“問題導學法”的實踐研究
——以“元素周期律”教學為例

曾秀瓊

“問題導學法”的實踐研究
——以“元素周期律”教學為例

曾秀瓊

（廣東省增城市第一中學廣東增城511300）

以人教版必修2第一章第二節(jié)《元素周期律》第二部分——“元素周期律”的教學為例，介紹化學理論課的課型研究和“問題導學法”在中學化學常態(tài)課的教學實踐。

元素周期律；問題導學法；課型；化學理論課

一、教學設計背景

1．課型研究在中學化學常態(tài)課教學中的重要性

課堂教學的課型泛指課的類型或模型，是課堂教學最具有操作性的教學結構和程序?，F代教學理論認為，教學過程結構是課型分類的主要依據之一，特定的課型必然有特定的教學過程結構。教師通過對課型的研究，能更好地掌握各種課型的教學目的、教學結構、教學方法等方面的規(guī)律，提高教學設計、實施和評價的能力。

2014年，廣州市化學教研室發(fā)布了教學研究成果《中學化學基本課型研究》，研究者對各種類型的課在教學觀、教學策略、教材、教法等方面的共同特征進行抽象、概括的基礎上形成的五種化學基本課型，分別是：元素化合物課、概念原理課、技能（程序）課、高級技能（問題解決）課，復習課。教研室并對每種課型給出了科學取向教學論指導下的一些建議，例如原理課的顯性教學任務：（1）知道原理是什么（如果—那么，原因—結果）。（2）知道原理為什么是這樣的。（3）運用原理去辦事（解釋、預測或控制變量之間的相互作用）。（4）辨明新原理與有關原理的關系，形成原理系統，學習方式有例規(guī)法和規(guī)例法等。

筆者根據所學到的教學理論對人教版教科書《化學必修2》的教學內容逐一進行了課型教學實踐研究，充分認識到課型研究在常態(tài)課教學中的重大作用，深刻認識到教師對不同課型的理解和組織對常態(tài)課教學成敗的舉足輕重的影響：

（1）教師應針對不同的課型設計教學目標，例如對同一知識點，在新授課和復習課的教學目標應有所不同。而不同的教學目標應采取不同的教學活動來實現。

（2）元素化合物課、概念原理課、技能（程序）課、高級技能（問題解決）課這些特定的課型有著其特定的教學過程結構，教師能夠熟悉的話，必然很大程度地減輕備課的壓力，提高課堂效率，尤其是對新手教師而言。

2．“問題導學法”對化學理論課教學的指導意義

“問題導學法”教學起源于美國教育學家杜威的“從做中學”的解決問題的思維方法。使之形成理論并作出新發(fā)展的是美國心理學家布魯納，他在《發(fā)現的行為》一文中指出：“發(fā)現不限于尋求人類尚未知曉的事物，確切地說，它包括用自己的頭腦親自獲得知識的一切方法。”

“問題導學法”是依據所教學生的知識層次、能力層次、智力層次的總體水平，而對范例教學要素探究學習和對問題解決學習進行優(yōu)化的教學策略。該模式以教材或補充教材為基礎，以問題為杠桿，既重視教師指導、點拔、示范的教的過程，更注意學生主體意識、主動學習、能力遷移、自主探究的學的過程；以教為前導，以學生為主體，著眼于提高課堂教學效率和課堂教學的四維目標，即傳授知識（基礎目標）、培養(yǎng)能力（主體目標）、發(fā)展智力（深化目標）、塑造人格（主體目標），以實現課堂教學形式的根本性轉變。

所以“問題導學法”和傳統的“講授法”為主的教學方法明顯不同，“問題導學法”提倡不把現成的知識提供給學習者，而是從青少年好奇、好問、好動的心理特點出發(fā)，在教師的引導下，依靠教師和教材所提供的材料，讓他們自己去發(fā)現、回答和解決問題，使他們成為知識的發(fā)現者，而不是消極的接受者。“問題導學法”能很好地體現現代教育學中的“以教師為主導，以學生為主體”教學原則。

