“元素觀”在初中化學(xué)教材中承載體系與構(gòu)建策略

徐學(xué)兵

摘要：元素觀不是某一個具體的知識點，而是一種以具體知識為載體、隱藏在教材體系中、具有豐富內(nèi)涵的化學(xué)觀念。而目前相關(guān)研究對元素觀基本內(nèi)涵和觀念建構(gòu)的研究多， 對教材各章節(jié)具體承載的元素觀研究少；專家與學(xué)者的研究多，一線教師的研究少；提出的元素觀建構(gòu)策略往往忽視了教材的編排意圖，脫離教學(xué)實際，不符合學(xué)生認知規(guī)律。

關(guān)鍵詞：元素觀；承載體系； 構(gòu)建策略

文章編號：1008-0546（2017）02-0019-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.005

一、問題的提出

中國有句古話：“授人以魚不如授人以漁”。教育的真諦就是當你忘記一切所學(xué)的東西之后所剩下的東西。對于初中化學(xué)教育來說，學(xué)生剩下的東西就是在學(xué)習(xí)具體的化學(xué)知識的過程中形成的以化學(xué)的視角看待周圍自然事物的觀點、處理問題的方法，是知識升華以后內(nèi)化成的基本思想觀念。

在初中化學(xué)教學(xué)中，化學(xué)基本觀念是在學(xué)習(xí)理解具體化學(xué)知識基礎(chǔ)上的提煉與內(nèi)化，能夠在學(xué)生今后的學(xué)習(xí)、生活和工作中得到廣泛的遷移和應(yīng)用。但在初中化學(xué)教學(xué)中涉及的微粒觀、分類觀、元素觀、結(jié)構(gòu)觀、轉(zhuǎn)化觀、守恒觀等基本觀念沒有在教材中直接呈現(xiàn)，而是隱藏在課程體系中，在學(xué)生不同的學(xué)習(xí)階段中得到不斷的推進和提升。元素觀在眾多的化學(xué)基本觀念中是核心觀念。學(xué)生元素觀的構(gòu)建需要在教師的引導(dǎo)下，發(fā)現(xiàn)和挖掘每個知識點中蘊藏的有用信息，加以提煉和概括，才能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中達成化學(xué)元素觀的構(gòu)建。

目前相關(guān)研究對元素觀基本內(nèi)涵和觀念建構(gòu)的研究多，對教材各章節(jié)具體承載的元素觀研究少；專家與學(xué)者的研究多，一線教師的研究少；提出的元素觀建構(gòu)策略往往忽視了教材的編排意圖，脫離教學(xué)實際，不符合學(xué)生認知規(guī)律。因此，作為一線教師的筆者在參考其他文獻資料的基礎(chǔ)，回歸到教材中研究元素觀承載體系及構(gòu)建策略，就顯得有意義了。

二、 元素觀在教材中的承載體系

人教版九年級化學(xué)教材中學(xué)生元素觀的構(gòu)建主要分為體驗階段、準備階段、建立階段和應(yīng)用階段（表1）。在體驗階段學(xué)生初步了解道爾頓和阿伏加德羅創(chuàng)立的原子論和分子學(xué)說、門捷列夫與元素周期律，以及一些常見元素的元素符號與中文名稱、少部分物質(zhì)的化學(xué)式；在準備階段系統(tǒng)地學(xué)習(xí)分子和原子；認識肉眼看不到的分子、原子等微觀粒子構(gòu)成了物質(zhì)；原子的結(jié)構(gòu)。在建立階段從原子的結(jié)構(gòu)角度，建立元素概念；通過元素周期表初步了解元素化學(xué)性質(zhì)呈周期性變化的規(guī)律；通過電解水的實驗進一步加深學(xué)生對元素組成物質(zhì)的認識；學(xué)習(xí)化學(xué)式與化合價，建立物質(zhì)宏觀、微觀和符號三重表征；了解元素化合價并與原子核外電子之間的關(guān)系。在應(yīng)用階段學(xué)會從元素的角度分析解決實際問題，從元素的角度分析質(zhì)量守恒定律的原因；從元素的角度分析相同的元素可以組成不同的物質(zhì)，如金剛石和石墨、二氧化碳和一氧化碳等；從原子核外電子排布的角度認識金屬的活動性；從元素的角度分析看待人體健康與化學(xué)元素的關(guān)系。每個階段學(xué)習(xí)的知識層次都是對上一階段的內(nèi)容進行內(nèi)化和提升，并為下一個階段作準備，四個階段環(huán)環(huán)相扣，形成一個整體，是學(xué)生構(gòu)建化學(xué)元素觀的必經(jīng)之路。

