陈志林
本文所谈的《元素周期表》选材于人教版《必修2》第一章《物质结构 元素周期律》的内容。元素周期律是中学化学教材中重要的理论基础，而元素周期表是元素周期律的具体表现形式，是学习和研究化学的一种重要工具。在学习了部分金属元素和非金属元素之后，学习元素周期表，是对以往的元素知识进行规律性总结，也为元素周期律的学习做好准备。
一、元素周期表的重要性
如下表1所示，纵观新课标下，2011至2017这七年普通高等学校招生全国统一考试，可以发现历年高考均考元素周期表和元素周期律的相关内容[6]。考核内容紧紧围绕考试大纲，集中在短周期元素上。由试题内容可知，这些试题要求考生熟记短周期元素的原子序数排列，以及原子核外电子排布规律。如2011年的“W，X，Y和Z的原子序数依次增大”，“X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍”；2015年的“原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18”。还要熟记各元素的特殊性质，如2012年中“元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素”，说明Y是Al。又如：H是最轻的元素，14C在考古时常用来鉴定一些文物的年代，工业采用液态空气分馏方法来生产N2，稀有气体元素的原子不能形成双原子分子，等等。
再观各选项，均深入考察元素周期律的内容。元素周期律，指的是元素的性质随着元素的原子序数的递增呈周期性变化的规律。元素的性质，包括化合价、金属性、非金属性，氧化物和氢氧化物的酸碱性等。如2015年的B选项“阴离子的还原性：A>Z”，C选项“氧化物的水化物的酸性”，而元素周期律所能比较的是最高价氧化物对应的水化物的酸性或碱性。元素周期律是自然科学的基本规律，揭示了元素之间的相互联系，反应了元素性质与其原子结构间的关系。因此，在学习元素周期律之前要先掌握好元素周期表的结构和规律。
表1 2011～2017年普通高等学校招生全国统一考试（全国新课标I卷）
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年份 |
题号 |
试题内容 |
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2011 |
13 |
短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。元素W是制备一种高效电池的重要材料，X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素，Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法错误的是 A．元素W、X的氯化物中，各原子均满足8电子的稳定结构 B．元素X与氢形成的原子比为1：1的化合物有很多种 C．元素Y的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成 D．元素Z可与元素X形成共价化合物XZ2 |
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2012 |
13 |
短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其中W的阴离子的核外电子数与X、Y、Z原子的核外内层电子数相同。X的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，工业上采用液态空气分馏方法来生产Y的单质，而Z不能形成双原子分子。根据以上叙述，下列说中正确的是( ) A.上述四种元素的原子半径大小为W＜X＜Y＜Z B. W、X、Y、Z原子的核外最外层电子数的总和为20 C.W与Y可形成既含极性共价键又含非极性共价键的化合物 D.有W与X组成的化合物的沸点总低于由W与Y组成的化合物的沸点 |
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2013 |
9 |
短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其简单离子都能破坏水的电离平衡的是( ) A．W2-、X+ B．X+、 Y3+ C．Y3+、 Z2- D．X+、 Z2- |
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2014 |
10 |
X、Y、Z均为短周期元素，X、Y处于同一周期，X、Z的最低价离子分别为X2-和Z－,Y+和Z－具有相同的电子层结构.下列说法正确的是( ) A原子最外层电子数：X>Y>Z B.单质沸点：X>Y>Z C.离子半径：X2->Y+>Z- D.原子序数：X>Y>Z |
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2015 |
12 |
W、X、Y、Z均为的短周期元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是( ) A.单质的沸点：W>X B.阴离子的还原性：A>Z C.氧化物的水化物的酸性：Y<Z D.X与Y不能存在于同一离子化合物中 |
