián)通教學(xué)模式，借助技術(shù)的力量，學(xué)習(xí)者、教育者、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)環(huán)境緊密連接，獲取最有效、最賦能的學(xué)習(xí)支持與服務(wù)［1］。”基于e-學(xué)習(xí)平臺(tái)的生態(tài)化學(xué)課堂教學(xué)，有利于學(xué)生主動(dòng)參與課堂建構(gòu)，改變滿堂“灌輸知識(shí)”的課堂教學(xué)，將知識(shí)變成問(wèn)題，讓學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、主動(dòng)探索。運(yùn)用多媒體技術(shù)手段，及時(shí)地獲取學(xué)生的反饋情況，有助于教師在課堂上更加有效地對(duì)學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行鞏固。在師生互動(dòng)的愉快氛圍中，教師與學(xué)生平等對(duì)話，有效的化學(xué)學(xué)習(xí)就是通過(guò)思想與思想的撞擊，情感與情感的交流，知識(shí)與知識(shí)的鏈接來(lái)達(dá)成的［2］。筆者選取了人教版選修3《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》［3］中第一章第2節(jié)“原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)”為課題，基于e-學(xué)習(xí)平臺(tái)的生態(tài)化學(xué)課堂教學(xué)模式，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)價(jià)、反思與改進(jìn)，現(xiàn)將課堂主要環(huán)節(jié)和教學(xué)反思闡述如下。

二、主要環(huán)節(jié)

環(huán)節(jié)一：為什么學(xué)？

［PPT投影］（科學(xué)史話）在布瓦博德朗發(fā)現(xiàn)元素鎵之前，門捷列夫準(zhǔn)確預(yù)言在鋅與砷之間存在類鋁元素和類硅元素。

提問(wèn)：在19世紀(jì)科技水平并不發(fā)達(dá)的時(shí)代，門捷列夫就能準(zhǔn)確預(yù)言，讓人非常欽佩。你知道門捷列夫成功預(yù)言的依據(jù)是什么嗎？

學(xué)生齊答：元素周期律。

點(diǎn)題：元素周期律是學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的重要工具，看來(lái)我們有必要在必修2的基礎(chǔ)上，繼續(xù)深入地研究原子結(jié)構(gòu)與元素周期律的關(guān)系，或許你又會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)。

設(shè)計(jì)意圖：用科學(xué)史上真實(shí)的故事讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到元素周期律的重要性，激發(fā)繼續(xù)探究的積極性，為本節(jié)課奠定良好的情感基礎(chǔ)。

環(huán)節(jié)二：確定探究模式

提問(wèn)：必修2中學(xué)習(xí)了原子半徑的變化，你知道原子半徑發(fā)生了怎樣的變化嗎？

學(xué)生A：同一周期原子半徑從左到右逐漸減小，同一主族原子半徑從上到下逐漸增大。

追問(wèn)：用一句話概括。

學(xué)生A：原子半徑隨著核電荷數(shù)遞增發(fā)生周期性變化。

追問(wèn)：你知道原子半徑為什么發(fā)生這樣周期性遞變嗎？

［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生利用PAD資源包中提供的原子半徑變化圖、原子核外電子排布圖等學(xué)習(xí)資料，互相交流、討論，得出結(jié)論：影響原子半徑的主要因素是能層數(shù)和核電荷數(shù)。

提問(wèn)：電子的能層數(shù)對(duì)原子半徑有什么影響？

學(xué)生B：能層數(shù)越多，原子的半徑越大。

提問(wèn)：核電荷數(shù)對(duì)原子半徑有什么影響？

學(xué)生B：核電荷數(shù)越多，對(duì)電子的吸引越大，原子半徑越小。

追問(wèn)：這兩個(gè)因素的影響趨勢(shì)一致嗎？最終導(dǎo)致什么樣結(jié)果？

學(xué)生B：不一致，原子半徑發(fā)生周期性變化。

［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生在PAD上及時(shí)作答。

題1：短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相對(duì)位置如表1所示，它們的原子半徑大小排序正確的是 （）

表1

A．r（X）＞r（Y）＞r（Z）＞r（W）

B．r（Z）＞r（X）＞r（W）＞r（Y）

C．r（Z）＞r（W）＞r（Y）＞r（X）

D．r（Z）＞r（W）＞r（X）＞r（Y）

［結(jié)果反饋］

［師生互動(dòng)］從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，有2人沒(méi)有選擇D。請(qǐng)不同觀點(diǎn)的同學(xué)分別表達(dá)自己的觀點(diǎn)和理由，學(xué)生之間互相提問(wèn)、解答。

