基于學(xué)科理解的元素周期律的教學(xué)設(shè)計(jì)

楊桂榕 鄭長(zhǎng)龍

摘要： 通過(guò)基于主題的學(xué)科理解，抽提元素周期律主題的本原性問(wèn)題，并在問(wèn)題解決過(guò)程中發(fā)現(xiàn)認(rèn)識(shí)視角和認(rèn)識(shí)思路，將學(xué)科理解與“素養(yǎng)為本”的化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)有機(jī)融合，對(duì)元素周期律主題課例進(jìn)行教學(xué)板塊的任務(wù)化設(shè)計(jì)。以元素周期律主題為例的基于學(xué)科理解的教學(xué)設(shè)計(jì)表明，學(xué)科理解可以有效幫助教師設(shè)計(jì)培育學(xué)生核心素養(yǎng)的化學(xué)課堂，從而發(fā)展學(xué)生的思維方式、方法與能力，在此過(guò)程中教師對(duì)化學(xué)學(xué)科的認(rèn)識(shí)和理解也得以提升。

關(guān)鍵詞： 學(xué)科理解； 元素周期律； 板塊任務(wù)化設(shè)計(jì)

文章編號(hào)： 10056629（2022）10003905

中圖分類號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，盡管教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)在不斷地增長(zhǎng)，但是對(duì)所教學(xué)科內(nèi)容的理解和認(rèn)識(shí)可能會(huì)停滯不前，從而出現(xiàn)學(xué)科知識(shí)和學(xué)習(xí)能力退化的現(xiàn)象?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中提到“開(kāi)展素養(yǎng)為本的課堂教學(xué)需要提升教師的學(xué)科理解能力”［1］。由此可見(jiàn)，開(kāi)展基于學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的課堂教學(xué)對(duì)化學(xué)教師的專業(yè)素養(yǎng)提出了更高的要求，需要教師不斷提升化學(xué)學(xué)科理解。教師對(duì)化學(xué)學(xué)科理解的程度將直接影響課堂教學(xué)的價(jià)值取向以及學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的理解，因此提升教師自身的學(xué)科理解對(duì)教師的專業(yè)成長(zhǎng)有著至關(guān)重要的作用。

學(xué)科理解是教師對(duì)化學(xué)學(xué)科知識(shí)及其思維方式和方法的一種本原性、結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識(shí)。對(duì)這個(gè)概念進(jìn)行解讀發(fā)現(xiàn)：化學(xué)學(xué)科理解的對(duì)象是化學(xué)學(xué)科知識(shí)及學(xué)科特質(zhì)化的思維方式和方法；理解的方式是結(jié)構(gòu)化和本原化，通過(guò)這種方式，使學(xué)生不僅知道認(rèn)識(shí)什么（化學(xué)科學(xué)知識(shí)），還知道怎么認(rèn)識(shí)（化學(xué)認(rèn)識(shí)思路），以及認(rèn)識(shí)到什么程度（對(duì)化學(xué)有關(guān)的問(wèn)題或議題提出本原性思考）［2］。

針對(duì)具體課例進(jìn)行學(xué)科理解，首先要基于主題在大概念層面對(duì)概念及其發(fā)展進(jìn)行本原性理解，結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)、教材要求以及學(xué)科知識(shí)發(fā)展過(guò)程凝練本原性問(wèn)題，進(jìn)而通過(guò)本原性問(wèn)題的解決抽提出認(rèn)識(shí)視角，最后將認(rèn)識(shí)視角按照一定的邏輯線索組織起來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，形成認(rèn)識(shí)思路。其中本原性問(wèn)題蘊(yùn)含學(xué)科觀念或?qū)W科思想，認(rèn)識(shí)視角幫助學(xué)生建構(gòu)化學(xué)特質(zhì)化的思維方式和方法，認(rèn)識(shí)思路幫助學(xué)生形成穩(wěn)定的思維模型。對(duì)主題課例進(jìn)行學(xué)科理解的具體方法步驟如圖1所示。