三、 學(xué)生元素觀的構(gòu)建策略

1. 深度發(fā)掘教材的編排意圖豐富學(xué)生體驗活動

元素觀不是某一個具體的知識點，而是一種以具體知識為載體、隱藏在教材體系中、具有豐富內(nèi)涵的化學(xué)觀念。教師的講解和學(xué)生的記憶無法使學(xué)生形成元素觀。教師只有深度發(fā)掘教材的編排意圖，創(chuàng)造條件豐富學(xué)生體驗活動，才能讓學(xué)生的思想和觀念在體驗活動中得到啟發(fā)與碰撞，逐步實現(xiàn)觀念的建構(gòu)。例如：教材在緒言部分就提出“利用化學(xué)方法分析眾多物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)組成它們的基本成分——元素其實只有100多種……”雖然學(xué)生還不具備原子結(jié)構(gòu)的知識，無法想象眾多物質(zhì)居然都是由這100多種元素組成的，但教師可以采用打比方的方法設(shè)計體驗活動：給學(xué)生5個英文字母（a、e、h、r、t），嘗試可以拼成多少個單詞？（“a”：一個；“are”：是；“ear”：耳朵；“earth”：地球……）這里的“字母”和“單詞”好比“元素”和“物質(zhì)”的關(guān)系：一種字母可以拼成一個單詞（“一種元素可以組成一種物質(zhì)”）；多種字母可能只拼成一個單詞（“多種元素可能只組成一種物質(zhì)”）； 字母排列順序不同又是一個單詞 （“相同的元素可能組成不同的物質(zhì)”）等等。這樣可以讓學(xué)生初步體驗“物質(zhì)的多樣性與元素的有限性是相統(tǒng)一的”，也為后續(xù)元素觀的構(gòu)建作一點鋪墊。教材第三單元課題1中探究活動“分子運動現(xiàn)象”，可以讓學(xué)生親自動手操作，有助于學(xué)生體驗物質(zhì)是由一些肉眼看不到的微觀粒子構(gòu)成，正是因為這些微觀粒子運動與變化才引起宏觀物質(zhì)的顏色、狀態(tài)等改變，有助于學(xué)生把物質(zhì)的“宏觀組成”與“微觀構(gòu)成”初步建立起聯(lián)系，為理解元素概念作準備。

2. 重視元素概念發(fā)展史教育消除學(xué)生陌生感

“元素”從字面意思來看，指的是組成事物的“基本要素”，化學(xué)上指的是組成物質(zhì)的“基本成分”。自古以來，人們一直在思考組成萬物的基本成分是什么，為此做出很多的研究和探索。 例如：中國古代就出現(xiàn)過“五行說”，即萬物都是由金、木、水、火、土組成的；古希臘出現(xiàn)過“四元素說”。這些觀點在現(xiàn)在看來雖然是錯誤， 但是說明人類對物質(zhì)組成的研究由來已久?！霸亍边@個話題，并不是一個新鮮話題，而是一個古老的話題。從“元素”概念的起源入手，不僅能消除學(xué)生的陌生感，而且還能激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。通過電解水實驗，我們不僅能讓學(xué)生體驗到水并不是一種元素，打破古人的錯誤認識，同時也認識到水其實是由氫元素和氧元素組成。但在實踐教學(xué)中，有不少學(xué)生總認為“水分解成氫氣和氧氣，水就是由氫氣和氧氣組成”。其實，學(xué)生犯這樣的錯誤是正常的。因為在“元素”的發(fā)展史上，曾長時期里不區(qū)分元素和單質(zhì)這兩個概念，直到后來進一步明確了原子、分子的概念，以及對原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了一定的研究之后，最終才把元素定義為：具有相同核電荷數(shù)的同一類原子。通過這些元素概念發(fā)展史的學(xué)習(xí)，學(xué)生認識到：元素概念的發(fā)展經(jīng)歷一個漫長的過程，在不同的發(fā)展階段有著不同的內(nèi)涵。這樣潛移默化的感染，有助于學(xué)生加深對元素概念的理解，有助于引導(dǎo)學(xué)生從元素的角度分析看待事物，形成化學(xué)觀念。

3. 分段推進降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度

元素觀在初中化學(xué)雖說是一個核心觀念，但確實比較抽象，內(nèi)涵也極其豐富。在長時間的學(xué)習(xí)中學(xué)生若找不到成功的喜悅，很容易喪失學(xué)習(xí)的信心，更提不起學(xué)習(xí)的興趣和積極性， 也無法實現(xiàn)元素觀的構(gòu)建。實際上，從元素觀在教材中的承載體系來看，已經(jīng)采取分散編排，把難點分散到各章節(jié)中，采用由簡到難順序逐級呈現(xiàn)。