而化學概念（理論）課的教學目標重視概念的建立過程，要讓學生感受、理解概念和理論的產生和發(fā)展過程，培養(yǎng)學生的思維能力、科學精神和創(chuàng)新意識。這就要求教師在上概念（理論）課時，（1）要提供盡可能充足的實驗事實或數據，幫助學生形成概念。（2）要注意運用準確、簡明和邏輯性強的語言，通過歸納的方法，抽象化學事實和化學現象的本質特征，或通過演繹的方法，分析新概念與原有概念的異同，給概念下定義。（3）要在初步建立概念后，通過正、反例分析以及范圍、條件的討論，幫助學生理解概念（理論）的內涵。（4）要在初步建立概念的基礎上，及時通過概念的運用，鞏固概念，并在后續(xù)學習中發(fā)展概念。

故此，在化學概念（理論）課的教學中應用“問題導學法”：（1）可用問題引導學生學習概念（理論）的內涵和外延，達成教學目標。（2）化學概念（理論）課缺少直觀、形象的實驗，比較枯燥，可用問題組組織學生展開交流、討論，引起學生學習的興趣，發(fā)揮學生的主體作用。

近年來，我校大力開展“20+20”高效課堂下實踐“問題導學，啟迪思維”的課堂教學研究。筆者也借此春風，在課型研究的同時滲透“問題導學法”，開展了校級小課題研究《以“問題導學”為利刃，破解化學基本理論的學習障礙——＜物質結構元素周期律＞的教學實踐研究》。下面謹據切身感受，以“元素周期律”這一部分的教學為例，對“問題導學法”在化學理論課的應用談談一孔之見。

二、教學內容的分析選擇

1．“元素周期律”在中學化學的重要性

《化學課程標準》要求學生“能結合有關數據和實驗事實認識元素周期律，了解原子結構與元素性質的關系”，教師據此一般會提出必修內容的知識與技能目標要求：（1）通過表格分析有關數據（原子核外電子排布、原子半徑、元素的主要化合價等），認識元素周期律。（2）通過實驗探究和事實，能以第三周期為例，認識同一周期內元素性質的遞變規(guī)律與原子結構的關系。

元素周期律的學習屬于概念理論課，化學概念理論的教學是掌握化學知識的關鍵，是學生學習化學運用科學的基礎，在中學化學中具有舉足輕重的地位。

元素周期表和元素周期律是學習和研究化學的重要工具，元素周期表的認識對學習化學有著非常重要作用。著名化學家傅鷹曾經說：“我們可以毫不夸大地說，若無周期律，特別是周期表，化學就不可能有今天?！?/p>

元素周期律是對元素性質呈現周期性變化實質的揭示，通過本節(jié)的學習，可以使學生對以前學過的知識進行概括、綜合，實現由感性認識上升到理性認識；同時，也會以此理論來指導后續(xù)學習（它是選修3必要的基礎知識），所以，學好元素周期律是十分重要的。

2．“元素周期律”的學習障礙調查及原因分析

元素周期律知識盡管具有較強的邏輯性，教學中會呈現豐富的實驗和事實讓學生分析，學生應該能基本掌握相關內容的。但據筆者訪談學生得出的調查結果，學生往往覺得周期律容易掌握某一部分，但整體的變化規(guī)律難以掌握，并且大部分學生不會應用周期律來解決實際的化學問題。

表1 《物質結構元素周期律》學習障礙點調查結果

表2 學習《物質結構元素周期律》的過程中，遇到的學習障礙總體評價

為什么會出現這樣的學習障礙呢？筆者認為主要有如下的原因：

（1）在元素周期律的教學中，教師沒能體現出教材本身的邏輯系統，不重視理論推理，致使學生的邏輯思維能力培養(yǎng)不到位。

（2）元素周期律實質上就揭示了微觀結構和宏觀性質之間的內在聯系，雖然原理簡單，但是學生在進入高中學習后，第一次接觸宏觀現象與微觀結構之間的結合點，在理解和掌握原理上都存在困難，加上教師容易在教學中以“講授法”為主，這就致使學生很容易落入死記硬背、生搬硬套的化學學習誤區(qū)。