1 元素周期律主題內(nèi)容的學(xué)科理解

本文將以元素周期律為例對(duì)該主題內(nèi)容進(jìn)行學(xué)科理解。元素周期律是化學(xué)最基本的定律之一，也是高中化學(xué)知識(shí)體系中的重要內(nèi)容，同時(shí)還是學(xué)生需要掌握的基本原理之一。元素周期律的確立是把來(lái)自科學(xué)的事實(shí)知識(shí)經(jīng)過(guò)科學(xué)的綜合分析而形成了理論，因而起著連接科學(xué)事實(shí)和科學(xué)理論的橋梁作用，其強(qiáng)大的功能在于具備科學(xué)理論的預(yù)見(jiàn)性和創(chuàng)造性?；谠刂g具有內(nèi)在聯(lián)系的思想，通過(guò)對(duì)元素性質(zhì)及其關(guān)系的探尋，元素周期律已成為將物質(zhì)組成、元素性質(zhì)以及原子結(jié)構(gòu)建立聯(lián)系的連接點(diǎn)。在物質(zhì)組成方面，它將物質(zhì)組成“質(zhì)”與“量”的因素辯證地統(tǒng)一起來(lái)，并加以系統(tǒng)化和規(guī)律化［3］；在元素性質(zhì)方面，它是宏觀元素性質(zhì)規(guī)律性的體現(xiàn)，并且表明了元素性質(zhì)發(fā)展變化的過(guò)程是從量變到質(zhì)變的過(guò)程；在原子結(jié)構(gòu)模型方面，它是原子結(jié)構(gòu)中核外電子的運(yùn)動(dòng)和排布所具有的周期性遞變規(guī)律的反映，因而起著聯(lián)系宏觀元素性質(zhì)和微觀原子結(jié)構(gòu)的作用。

基于元素周期律主題內(nèi)容分析，提出以下三個(gè)本原性問(wèn)題：第一個(gè)是物質(zhì)最基本的成分是什么，明晰元素概念的發(fā)展過(guò)程，加深對(duì)物質(zhì)組成的認(rèn)識(shí)；第二個(gè)是元素性質(zhì)為什么具有周期性，探析元素性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系，基于原子結(jié)構(gòu)理論對(duì)元素周期律的本質(zhì)進(jìn)行認(rèn)識(shí)；第三個(gè)是元素性質(zhì)的周期性如何表達(dá)，對(duì)元素的周期性進(jìn)行表征即構(gòu)建元素周期表。

1.1 物質(zhì)最基本的成分是什么

化學(xué)研究的對(duì)象是物質(zhì)，元素則是物質(zhì)組成的最基本的成分，因而在對(duì)物質(zhì)的成分進(jìn)行探究的漫長(zhǎng)過(guò)程中，元素概念的發(fā)展經(jīng)歷了從古代元素概念到近代元素概念再到現(xiàn)代元素概念的演變歷程。古代元素概念是樸素的、直觀的，往往將某些實(shí)物當(dāng)作元素，如中國(guó)的五行說(shuō)、古希臘的四元素說(shuō)和煉金家的三元素說(shuō)等，這些均是哲學(xué)物質(zhì)觀視角的元素概念；波義耳把元素規(guī)定為“化學(xué)分析所達(dá)到的終點(diǎn)”以及拉瓦錫的氧化學(xué)說(shuō)認(rèn)為元素是化學(xué)方法不能再分解的簡(jiǎn)單物質(zhì)，兩者均從化學(xué)物質(zhì)的視角定義元素；道爾頓的原子論和門捷列夫周期表對(duì)元素的認(rèn)識(shí)都建立在原子不可分、元素不可變的基礎(chǔ)上：認(rèn)為元素是具有一定原子量的同種類的原子，進(jìn)入到了微觀層面研究元素，是基于原子種類認(rèn)識(shí)元素；電子、放射性元素以及同位素的發(fā)現(xiàn)使得原子結(jié)構(gòu)得以確定并且認(rèn)識(shí)到原子是可分的、元素是可變的，認(rèn)為元素是具有相同核電荷數(shù)的一類原子的集合，它們?cè)谠刂芷诒碇姓加型粋€(gè)位置，它們的原子電子殼層結(jié)構(gòu)是相同的，因此表現(xiàn)出相同的化學(xué)行為［4］，是基于原子類別的視角認(rèn)識(shí)元素。從古代基于哲學(xué)物質(zhì)觀的元素概念到現(xiàn)代基于原子類別的元素概念，我們對(duì)元素的認(rèn)識(shí)從宏觀深入到微觀，由物質(zhì)視角發(fā)展到原子視角。由此可見(jiàn)，我們對(duì)元素的認(rèn)識(shí)在不斷地深化，并可以從元素概念的演變中抽提出不同水平的認(rèn)識(shí)視角，而“物質(zhì)最基本的成分是什么”這個(gè)問(wèn)題的答案也在不斷地形成，并逐漸接近本質(zhì)性的認(rèn)識(shí)。具體的認(rèn)識(shí)發(fā)展過(guò)程如圖2所示［5］。

