让学生在自主探究中自然生成“元素周期律”

杨淑梅

摘 要： 元素周期律是对元素性质呈现周期性变化实质的揭示。因此，在本节的教学中，采用让学生自主阅读、理论探究、实验探究等一系列的教学方法，让学生在自主学习过程中，自然掌握元素性质的周期性变化规律。同时学生通过本节课的学习，对以前学过的知识进行概括、综合，实现由感性认识到理性认识，同时也学会以理论来指导后续的学习。

关键词： 自主探究 自然生成 元素性质 元素周期律

元素周期律是安排在元素周期表之后的一节教学内容，学生在学习第一节[1]后，已掌握了以碱金属元素和卤族元素为代表的同主族元素性质的相似性和递变性，对原子结构与元素性质之间的关系有了一定的认识，初步掌握了用实验探究的方法验证理论推测的学习方法，具备了一定的实验设计、自主探究能力。另外，学生有了初中化学学过的原子结构初步知识的基础，再从教材[1]P13页表1-2给出1～20号元素的原子核外电子排布，从中发现规律：随着原子序数的递增，元素原子结构呈现周期性的变化。教材中表格较多，教学时充分利用这些，让学生自己自主动手归纳填写，同时指导学生掌握分析理论推理过程，借助实验和事实分析，从而培养学生的分析能力、归纳能力、自主学习能力。本文通过设计以下程序，让学生在自主探究中自然生成对“元素周期律”的认知。

1.创设情境，阅读探究——原子核外电子的排布规律

门捷列夫预测：一定存在一种元素，在元素周期表中它紧排在锌（Zn）的后面，处于铝（Al）和铟（In）之间——“类铝”[3]。

4年之后，法国化学家布瓦博德朗发现了“类铝”——镓（Ga），并通过实验证实了门捷列夫的预测。我们继续门捷列夫的探究历程，探究元素的性质呈现的规律性变化，首先探究原子核外电子的排布规律。

1.1阅读

学生阅读教材[1]P13第一自然段。由此归纳出：原子核外电子排布是分层排布的，分别用n=1，2，3，4，5，6，7或K、L、M、N、O、P、Q来表示从内到外的电子层。

1.2探究

学生根据初中学过的原子结构示意图的知识，画出1～20号元素的原子结构示意图，自主探究核电荷数为1～20的元素原子核外电子层排布的规律：

①遵循能量最低原理：电子总是尽可能地先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。

③最外层的电子数不得超过8个电子，次外层不得超过18个电子。

2.问题驱动，自主探究——元素周期律

学生学习了元素周期表和原子核外电子排布规律的知识，就能很顺利地完成教材[1]P14科学探究中的相关学习任务。在学生探究过程中，老师通过巡视、倾听，适时引导点拨，引领学生朝着正确的方向迈进。

2.1理论探究[2]P5——探究原子结构的规律性变化

①写出1～18号元素原子的核外排布（用原子结构示意图表示）。

②观察教材[1]P14的表格，思考并讨论：随着原子序数的递增，元素原子核外电子层排布、元素的原子半径和元素的化合价各呈现什么规律性的变化？

随着原子序数的递增，元素原子核外电子层排布、元素的原子半径和元素的化合价都呈现周期性的变化。那么，元素的金属性和非金属性是否也随原子序数的变化呈现周期性的变化呢？

2.2实验探究[2]P5——探究金属元素性质的周期性变化

探究同一周期中（以第三周期为例）钠、镁、铝三种元素金属性的强弱。

2.2.1探究实验

利用所给试剂和仪器设计并完成实验，判断钠、镁、铝三种元素金属性的强弱。

仪器：烧杯，试管，酒精灯，试管夹。

2.2.2探究报告

2.2.3探究结论1：Na、Mg、Al，金属性逐渐减弱

设计意途：通过实验探究，不但使学生直观获得金属性逐渐减弱递变规律，而且培养学生动手操作能力及自主获取知识能力。

2.3阅读探究——探究非金属元素性质的周期性变化

探究同一周期中（以第三周期为例）硅、磷、硫、氯等元素非金属性的强弱。

2.3.1阅读材料

阅读以下材料，从中获取证据，判断硅、磷、硫、氯等元素非金属性的强弱顺序，并填写探究报告。

①硅的最高价氧化物（SiO）对应的水化物是原硅酸（HSiO），它难溶于水，是一种很弱的酸。硅只有在高温下才能与氢气反应生成少量的气态氢化物——硅烷（SiH）。

②磷的最高价氧化物（PO）对应的水化物是磷酸（HPO），它属于中强酸。磷蒸汽与氢气能反应生成气态氢化物——磷化氢（PH），但相当困难。

③硫的最高价氧化物（SO）对应的水化物是硫酸（HSO），它是一种强酸，硫在加热时能与氢气反应生成气态氢化物——硫化氢（HS）。硫化氢在较高温度时可以分解。

④氯的最高价氧化物（ClO）对应的水化物是高氯酸（HClO），它的酸性比硫酸还强，是已知含氧酸中最强的酸。氢气与氯气在光照或点燃的条件下剧烈化合生成稳定的气态氢化物——氯化氢（HCl）。

2.3.2探究报告

2.3.3探究结论2：Si P S Cl，非金属性逐渐增强

设计意途：通过阅读探究，不但使学生掌握了重点，突破了难点，而且阅读、讨论的过程，还培养了学生信息获取、分析推理及语言表达能力。

3.深化概括，拓展提升

依据前面的探究成果（结论1、结论2），得出：同一周期元素随着原子序数的递增，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

元素周期表中，同主族元素原子的核外电子排布有什么特点？引导学生利用已经学过的卤族元素为例推测同主族元素的性质。

结论：同主族元素随着原子序数的递增，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

元素周期律：元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性变化的规律。即在元素周期表中，同一周期元素，从左到右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；同一主族元素，从上到下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。

由此，学生从认识现象，到洞悉过程，最后回到“同一周期、同一主族元素性质的递变规律”。从发现结果，到揭示本质，最终演绎为“势均力敌”。学生认识元素性质的周期性变化从“宏观”走进“微观”，从"微观"洞察“宏观”。在体验、思考、交流、感悟中建构知识，习得方法，生成智慧。在自主探究实验、阅读探究的引领下，以丰富的实验事实强化认知冲突，以核心问题驱动创新思维，在师生不停的追问、严谨的思辨中自然生成元素性质的周期性变化。

参考文献：

[1]宋心琦.普通高中课程标准试验教科书《化学》必修2[M].人民教育出版社，2010：13-18.

[2]王晶.普通高中课程标准试验教科书《化学》必修2[M].教师教学用书.人民教育出版社，2004：5-6.

[3]张健如.中等师范学校教科书《化学》第一册（试用本）[M].人民教育出版社，1997：62-63.

[4]任志鸿.高中优秀教案《化学》必修2[M].南方出版社，2007：14-32.