基于e-学习平台的生态化学课堂教学*——以人教版“原子结构与元素的性质”教学为例

瞿 洋

（江苏省南通中学 江苏南通 226001）

基于e-学习平台的生态化学课堂教学*
——以人教版“原子结构与元素的性质”教学为例

瞿 洋

（江苏省南通中学 江苏南通 226001）

生态化学课堂教学是以学生为主体，融通课堂教学环境和资源，实现师生发展与课堂和谐的化学教学。文章以“原子结构与元素的性质”教学为例，探讨如何基于e-学习平台进行生态化学课堂教学，实现课堂的高效性。

e-学习；生态课堂；高效性

生态化学课堂教学与传统化学课堂教学不同，它是以学生为主体，尊重学生的个性发展，唤醒学生的主动探索欲，实现学生发展与教学和谐统一的课堂教学。在信息时代，基于“互联网+”的化学课堂教学，可以借助大数据资源平台，颠覆原有的教与学的姿态，实现学生学习方式的积极转变，着重引导学生小组讨论，鼓励学生独立思考、互相质疑、合作探究，从而形成高效的课堂教学。生态化学课堂教学中，教师与学生建立平等、合作的师生关系，师生之间形成“学习共同体”，使课堂成为“灵动”的课堂。

为落实教育 《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》和江苏省中长期教育改革发展规划纲要，江苏省教育厅决定在全省启动基础教育数字化学习（以下简称“e-学习”）试点工作，通过试点学校在课程、教材、教学、管理、评价等多方面进行改革和创新，形成经验，建成较为完善的e-学习平台和丰富的e-学习课程资源。目前我校采用由上海易教信息科技公司研发的HappyClass智慧课堂系统及HappyClass智慧教学平台，是基于PAD电子书包的移动学习完整解决方案。我校在原有微格录播室的基础上，将“数字化学习”升级为“e-学习”，学生可使用PAD或其他智能终端参与学习，e-学习教学平台为教师和学生提供了一种高效的生态化学课堂教学模式。

一、设计思想

美国 《国家教育技术规划2010》（NETP2010）提出：“基于技术的联通教学模式，借助技术的力量，学习者、教育者、学习内容、学习环境紧密连接，获取最有效、最赋能的学习支持与服务［1］。”基于e-学习平台的生态化学课堂教学，有利于学生主动参与课堂建构，改变满堂“灌输知识”的课堂教学，将知识变成问题，让学生主动发现、主动探索。运用多媒体技术手段，及时地获取学生的反馈情况，有助于教师在课堂上更加有效地对学生的薄弱环节进行巩固。在师生互动的愉快氛围中，教师与学生平等对话，有效的化学学习就是通过思想与思想的撞击，情感与情感的交流，知识与知识的链接来达成的［2］。笔者选取了人教版选修3《物质结构与性质》［3］中第一章第2节“原子结构与元素的性质”为课题，基于e-学习平台的生态化学课堂教学模式，进行教学设计、实施、评价、反思与改进，现将课堂主要环节和教学反思阐述如下。

二、主要环节

环节一：为什么学？

［PPT投影］（科学史话）在布瓦博德朗发现元素镓之前，门捷列夫准确预言在锌与砷之间存在类铝元素和类硅元素。

提问：在19世纪科技水平并不发达的时代，门捷列夫就能准确预言，让人非常钦佩。你知道门捷列夫成功预言的依据是什么吗？

学生齐答：元素周期律。

点题：元素周期律是学习和研究化学的重要工具，看来我们有必要在必修2的基础上，继续深入地研究原子结构与元素周期律的关系，或许你又会有新的发现。

设计意图：用科学史上真实的故事让学生认识到元素周期律的重要性，激发继续探究的积极性，为本节课奠定良好的情感基础。

环节二：确定探究模式

提问：必修2中学习了原子半径的变化，你知道原子半径发生了怎样的变化吗？

学生A：同一周期原子半径从左到右逐渐减小，同一主族原子半径从上到下逐渐增大。

追问：用一句话概括。

学生A：原子半径随着核电荷数递增发生周期性变化。

追问：你知道原子半径为什么发生这样周期性递变吗？

［学生活动］学生利用PAD资源包中提供的原子半径变化图、原子核外电子排布图等学习资料，互相交流、讨论，得出结论：影响原子半径的主要因素是能层数和核电荷数。

提问：电子的能层数对原子半径有什么影响？

学生B：能层数越多，原子的半径越大。

提问：核电荷数对原子半径有什么影响？

学生B：核电荷数越多，对电子的吸引越大，原子半径越小。

追问：这两个因素的影响趋势一致吗？最终导致什么样结果？

学生B：不一致，原子半径发生周期性变化。

［学生活动］学生在PAD上及时作答。

题1：短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如表1所示，它们的原子半径大小排序正确的是 （）