1.2 元素性質(zhì)為什么具有周期性

1816年普勞特提出設(shè)想，所有元素的原子量實(shí)際上都精確地等于氫原子量的整倍數(shù)，因此氫原子可能是各種元素的原始物質(zhì)。這一假想雖然缺乏實(shí)驗(yàn)依據(jù)并且后來(lái)被斯達(dá)精確測(cè)定出的原子量很少是整數(shù)這一事實(shí)所否定，但是其中蘊(yùn)含的元素之間存在聯(lián)系的觀念卻引起了科學(xué)家們的關(guān)注。對(duì)于揭示元素之間的內(nèi)在聯(lián)系，在探索原子量與元素性質(zhì)變化規(guī)律的過(guò)程中取得了突破［6］。最早對(duì)元素的原子量和化學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行研究是從性質(zhì)相似的元素組中尋找原子量的數(shù)學(xué)關(guān)系，顯然這種分類工作只局限于部分元素，沒(méi)有把所有元素作為一個(gè)整體來(lái)考察；1869年門捷列夫?qū)Ξ?dāng)時(shí)已知的63種化學(xué)元素進(jìn)行規(guī)律性的排列形成了元素周期表，并于1871年給出了元素周期律的定義：元素（以及由元素所形成的單質(zhì)或化合物）的性質(zhì)周期地隨著它們的原子量而改變［7］。門捷列夫是從元素的整體上全面把握了元素性質(zhì)之間的內(nèi)在聯(lián)系，從原子量的視角揭示了元素性質(zhì)的周期性，并應(yīng)用它發(fā)揮了理論的預(yù)測(cè)性和創(chuàng)造性。至此之后，元素不再是彼此孤立的偶然堆積，而是具有系統(tǒng)性和規(guī)律性的統(tǒng)一體。隨著人們對(duì)元素的深入認(rèn)識(shí)和新元素的發(fā)現(xiàn)，門捷列夫當(dāng)年建立的化學(xué)元素周期表也出現(xiàn)了一定的問(wèn)題，問(wèn)題之一就是元素“倒置”（鉀氬、鎳鈷、碘碲），伴隨著“原子結(jié)構(gòu)模型”的日臻完善，關(guān)于原子在元素周期表中“位置”的依據(jù)、隱藏在原子量背后的某種內(nèi)在依據(jù)逐漸浮出水面，元素周期律的微觀本質(zhì)也逐漸明晰。

1897年湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子，原子不可分的傳統(tǒng)觀念徹底破滅了，由此開(kāi)始了對(duì)原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探尋。在盧瑟福1911年提出的原子行星模型中，只知道原子核具有正電荷且其數(shù)目被稱為核電荷數(shù)，核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，但是核電荷數(shù)在不同元素的原子中各有多少還是未知數(shù)。元素“倒置”表明原子量不是決定元素排序的內(nèi)在依據(jù)，范登布洛夫提出建議，原子的核電荷數(shù)對(duì)應(yīng)于元素在周期表中的排列次序［8］。1913年莫斯萊把元素按特征X射線譜排列的序號(hào)稱為原子序數(shù)，他發(fā)現(xiàn)原子序數(shù)與元素在周期表中排列順序具有驚人的一致性，并將原子序數(shù)和核電荷數(shù)相聯(lián)系，認(rèn)為兩者是相等的。后來(lái)盧瑟福在1914年通過(guò)陰極射線轟擊氫的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了原子核中存在正電荷并命名為質(zhì)子，由此開(kāi)啟了對(duì)原子核微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。原子序數(shù)的提出及其意義闡明以后，元素周期表中的“倒置”問(wèn)題就煙消云散了，這說(shuō)明化學(xué)元素周期律并不是元素按原子量由小到大排列的結(jié)果，而是按原子序數(shù)遞增排列的結(jié)果，從而形成了現(xiàn)代對(duì)元素周期律的認(rèn)識(shí)，即元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)周期性遞變。

