巧设问题优化知识建构
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学起于思，思源于疑.教师在教学活动中立足于学生原有的知识与能力，创设问题情境，激发学生学习的的内在动力.学生自我提出问题，明确并分析问题，收集所需的可靠信息（见表1），提出各自的实验方案，讨论确定解决问题的最优方案，通过实验进行验证，最终获得结论.让学生体会解决问题的过程与方法，体验科学探究的乐趣，培养科学探究的能力.探究的过程比探究的结果更为重要，在问题解决中提高学生知识建构的效率.
一、自我预学，为课堂探究做准备
问题1：（1）在离核较近的区域内运动的电子能量 ，在离核较远的区域内运动的电子能量 .画出钠元素的原子结构示意图 .
（2）请你根据下表数据讨论随着核电荷数的递增元素的原子半径变化规律，以核电荷数为横坐标，以原子半径为纵坐标，画出二者关系图.
表1第2周期元素3Li4Be5B6C7N8O9F原子半径/pm152898277757471第2周期元素11Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl原子半径/pm18616014311711010299（3）硫元素的最高正价为 ，代表性物质有 ；预测硅的最低化合价为 .
（4）写出金属铝与盐酸反应的离子方程式： .
课前预设一系列有关元素周期律的小问题，硫元素的最高化合价、铝跟盐酸反应以及钠元素的原子结构示意图复习巩固学生原有知识；让学生预学文本中原子核外电子的排布、预测硅的最低化合价使新知与旧知发生关联，学生进行问题的初想；学生以核电荷数为横坐标，以原子半径为纵坐标，画出二者关系图，让学生寻找原子半径随核电荷数递增的变化规律，为新课教学打下伏笔.
二、创设情境，激发学生提出问题
通过观看视频，了解周期律和周期表的发展史，感受门捷列夫研究的艰苦努力和伟大之处，激发学生学习元素周期律的热情.创设问题情境，回忆钠、钾与水反应的现象，预测铷、铯与水反应现象，播放二者与水反应视频，进一步巩固碱金属的性质呈现递变性，学生自我提出问题，引出同周期元素性质递变规律的研究.
问题2：（1）如何从原子结构角度进行分析碱金属的性质递变？（2）同主族性质呈现递变规律，同周期元素性质如何？
学生通过这些问题的思考确立物质结构决定物质性质的基本观点，研究同周期元素的性质递变必须先研究原子结构，了解元素核外电子排布的基础知识.师生共同阅读课本，得出多电子原子核外电子能量有高有低，分层排布；离核由近到远，能量由低到高；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.学生根据1～18元素的原子结构示意图，自己找出原子核外电子的排布规律，最外层电子从1递增到8，第一周期除外.
三、分析归纳，探寻原子半径、化合价变化规律
问题3：（1）根据预学，可以发现原子半径有何变化规律？（2）影响元素原子半径大小的因素是什么？（3）第三周期元素化合价有何变化规律？
学生依据原子半径数据作出原子半径的变化趋势图，可以发现同一周期原子半径随着核电荷数的递增而减小，稀有气体除外，教师引导学生查阅资料，发现稀有气体的原子半径的测量方法和相邻的非金属元素原子半径的测量方法不同，不具有可比性；从数据分析中获得结论后，还必须进行深入探讨，学生小组讨论影响元素原子半径大小的因素，类比同主族元素原子半径变化原因，分析得出影响原子半径的因素有三个：核电荷数、电子层数以及核外电子数；教师追问哪个是矛盾的主要方面，从而得出同周期电子层数相同，核电荷数的增大占据主导地位；第三周期元素的最高化合价从+1到+7递增、负化合价从-4到-1递增，呈现周期性变化，延伸到第二周期发现也呈现周期性变化，不过氧元素和氟元素因非金属性太强而除外.通过诱导性问题让学生自己进行数据分析，研究比较，培养了学生分析问题、总结归纳、发现规律的能力.
四、设计实验，探究金属性、非金属性变化规律问题4：（1）哪些方法可以比较元素的金属性和非金属性的强弱？（2）如何设计实验探究Na、Mg、Al的金属性强弱？（3）给出试剂：Na2S溶液、H3PO4溶液、稀H2SO4、新制氯水、Na2SiO3溶液，如何选择合适的试剂设计实验方案探究Si、P、S、Cl非金属性强弱？ 金属性和非金属性是元素性质的外在表现，通过具体的反应不仅可以发现变化规律，还可以证明金属性、非金属性与原子结构之间的关联.学生研究小组各自设计实验方案，进行交流，可以得出下列方案：（1）观察Na、Mg、Al在冷水中的反应情况；（2）观察Mg、Al与热水、盐酸的反应情况；（3）新制氯水与Na2S溶液反应比较Cl与S的非金属性强弱；（4）稀H2SO4溶液与Na2SiO3溶液反应比较S、Si的非金属性强弱.教师及时发现问题的生长点，实验需要准确的结果必须排除一些干扰，需要控制一些变量，请学生思考实验中需要控制哪些条件，让学生体验真实的科学探究过程.真正的探究过程不像理论上那么简单，必须考虑一些实际情况，控制条件，让比较反应在同一条件下进行才有说服力，所以学生探讨得出：（1）Mg、Al与热水、盐酸必须去除表面的氧化膜；（2）Mg、Al与盐酸反应需要相同浓度的盐酸，两片金属大小基本相同；（3）氯水必须新制. 四、丰实概念，解决实际问题
问题4：（1）自我整理得到元素周期律的概念.（2）归纳元素周期表中主族和周期中金属性、非金属性递变规律.（3）以碳酸钠、硅酸钠、稀硫酸为试剂，设计一个简单的实验，探究C、Si、S的非金属性强弱.
学生在数据归纳和实验探究中已经积累大量的感性材料，在此基础上很容易就能归纳出元素周期律的概念；概念获得的同时还需要进一步进行概念的丰实，同周期的元素变化规律得到后延伸到整个周期表中的变化规律，为第二课时学习打下坚实的基础；概念的内化表现在学生不需要机械记忆，能够真正灵活运用概念，将C、Si、S三种元素比较非金属性强弱旨在考查学生运用元素周期律的能力，学生可以从所提供的物质性质的角度以及从元素周期律进行理论分析获得具体的实验方法.
总之，在元素周期律概念教学中采用问题教学法，既提高了课堂教学的效率，又提高了学生对实验数据的分析归纳能力，还提高了学生设计实验的探究能力，使化学概念能够实现真正自我构建，教学效果较好.
[江苏省通州高级中学 （226300）]