（3）在應試模式下的教學，存在著一種怪圈——初、高中化學教學的課時和內容都有很大的“縮水”，教和學屈服于應試，一切以解題為終極目標。該模式導致學生對化學知識體系的認識支離破碎，化學基本觀念含糊，理性思維不到位，學科素養(yǎng)大大降低。

3．解決“元素周期律”的學習障礙的教學策略

那么，如何引導學生建構化學基本觀念、認識元素性質與原子結構的內在聯系呢？筆者認為應該重點考慮以下幾點：

（1）精心設計教學，在教學中進行有效組織，銜接好初高中知識

本章要學習的“物質結構、元素周期律”知識，在初三課本上冊第四單元“物質構成的奧秘”這一章中都有簡單介紹，如原子結構、元素周期表、離子的形成等，但學生并不清楚這些知識之間的內在聯系，而必修2的第一章內容就是要在初中有關知識的基礎上向縱深發(fā)展——去認識原子結構和元素周期表的內在聯系，再通過數據的分析和實驗的體驗來認識元素周期表中同主族、同周期元素的性質與原子結構的關系，進而揭示元素周期律，認識到元素的“位—構—性”之間的關系。因此教材的前兩節(jié)的編排順序不僅是體現化學史實，更重要的是便于學生在舊知識的基礎上，產生新的認知。

新舊知識聯系點：

溫故（學生已具備初中、必修1知識）過程與方法知新（本章學習知識）必修1鈉、鎂、鋁單質的性質、硫及其化合物比較法，探究法以第三周期為例實驗探究分析歸納出元素周期律。

（2）增加課時，以降低難度

由于本校學生基礎較差，“元素周期律”這一本應1個課時能講完的內容，在本校是不可能完成的。為了讓學生掌握更為牢固，筆者決定安排2課時完成教學任務，1．5課時為新授課，0．5個課時為練習課。

（3）充分利用課前預習達成教學效果

教材安排了兩個科學探究，讓學生理論推理，借助實驗和事實分析，應用歸納法和演繹法，揭示元素性質呈現周期性變化的實質。一些可以在課堂上當堂完成的內容，例如，填寫教材P14頁表中所缺的內容和對表中各項內容繪制圖表，但由于學生基礎薄弱，如果在課堂上完成，耗時多，效果不好，但改為課前預習后，由于化學科周課時只有2－3個課時，學生有充分時間可以順利完成要求，教師也能及時收回預習提綱進行批改，并能有效檢查學生完成情況，對課堂教學形成有效反饋。

（4）注重探究學習與用教科書教

在教學中，根據探究學習的現實需要，對教科書進行“添加”或“整合”，創(chuàng)設探究情境，使學生的探究活動積極性迸發(fā)出來。例如：在“科學探究1”中，利用“山東版”教材資源，添加了一個繪制圖表的探究活動，一方面既能培養(yǎng)學生處理數據的能力和利用數據得出結論的意識，另一方面又增強了教材的啟發(fā)性。再如：在“科學探究2”中，雖然本校學生不能人人都能設計實驗，但仍然整合了“山東版”教材資源，要求學生設計實驗，并寫出實驗方案，這一方面給優(yōu)生一個鍛煉的機會，另一方面促使大部分學生能自覺查閱課本，達到課前預習“分組實驗”的效果。

（5）利用“問題導學法”引導學生理性思考，發(fā)揮學生的主體作用

教學中多次創(chuàng)設問題情境，教學內容以問題的形式呈現，學生在不斷提出問題，研討問題，解決問題中逐步理解學習內容，從而使學習過程成為不斷提出問題，解決問題的探究過程。在教學中給學生留有一定的研究和創(chuàng)造空間，增強課堂的開放性，讓學生透過現象看本質，領會知識的內涵，發(fā)現知識間的邏輯聯系，有序建構知識體系并充分而舒展地表達、發(fā)展、創(chuàng)新。這樣才能促進學生深刻理解并掌握化學核心知識和理論，在對知識的理解運用中形成基本觀念，逐步形成理性思維。