隨著量子力學(xué)的研究和量子化學(xué)的發(fā)展，深入到微觀結(jié)構(gòu)層面，科學(xué)家們都在通過(guò)尋找電子的排列和運(yùn)動(dòng)規(guī)律以解釋元素的化學(xué)性質(zhì)為什么會(huì)隨原子序數(shù)的增加而發(fā)生周期性變化。1913年玻爾結(jié)合量子理論提出新的原子結(jié)構(gòu)模型，他認(rèn)為繞核運(yùn)動(dòng)的電子決定元素的一切化學(xué)性質(zhì)，并依據(jù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的元素周期律猜想，原子中的電子可以被分為不同的組，每一組包括的電子數(shù)等于按原子序數(shù)遞增排列的元素序列的一個(gè)周期［9］，結(jié)合電子運(yùn)動(dòng)的定態(tài)和躍遷假設(shè)，提出原子的殼層結(jié)構(gòu)以解釋元素性質(zhì)的周期性遞變。在現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)模型中，電子具有波粒二象性，因而用波函數(shù)對(duì)電子微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)加以描述，通過(guò)求解多電子體系的定態(tài)薛定諤方程，確定了單電子近似下的空間波函數(shù)（即原子軌道）可以由3個(gè)量子數(shù)n、 l、 m來(lái)描述，而原子的電子組態(tài)，即量子數(shù)n和l都確定的原子核外電子排布，是決定元素性質(zhì)的一個(gè)重要因素，因而元素性質(zhì)具有周期性實(shí)質(zhì)上是原子的微觀電子組態(tài)所具有的周期性遞變規(guī)律在宏觀層面的反映［10］。由此可見(jiàn)現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)理論深刻地揭示了元素周期律的本質(zhì)，現(xiàn)代元素周期律可以表述為：隨著原子序數(shù)的遞增，元素性質(zhì)由于原子的微觀電子組態(tài)所形成的周期性遞變規(guī)律而呈現(xiàn)周期性變化。對(duì)元素性質(zhì)具有周期性的認(rèn)識(shí)發(fā)展過(guò)程如圖3所示。

1.3 元素性質(zhì)的周期性如何表達(dá)

元素性質(zhì)的周期性是用周期和族兩個(gè)維度加以表征并形成了元素周期表。在門捷列夫時(shí)代，元素的周期是元素性質(zhì)重復(fù)相似的過(guò)程，族的概念是與元素的原子價(jià)聯(lián)結(jié)在一起的，形成了以原子量大小為周期，以元素性質(zhì)相似性為族的元素周期表；在原子結(jié)構(gòu)理論指導(dǎo)下的元素周期律，周期是原子核外電子的建層過(guò)程，族的概念則以核外電子排布的共同特征為依據(jù)［11］，形成了以原子序數(shù)大小為周期，以原子相同的電子結(jié)構(gòu)為族的現(xiàn)代元素周期表?，F(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)理論從微觀結(jié)構(gòu)層面對(duì)元素周期表中的周期和族進(jìn)行了本質(zhì)闡述，主量子數(shù)n對(duì)應(yīng)的是能層的概念，表示核外電子運(yùn)動(dòng)的主要層次，角量子數(shù)l對(duì)應(yīng)的是能級(jí)的概念，規(guī)定著核外電子運(yùn)動(dòng)的各個(gè)分層，磁量子數(shù)m決定了能級(jí)的軌道數(shù)，和泡利不相容原理結(jié)合，又規(guī)定著各個(gè)分層的電子數(shù)目，同時(shí)電子的排布還遵循能量最低原理。元素周期與元素原子殼層結(jié)構(gòu)間的關(guān)系并非是主量子數(shù)n直接對(duì)應(yīng)于周期，而是通過(guò)（n+0.7l）所決定的能級(jí)組［ns、 （n-2）f、 （n-1）d、 np］與元素的周期一一對(duì)應(yīng)，因而每周期的元素?cái)?shù)目按2、 8、 8、 18、 18、 32、 32的分配原則分布于1～7周期。通過(guò)能級(jí)組也可以很好說(shuō)明元素周期表中的族，元素原子相同的電子組態(tài)稱為族，由于倒數(shù)第三層的f軌道深藏于內(nèi)部，對(duì)元素原子間所形成的化學(xué)鍵的貢獻(xiàn)接近于零，因此，與元素的化學(xué)性質(zhì)直接相關(guān)的是近似的價(jià)軌道能級(jí)組［ns、 （n-1）d、 np］。這個(gè)近似的價(jià)軌道能級(jí)組最多可填充18個(gè)電子，即有18種電子組態(tài)，每一電子組態(tài)就代表一個(gè)“族”［12］。