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）

［结果反馈］

［师生互动］从数据统计结果看，有2人没有选择D。请不同观点的同学分别表达自己的观点和理由，学生之间互相提问、解答。

教师追问：解决这类问题的方法是什么？（原子半径变化规律、选择参照元素比较）；继续追问：如果比较X、Y对应离子半径或Z、W对应离子半径呢？（核外电子排布相同时，核电荷数越大，离子半径越小）。

过渡：回顾一下我们探究的过程：首先我们观察到原子半径的周期性递变情况，接着分析了影响原子半径变化的主要因素，最后我们又运用原子半径的变化规律进行判断。其实研究元素周期律中其他性质变化的探究模式是类似的，接下来请同学们以相同的探究模式来研究元素的性质——电离能和电负性。

设计意图：在学生熟悉的必修2原子半径变化的基础上，引导学生对原子半径的影响因素进行分析探讨并加以运用，不仅掌握了新知识，还为接下来的两个性质的探究提供了很好的模式参照，有利于学生的自主建构。利用e-学习平台的及时反馈，达到师生、生生之间的互动交流，促进生态课堂的和谐发展。

环节三：运用探究模式

［小组讨论］1．第一电离能的变化趋势。

2．为什么会出现反常现象？偶然还是必然？

3．引起第一电离能周期性变化的本质原因。

［师生互动］学生C：同一周期从左往右第一电离能逐渐增大，同一主族从上到下第一电离能逐渐减小，第一电离能随着核电荷数递增发生周期性变化。

学生D：可能和电子排布有关，比如N和O，从核外电子排布上看，N的核外电子排布式1s22s22p3，O的核外电子排布式1s22s22p4，是不是N比较稳定？不确定。

教师提示：当原子核外的电子排布在能量相等的轨道上形成全空、半满或全满的结构时，原子的能量较低，元素的第一电离能也较大。同学们可以试着比较一下Be和B、Mg和Al、P和S，反常现象是偶然还是必然结果？

学生齐答：是必然结果。

学生F：核外电子排布的周期性变化引起了第一电离能的周期性变化。

［学生活动］学生在PAD上及时作答。

题2：表2中的每列数据从上到下代表钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。

（1）为什么原子的逐级电离能越来越大？根据原子逐级电离能的突变，判断X、Y、Z分别代表哪种元素？（2）X、Y、Z的电离能与它们的常见化合价之间有什么联系？

表2

［结果反馈］学生G：在原子失去第一个电子的基础上再失去第二个电子更加困难，因此原子的逐级电离能越来越大。根据逐级电离能的突变，判断出X是Mg，Y是Al，Z是Na。

学生H：Mg的常见价态是+2价，所以第二电离能和第三电离能之间出现了突变；Al的常见价态是+3价，所以第三电离能和第四电离能之间出现了突变；Na的常见价态是+1价，所以第一电离能和第二电离能之间出现了突变。

赞许：同学们说得非常好！

过渡：请同学们再来判断这两句话是否正确：NaCl是离子化合物，由金属元素与非金属元素结合生成的化合物一定是离子化合物。HCl是共价化合物，由非金属元素结合生成的化合物一定是共价化合物。

［小组讨论］1．为什么引入电负性概念？

2．电负性的变化趋势？

3．引起电负性周期性变化的本质原因是什么？

4．电负性有哪些应用？

［师生互动］学生I：电负性是用来描述不同元素的原子对键和电子吸引能力的大小。

学生J：同一周期从左往右电负性逐渐增大，同一主族从上到下电负性逐渐减小，电负性随着核电荷数递增发生周期性变化。

学生K：应该是核外电子排布的周期性变化引起了第一电离能的周期性变化。

学生L：判断元素的金属性非金属性强弱。

教师提示：金属的电负性一般小于1．8，非金属的电负性一般大于1．8；位于非金属三角区边界的“类金属”的电负性在1．8左右。

学生M：判断元素化合价的正负。

［学生活动］学生在PAD上及时作答。

题3：下列化合物中属于离子化合物的是______，属于共价化合物的是______。（填序号）

①CaF2②PH3③Si3N4④Li2O ⑤AlCl3

［结果反馈］学生N：①④⑤有金属性较强的元素和非金属性较强的元素，是离子化合物。

学生O：我不同意，因为电解AlCl3无法制取金属铝，说明AlCl3不是离子化合物。

教师提示：两位同学的回答似乎都有道理，今天我们学习了电负性，就多了一种判断的方法。有这样一个经验性规律：如果两原子电负性差值大于1．7，主要形成离子键；如果两原子电负性差值小于1．7，主要形成共价键。请同学们根据这条经验规律判断一下，AlCl3是属于离子化合物物还是共价化合物？