教師追問(wèn)：解決這類問(wèn)題的方法是什么？（原子半徑變化規(guī)律、選擇參照元素比較）；繼續(xù)追問(wèn)：如果比較X、Y對(duì)應(yīng)離子半徑或Z、W對(duì)應(yīng)離子半徑呢？（核外電子排布相同時(shí)，核電荷數(shù)越大，離子半徑越?。?。

過(guò)渡：回顧一下我們探究的過(guò)程：首先我們觀察到原子半徑的周期性遞變情況，接著分析了影響原子半徑變化的主要因素，最后我們又運(yùn)用原子半徑的變化規(guī)律進(jìn)行判斷。其實(shí)研究元素周期律中其他性質(zhì)變化的探究模式是類似的，接下來(lái)請(qǐng)同學(xué)們以相同的探究模式來(lái)研究元素的性質(zhì)——電離能和電負(fù)性。

設(shè)計(jì)意圖：在學(xué)生熟悉的必修2原子半徑變化的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)原子半徑的影響因素進(jìn)行分析探討并加以運(yùn)用，不僅掌握了新知識(shí)，還為接下來(lái)的兩個(gè)性質(zhì)的探究提供了很好的模式參照，有利于學(xué)生的自主建構(gòu)。利用e-學(xué)習(xí)平臺(tái)的及時(shí)反饋，達(dá)到師生、生生之間的互動(dòng)交流，促進(jìn)生態(tài)課堂的和諧發(fā)展。

環(huán)節(jié)三：運(yùn)用探究模式

［小組討論］1．第一電離能的變化趨勢(shì)。

2．為什么會(huì)出現(xiàn)反?，F(xiàn)象？偶然還是必然？

3．引起第一電離能周期性變化的本質(zhì)原因。

［師生互動(dòng)］學(xué)生C：同一周期從左往右第一電離能逐漸增大，同一主族從上到下第一電離能逐漸減小，第一電離能隨著核電荷數(shù)遞增發(fā)生周期性變化。

學(xué)生D：可能和電子排布有關(guān)，比如N和O，從核外電子排布上看，N的核外電子排布式1s22s22p3，O的核外電子排布式1s22s22p4，是不是N比較穩(wěn)定？不確定。

教師提示：當(dāng)原子核外的電子排布在能量相等的軌道上形成全空、半滿或全滿的結(jié)構(gòu)時(shí)，原子的能量較低，元素的第一電離能也較大。同學(xué)們可以試著比較一下Be和B、Mg和Al、P和S，反常現(xiàn)象是偶然還是必然結(jié)果？

學(xué)生齊答：是必然結(jié)果。

學(xué)生F：核外電子排布的周期性變化引起了第一電離能的周期性變化。

［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生在PAD上及時(shí)作答。

題2：表2中的每列數(shù)據(jù)從上到下代表鈉、鎂、鋁逐級(jí)失去電子的電離能。

（1）為什么原子的逐級(jí)電離能越來(lái)越大？根據(jù)原子逐級(jí)電離能的突變，判斷X、Y、Z分別代表哪種元素？（2）X、Y、Z的電離能與它們的常見(jiàn)化合價(jià)之間有什么聯(lián)系？

表2

［結(jié)果反饋］學(xué)生G：在原子失去第一個(gè)電子的基礎(chǔ)上再失去第二個(gè)電子更加困難，因此原子的逐級(jí)電離能越來(lái)越大。根據(jù)逐級(jí)電離能的突變，判斷出X是Mg，Y是Al，Z是Na。

學(xué)生H：Mg的常見(jiàn)價(jià)態(tài)是+2價(jià)，所以第二電離能和第三電離能之間出現(xiàn)了突變；Al的常見(jiàn)價(jià)態(tài)是+3價(jià)，所以第三電離能和第四電離能之間出現(xiàn)了突變；Na的常見(jiàn)價(jià)態(tài)是+1價(jià)，所以第一電離能和第二電離能之間出現(xiàn)了突變。

贊許：同學(xué)們說(shuō)得非常好！

過(guò)渡：請(qǐng)同學(xué)們?cè)賮?lái)判斷這兩句話是否正確：NaCl是離子化合物，由金屬元素與非金屬元素結(jié)合生成的化合物一定是離子化合物。HCl是共價(jià)化合物，由非金屬元素結(jié)合生成的化合物一定是共價(jià)化合物。