1.4 認(rèn)識(shí)視角和認(rèn)識(shí)思路

通過(guò)對(duì)物質(zhì)最基本的成分是什么的回答，認(rèn)識(shí)到了元素的類屬性，元素同時(shí)具有宏觀性和微觀性；通過(guò)對(duì)元素性質(zhì)為什么具有周期性的回答，認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)；通過(guò)對(duì)元素性質(zhì)的周期性如何表達(dá)的回答，認(rèn)識(shí)到元素周期表中位置的重要性。而在這三個(gè)問(wèn)題的解決過(guò)程中也形成了不同的認(rèn)識(shí)視角：第一個(gè)問(wèn)題形成了宏微結(jié)合的視角，第二個(gè)問(wèn)題形成了結(jié)構(gòu)視角，第三個(gè)問(wèn)題形成了位置視角，將認(rèn)識(shí)視角結(jié)構(gòu)化形成認(rèn)識(shí)思路即元素“位”“構(gòu)”“性”的三角關(guān)系。在該關(guān)系中，原子結(jié)構(gòu)是本體和基礎(chǔ)，性質(zhì)是表現(xiàn)，位置則是周期律理論體系中的邏輯形式［13］。只要知道三個(gè)視角中的一個(gè)，就可以推出其他兩個(gè)視角，其關(guān)系如圖4所示。

其中對(duì)位置的研究主要是對(duì)元素進(jìn)行分區(qū)，把價(jià)電子構(gòu)型相似的元素分為同一個(gè)區(qū)。對(duì)結(jié)構(gòu)的研究主要集中在對(duì)電子運(yùn)動(dòng)和排布的研究。對(duì)性質(zhì)的研究可以分為三個(gè)層面，宏觀層面是對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的研究，主要關(guān)注物質(zhì)的氧化性和還原性；宏微結(jié)合層面是對(duì)元素性質(zhì)的研究，主要關(guān)注元素的金屬性以及非金屬性；微觀層面是對(duì)原子性質(zhì)的研究，而原子性質(zhì)是通過(guò)原子結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)體現(xiàn)和表征的。原子結(jié)構(gòu)參數(shù)可以分為兩類：第一類是和自由原子的性質(zhì)關(guān)聯(lián)的參數(shù)，例如原子電離能和電子親和能，分別對(duì)應(yīng)于元素的金屬性和非金屬性；第二類是化合物中表征原子性質(zhì)的參數(shù)，例如原子半徑和電負(fù)性［14］。

元素周期律的奧妙之處在于客觀地反映了元素原子核外電子排布的微觀規(guī)律隨原子序數(shù)遞增的周期性變化，這在宏觀上表現(xiàn)為元素原子的性質(zhì)隨原子序數(shù)遞增而呈現(xiàn)周期性遞變。元素周期律承載了兩方面的功能：第一建立了位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間的聯(lián)系；第二建立元素世界與物質(zhì)世界的聯(lián)系，即利用元素在元素周期表中的位置和原子結(jié)構(gòu)，分析、預(yù)測(cè)、比較元素及其化合物的性質(zhì)。

