馮德琴+高佩德

摘 要 綜合物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律必修內(nèi)容在人教版、魯教版和蘇教版教材中的優(yōu)勢與不足，使用人教版教材開展教學(xué)時要合理組織教材內(nèi)容，注意難度梯度的恰當(dāng)設(shè)置；有效選擇教學(xué)方式方法，注重學(xué)生邏輯思維能力的訓(xùn)練與培養(yǎng)，以取得最佳的教學(xué)效果，有效實現(xiàn)其課標(biāo)提出的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞 化學(xué)教材；物質(zhì)結(jié)構(gòu)；元素周期律；科學(xué)素養(yǎng)

中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）09-0005-03

1 前言

物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識既是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，也是學(xué)生理解以化學(xué)知識為主的科學(xué)課程的奠基性知識。實踐證明，在使用人民教育出版社編著的教材（以下簡稱為人教版）進行教學(xué)時，通過綜合人教版、山東科學(xué)技術(shù)出版社教材（以下簡稱為魯教版）和江蘇鳳凰教育出版社教材（以下簡稱為蘇教版）等三種版本教材的優(yōu)勢，合理組織教材內(nèi)容，可以取得比較理想的教學(xué)效果。

2 課程標(biāo)準(zhǔn)中對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的要求

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》的“課程性質(zhì)”中指出：“高中化學(xué)課程，有助于學(xué)生增進對物質(zhì)世界的認(rèn)識，有利于學(xué)生體驗科學(xué)探究的過程，加深對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識。”在“課程的基本理念”中指出：“結(jié)合人類探索物質(zhì)及其變化的歷史與現(xiàn)代化學(xué)科學(xué)發(fā)展的趨勢，引導(dǎo)學(xué)生進一步學(xué)習(xí)化學(xué)的基本觀點和基本方法，形成科學(xué)的世界觀?！边@是對高中教材中物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)所處重要位置的定性認(rèn)識。

課程標(biāo)準(zhǔn)必修2主題1“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)包括：

1）理解元素的含義，認(rèn)識同位素的應(yīng)用；

2）知道原子核外電子的能量是量子化的，了解原子核外電子的排布規(guī)律；

3）能結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)和實驗事實認(rèn)識元素周期律，了解原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系；

4）能描述元素周期表的結(jié)構(gòu)，知道金屬、非金屬在元素周期表中的位置及其性質(zhì)的遞變規(guī)律；

5）認(rèn)識化學(xué)鍵的含義，知道陰、陽離子間可以形成離子鍵，原子之間可以形成共價鍵；

6）運用模型了解碳的成鍵特征，描述有機化合物的結(jié)構(gòu)特點；

7）舉例說明有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象。

活動與探究建議包括以下內(nèi)容。

1）查閱資料并討論：放射性同位素在能源、農(nóng)業(yè)、醫(yī)

療、考古等方面的應(yīng)用。

2）實驗：金屬元素的焰色反應(yīng)。

3）查閱資料并討論：第三周期元素及其化合物的性質(zhì)變化的規(guī)律。

4）討論或?qū)嶒炋骄浚簤A金屬、鹵族元素性質(zhì)遞變規(guī)律。

5）查閱元素周期律的發(fā)現(xiàn)史料，討論元素周期律的發(fā)現(xiàn)對化學(xué)科學(xué)發(fā)展的重要意義。

6）交流討論：離子化合物和共價分子的區(qū)別。

7）制作簡單有機分子的結(jié)構(gòu)模型。

此外，必修1主題1“認(rèn)識化學(xué)科學(xué)”中的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)有：“了解人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識的歷史，認(rèn)識研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系對人類認(rèn)識自然的作用；認(rèn)識假說、模型化等方法對化學(xué)科學(xué)研究的作用?！被顒优c探究建議中有：“查閱文獻(xiàn)了解人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識發(fā)展過程?！北匦?主題2“化學(xué)反應(yīng)與能量”內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)有：“知道化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因?！边@些內(nèi)容與此主題關(guān)系也很密切。

