“物质结构和元素周期律”核心概念的初步研究

马斓

摘 要：通过教材知识体系的分析，以及高中教师的初步调查和认识分析，概括出了“物质结构和元素周期律”模块的两个核心概念，分别为原子结构和元素周期律。

关键词：物质结构;元素周期律;核心概念;初步研究

核心概念是从西方教育界引进的术语，美国课程论专家埃里克森（Erickson）的认识是，它是人类思维过程中能够引起迁移应用的一种综合性思维方式，是处于事实层次之上的高级认知方式，较传统的以主题和事实为主的，教条式的教学只能给学生最为浅层次的认知的模式而言，具有相当的应用价值，所以我们的课堂改革的重点应该是减少浅层次教学，强化以概念为本的教学。

围绕学科的核心概念进行课堂教学已是国内教育界关注的热点，研究者张颖之、刘恩山指出以核心概念为重点组织授课，是一种很有逻辑、卓有成效教学方式。一方面课程安排的内容紧紧围绕核心概念来组织开展，不仅能确保学生牢固掌握核心概念，而且有利于提升学生对具体知识点的深入理解、迁移应用能力。以核心概念为重点的教学往往还要强调教师要对教学内容进行适当的筛选和加工，由于前期加工，在有限的课堂时间内，为开展“精、细、严、实”的教育提供和内容和效率保障。因此在日常教学中，注重核心概念的应用是一个十分具有研究意义的课题。本题对“物质结构和元素周期律”核心概念进行初步研究

一、 “物质结构和元素周期律”核心概念的初步分析

化学物质的结构与其性质及其在周期表中的位置，相互有着密切的关系，如结构决定其位置，而位置放映其结构;结构决定性质，性质放映其结构;而根据位置可以推测物质的化学性质，根据物质的性质可以判断物质（元素）的位置。可以发现“物质结构和元素周期律”领域相关内容主要围绕以下三个核心问题展开：（1）原子是怎么形成化合物的？（2）原子结构怎么决定元素性质？（3）元素周期表有什么意义？以上所述的核心问题涉及“原子结构”及“元素周期律”的相关内容。基于“物质结构和元素周期律”相关内容围绕以上三个核心问题，学生学习这部分知识有一个同一元素“位—构—性”关系，即明确结构决定元素位置和性质，元素的位置和性质之间通过元素周期律联系。所以，笔者将“物质结构和元素周期律”有关概念理论内容提取为两个核心概念：原子结构、元素周期律。

二、 高中化学教师对“物质结构和元素周期律”核心概念的理解

笔者选择就职学校有高三复习经验的20位化学教师，对“物质结构和元素周期律”核心概念教学在高三化学复习中的实践，实施访谈调查。访谈内容包括：（1）教师担任高三教学任务的次数;（2）考纲对“物质结构和元素周期律”的要求;（3）笔者向教师说明核心概念的内涵;（4）从罗列出的“物质结构和元素周期律”相关概念中勾出3个以内认为的核心概念，并听取理由和看法。

围绕四点访谈内容，老师的回答统计访谈内容表现为：第一个问题教师担任高三教学任务的次数一般为5～10次，多数老师还是具有很丰富的经验，访谈过程中也发现很多老师是常年待在高三教学位置的;第二个问题考纲对“物质结构与元素周期律”的要求，这一点的访谈结果教师多数反映出考纲要求的具体内容是以具体化学结构以及元素周期的考试要求进行制定的，考纲制定的大体范围是围绕教学内容展开的，教学内容是围绕学生需求展开的，因此考纲最终还是围绕学生制定的具体要求;第三个问题是向老师说明核心概念的内涵，大部分老师指出理解这个词的意思，并能知道它该有的特征;第四个问题是从罗列出的“物质结构和元素周期律”相关概念中勾出3个以内认为的核心概念，并听取理由和看法，访谈中老师们都提出的核心概念为原子核外电子的排布规律、元素周期律、元素金属性和非金属性强弱的判断依据。

完成访谈后本人对20份结果进行统计，并得出如下结果：选择“核外电子排布规律”的次数为18次，选择元素周期律的次数为12次，“原子结构”为9次，“八电子（或二电子）稳定理论”和“化学键”各为3人次。在选择次数中，每一个老师的专业性经验基础上，都偏向于选择核外电子排布规律为主要首选，也在这个情况下选择的数量最多，核外电子排布规律的主要顺序是随着原子序数的增加，元素性质呈现周期性的递变规律，这种递变规律本身存在着一定的变化，因为教师对于这种变化重要性及影响的认知比较充分，所以都认可将这种变化的研究作为重要方向。同一周期，元素的金属性从左向右递减、非金属性从左向右递增，同一族内，元素的金属性从上到下递增，非金属性从上到下递减。在同一个周期内，元素的最高正氧化数从左到右递增，最低负氧化数从左到右逐渐增高，同一族的元素性质相近。

对于出现次数较高的“核外电子排布规律”，老师们都认为原子结构应该统一在核外电子排布规律中，核外电子排布规律决定了元素的性质，从近些年的研究文献中也可以得知对于“核外电子排布规律”的研究在教学任务上更注重这点。学者李雪佳（2012）在其论文《以核心概念为中心的化学教学设计》提出：“核外电子排布规律本身的研究在学校中已经得到了很多老师与学校教务工作者的重视，越来越多的老师会特别认真的将核外电子排布规律进行完整性的处理，找到其中的具体规律。”吴良根（2015）在其论文《信息加工学习理论在化学教学中的应用》中提出：“元素周期表是学习化学知识的重要基础，学生学习元素周期律表是开展和深入研究化学的一种重要工具载体，通过学习元素周期表学习元素周期律可以很好的确定元素之间的内在联系，掌握元素的自然分类与变化，利用元素性质变化，在周期表中确定具体的位置信息，让原子结构的關系让学生掌握清楚，有助于学生自我的可持续学习，对学生具有很好的帮助。”

结合文献资料可以看出学校对于核外电子排布规律以及原子结构的研究不断增加力度，在教师认知的选择态度上也体现为多次，这就表现出了一种有效的结合，也是推动化学发展与前行的重要理论依据。

笔者认为高考中对核外电子排布规律的考察，重点也是在选修三中深入介绍，和性质有关的也就是最外层的电子，所以“核外电子排布规律”本身的影响力仅仅受到局限在元素排列方面。对于元素周期律来说，老师都普遍认为和选择了化学相关的科学技术辅导电子排列规律，利用科学技术进行指导。“原子结构”选择次数少，主要原因是实际上原子结构的知识点简单，对学生来说不是难点。但是不一定越难就是重点，正因为原子结构的特点，才有了核外电子排布的规律和元素性质的相似性和递变性。对于“八电子（或二电子）稳定理论”也有老师选择，笔者认为该概念知道就行，不存在理解的问题，它不能统领整个物质结构和元素周期律。“化学键”是原子结构的应用，主要是为学习化学反应的实质，真正研究化学键还是在选修三。