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2016 |
13 |
短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物。n是元素Z的单质。通常为黄绿色气体，q的水溶液具有漂白性。0.01 mol·L-1 r溶液的pH为2，s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( ) A.原子半径的大小W<X<Y B.元素的非金属性Z>X>Y C. Y的氢化物常温常压下为液态 D. X的最高价氧化物的水化物为强酸 |
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2017 |
12 |
短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的简单氢化物可用作制冷剂，Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的。由X、Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后，加入稀盐酸，有黄色沉淀析出，同时有刺激性气体产生。下列说法不正确的是( ) A.X的简单氢化物的热稳定性比W的强 B.Y的简单离子与X的具有相同的电子层结构 C.Y与Z形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红 D.Z与X属于同一主族，与Y属于同一周期 |
二、《元素周期表》的教学设计与反思
初中阶段，已初步认识元素周期表，能根据原子序数在元素周期表中找到指定的元素，并能读出元素的符号、核外电子数、相对原子质量等信息，也初步了解元素周期表中元素的分布特点及大致规律。而高一阶段要求能描述元素周期表的结构，知道金属、非金属在元素周期表中的位置。因此，《元素周期表》这一节的教学目的在于引导学生从原子结构的角度进一步认识元素周期表的实质，为学习元素周期律打下基础。
本节教学重点：元素周期表的结构，元素在元素周期表中的位置。
本节教学难点：元素在元素周期表中的位置。
教学流程I：以“纸牌→第一张元素周期表”和“当今人们对元素周期表的各种学习方式”导入 → 温故知新（原子的构成、元素的概念）→ 讲授元素周期表的发展历程 → 互动探究现行元素周期表的结构(依次按照“表→区→列/行→格”的顺序) → 演练推算元素在周期表中的位置 → 小结。
这是笔者第一次上《元素周期表》这节课的教学流程，课后自我反思每个环节都有改进的地方。首先是导入部分，用了两张ppt，占用时间长。其中，“当今人们对元素周期表的各种学习方式”这部分内容可以放在学生最易走神的时候，调节课堂气氛。而“纸牌→第一张元素周期表”讲的是门捷列夫通过“玩纸牌”发现了元素周期律制得了第一张元素周期表，这样的内容可能会误导学生。第二，温故知新环节紧接在导入后面显得有点突兀，可以调到元素周期表的发展历程之后，可按如下方式衔接：第一张元素周期表是按照相对原子质量大小来排列，而现行的元素周期表是按照原子的核电荷数排列，那么什么是原子的核电荷数，我们一起来回顾一下，于是很自然地进入温故知新环节。第三，本节课的重点内容，元素周期表的结构，按照“表→区→列/行→格”的顺序讲授，造成学生对本节课的印象停留在“格”，偏离教学重难点，也使得各环节内容显得孤立、零散，不利于系统掌握。第四，一堂课中大部分内容和时间都是教师在讲授，学生在听，而学生注意力集中的时间并不久，这样的课堂效率比较低。美国教育学家夏恩说：“ 为人师者，若不能首先控制学生的注意力与学习兴趣而以教之，等于锤击冷铁”。[5]
针对上述问题，为了落实重点、突破难点，笔者查阅了相关文献[1-3, 7]，学习他人关于《元素周期表》的教学设计与思考。部分内容采用问题探究的教学模式组织教学过程。根据高一学生的认知特点，按照由浅入深、由易到难、循序渐进的原则，设计并修改了适合本班学生的教学准备和教学过程，简要内容如下。
知识准备1：提供元素周期表框架，让学生在周末先抄写一遍元素周期表1～20号元素的元素符号及名称，然后默写一遍并参照表修正，再默写一遍自己批改，最后默写第三遍请同桌批改。如此，学生已经熟悉了1～20号元素的元素符号、名称及相对位置。
知识准备2：搜集关于元素周期表发展历程的资料，并做成一张ppt，字数少于100字。
教学流程II：导入：“还记得怎么查汉语字典吗？”→互动探究现行元素周期表的结构(依次按照“格→列/行→区→表”的顺序) →实例演练推算元素在周期表中的位置 → 学生展演元素周期表的发展历程→ 小结。部分教学片断设计如下表2所示。
表2 《元素周期表》部分教学片断设计内容、思路和意图
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片断 |
内容 |
设计思路/意图 |
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导入 |
师：同学们，还记得怎么查汉语字典吗？ 生：先找声母，再找韵母。先找部首，再数笔画。 师：对了，通过声母和韵母就可以找到一个字在字典里的位置，或者通过部首笔画也能确定这个字的位置，类似地，元素在元素周期表中的位置该怎么确定呢？ |