学生齐答：共价化合物。

追问：电负性还有哪些应用？

学生P：判断化学键的类型。

［学生活动］学生在PAD上及时作答。

题4：图1是用电负性数据制作的第三周期元素的电负性变化图，请用类似的方法制作第ⅠA、ⅦA族元素的电负性变化图。

［结果反馈］学生Q：第ⅠA、ⅦA族元素的电负性随着核电荷数增大逐渐减小。

追问：有没有什么不同？纵坐标呢？

学生Q：第ⅠA比ⅦA族的电负性小，ⅦA族的非金属性强。

设计意图：环节二的基础上，让学生自主探究第一电离能和电负性的变化规律以及应用，对学生学习的方式转变产生一定的影响。教师适时地给予学生鼓励和提示，帮助学生理清问题的思路，完成最近发展区的超越。

环节四：拓展探究模式

提问：元素的性质都发生了周期性递变，你认为哪个性质周期性递变是其他性质发生周期性递变的本质原因呢？

学生齐答：核外电子排布的周期性变化。

教师：元素周期律可以将元素的性质、位置、结构三者有机地联系在一起，是我们学习和研究元素性质的重要工具。利用元素周期律，我们可以更加有方向性地研究某些元素的性质，我们同学也可以成为门捷列夫一样的“预言家”。

［学生活动］学生在PAD上及时作答。

上网查阅资料，比较锂和镁在空气中燃烧的产物，铍和铝的氢氧化物的酸碱性以及硼和硅的含氧酸酸性的强弱，说明对角线规则，并用这些元素的电负性解释对角线规则。

［结果反馈］学生R：锂在空气中燃烧的产物是Li2O，不是过氧化物；镁在空气中燃烧的产物是MgO。

学生S：铍的氢氧化物呈两性，铝的氢氧化物也呈两性。

学生T：硼酸和硅酸都属于弱酸。

教师提示：在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的性质有些相似，被称为“对角线规则”。

设计意图：在当前知识大爆炸的信息时代，通过互联网搜索信息是学习者必备的学习能力，本课基于e-学习平台的技术支持，有条件让学生课堂上进行上网查阅资料。另一方面，也给学生启示：元素周期律的探究还未完，更多的规律可以继续探究。知识的获取不能仅局限于课堂内，更应拓展于课堂外的大世界。

三、教学反思

叶圣陶先生说过：教师之为教，不在全盘授予，而在相机诱导，必令学生运其才智，勤其练习，领悟之源广开，纯熟之功弥深，巧为善教者也。在高中化学课程改革不断深入的今天，基于e-学习平台的生态化学课堂教学应更加关注学生的内心世界、关注学生的个体需求、关注学生的学习方式、关注学生的全面发展，达到“教是为了不教”的最高境界。

（1）利用e-学习平台，建立师生共同体

多媒体技术的飞速发展，对传统课堂教学模式产生了较大的冲击，“一支粉笔、三尺讲台”不再是教师的独有写照，教师所拥有的课堂资源也不是独享的，而是学生和教师共享的。在生态课堂中，教师、学生、环境等多因素形成一个系统的、动态的、生成的整体。课堂提问不再是教师的特权，学生同样享有平等的权利，师生、生生之间的交流变得和谐而又灵动。

（2）把握理论高度，切合学生实际

本节课在复习必修2核外电子排布、元素的金属性与非金属性等性质周期性变化的基础上，进一步从原子半径、电离能以及电负性三方面探究元素性质的周期性变化规律。这部分内容的理论性较强，例如原子的半径事实上是无法测定的，一般来说原子半径指共价半径或金属半径或范式半径，所以不需要过度地提高理论性内容的高度，从学生实际的认知水平出发，切合学生的实际，根据学生现有的理解水平实施教学即可。

（3）建构探究模式，转变学习方式

e-学习的兴起和发展是对传统教育方式、学习方式的观念转变，借助信息技术，学习的途径变得非常广泛。传统的课堂中，教师往往“手把手”地牵着学生往前走，而在生态课堂中，教师带领学生学习建构某种相似的规律探究模式，“放开手”地让学生进行迁移学习，使学生获得学习的方法。

［1］ 祝智庭，贺斌．解析美国《国家教育技术规划2010》［J］．中国电化教育，2011，（6）

［2］ 沈世红．对话——“生态化学”理念下的教育哲学［J］．化学教与学，2012，（6）

［3］ 宋心琦主编．普通高中课程标准实验版教科书·化学选修3（选修）［M］．北京：人民教育出版社，2009

［4］ 中华人民共和国教育部．普通高中化学课程标准 （实验）［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

*本文是江苏省教育科学“十二五”规划2013年度重点课题“基于‘学科观念’建构的高中化学生态课堂研究”（课题编号：B-b/ 2013/02/340）成果之一，作者为课题组成员之一。