（6）增加探究活動內容，有利于學生識記基礎知識

在“閱讀探究”中增加了“最高正價”、“最低負價”、“氣態(tài)氫化物的化學式”、“最高價氧化物的化學式”、“最高價氧化物對應水化物的化學式”等書寫內容，能讓基礎薄弱的學生更加牢固地掌握一些基礎知識。

三、教學流程的設計

教學片段1：以圖表為載體，尋找元素周期律

［課前預習1］填寫教材P14頁表中所缺的內容。

［課前預習2］與你的小組成員一齊對表中各項內容進行比較、分析，尋找其中的規(guī)律。

［作圖1］在右圖（圖見附錄1）中繼續(xù)畫出3－18號元素以原子序數為橫坐標、原子的最外層電子數為縱坐標的直方圖。觀察所畫圖形，與你的小組同伴們討論，你的結論是什么？

［作圖2］在右圖（圖見附錄1）中繼續(xù)畫出3－18號元素以原子序數為橫坐標、原子半徑為縱坐標的折線圖。對于原子半徑的變化（稀有氣體元素暫不考慮），與你的小組同伴們討論，你的結論是什么？

［作圖3］在右圖（圖見附錄1）中繼續(xù)畫出3－18號元素原子序數為橫坐標、元素的主要化合價為縱坐標的折線圖。對于元素主要化合價的變化，與你的小組同伴們討論，你的結論是什么？

設計意圖：1～18號元素的元素符號、原子結構示意圖是學生必須掌握的內容，因此必須讓學生獨立表格缺少的內容，作為對學生上一節(jié)學習情況的檢測。基于學生基礎薄弱，將課堂完成的部分耗時長的內容改為讓學生課前完成，減少課堂容量。

教學片段2：化學史引入，問題導問，深入理解“結構決定性質”

［課堂引入］化學史中鎵的性質的推斷故事

1 8 7 1年門捷列夫預言1 8 7 5年發(fā)現后測定類鋁鎵原子量6 9 6 9 . 7 2密度( g / c m3) 5．9－6．0 4 . 7熔點低3 0 . 1化學性質不受空氣的侵蝕灼熱時略起氧化灼熱時能分解水汽灼熱時確能分解水汽能生成類似明礬的礬類能生成鎵礬可用分光鏡發(fā)現其存在用分光鏡發(fā)現的

