初中化學(xué)元素觀建構(gòu)的教學(xué)實(shí)踐研究

吳凱倫

化學(xué)元素概念的建立，標(biāo)志著近代化學(xué)的誕生。化學(xué)元素是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)，這是化學(xué)和其他自然學(xué)科的最大區(qū)別，也是化學(xué)教育的核心內(nèi)容。元素觀是在學(xué)生學(xué)習(xí)“原子”“離子”“原子結(jié)構(gòu)”“元素”等事實(shí)性知識(shí)的基礎(chǔ)上，體驗(yàn)、提煉、反思形成的最基本的概括性認(rèn)識(shí)。

一、元素觀的內(nèi)涵

綜合何彩霞、梁永平、單光云等學(xué)者對(duì)元素觀的論述，中學(xué)階段元素觀主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容：“對(duì)元素的認(rèn)識(shí)”“從元素角度看物質(zhì)”“從元素角度看化學(xué)反應(yīng)”，具體內(nèi)容如下。

（一）對(duì)元素的認(rèn)識(shí)

基本理解：核電荷數(shù)（即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)）決定了元素的種類(lèi)，每種元素都有規(guī)定的符號(hào)和名稱(chēng);按照一定標(biāo)準(zhǔn)可以對(duì)元素進(jìn)行分類(lèi);元素化合價(jià)與元素原子的最外層電子有關(guān);元素性質(zhì)呈周期性變化，元素周期表是這種周期性變化的表現(xiàn)形式。

（二）從元素角度看物質(zhì)

基本理解：物質(zhì)是由元素組成的，物質(zhì)的多樣性與元素的有限性相統(tǒng)一;元素在一個(gè)體系內(nèi)分布是保持相對(duì)平衡;物質(zhì)可以按照元素組成進(jìn)行分類(lèi);化學(xué)式表示物質(zhì)的元素組成;物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)與其組成元素有關(guān)。

（三）從元素角度看化學(xué)反應(yīng)

基本理解：在化學(xué)反應(yīng)中元素的種類(lèi)和質(zhì)量不變，即化學(xué)變化過(guò)程中元素不變;含相同元素的不同物質(zhì)之間可以相互轉(zhuǎn)化;根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后元素種類(lèi)不變，預(yù)測(cè)并實(shí)驗(yàn)測(cè)定物質(zhì)的元素組成。

二、元素觀的教育價(jià)值

（一）促進(jìn)學(xué)生形成從元素視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化的思維方式

初中階段學(xué)生能夠主動(dòng)運(yùn)用元素的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)所遇到的物質(zhì)，分析其組成元素，確定所屬物質(zhì)類(lèi)別，并與初中化學(xué)中常見(jiàn)物質(zhì)建立聯(lián)系，據(jù)此，由“類(lèi)”推測(cè)其化學(xué)性質(zhì);高中階段則要求確定該物質(zhì)的核心元素及其化合價(jià)，利用氧化還原理論由“價(jià)”預(yù)測(cè)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。建立以組成元素為核心認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化的思維方式，提高學(xué)生思考的有序性。

（二）提高分析復(fù)雜問(wèn)題找出關(guān)鍵要素的能力

無(wú)論是古代還是現(xiàn)代、中國(guó)還是外國(guó)，雖然對(duì)組成物質(zhì)的基本成分的數(shù)目和解釋并不完全相同，但是都認(rèn)為豐富多彩、千變?nèi)f化的物質(zhì)世界可以歸結(jié)到若干種基本元素。元素觀的教學(xué)，對(duì)學(xué)生最有價(jià)值就是看事物要抓核心要素的思想。分析問(wèn)題抓核心，解決問(wèn)題有依據(jù)，這種化學(xué)智慧是需要在學(xué)習(xí)過(guò)程幫助學(xué)生體會(huì)并感悟的，對(duì)日后學(xué)習(xí)、生活和工作中，分析復(fù)雜問(wèn)題時(shí)的價(jià)值判斷有著重要的影響。