3 三種版本教材物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)主要內(nèi)容編排順序比較

三種版本教材中，蘇教版與課標(biāo)的順序比較一致，必修1專題1“化學(xué)家眼中的物質(zhì)世界”的第三單元“人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識”將原子結(jié)構(gòu)知識和相關(guān)的化學(xué)史內(nèi)容編排在此；魯教版在第一章“認(rèn)識化學(xué)科學(xué)”第一節(jié)“走進化學(xué)科學(xué)”中略有涉及，其余內(nèi)容都集中編排在必修2第一章中。具體對比見表1。

4 三種版本教學(xué)安排各自的優(yōu)勢和不足分析

人教版

1）優(yōu)勢。

①必修1的教學(xué)難度控制較好。一般來講，物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)內(nèi)容學(xué)生學(xué)習(xí)有一定的困難，尤其是高一第一學(xué)期，學(xué)生認(rèn)知發(fā)展還很有限。如果在必修1安排，特別是像原子結(jié)構(gòu)模型的知識，學(xué)生學(xué)習(xí)起來感到艱澀難懂。

②系統(tǒng)性較好。物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)安排在必修2第一章，比較緊湊和系統(tǒng)，不零散。

③充分發(fā)揮了周期表的工具性作用。先介紹周期表的結(jié)構(gòu)，后面幾節(jié)內(nèi)容都注重周期表的應(yīng)用，較好地體現(xiàn)了周期表的工具性作用。

2）不足。

①對學(xué)生學(xué)習(xí)元素化合物知識不利。必修1未涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識，學(xué)生不能從原子結(jié)構(gòu)角度理解元素的性質(zhì)。

②邏輯關(guān)系不夠好。根據(jù)教學(xué)實踐經(jīng)驗來看，如果物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識編排順序為：學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)——原子核和核外電子排布；由原子核外電子排布的周期性和原子半徑的周期性，總結(jié)發(fā)現(xiàn)周期律，得出周期表；利用周期表學(xué)習(xí)典型主族元素和發(fā)現(xiàn)第三周期元素性質(zhì)；學(xué)習(xí)化學(xué)鍵。學(xué)生容易掌握規(guī)律和應(yīng)用規(guī)律解決問題。人教版教材將原子結(jié)構(gòu)知識穿插安排，周期表和周期律對調(diào)，雖化解了難度，但邏輯關(guān)系不順。

③部分內(nèi)容難度較大。如用電子式表示離子鍵和共價分子的形成過程，雖然進行大量練習(xí)，相當(dāng)一部分學(xué)生依然反復(fù)出錯，說明這部分內(nèi)容學(xué)生接受有一定的困難。

④部分內(nèi)容有欠缺。比如無晶體結(jié)構(gòu)基本知識，分子間作用力、氫鍵作為“科學(xué)視野”，雖然降低了難度，但導(dǎo)致物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識不夠全面和系統(tǒng)，使學(xué)生理解和把握有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的知識存在一定障礙。如果學(xué)生不選修《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》，將不利于學(xué)生在高校學(xué)習(xí)后續(xù)化學(xué)課程。

魯教版

1）優(yōu)勢。

①分散了難度。雖在必修1研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序“假說”“模型”中提出原子結(jié)構(gòu)模型的問題，但未增加學(xué)生過重的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。

②知識較完整。比如在“碳的多樣性”中介紹金剛石、石墨、C60原子排列方式，使學(xué)生對晶體結(jié)構(gòu)有一定的認(rèn)識。

③系統(tǒng)性、邏輯性更好。先介紹原子核、核素，再研究核外電子排布規(guī)律，明確最外層電子數(shù)與元素性質(zhì)的關(guān)系，再研究發(fā)現(xiàn)元素周期律，學(xué)習(xí)元素周期表。