［小組討論］1．為什么引入電負(fù)性概念？

2．電負(fù)性的變化趨勢(shì)？

3．引起電負(fù)性周期性變化的本質(zhì)原因是什么？

4．電負(fù)性有哪些應(yīng)用？

［師生互動(dòng)］學(xué)生I：電負(fù)性是用來(lái)描述不同元素的原子對(duì)鍵和電子吸引能力的大小。

學(xué)生J：同一周期從左往右電負(fù)性逐漸增大，同一主族從上到下電負(fù)性逐漸減小，電負(fù)性隨著核電荷數(shù)遞增發(fā)生周期性變化。

學(xué)生K：應(yīng)該是核外電子排布的周期性變化引起了第一電離能的周期性變化。

學(xué)生L：判斷元素的金屬性非金屬性強(qiáng)弱。

教師提示：金屬的電負(fù)性一般小于1．8，非金屬的電負(fù)性一般大于1．8；位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”的電負(fù)性在1．8左右。

學(xué)生M：判斷元素化合價(jià)的正負(fù)。

［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生在PAD上及時(shí)作答。

題3：下列化合物中屬于離子化合物的是______，屬于共價(jià)化合物的是______。（填序號(hào)）

①CaF2②PH3③Si3N4④Li2O ⑤AlCl3

［結(jié)果反饋］學(xué)生N：①④⑤有金屬性較強(qiáng)的元素和非金屬性較強(qiáng)的元素，是離子化合物。

學(xué)生O：我不同意，因?yàn)殡娊釧lCl3無(wú)法制取金屬鋁，說(shuō)明AlCl3不是離子化合物。

教師提示：兩位同學(xué)的回答似乎都有道理，今天我們學(xué)習(xí)了電負(fù)性，就多了一種判斷的方法。有這樣一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性規(guī)律：如果兩原子電負(fù)性差值大于1．7，主要形成離子鍵；如果兩原子電負(fù)性差值小于1．7，主要形成共價(jià)鍵。請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)這條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律判斷一下，AlCl3是屬于離子化合物物還是共價(jià)化合物？

學(xué)生齊答：共價(jià)化合物。

追問(wèn)：電負(fù)性還有哪些應(yīng)用？

學(xué)生P：判斷化學(xué)鍵的類型。

［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生在PAD上及時(shí)作答。

題4：圖1是用電負(fù)性數(shù)據(jù)制作的第三周期元素的電負(fù)性變化圖，請(qǐng)用類似的方法制作第ⅠA、ⅦA族元素的電負(fù)性變化圖。

［結(jié)果反饋］學(xué)生Q：第ⅠA、ⅦA族元素的電負(fù)性隨著核電荷數(shù)增大逐漸減小。

追問(wèn)：有沒(méi)有什么不同？縱坐標(biāo)呢？

學(xué)生Q：第ⅠA比ⅦA族的電負(fù)性小，ⅦA族的非金屬性強(qiáng)。

設(shè)計(jì)意圖：環(huán)節(jié)二的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生自主探究第一電離能和電負(fù)性的變化規(guī)律以及應(yīng)用，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的方式轉(zhuǎn)變產(chǎn)生一定的影響。教師適時(shí)地給予學(xué)生鼓勵(lì)和提示，幫助學(xué)生理清問(wèn)題的思路，完成最近發(fā)展區(qū)的超越。

環(huán)節(jié)四：拓展探究模式

提問(wèn)：元素的性質(zhì)都發(fā)生了周期性遞變，你認(rèn)為哪個(gè)性質(zhì)周期性遞變是其他性質(zhì)發(fā)生周期性遞變的本質(zhì)原因呢？

學(xué)生齊答：核外電子排布的周期性變化。

教師：元素周期律可以將元素的性質(zhì)、位置、結(jié)構(gòu)三者有機(jī)地聯(lián)系在一起，是我們學(xué)習(xí)和研究元素性質(zhì)的重要工具。利用元素周期律，我們可以更加有方向性地研究某些元素的性質(zhì)，我們同學(xué)也可以成為門捷列夫一樣的“預(yù)言家”。

［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生在PAD上及時(shí)作答。

上網(wǎng)查閱資料，比較鋰和鎂在空氣中燃燒的產(chǎn)物，鈹和鋁的氫氧化物的酸堿性以及硼和硅的含氧酸酸性的強(qiáng)弱，說(shuō)明對(duì)角線規(guī)則，并用這些元素的電負(fù)性解釋對(duì)角線規(guī)則。

［結(jié)果反饋］學(xué)生R：鋰在空氣中燃燒的產(chǎn)物是Li2O，不是過(guò)氧化物；鎂在空氣中燃燒的產(chǎn)物是MgO。

學(xué)生S：鈹?shù)臍溲趸锍蕛尚?，鋁的氫氧化物也呈兩性。

學(xué)生T：硼酸和硅酸都屬于弱酸。

教師提示：在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的性質(zhì)有些相似，被稱為“對(duì)角線規(guī)則”。