三、元素觀的進(jìn)階教學(xué)策略

（一）感知建立階段

元素觀的感知建立階段：人教版九年級(jí)《化學(xué)》緒言到第五單元。

1.整體把握，分散難點(diǎn)。

在元素觀的建構(gòu)過(guò)程中，難點(diǎn)知識(shí)主要集中在對(duì)原子和元素概念的理解、元素符號(hào)和化學(xué)式的意義和書(shū)寫(xiě)、元素守恒的理解，這些難點(diǎn)多數(shù)集中在第三單元，學(xué)生的學(xué)習(xí)困難較大。教師要在整體建構(gòu)的過(guò)程中做好規(guī)劃，將它們適時(shí)地分散到教學(xué)中，借助常見(jiàn)的物質(zhì)和變化，幫助學(xué)生在逐漸滲透中達(dá)到理解。

緒言的教學(xué)，介紹豐富的物質(zhì)世界是由元素組成的基本認(rèn)識(shí)。

第一單元的教學(xué)，介紹常見(jiàn)元素的符號(hào)，利用學(xué)生對(duì)化學(xué)的好奇心促進(jìn)記憶。

第二單元的教學(xué)，介紹本單元出現(xiàn)的純凈物的化學(xué)式，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察化學(xué)式了解元素的組成情況;在文字表達(dá)式的基礎(chǔ)上，標(biāo)注各物質(zhì)的化學(xué)式，引導(dǎo)學(xué)生觀察反應(yīng)物和生成物出現(xiàn)的元素種類(lèi)，初步感受化學(xué)變化中的元素種類(lèi)不變。

第三單元在原子的基礎(chǔ)上建立元素的概念，介紹元素符號(hào)的意義和元素周期表，初步建立從原子角度分析純凈物和混合物的元素組成的思路。

第四單元課題3——水的組成，借助電解水實(shí)驗(yàn)和微觀圖示，建立學(xué)生對(duì)元素守恒的定性認(rèn)識(shí)。

第五單元通過(guò)對(duì)質(zhì)量守恒定律的微觀分析，可以結(jié)合具體質(zhì)量，建立學(xué)生對(duì)元素守恒的定量認(rèn)識(shí)。

2.形象類(lèi)比，形成概念。

元素概念是化學(xué)元素觀的核心概念，沒(méi)有清晰、深刻的元素概念，就不可能形成科學(xué)的化學(xué)元素觀。元素是在原子基礎(chǔ)上建立的抽象集合概念，由于學(xué)生無(wú)法親身感知，學(xué)習(xí)困難較大。教學(xué)中可以通過(guò)原子模型，創(chuàng)設(shè)活動(dòng)，把抽象的元素概念具體化、形象化，幫助學(xué)生降低概念學(xué)習(xí)的難度，突破教學(xué)難點(diǎn)。

教學(xué)案例1：人教版九年級(jí)《化學(xué)（上冊(cè)）》第三單元“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”課題3——元素

教師：同學(xué)們，咱們一起來(lái)做個(gè)游戲，游戲的名字叫“尋找氧原子”，請(qǐng)盡可能多地寫(xiě)出含氧原子的物質(zhì)。

學(xué)生：氧氣、二氧化碳、四氧化三鐵、五氧化二磷……

教師：如果一個(gè)紅球代表一個(gè)氧原子，我們把上述物質(zhì)中的氧原子拿出來(lái)放到一起，就形成了一堆氧原子，其中每個(gè)氧原子的質(zhì)子數(shù)都是8，我們稱(chēng)一堆氧原子為“氧元素”（如圖），因此元素是質(zhì)子數(shù)（即核電荷數(shù)）相同的一類(lèi)原子的總稱(chēng) ，比如氧元素就是質(zhì)子數(shù)為8的氧原子的總稱(chēng)。