④元素知識更寬泛。如堿土金屬元素、氮族元素、過渡元素等各族元素都有適度了解，各主族元素內(nèi)容掌握得比較全面。

⑤學(xué)法指導(dǎo)更好。如預(yù)測同主族和同周期元素的性質(zhì)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力和創(chuàng)造性品質(zhì)。

⑥化學(xué)鍵內(nèi)容安排獨特?；瘜W(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)及能量等知識內(nèi)容安排在一起，利于學(xué)生理解化學(xué)鍵的本質(zhì)，便于應(yīng)用化學(xué)鍵知識解決化學(xué)反應(yīng)中的能量變化問題。

2）不足。

①物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識有一定的分隔。把化學(xué)鍵知識與物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識分割，使知識系統(tǒng)性遭到一定程度的破壞。

②原子結(jié)構(gòu)知識相對滯后。對學(xué)生學(xué)習(xí)元素化合物知識不很有利。

③晶體結(jié)構(gòu)知識不夠全面。不便于學(xué)生理解物質(zhì)性質(zhì)，對后續(xù)課程學(xué)習(xí)有一定困難。

蘇教版

1）優(yōu)勢。

①有系統(tǒng)的原子結(jié)構(gòu)模型知識。在必修1“人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識”中介紹了原子結(jié)構(gòu)模型的演變，利于學(xué)生理解原子的構(gòu)成。

②原子結(jié)構(gòu)知識前置。將核外電子排布，最外層電子數(shù)與化合價關(guān)系等在前期教學(xué)中做了鋪墊，利于學(xué)生學(xué)習(xí)元素化合物知識。

③內(nèi)容符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律。必修2“微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性”從原子核外電子的排布、原子半徑和元素的金屬性、非金屬性入手，經(jīng)過探究發(fā)現(xiàn)元素周期律，再利用周期表的規(guī)律研究典型元素的性質(zhì)，符合學(xué)生認(rèn)知特征。

④分子間作用力作為必修內(nèi)容。在“微粒之間的相互作用力”中不僅介紹了化學(xué)鍵，而且介紹了分子間作用力和氫鍵，對于學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有較大幫助。

⑤重視晶體結(jié)構(gòu)的知識。“從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性”一節(jié)中不僅系統(tǒng)介紹了同素異形、同分異構(gòu)現(xiàn)象，而且介紹了離子晶體、分子晶體、原子晶體、金屬晶體等晶體的概念，使物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識比較全面。

2）不足：難度較大。原子結(jié)構(gòu)模型的演變、晶體結(jié)構(gòu)知識難度較大，勢必影響部分學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。提前學(xué)習(xí)同分異構(gòu)現(xiàn)象，對認(rèn)識物質(zhì)的多樣性有益處，但學(xué)生對有機物結(jié)構(gòu)比較陌生，學(xué)習(xí)中存在一定的困難。

5 利用人教版教材開展教學(xué)實踐的幾點建議

1）原子結(jié)構(gòu)知識適當(dāng)前置。最基礎(chǔ)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識可以適當(dāng)前置。在必修1第一章第二節(jié)“化學(xué)計量在實驗中的應(yīng)用”中“物質(zhì)的量”內(nèi)容之前介紹“人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識”，在復(fù)習(xí)初中教材的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)核外電子排布的初步知識，認(rèn)識原子最外層電子數(shù)與元素性質(zhì)的關(guān)系，了解研究化學(xué)還要用假設(shè)、模型，理解結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的“內(nèi)因—外因規(guī)律”，為學(xué)習(xí)元素化合物知識做好鋪墊。

2）尊重學(xué)生的心理認(rèn)知規(guī)律。按照原子結(jié)構(gòu)→元素性質(zhì)→周期律→周期表→周期表應(yīng)用→化學(xué)鍵安排教學(xué)內(nèi)容，使其符合學(xué)生心理認(rèn)知特征。

