基于三大版本的高中化学核心素养培育的教学实践——“元素周期律和元素周期表”为例

陈贞芳

（莆田第二中学，福建 莆田 351100）

课标是教材编写的指南。目前，已出版的高中化学选择性必修教材主要有人教版、鲁科版、苏教版。各版本教材编写的依据都基于《普通高中化学课程标准（2017 年版2020 年修订）》，但是编者们从不同的理念出发，从不同的思路和角度讲述、分析和整理知识点，所以在教材编排、选择内容、细节呈现等方面有一定差异。文章以“元素周期律和元素周期表”这一内容为例，对3 个版本选修新教材综合分析，挖掘教学编写意图，探讨教材使用的高效性、创造性，旨在为提高课堂效率提供一定的参考。

“元素周期律和元素周期表”是苏教版必修第一册专题5 第一单元的内容，是非常重要的化学概念原理知识。该单元知识的学习，可以帮助学生从结构这一本质角度加深对已学元素化合物性质的认识，掌握对元素化合物知识进行自主拓展和归类的能力，帮助学生实现从感性认识上升到理性认识。与此同时，该单元的知识对后续其他元素化合物知识以及选择性必修模块的物质结构与性质等内容的学习都具有引导作用，可起到承上启下的作用。

一、从课标与材料中寻求促进思维发展的落脚点

（一）学情分析

学生在初中已经学习部分典型元素及其化合物的性质，储备了一定的相关知识；学生初中时对元素周期表有简单的认识，储备了部分原子结构知识；他们已经具备一定的动手实验能力、归纳总结能力和资料阅读能力，为该单元的学习提供了能力基础。

该单元知识特点较抽象，理论性强，侧重于原理性、规律性知识的学习，要求学生具有较强的抽象思维能力。从认知思维特点上看，该年龄段的学生头脑敏捷、活跃，但抽象思维能力薄弱。因此，教师必须营造问题情境，激发学生学习兴趣，帮助学生掌握该单元的内容。

（二）教学内容分析

3 个版本新教材编排内容及顺序对比见表1，苏教版新旧教材编排内容及顺序对比见表2。3 个版本的教材都凸显了新课标理念，以学科大概念为核心，注重认知模型的建构，使课程内容结构化，推进核心素养的实现。

表1 3 个版本新教材编排内容及顺序对比

表2 苏教版新旧教材编排内容及顺序对比

（三）教学目标分析

课标对该单元的要求是认识、建构元素周期律，并能借此能分析、预测、比较元素及其化合物的性质，在学习过程中能基于实验事实和科学的实验探究推理微观结构和宏观性质的关系。在化学史的学习中，体会科学家们的艰辛，领悟科学的意义。［1］上述要求是对元素周期律、元素周期表概念及本质的学习，是后续选择性必修中物质结构与性质学习的重要基础。

二、从教学设计思路中找寻思维发展培养的实施路径

必修两册中教学栏目和基础实验部分内容的增加，有助于学生自主探究能力发展。与此同时，该改变要求教师在备课中认真思考，仔细制定教学的深度与广度。在课堂教学中要实现学生核心素养的培养，就要求教学时设定必要的问题，给予学生适当合作与探究的学习空间，通过合适的学习活动，使学习的发生水到渠成。学生在教师创设的情境中不断探索，在学习问题解决的过程中，学生的学科观念自然形成，自主养成学科思维模式［2］。基于上述教学理念，该单元教学设计主要从下面4 个方向依次进行：①从数据联想导入，发现规律；②建立模型认知，认识周期概念；③基于证据推理，深刻理解元素周期律；④总结提升，建构基于“位—构—性”的认识物质性质的模型。引导学生多角度进行数据的观察与分析，能基于证据认识元素性质的变化规律。通过科学探究让学生建立证据与结论之间的逻辑关系，建立认知模型，能运用模型预测元素的某些性质，体会元素周期对科学研究的意义。同时，要求学生运用“观察”“实验”“比较”等科学方法，通过小组讨论、反思再探等活动，进一步认识物质结构与性质之间的辩证关系，了解文献证据与实验证据对结论支撑的一致。教学中依托学生已有知识，在数据分析—探寻本质—建立模型—运用模型的过程中，加深对元素性质周期性变化的认识，体会元素周期律的丰富内涵，培养学生证据推理与模型认知的核心素养。

（一）数据观察初步感受元素周期律

一是引导学生阅读教材，认识核外电子排布的周期性变化。观察书本1～18 号元素原子结构示意图中的原子核外电子排布，引导学生思考随着原子序数的递增的规律。在阅读中让学生学会提取信息，并对图标信息进行分析。培养学生证据意识，通过分析核外电子的排布变化，推理出其排布规律。二是基于提供的原子半径数据，通过作图认识原子半径的周期性变化。学生主观参与画图，将抽象的半径具体化，从宏观的角度更好地分析微观的原子半径，实现用宏观与微观相结合的视角分析与解决实际问题。三是依据给出的元素的最高化合价和最低化合价，通过作图探索元素化合价的周期性变化。用数学数轴的思维方法解决化合价的变化规律，用分析、推理的方法认识研究对象的本质特征，建立数学模型。四是根据基础实验研究元素的金属性和非金属性变化规律。实验是化学的基础，是另一种“读”的方式。这种读更直观更能激发学生的学习兴趣。（1）引导学生阅读课本实验，利用证据推理提出可能的假设，建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，揭示实验现象的本质原因和金属性非金属性的变化规律。（2）引导学生阅读图表，提出假设，继而通过实验验证自己的方案，总结元素周期律。在这一过程中，学生科学探究的化学素养得以培养，学生通过推理得以认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，从而建立模型。