（二）應(yīng)用提升階段

元素觀的應(yīng)用提升階段：人教版九年級(jí)《化學(xué)》第六單元到第十二單元。

1.用元素的觀點(diǎn)整合知識(shí)。

元素觀建構(gòu)的最終目標(biāo)是使學(xué)生頭腦中形成穩(wěn)定的認(rèn)識(shí)視角，運(yùn)用元素觀整合已學(xué)知識(shí)，使之形成清晰的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。比如第六單元“碳及碳的化合物”，學(xué)生會(huì)感覺(jué)物質(zhì)數(shù)目多、物質(zhì)性質(zhì)多、化學(xué)反應(yīng)多，往往造成學(xué)習(xí)的分化。因此單元復(fù)習(xí)時(shí)，可以嘗試以“碳元素”為核心，引導(dǎo)學(xué)生整合已學(xué)知識(shí)，提升認(rèn)識(shí)水平。首先，借助物質(zhì)分類(lèi)體系，梳理出本單元“碳家族”各成員的物質(zhì)類(lèi)別;其次，以物質(zhì)性質(zhì)為依據(jù)，建立“碳家族”各成員之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，書(shū)寫(xiě)相應(yīng)的化學(xué)方程式;最后，對(duì)比學(xué)生易混淆的碳和一氧化碳發(fā)生的化學(xué)方程式，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)兩種物質(zhì)可燃性和還原性都是在化學(xué)反應(yīng)中結(jié)合氧元素，但由于結(jié)合的難易程度不同，反應(yīng)的條件也有所不同。

2.用元素的觀點(diǎn)思考問(wèn)題。

運(yùn)用元素觀指導(dǎo)知識(shí)學(xué)習(xí)和問(wèn)題解決， 通過(guò)應(yīng)用性學(xué)習(xí)，在體驗(yàn)和反思中提升對(duì)元素觀的認(rèn)識(shí)，如從元素的角度理解并解決煤炭中硫元素和氮元素燃燒后生成二氧化硫和二氧化氮污染環(huán)境的問(wèn)題;從元素角度合理選擇礦石進(jìn)行工業(yè)煉鐵;從元素的角度分析看待金屬、酸、堿各類(lèi)物質(zhì)具有相似的化學(xué)性質(zhì);從元素角度看待農(nóng)作物生長(zhǎng)、人體健康與化學(xué)元素的關(guān)系。

教學(xué)案例2：人教版九年級(jí)《化學(xué)（下冊(cè)）》第八單元“金屬和金屬材料”課題3——金屬資源的利用和保護(hù)。

教師：某地區(qū)有三種鐵礦石儲(chǔ)量豐富：①鋁土礦（主要成分是Al2O3）②赤鐵礦（主要成分是Fe2O3）③黃鐵礦（主要成分是FeS2）。若你是煉鐵廠的工程師，你會(huì)選擇哪種礦石作為煉鐵的原料？

學(xué)生：我不選擇鋁土礦！都沒(méi)有鐵元素，怎么煉鐵！

教師：說(shuō)得太好了！制取一種物質(zhì)，就要選擇含相應(yīng)元素的物質(zhì)作為反應(yīng)物！赤鐵礦和黃鐵礦都含有鐵元素可以用于煉鐵，若從保護(hù)環(huán)境的角度考慮，你會(huì)選擇哪一種？

學(xué)生：我會(huì)選擇赤鐵礦，因?yàn)辄S鐵礦的主要成分是FeS2，含有硫元素，我擔(dān)心會(huì)像煤中的硫元素燃燒后產(chǎn)生有害氣體二氧化硫！

教師：明智的選擇，老師替當(dāng)?shù)氐木用裰x謝你！

綜上所述，在初中化學(xué)教學(xué)中，以建構(gòu)元素觀為重點(diǎn)和目標(biāo)的教學(xué)，應(yīng)該是在教師對(duì)元素觀整體理解的前提下，合理組織教材內(nèi)容，用元素觀統(tǒng)領(lǐng)具體知識(shí)的教學(xué)。特別需要強(qiáng)調(diào)，第一，元素觀的建立是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，是學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展螺旋式上升的過(guò)程，切不可“一步到位”;第二，元素觀的形成與微粒觀、分類(lèi)觀密不可分，因此在教學(xué)中倡導(dǎo)多觀并舉，切不可“顧此失彼”。

（責(zé)任編輯? 徐德明）