3）改進教學(xué)方式方法。用假設(shè)—驗證等學(xué)習(xí)方式，有效培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，用實驗探索等歸納法總結(jié)形成規(guī)律，用演繹法應(yīng)用周期表周期律知識去解決實際問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新實踐能力。

4）適當(dāng)拓展。簡單介紹晶體結(jié)構(gòu)的知識，使物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識體系更加完整。

5）優(yōu)勢互補。發(fā)揚人教版優(yōu)勢的同時，積極吸納魯教版、蘇教版教材的優(yōu)勢，彌補人教版教材的不足。

6）把握好難易度。如用電子式表示物質(zhì)形成過程，蘇教版教材沒有涉及，魯教版中未作為主要內(nèi)容，習(xí)題中也沒有出現(xiàn)，這是符合學(xué)生實際的。在教學(xué)中可以根據(jù)學(xué)生接受情況予以取舍，晶體結(jié)構(gòu)等知識也需把握好深廣度。

6 人教版物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識教學(xué)內(nèi)容的建議順序與綱要

必修1第一章第二節(jié)“化學(xué)計量在實驗中的應(yīng)用” 人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識：原子構(gòu)成，原子核組成，質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、質(zhì)量數(shù)，核素，同位素；原子核外電子排布，最外層電子數(shù)與元素性質(zhì)的關(guān)系。

必修2“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”

1）原子核外電子排布與元素周期律。原子核外電子排布：原子核外電子排布規(guī)律。元素周期律：原子最外層電子排布的周期性變化，原子半徑的周期性變化，元素主要化合價的周期性變化；元素周期律。

2）元素周期表。元素周期表：周期表排布規(guī)律，周期表結(jié)構(gòu)（周期、族）。元素周期表的應(yīng)用：同周期元素金屬性、非金屬性遞變規(guī)律，同主族元素金屬性、非金屬性遞變規(guī)律；金屬與非金屬分區(qū)，元素的發(fā)現(xiàn)和新物質(zhì)的合成。

3）化學(xué)鍵。離子鍵：離子鍵，離子化合物，電子式與離子化合物的表示。共價鍵：共價鍵，共價化合物，極性鍵與非極性鍵，電子式表示共價分子?；瘜W(xué)鍵與反應(yīng)：化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂與生成。

4）不同類型的晶體。分子晶體：分子晶體與分子間作用力，氫鍵。離子晶體。原子晶體。金屬晶體。

7 教學(xué)實踐的體會

效果良好 學(xué)生比較早地厘清了元素原子最外層電子數(shù)與元素性質(zhì)的關(guān)系，對于必修1元素化合物知識的學(xué)習(xí)能夠把握實質(zhì)，理解到位，學(xué)習(xí)相對輕松。

進展順暢 前面知識有鋪墊，通過核外電子排布規(guī)律發(fā)，現(xiàn)原子半徑及元素主要化合價的周期性變化規(guī)律，得出元素周期律，進而在周期律的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)周期表，研究同主族、同周期元素性質(zhì)變化規(guī)律，內(nèi)容合乎邏輯關(guān)系，進展比較順利。

知識系統(tǒng) 原子結(jié)構(gòu)→周期律→周期表→化學(xué)鍵→晶體結(jié)構(gòu)，形成比較完整的知識體系，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定較好的基礎(chǔ)。

難點分散 學(xué)生比較早地熟悉最外層電子數(shù)與元素性質(zhì)的關(guān)系，對“電子式”這一難點的學(xué)習(xí)做了鋪墊；在共價分子電子式的學(xué)習(xí)中，結(jié)合蘇教版的特征，有意識強化簡單有機分子的結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，特別是引導(dǎo)學(xué)生研究各元素在共價分子中的成鍵電子對數(shù)，降低了有機化學(xué)教學(xué)的難度。學(xué)生學(xué)習(xí)了簡單的晶體結(jié)構(gòu)知識，能夠比較好地把握各類物質(zhì)的物理性質(zhì)，便于有機物等知識的學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)

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