（二）认识元素周期表，建构周期概念

以教师提出的问题为主线，引导学生阅读教材，初步掌握元素周期表的结构，理解原子结构与元素所在元素周期表位置的关系。以问题为导向，以阅读为主要形式，让学生在课堂上充分思考，通过对问题的总结和表达，使学生充分参与课堂中，对所学知识能自我整理、有效加工，让知识在运用中得以深化。

（三）深度探究元素周期律，建立模型

阅读教材了解碱金属元素及卤素的物理性质，观察碱金属、卤族元素的原子结构示意图，讨论、归纳结构的共同点及递变性。分析碱金属与水反应的现象，实验探究卤素性质的递变，交流与讨论，分析得出碱金属、卤族元素化学性质的相似性和递变性，并尝试从原子结构角度解释。同时，基于原子结构认识物质性质的模型归纳总结同周期元素性质的递变规律，达到深度理解元素周期律的目的。

通过元素周期表中的两族元素，即典型的金属元素族—碱金属，典型的非金属元素族—卤素性质变化规律的学习，促使学生理解元素的金属性、非金属性与元素在周期表中的位置和原子结构的关系。通过已学的微观知识，对宏观的实验现象进行解释，体现了宏观辨识和微观探析的化学核心素养。帮助学生提高应用周期表分析问题和解决问题的能力，进一步建构基于“位—构—性”的认识物质性质的模型，形成结构决定性质的观念。

（四）运用模型，感受元素周期表价值，深化认识

以阅读为主要形式，让学生在课堂上充分思考、表达，充分参与课堂中，在“拓展视野”中体会元素周期表的“奇妙”，了解元素周期表在实际生产中的应用，体会化学在生产生活中的重要作用。通过“调查研究”，渗透爱国主义情怀；落实“科学精神与社会责任”核心素养。建构基于“位—构—性”的认识物质性质的模型，提高应用周期表分析问题和解决问题的能力。其过程如图1 所示。

图1 “位—构—性”的认知模型

三、从知识与能力的进阶中追求学科核心素养的提升

（一）层层递进，多种角度发展核心素养

该单元通过各项任务的有效设置，将元素的“位—构—性”的关系等知识有机串联起来。在教学过程中教师以问题为导向，引导学生以阅读、思考与实验探究交叉结合的形式，分析图表，预测性质并设计实验方案，动手实践，以宏观的实验现象和直观的数据图表作为支撑元素性质变化规律的证据，以此达到宏微的有效结合，模型认知和证据推理的有效融合。新课变要求学生具有实际解决问题的能力，在该单元中学生能用数据、图表、符号等处理相关信息，并不断优化实验方案，让学生在课堂中不自觉地动起来，逐步养成发现问题—设计方案—实验验证—问题解决的思维习惯。在这个过程中，学生的认知结构逐步得到完善，能用自己所学的新知识解决新问题，收获成功的喜悦。

（二）运用化学史料，在思维上落实核心素养

通过“拓展视野”和“调查研究”等环节，让学生在体会元素周期表“奇妙”的同时，不自觉拉近其与科学家的距离。学生在学习环节中感受科学家们发现周期表的过程，体验实践研究的艰辛和科学探究的严谨，更好地理解真理的相对性，体会化学在生产生活中的重要作用。化学史的相关教学可以很好地落实“科学精神与社会责任”核心素养，有效促进心智模型的转变，对学生学科思维的培养、创新意识的提升、学科观念的养成起到非常重要的作用。

（三）关注设计教材的意图，关注学习的进阶与思维的提升

3 个不同版本教材在元素周期律的内容设置上，都是将具体元素化合物的性质、元素性质的变化规律分散在高一［3］。教师在备课时要对教材进行整体的认识、把握，对相关的资源进行有效整合，这样才能更好地理解教材设计意思，更好地实施教材，创造性地使用教材。高二元素周期律知识的学习同样需要高一教学的整体铺垫，所以以上教学设计遵循教材的整体编写理念，能很好地为高二的学习“添砖加瓦”，符合学习的螺旋式上升，可使学生的知识提升和思维发展达到水到渠成的效果。

构建化学模型是高中化学理性思维培养的主要方法。“元素周期律和元素周期表”不仅为化学基础理论研究提供依据，还可以指导新型材料的开发和应用。在教学中培养学生证据推理与建构模型的能力，建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，并能运用模型解释化学现象、揭示现象的本质和规律，真正实现升华学生化学学科核心素养的目的。