2 基于學(xué)科理解的教學(xué)設(shè)計(jì)

鄭長(zhǎng)龍教授課題組在“‘素養(yǎng)為本的化學(xué)課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施”中提到對(duì)化學(xué)課的結(jié)構(gòu)進(jìn)行“板塊化”設(shè)計(jì)，對(duì)化學(xué)課的內(nèi)容進(jìn)行“任務(wù)化”設(shè)計(jì)［15］。本文將借鑒板塊任務(wù)化的教學(xué)設(shè)計(jì)模式對(duì)“元素周期律”主題課例進(jìn)行“素養(yǎng)為本”的教學(xué)設(shè)計(jì)。

2.1 元素周期律主題課例的板塊設(shè)計(jì)

板塊起著對(duì)化學(xué)課堂解構(gòu)的作用，通過(guò)將學(xué)科理解中的本原性問(wèn)題與板塊的設(shè)計(jì)結(jié)合，可以明確板塊以及與板塊連接承載的學(xué)科功能和素養(yǎng)功能?；诖?，元素周期律主題課的板塊設(shè)計(jì)如下：

［板塊1］物質(zhì)最基本的成分是什么？

［板塊2］元素性質(zhì)為什么具有周期性？

［板塊3］元素性質(zhì)的周期性如何表達(dá)？

這三個(gè)板塊的關(guān)系如圖5所示：

板塊1的素養(yǎng)功能定位在“宏觀辨識(shí)”，元素周期律中最基本的概念為元素，通過(guò)元素概念的演變，從宏觀層面對(duì)物質(zhì)的組成進(jìn)行探尋，從而建立元素周期律與物質(zhì)組成的內(nèi)在聯(lián)系；板塊2的素養(yǎng)功能定位是“微觀探析”，基于元素之間存在聯(lián)系的思想，發(fā)現(xiàn)元素性質(zhì)具有周期性的宏觀理論，在原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展過(guò)程中探索元素周期律的微觀本質(zhì)；板塊3的素養(yǎng)功能定位是“符號(hào)表征”，對(duì)元素周期律形成以周期和族為維度的二維表征框架，并將其圖示化。板塊之間的連接由宏觀深入到微觀，再到對(duì)理論進(jìn)行表征，從宏觀、微觀和符號(hào)三種表征水平上認(rèn)識(shí)元素周期律的主題內(nèi)容，并建立三者間的有機(jī)聯(lián)系，反映了化學(xué)學(xué)科的認(rèn)識(shí)邏輯，體現(xiàn)了“宏微符三重表征”的化學(xué)學(xué)科思維方式。

2.2 元素周期律主題課例的學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)

化學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)是指在化學(xué)教學(xué)中為實(shí)現(xiàn)一定的化學(xué)教學(xué)目標(biāo)、落實(shí)一定的化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，由教師和學(xué)生共同完成的學(xué)習(xí)課題［16］?；瘜W(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)主要是為了呈現(xiàn)化學(xué)課堂內(nèi)容，是板塊的子系統(tǒng)，對(duì)板塊中的問(wèn)題通過(guò)學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行分解，從而達(dá)到問(wèn)題解決的目的。通過(guò)將認(rèn)識(shí)視角和認(rèn)識(shí)思路與化學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)相結(jié)合，可以對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行素養(yǎng)功能設(shè)計(jì)?；诖?，元素周期律主題課的任務(wù)設(shè)計(jì)如下：

［板塊1］物質(zhì)最基本的成分是什么？

［學(xué)習(xí)任務(wù)1］基于哲學(xué)物質(zhì)觀認(rèn)識(shí)元素。

［學(xué)習(xí)任務(wù)2］基于化學(xué)物質(zhì)認(rèn)識(shí)元素。

［學(xué)習(xí)任務(wù)3］基于原子種類認(rèn)識(shí)元素。

［學(xué)習(xí)任務(wù)4］基于原子類別認(rèn)識(shí)元素。

學(xué)習(xí)任務(wù)1、 2、 3、 4的素養(yǎng)功能在于通過(guò)對(duì)元素發(fā)展史的梳理，抽提出認(rèn)識(shí)元素的不同視角，在對(duì)物質(zhì)成分是什么的探究過(guò)程中，隨著微觀世界大門的打開(kāi)，元素的認(rèn)識(shí)從宏觀物質(zhì)過(guò)渡到微觀原子，在認(rèn)識(shí)視角變化的過(guò)程中，學(xué)生認(rèn)識(shí)到了科學(xué)的暫定性以及發(fā)展了基于“證據(jù)推理”的素養(yǎng)。

