“元素观”在初中化学教材中承载体系与构建策略

徐学兵

摘要：元素观不是某一个具体的知识点，而是一种以具体知识为载体、隐藏在教材体系中、具有丰富内涵的化学观念。而目前相关研究对元素观基本内涵和观念建构的研究多， 对教材各章节具体承载的元素观研究少；专家与学者的研究多，一线教师的研究少；提出的元素观建构策略往往忽视了教材的编排意图，脱离教学实际，不符合学生认知规律。

关键词：元素观；承载体系； 构建策略

文章编号：1008-0546（2017）02-0019-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.005

一、问题的提出

中国有句古话：“授人以鱼不如授人以渔”。教育的真谛就是当你忘记一切所学的东西之后所剩下的东西。对于初中化学教育来说，学生剩下的东西就是在学习具体的化学知识的过程中形成的以化学的视角看待周围自然事物的观点、处理问题的方法，是知识升华以后内化成的基本思想观念。

在初中化学教学中，化学基本观念是在学习理解具体化学知识基础上的提炼与内化，能够在学生今后的学习、生活和工作中得到广泛的迁移和应用。但在初中化学教学中涉及的微粒观、分类观、元素观、结构观、转化观、守恒观等基本观念没有在教材中直接呈现，而是隐藏在课程体系中，在学生不同的学习阶段中得到不断的推进和提升。元素观在众多的化学基本观念中是核心观念。学生元素观的构建需要在教师的引导下，发现和挖掘每个知识点中蕴藏的有用信息，加以提炼和概括，才能让学生在学习过程中达成化学元素观的构建。

目前相关研究对元素观基本内涵和观念建构的研究多，对教材各章节具体承载的元素观研究少；专家与学者的研究多，一线教师的研究少；提出的元素观建构策略往往忽视了教材的编排意图，脱离教学实际，不符合学生认知规律。因此，作为一线教师的笔者在参考其他文献资料的基础，回归到教材中研究元素观承载体系及构建策略，就显得有意义了。

二、 元素观在教材中的承载体系

人教版九年级化学教材中學生元素观的构建主要分为体验阶段、准备阶段、建立阶段和应用阶段（表1）。在体验阶段学生初步了解道尔顿和阿伏加德罗创立的原子论和分子学说、门捷列夫与元素周期律，以及一些常见元素的元素符号与中文名称、少部分物质的化学式；在准备阶段系统地学习分子和原子；认识肉眼看不到的分子、原子等微观粒子构成了物质；原子的结构。在建立阶段从原子的结构角度，建立元素概念；通过元素周期表初步了解元素化学性质呈周期性变化的规律；通过电解水的实验进一步加深学生对元素组成物质的认识；学习化学式与化合价，建立物质宏观、微观和符号三重表征；了解元素化合价并与原子核外电子之间的关系。在应用阶段学会从元素的角度分析解决实际问题，从元素的角度分析质量守恒定律的原因；从元素的角度分析相同的元素可以组成不同的物质，如金刚石和石墨、二氧化碳和一氧化碳等；从原子核外电子排布的角度认识金属的活动性；从元素的角度分析看待人体健康与化学元素的关系。每个阶段学习的知识层次都是对上一阶段的内容进行内化和提升，并为下一个阶段作准备，四个阶段环环相扣，形成一个整体，是学生构建化学元素观的必经之路。

三、 学生元素观的构建策略

1. 深度发掘教材的编排意图丰富学生体验活动

元素观不是某一个具体的知识点，而是一种以具体知识为载体、隐藏在教材体系中、具有丰富内涵的化学观念。教师的讲解和学生的记忆无法使学生形成元素观。教师只有深度发掘教材的编排意图，创造条件丰富学生体验活动，才能让学生的思想和观念在体验活动中得到启发与碰撞，逐步实现观念的建构。例如：教材在绪言部分就提出“利用化学方法分析众多物质，发现组成它们的基本成分——元素其实只有100多种……”虽然学生还不具备原子结构的知识，无法想象众多物质居然都是由这100多种元素组成的，但教师可以采用打比方的方法设计体验活动：给学生5个英文字母（a、e、h、r、t），尝试可以拼成多少个单词？（“a”：一个；“are”：是；“ear”：耳朵；“earth”：地球……）这里的“字母”和“单词”好比“元素”和“物质”的关系：一种字母可以拼成一个单词（“一种元素可以组成一种物质”）；多种字母可能只拼成一个单词（“多种元素可能只组成一种物质”）； 字母排列顺序不同又是一个单词 （“相同的元素可能组成不同的物质”）等等。这样可以让学生初步体验“物质的多样性与元素的有限性是相统一的”，也为后续元素观的构建作一点铺垫。教材第三单元课题1中探究活动“分子运动现象”，可以让学生亲自动手操作，有助于学生体验物质是由一些肉眼看不到的微观粒子构成，正是因为这些微观粒子运动与变化才引起宏观物质的颜色、状态等改变，有助于学生把物质的“宏观组成”与“微观构成”初步建立起联系，为理解元素概念作准备。