［問題思考］結合周期表，你認為門捷列夫依據什么準確預言了類鋁（鎵）的性質？你能更具體補充二者結構和性質（半徑、化合價、金屬性等）有何聯系及區(qū)別？為什么？

［點撥］同族——最外層電子數相同——主要化合價相同；鎵比鋁電子層多——鎵比鋁原子半徑大——鎵比鋁失電子能力強——鎵比鋁金屬性強。

［板書］結構決定性質，性質反映結構。

［思考］同周期的元素也會存在規(guī)律嗎？

設計意圖：先復習同族元素性質遞變，激發(fā)學生的學習主動性，引導學生抓住“位、構、性”三者之間的關系這一主線，再引領學生用同樣的科學思路探究同周期元素。

教學片段3：展示圖表，層層導問，揭示同周期的原子結構和化合價變化規(guī)律

［投影］學生提供的優(yōu)秀的“最外層電子數隨原子序數變化圖”。

［思考］隨著原子序數的遞增，元素的原子最外層電子排布呈現什么變化？最外層最多能容納多少個電子？

［答案及投影］隨著原子序數的遞增，元素的原子最外層電子排布呈現周期性變化。最外層最多能容納8個電子。

［投影］學生提供的優(yōu)秀的“原子半徑隨原子序數變化圖”。

［教師講解］稀有氣體元素的原子半徑測定與相鄰非金屬元素的測定依據不同，而不同來源的數據是沒有比較價值的，所以沒有提供稀有氣體元素的原子半徑數據。

［提問］⑴隨著原子序數的遞增，元素的原子半徑呈現變化。

（2）電子層數相同的元素的原子隨原子序數的增加，半徑逐漸。

（3）最外層電子數相同的同主族元素，電子層數越多，半徑。

（4）原子半徑最小的是原子。

［討論］下面我們通過討論影響原子半徑的因素來深入理解原子半徑的遞變規(guī)律：

（1）原子核內質子對核外電子有何作用？

（2）電子層數相同時，核內質子數對半徑是如何影響的？

［講述］非常對。當核外電子排布相同時，核內質子數越多，核對核外電子的吸引力就越強，半徑就越小。

［討論］那么同一種元素的原子和離子半徑有何規(guī)律？（利用“人添減厚衣”形象說明）

［小結板書］影響原子半徑的因素：

電子層數相同，質子數越多，吸引力越大，半徑越??；

最外層電子數相同，電子層數越多，電子數越多，半徑越大。

另外：陽離子半徑＜其原子半徑，陰離子半徑＞其原子半徑

［講述］從上面的活動中，我們了解到，隨著原子序數的遞增，元素的原子結構呈周期性變化，那么元素的性質是否也有周期性變化呢？我們先來分析一下元素的主要化合價是否也有周期性的變化。因為化合價是元素表現出來的性質。

［展示］學生提供的優(yōu)秀的“最高正價、最低負價隨原子序數變化圖”。

［簡述］表中給出的是元素的最高化合價和最低化合價，某些元素還是許多其他常見價態(tài)。

［思考并填空］⑴隨著原子序數的遞增，元素的化合價呈現變化。

（2）最外層電子數、最高正價與最低負價之間有什么關系？

（3）哪些元素的化合價有什么特殊之處？

（4）最高正價存在于什么物質中？最低負價存在于什么物質中？

設計意圖：展示圖表能給學生直觀的周期律感受，并指導學生將所給信息條理化，同時準確表述所得結論；通過問題組，降低學生理解難度，引導學生自主歸納1－18號元素最外層電子數、原子半徑、主要化合價的變化規(guī)律。

教學片段4：實驗探究第三周期金屬元素的金屬性強弱

［實驗探究］請你利用所給儀器和試劑設計、完成實驗，驗證你對鈉、鎂、鋁三種元素原子失電子能力相對強弱的預測。（注意設計對比實驗時只能改變一個條件，其他條件要相同。）

試劑：酚酞，面積相同的鎂條和鋁條，鹽酸（1mol/ L），蒸餾水。

儀器：燒杯，試管，表面皿，酒精燈，試管夾、砂紙

實驗記錄：（預習時填寫實驗內容，其他課堂上邊做實驗邊記錄）

［討論］⑴回憶鈉與水反應的現象，比較鈉和鎂與水反應的難易程度。

實驗內容實驗現象化學方程式、結論

（2）比較鎂和鋁與鹽酸反應的難易程度。

（3）比較鈉、鎂、鋁的最高價氧化物對應的水化物（氫氧化物）堿性強弱。

［討論］通過以上實驗和討論，你能推斷出鈉、鎂、鋁的金屬性強弱嗎？

［思考］你能從原子結構角度解釋鈉、鎂、鋁的金屬性遞變規(guī)律嗎？

（1）寫出鈉、鎂、鋁的原子結構示意圖；

（2）鈉、鎂、鋁的原子半徑遞變關系；

（3）原子核對最外層電子的吸引力遞變關系。

［小結］對于同一周期的元素，隨著原子序數的遞增，原子半徑越小，原子核對最外層電子的吸引力越大，失電子能力越弱，金屬性越弱。

［思考］鈉失去1個電子，鋁失去3個電子，是否說明鈉的金屬性比鋁弱？

設計意圖：改編科學探究，可降低難度，使學生一方面能養(yǎng)成探究意識，另一方面又能有效壓縮課堂容量；充分利用教材中資源培養(yǎng)學生實驗操作能力、觀察能力；通過問題組分解問題以降低學生理解難度，強調元素性質與原子結構的關系，突出教學重點，幫助學生掃清思維誤區(qū)。