例如：化學(xué)上，元素指的是質(zhì)子數(shù)相同的一類原子的總稱。學(xué)生要理解元素概念的字面意思并不難，但要將物質(zhì)的宏觀組成與微觀構(gòu)成建立起聯(lián)系（圖1）卻是不容易的。這就需要教師充分利用學(xué)生已有的生活經(jīng)驗，并結(jié)合課本圖片、實驗演示等手段讓學(xué)生認識到宏觀物質(zhì)都是由肉眼看不到的微觀粒子所構(gòu)成；物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的本質(zhì)是反應(yīng)物中原子重新組合的過程。 不同元素的原子的性質(zhì)不同，在不同條件下重新組合新物質(zhì)的方式是不同的：有些元素的原子可以直接構(gòu)成物質(zhì)；有些元素的原子需要通過得失電子形成離子構(gòu)成物質(zhì)；有些元素的原子需要先結(jié)合分子再構(gòu)成物質(zhì)。但從最根本的角度看，組合成物質(zhì)最基本的粒子還是原子，只是組合方式不同而已。物質(zhì)的組成恰恰不是說明物質(zhì)的組合方式，而是說明物質(zhì)由哪幾大類原子組合而成，其中具有相同質(zhì)子數(shù)的一類原子就是一種元素。

4. 充分利用微觀模型與Flash動畫化抽象為形象

“友善用腦”研究表明：多感官刺激能促進學(xué)生思維，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量。元素觀的內(nèi)容多數(shù)比較抽象，之間的關(guān)系也比較復(fù)雜。實驗探究雖可以幫助體驗其內(nèi)涵， 但微觀模型呈現(xiàn)與Flash動畫演示則更加形象與具體。例如：金剛石、石墨、C60是碳元素組成的不同單質(zhì)； 性質(zhì)不同的原因是原子的排列方式不同。教師可以拿出這三種碳單質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)模型，一是讓學(xué)生直觀看出這三種單質(zhì)的組成元素是相同的，只是原子排列方式不同；二是通過模型重組讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)在一定條件下這三種物質(zhì)間可以實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化（如“石墨轉(zhuǎn)化金剛石”已成現(xiàn)實）；三是讓學(xué)生真正認識到物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)共同決定物質(zhì)的性質(zhì)。另外，復(fù)分解反應(yīng)也是初中化學(xué)教學(xué)的一個難點。很多學(xué)生很難理解復(fù)分解的條件是有水、氣體或沉淀產(chǎn)生。其實，如果教師用Flash動畫演示一部分復(fù)分解反應(yīng)的微觀反應(yīng)過程，學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)：“物質(zhì)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)時，反應(yīng)物中的有一些離子是不能共存的，它們之間相互作用通常會產(chǎn)會水、氣體或沉淀，反應(yīng)從本質(zhì)上是朝著離子濃度減小的方向進行的?！?/p>

5. 在應(yīng)用中不斷豐富元素觀內(nèi)涵

前人早說過：“學(xué)以致用，用進廢退”。這充分說明“用”的重要性。初中化學(xué)元素觀內(nèi)涵豐富，主要包括：物質(zhì)是由元素組成的、元素在化學(xué)反應(yīng)前后不變（“元素守恒”）、化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是原子間的重新組合、元素的化學(xué)性質(zhì)與原子核外電子排布有著密切的關(guān)系并且呈現(xiàn)出周期性變化的特點等等。教材第八單元中出現(xiàn)的金屬活動性實際上與金屬原子的核外電子排布，尤其是最外層電子數(shù)有著密切的關(guān)系，通常表現(xiàn)為在金屬原子失電子成為陽離子能力大小？鄢。因此，金屬單質(zhì)與酸溶液或鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)的微觀本質(zhì)就是金屬原子失電子給氫離子或活動性弱的金屬陽離子。這樣的引導(dǎo)，不僅可以使學(xué)生在與有關(guān)金屬的推理、計算等問題時找到一條捷徑，而且也讓學(xué)生對“元素的化學(xué)性質(zhì)與原子核外電子排布有著密切的關(guān)系”元素觀內(nèi)涵有著深刻的認識。

四、結(jié)束語

綜上所述，學(xué)生元素觀的構(gòu)建是一個系統(tǒng)又漫長的過程。它需要教師深度挖掘教材中元素觀的承載體系，深刻領(lǐng)悟教材編排的意圖，采取符合學(xué)生認知規(guī)律的措施，更需要學(xué)生在形成一定的元素觀之后不斷地應(yīng)用與提升，在應(yīng)用中不斷豐富元素觀的內(nèi)涵。

參考文獻

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