2. 重视元素概念发展史教育消除学生陌生感

“元素”从字面意思来看，指的是组成事物的“基本要素”，化学上指的是组成物质的“基本成分”。自古以来，人们一直在思考组成万物的基本成分是什么，为此做出很多的研究和探索。 例如：中国古代就出现过“五行说”，即万物都是由金、木、水、火、土组成的；古希腊出现过“四元素说”。这些观点在现在看来虽然是错误， 但是说明人类对物质组成的研究由来已久。“元素”这个话题，并不是一个新鲜话题，而是一个古老的话题。从“元素”概念的起源入手，不仅能消除学生的陌生感，而且还能激起学生学习的兴趣。通过电解水实验，我们不仅能让学生体验到水并不是一种元素，打破古人的错误认识，同时也认识到水其实是由氢元素和氧元素组成。但在实践教学中，有不少学生总认为“水分解成氢气和氧气，水就是由氢气和氧气组成”。其实，学生犯这样的错误是正常的。因为在“元素”的发展史上，曾长时期里不区分元素和单质这两个概念，直到后来进一步明确了原子、分子的概念，以及对原子内部结构有了一定的研究之后，最终才把元素定义为：具有相同核电荷数的同一类原子。通过这些元素概念发展史的学习，学生认识到：元素概念的发展经历一个漫长的过程，在不同的发展阶段有着不同的内涵。这样潜移默化的感染，有助于学生加深对元素概念的理解，有助于引导学生从元素的角度分析看待事物，形成化学观念。

3. 分段推进降低学生学习难度

元素观在初中化学虽说是一个核心观念，但确实比较抽象，内涵也极其丰富。在长时间的学习中学生若找不到成功的喜悦，很容易丧失学习的信心，更提不起学习的兴趣和积极性， 也无法实现元素观的构建。实际上，从元素观在教材中的承载体系来看，已经采取分散编排，把难点分散到各章节中，采用由简到难顺序逐级呈现。

例如：化学上，元素指的是质子数相同的一类原子的总称。学生要理解元素概念的字面意思并不难，但要将物质的宏观组成与微观构成建立起联系（图1）却是不容易的。这就需要教师充分利用学生已有的生活经验，并结合课本图片、实验演示等手段让学生认识到宏观物质都是由肉眼看不到的微观粒子所构成；物质发生化学变化的本质是反应物中原子重新组合的过程。 不同元素的原子的性质不同，在不同条件下重新组合新物质的方式是不同的：有些元素的原子可以直接构成物质；有些元素的原子需要通过得失电子形成离子构成物质；有些元素的原子需要先结合分子再构成物质。但从最根本的角度看，组合成物质最基本的粒子还是原子，只是组合方式不同而已。物质的组成恰恰不是说明物质的组合方式，而是说明物质由哪几大类原子组合而成，其中具有相同质子数的一类原子就是一种元素。

4. 充分利用微观模型与Flash動画化抽象为形象

“友善用脑”研究表明：多感官刺激能促进学生思维，提高学生学习的质量。元素观的内容多数比较抽象，之间的关系也比较复杂。实验探究虽可以帮助体验其内涵， 但微观模型呈现与Flash动画演示则更加形象与具体。例如：金刚石、石墨、C60是碳元素组成的不同单质； 性质不同的原因是原子的排列方式不同。教师可以拿出这三种碳单质的微观结构模型，一是让学生直观看出这三种单质的组成元素是相同的，只是原子排列方式不同；二是通过模型重组让学生发现在一定条件下这三种物质间可以实现相互转化（如“石墨转化金刚石”已成现实）；三是让学生真正认识到物质的组成与结构共同决定物质的性质。另外，复分解反应也是初中化学教学的一个难点。很多学生很难理解复分解的条件是有水、气体或沉淀产生。其实，如果教师用Flash动画演示一部分复分解反应的微观反应过程，学生不难发现：“物质发生复分解反应时，反应物中的有一些离子是不能共存的，它们之间相互作用通常会产会水、气体或沉淀，反应从本质上是朝着离子浓度减小的方向进行的。”

5. 在应用中不断丰富元素观内涵

前人早说过：“学以致用，用进废退”。这充分说明“用”的重要性。初中化学元素观内涵丰富，主要包括：物质是由元素组成的、元素在化学反应前后不变（“元素守恒”）、化学反应的本质是原子间的重新组合、元素的化学性质与原子核外电子排布有着密切的关系并且呈现出周期性变化的特点等等。教材第八单元中出现的金属活动性实际上与金属原子的核外电子排布，尤其是最外层电子数有着密切的关系，通常表现为在金属原子失电子成为阳离子能力大小？鄢。因此，金属单质与酸溶液或盐溶液发生置换反应的微观本质就是金属原子失电子给氢离子或活动性弱的金属阳离子。这样的引导，不仅可以使学生在与有关金属的推理、计算等问题时找到一条捷径，而且也让学生对“元素的化学性质与原子核外电子排布有着密切的关系”元素观内涵有着深刻的认识。

四、结束语

综上所述，学生元素观的构建是一个系统又漫长的过程。它需要教师深度挖掘教材中元素观的承载体系，深刻领悟教材编排的意图，采取符合学生认知规律的措施，更需要学生在形成一定的元素观之后不断地应用与提升，在应用中不断丰富元素观的内涵。

参考文献

[1] 马小洪.城乡结合地区初中生化学元素观的构建[D].四川师范大学，2015：21-25

[2] 林玩花.元素周期表与元素周期律[J].广东教育，2008（11）：52-56