教學片段4：事實分析第三周期非金屬元素的非金屬性強弱

［投影］學生完成空白部分，并上黑板書寫。

S i P S C l最高正價最低負價單質與氫氣反應的條件高溫生成少量硅烷磷蒸氣與氫氣相當困難地生成磷化氫加熱生成硫化氫光照或點燃的條件下生成氯化氫單質與氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易程度：氣態(tài)氫化物的化學式S i H4P H3氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性不穩(wěn)定不穩(wěn)定受熱分解穩(wěn)定氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：最高價氧化物的化學式最高價氧化物對應的水化物的化學式最高價氧化物對應的水化物的酸性弱酸中強酸強酸強酸（比硫酸酸性強）酸性強弱：

［問題思考］通過以上討論，你能推斷出硅、磷、硫、氯的非金屬性強弱嗎？

非金屬性逐漸增強

［問題思考］你能從原子結構角度解釋硅、磷、硫、氯的非金屬性遞變規(guī)律嗎？

（1）寫出硅、磷、硫、氯的原子結構示意圖；

（2）硅、磷、硫、氯的原子半徑遞變關系；

（3）原子核對最外層電子的吸引力遞變關系。

［點撥及投影］對于同一周期的元素，隨著原子序數的遞增，原子半徑越小，原子核對最外層電子的吸引力越大，得電子能力越強，非金屬性越強。

［問題思考］氯得到1個電子，硫得到2個電子，是否說明氯的非金屬性比硫弱？

［點撥］非金屬性與得電子能力有關，但與得電子數無關。

［投影］通過以上對第三周期元素性質的比較，我們可以得出結論：

金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強稀有氣體元素

設計意圖：通過改編表格，提供比教材更豐富的事實，使學生掌握?？嘉镔|的化學式，并得出第三周期非金屬元素的非金屬性遞變規(guī)律，從而培養(yǎng)學生歸納概括能力；通過問題組分解問題以降低學生理解難度，強調元素性質與原子結構的關系，突出教學重點，幫助學生掃清思維誤區(qū)。

四、教學設計反思

在中學無機化學知識系統化、結構化的過程中，元素周期律起著舉足輕重的核心作用。學好這部分知識，對化學學習是十分重要的。

元素周期律和元素周期表中蘊含著非常豐富的科學方法和人文精神，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的一個重要載體，而且一直處于不斷的變化之中，這些內容在拓寬學生知識視野、激發(fā)學生學習興趣、改進學生學習方式、增強學生情感體驗、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神、提高學生實踐能力等方面有著非一般的功能。

本課時的設計，針對學生認識現狀和前概念，教學基于學生已經在初中和必修1已經積累大量的感性素材。如果在教學中從學生所熟悉的初中和必修1的內容入手學習，低起點，小臺階會降低學生對新知識的陌生度，達到溫故知新的效果。而由于課時限制和學生基礎薄弱，在教學過程中，我充分利用教材資源解決了基本理論課的枯燥感，教學中多次創(chuàng)設問題情境，教學內容以問題的形式呈現，學生在不斷提出問題，研討問題，解決問題中逐步理解學習內容，從而使學習過程成為不斷提出問題，解決問題的探究過程。這發(fā)揮了學生的主體作用，也讓學生能自主構建知識，解決教學重難點：元素性質與原子結構的關系。

筆者用此設計在從教的四個班級開展教學實施，學生反映能較好地掌握元素周期律，并且通過跟蹤調查，發(fā)現學生都能較好地應用元素周期律解決化學問題。但應再加強課堂語言的生動性，使學生更加對化學感興趣和利于理解理論知識。

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