設(shè)計(jì)意圖：在當(dāng)前知識(shí)大爆炸的信息時(shí)代，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)搜索信息是學(xué)習(xí)者必備的學(xué)習(xí)能力，本課基于e-學(xué)習(xí)平臺(tái)的技術(shù)支持，有條件讓學(xué)生課堂上進(jìn)行上網(wǎng)查閱資料。另一方面，也給學(xué)生啟示：元素周期律的探究還未完，更多的規(guī)律可以繼續(xù)探究。知識(shí)的獲取不能僅局限于課堂內(nèi)，更應(yīng)拓展于課堂外的大世界。

三、教學(xué)反思

葉圣陶先生說(shuō)過(guò)：教師之為教，不在全盤(pán)授予，而在相機(jī)誘導(dǎo)，必令學(xué)生運(yùn)其才智，勤其練習(xí)，領(lǐng)悟之源廣開(kāi)，純熟之功彌深，巧為善教者也。在高中化學(xué)課程改革不斷深入的今天，基于e-學(xué)習(xí)平臺(tái)的生態(tài)化學(xué)課堂教學(xué)應(yīng)更加關(guān)注學(xué)生的內(nèi)心世界、關(guān)注學(xué)生的個(gè)體需求、關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展，達(dá)到“教是為了不教”的最高境界。

（1）利用e-學(xué)習(xí)平臺(tái)，建立師生共同體

多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式產(chǎn)生了較大的沖擊，“一支粉筆、三尺講臺(tái)”不再是教師的獨(dú)有寫(xiě)照，教師所擁有的課堂資源也不是獨(dú)享的，而是學(xué)生和教師共享的。在生態(tài)課堂中，教師、學(xué)生、環(huán)境等多因素形成一個(gè)系統(tǒng)的、動(dòng)態(tài)的、生成的整體。課堂提問(wèn)不再是教師的特權(quán)，學(xué)生同樣享有平等的權(quán)利，師生、生生之間的交流變得和諧而又靈動(dòng)。

（2）把握理論高度，切合學(xué)生實(shí)際

本節(jié)課在復(fù)習(xí)必修2核外電子排布、元素的金屬性與非金屬性等性質(zhì)周期性變化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從原子半徑、電離能以及電負(fù)性三方面探究元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律。這部分內(nèi)容的理論性較強(qiáng)，例如原子的半徑事實(shí)上是無(wú)法測(cè)定的，一般來(lái)說(shuō)原子半徑指共價(jià)半徑或金屬半徑或范式半徑，所以不需要過(guò)度地提高理論性內(nèi)容的高度，從學(xué)生實(shí)際的認(rèn)知水平出發(fā)，切合學(xué)生的實(shí)際，根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的理解水平實(shí)施教學(xué)即可。

（3）建構(gòu)探究模式，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式

e-學(xué)習(xí)的興起和發(fā)展是對(duì)傳統(tǒng)教育方式、學(xué)習(xí)方式的觀念轉(zhuǎn)變，借助信息技術(shù)，學(xué)習(xí)的途徑變得非常廣泛。傳統(tǒng)的課堂中，教師往往“手把手”地牽著學(xué)生往前走，而在生態(tài)課堂中，教師帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)建構(gòu)某種相似的規(guī)律探究模式，“放開(kāi)手”地讓學(xué)生進(jìn)行遷移學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得學(xué)習(xí)的方法。

［1］ 祝智庭，賀斌．解析美國(guó)《國(guó)家教育技術(shù)規(guī)劃2010》［J］．中國(guó)電化教育，2011，（6）

［2］ 沈世紅．對(duì)話——“生態(tài)化學(xué)”理念下的教育哲學(xué)［J］．化學(xué)教與學(xué)，2012，（6）

［3］ 宋心琦主編．普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)版教科書(shū)·化學(xué)選修3（選修）［M］．北京：人民教育出版社，2009

［4］ 中華人民共和國(guó)教育部．普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) （實(shí)驗(yàn)）［M］．北京：人民教育出版社，2003

1008-0546（2015）11-0053-04

G633．8

B

10.3969/j．issn．1008-0546．2015．11．017

*本文是江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2013年度重點(diǎn)課題“基于‘學(xué)科觀念’建構(gòu)的高中化學(xué)生態(tài)課堂研究”（課題編號(hào)：B-b/ 2013/02/340）成果之一，作者為課題組成員之一。