［板塊2］元素性質(zhì)為什么具有周期性？

［學(xué)習(xí)任務(wù)1］基于原子量探析元素周期律。

［學(xué)習(xí)任務(wù)2］基于原子序數(shù)探析元素周期律。

［學(xué)習(xí)任務(wù)3］基于原子結(jié)構(gòu)理論探析元素周期律的本質(zhì)。

學(xué)習(xí)任務(wù)1、 2、 3的素養(yǎng)功能在于通過(guò)對(duì)元素性質(zhì)為什么具有周期性這個(gè)問(wèn)題的解決，學(xué)生建立了不同的認(rèn)識(shí)視角，逐漸由現(xiàn)象到本質(zhì)，使學(xué)生可以由“宏觀現(xiàn)象”到“微觀本質(zhì)”的視角轉(zhuǎn)變逐步發(fā)展“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的核心素養(yǎng)。

［板塊3］元素性質(zhì)的周期性如何表達(dá)？

［學(xué)習(xí)任務(wù)1］基于周期構(gòu)建元素周期性的表征。

［學(xué)習(xí)任務(wù)2］基于族構(gòu)建元素周期性的表征。

［學(xué)習(xí)任務(wù)3］基于分區(qū)思想構(gòu)建元素周期表。

學(xué)習(xí)任務(wù)1、 2的素養(yǎng)功能在于通過(guò)二維周期表的建立過(guò)程，解決元素周期性的表征問(wèn)題；基于表征的視角，發(fā)展學(xué)生“符號(hào)表征”的另一種形式“圖示表征”的素養(yǎng)，使學(xué)生對(duì)表征的認(rèn)識(shí)擴(kuò)大化和延伸化，在遇到表征問(wèn)題時(shí)，可以選擇合適的表征方式。學(xué)習(xí)任務(wù)3的素養(yǎng)功能在于通過(guò)分區(qū)思想使學(xué)生對(duì)元素周期表的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步加深，發(fā)展學(xué)生物質(zhì)分類的思想。

3 總結(jié)與展望

本文通過(guò)對(duì)“元素周期律”主題內(nèi)容進(jìn)行學(xué)科理解，梳理得到該主題的本原性問(wèn)題、認(rèn)識(shí)視角和認(rèn)識(shí)思路，并基于學(xué)科理解進(jìn)行了“素養(yǎng)為本”的化學(xué)課堂的板塊任務(wù)化設(shè)計(jì)，將本原性問(wèn)題與板塊有機(jī)融合，將認(rèn)識(shí)視角和認(rèn)識(shí)思路深植于學(xué)習(xí)任務(wù)之中。由此可見(jiàn)，學(xué)科理解不僅加深了教師對(duì)學(xué)科知識(shí)的認(rèn)識(shí)，也對(duì)教師設(shè)計(jì)“素養(yǎng)為本”的化學(xué)課堂極有幫助，期望通過(guò)實(shí)施基于學(xué)科理解的教學(xué)設(shè)計(jì)發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，提升學(xué)生的學(xué)科認(rèn)識(shí)水平。

本文只是以某一主題課例為例，探究其基于學(xué)科理解的“素養(yǎng)為本”的教學(xué)設(shè)計(jì)。一線教師可以借鑒本文學(xué)科理解以及教學(xué)設(shè)計(jì)的思路，嘗試對(duì)其他主題進(jìn)行基于學(xué)科理解的化學(xué)素養(yǎng)課的設(shè)計(jì)。本文也只是在理論層面論述了課堂設(shè)計(jì)，尚未實(shí)施于實(shí)踐，期待今后通過(guò)教學(xué)實(shí)踐豐富和完善教學(xué)設(shè)計(jì)，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

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