1、注意停顿，以弥补语言平淡造成的听觉疲乏。
2、简短导入，在学生注意力最佳时刻，进入本节的重点内容。将元素周期表类比于字典，由熟悉的事物过渡到新知，似乎很简单又不确定，这样“跳一跳就能够得着”[4, 8]的难度，容易引起学生的兴趣。 |
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互动 探究 |
师：元素周期表是一张表，组成这张表的最小单元是……，格，我们就从格开始认识元素周期表。 【问题探究1】请同学们认知观察表中的每一格，以氧元素的这一格为例，你能从格中读出哪些信息？ 生：原子序数、元素符号、元素名称、核外电子排布、相对原子质量。 【问题探究2】数一数，这些格组成了几行几列？ 生：7行16列。 【问题探究3】请画出1-18号元素的原子核外电子排布图，观察每一行每一列有什么特点，完成下列填空： 1、 每一行的________________相同。 2、 每一列的________________相同。 师：这就是元素周期表的编排规则，把电子层数相同的元素排成一个横行，把最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成一个纵行。每一横行对应一个周期，分别取名为第一周期、第二周期一直到第七周期，共有七个周期。 我们一起来数一下每一周期各有几种元素？
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1、根据高一学生的认知特点，按一定的顺序，渐渐地打开学生认知元素周期表的视野。 2、这一类易于观察，或容易得出答案的题，由全班同学一起回答，增加学生的参与度，活跃课堂氛围。
3、通过填空进行有目的的引导探究，降低了问题的难度，学生参与的积极性提高，更易获得学习的成就感，利于后面的继续学习。
4、元素周期表的编排原则、周期、族等人为规定的新知通过讲授的方式进行，加深学生对新知的认识。
5、介绍了新名词“周期”后，就不再用“横行”来描述，培养学生对新知的习惯和专业说法。 |
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实例 演练 |
师：我们从格到周期、族再到区，最后全面认识了这张元素周期表，现在不看元素周期表，你能否推算出下列元素在元素周期表中的位置？以34号为例，我们先一起来推算。 |
1、这一类推算题，如果作为预习作业，学生可能直接从元素周期表找，因此相关的推算方法还需要在课堂上介绍，学生先习得老师的推算办法，熟练之后自己也可能悟出更好的办法。 2、学生练习后，针对有代表性的元素位置，请两个学生来说答案，并说理由。在进行个别提问时，学生的注意力会比较集中，如果自己不会，就会认真的去听其他同学的解答，由此一定程度上提高课堂效率。 |
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学生 展演 |
师：同学们所看到的元素周期表，即现行元素周期表是按照核电荷数由小到大的顺序排列的，而第一张元素周期表并不是这样的，是什么样的呢，请两位同学来介绍一下元素周期表的发展历程。 |
学生的展演，总是不尽完美，作为教师，先真诚的赞美和鼓励我们的学生，再指出一两点不足，以此慢慢进步。要让学生明白真理的发现总是曲折而漫长的，培养学生真确的科学发展观。 |
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小结 |
师：给你一分钟的时间回顾一下本节课的知识，请一位同学来说说这节课你学到了什么？ 师：类似于查字典，要想确定元素的位置，必须要确定该元素所在的周期和族。那么确定了元素的位置后，该元素有什么意思呢？欲知详情，请听下回分解。 |
这样的小结利于推动学生的自主学习，主动学会的更有成就感，掌握的也更牢。 |
上表中所列部分片段内容，是笔者在教师专业成长的道路上，以学生为本，从课前准备、课堂提问层次、课堂教学评价、课堂张弛、学生思维的培养等方面做的自我反思，仍需不断完善。
三、做教学的有心人
著名演员陈道明说的一个广告语：“有人说这个角色没有人比你演得更好了。我说如果是我再演一遍呢。是的，‘更好’和‘好’不一样。‘更好’没有界限！”作为教师也一样，用心的教学，每一堂课都会有不一样的精彩！
[1] 陈启鹏, “发现法”对元素周期表的教学探究, 凯里学院学报 (2009) 146-147.
[2] 李留幸, 设计元素周期律的教学 培养学生的创造力, 天中学刊 (2004) 69-70.
[3] 秦雪儿, 关于“元素周期表”中学化学史教学的几点思考, 亚太教育 (2016) 63.
[4] 王雪明, 为学生创设一个“跳一跳,摘到桃”的平台, 读与写(教育教学刊) (2014) 130.
[5] 吴俊, 高中地理课堂如何调控学生的注意力, 科教导刊(上旬刊) (2013) 139-140.
[6] 颜冬微, 衷明华, 快速破解元素周期表-这些知识要知道, 江西化工 (2015) 198-200.
[7] 张世伟, 《元素周期表》的创新教学设计, 学周刊 (2011) 129.
[8] 张瑛, 例谈预学《真理诞生于一百个问号之后》, 语文教学通讯·D刊(学术刊) (2015) 56-57.
