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基于類的教學(xué)設(shè)計(jì)
理性思考能夠使人睿智基于物質(zhì)類別的教學(xué)設(shè)計(jì)是圍繞"元素"這個(gè)重要的概念進(jìn)行的教學(xué)設(shè)計(jì)，基于物質(zhì)類別的教學(xué)理念已被人民教育出版社作為教材編寫理念編入教材。
目前，有些化學(xué)教師的教學(xué)設(shè)計(jì)缺少化學(xué)基本理論的指導(dǎo)，在他們的課堂上存在無序強(qiáng)化要求學(xué)生反復(fù)記憶的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被稱之為"題海戰(zhàn)術(shù)"。"題海戰(zhàn)術(shù)"過多地占用課堂教學(xué)時(shí)間，降低了教學(xué)效果，必須加以改變。
第二章化學(xué)物質(zhì)及其變化第一節(jié)物質(zhì)的分類
上篇·元素
一、哲人關(guān)于"類"的思考
德國(guó)化學(xué)家溫克勒曾經(jīng)說過："宇宙間所有的化學(xué)變化，好似戲臺(tái)上扮演的戲劇，一幕一幕的演過去一樣。在化學(xué)變化的戲劇里，最主要的腳色，當(dāng)然要是元素了。"元素，對(duì)化學(xué)工作者來說，是最為熟悉的。初中化學(xué)課本中對(duì)元素下有簡(jiǎn)潔而明確的定義，在此要討論它是什么，也許會(huì)認(rèn)為這是有點(diǎn)滑稽。可是，許多先輩們過去一直感到它很復(fù)雜，致使這個(gè)問題的提出到定論經(jīng)歷了兩千多年的漫長(zhǎng)過程�？梢�，它并不簡(jiǎn)單。
亞里士多德"四元素說"：亞里士多德是眾所周知的科學(xué)家的鼻祖。他是柏拉圖的高徒，又是亞歷山大大帝的教師。他的元素觀是古代最有權(quán)威性的學(xué)說。他雖然也主張把水、氣、土和火四種東西做為元素，四種元素并非不變，而是可以相互轉(zhuǎn)化的。
古代"陰陽(yáng)五行說"：陰陽(yáng)五行說由陰陽(yáng)說和五行說兩部分構(gòu)成。陰陽(yáng)作為-種概念，最早出現(xiàn)在《詩(shī)經(jīng)》當(dāng)中。老子在《道德經(jīng)》中就指出："萬物負(fù)陰而抱陽(yáng)"。陰陽(yáng)說認(rèn)為宇宙間的一切事物和現(xiàn)象都存在著陰陽(yáng)相互對(duì)立的兩個(gè)方面。它們相對(duì)存在：陰中有陽(yáng)，陽(yáng)中有陰。另一個(gè)哲學(xué)概念五行說與陰陽(yáng)學(xué)說相互影響、相互融合，形成了中國(guó)哲學(xué)史上的基本概念，并成為中國(guó)文化的骨架。
我國(guó)古代"五行說"："五行"一詞，最早見于《尚書》。《尚書》言及"五行"者，是《洪范》。有學(xué)者認(rèn)為《洪范》所謂"五行"，即是我國(guó)古代文獻(xiàn)中出現(xiàn)的"五行"。五行論認(rèn)為，世間一切事物皆由金、木、水、火、土五種元素構(gòu)成。
二、現(xiàn)代元素觀的建立
玻意耳為近代化學(xué)的奠基人，他是第一位闡述元素本性的科學(xué)家。他第一個(gè)提出化學(xué)元素概念。古希臘的亞里士多德提出四元素說。帕拉采爾蘇斯提出三要素說。玻意耳認(rèn)為他們都沒有涉及問題的本質(zhì)，他認(rèn)為元素是具有確定的、實(shí)在的、可察覺到的實(shí)物，它們應(yīng)該是用一般化學(xué)方法不能再分為某些簡(jiǎn)單實(shí)體的實(shí)物。玻意耳第一次為化學(xué)元素下了明確的定義，使化學(xué)發(fā)展有了新的起點(diǎn)。
三、元素觀的基本內(nèi)容
1.物質(zhì)都是由元素組成的
物質(zhì)世界是巨大的、豐富的。種類浩繁的物質(zhì)世界只是一百多種元素組合而成。100多種元素中，有些元素很稀少，有些元素很豐富，大部分元素要與其它元素結(jié)合，只有少量元素在發(fā)現(xiàn)時(shí)是純?cè)亍?/p>
2.元素是同一類原子的總稱
組成我們熟悉的物質(zhì)的各種元素，都是以兩種或多種原子質(zhì)量不同而化學(xué)性質(zhì)幾完全相同的原子組成的同位素。許多元素相對(duì)原子質(zhì)量遠(yuǎn)非整數(shù)就是緣于同位素的存在。
3.元素性質(zhì)呈周期性變化
每種元素有其特性。元素的性質(zhì)主要取決于它們的原子結(jié)構(gòu)。有一些元素具有類似的性質(zhì)，元素的性質(zhì)隨著元素原子充數(shù)的遞增呈周期性變化。元素性質(zhì)的周期性變化莫測(cè)本質(zhì)上是元素原子的電子抱有成見的周期性變化。根據(jù)元素周期律，把電子層數(shù)目相同的各種元素，按原子充數(shù)遞增的順序從左到右排成行，再把不同橫行中最外數(shù)相同的元素，按電子層數(shù)遞增的順序排成縱行，就得到元素周期表。
4.物質(zhì)可以按照元素組成進(jìn)行分類
根據(jù)所含物質(zhì)種類物質(zhì)可以分為純凈物和混合物。純凈物通常指具有固定組成和獨(dú)特性質(zhì)的物質(zhì)。純凈物通常指具有固定組成和獨(dú)特性質(zhì)的物質(zhì)。純凈物又可以分為單質(zhì)和化合物。由同種元素組成的物質(zhì)稱單質(zhì)。某些元素可以形成幾種單質(zhì)，稱為同素異形體。化合物是由兩種或兩種以上元素組成的純凈物，一個(gè)化合物分子中至少包含兩種或兩種以上不同的原子。
物質(zhì)可以按照元素組成進(jìn)行分類
每種化合物都有確定的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，化學(xué)家可以通過這些性質(zhì)把各化合物同所有其它化合物相區(qū)分。實(shí)驗(yàn)室合成出來的化合物與自然界中發(fā)現(xiàn)的化合物，不管來源有什么不同，一種純的化合物，不管它的量的多少，其組成和性質(zhì)都應(yīng)該相同。
根據(jù)是否含碳元素，化合物可以分為無機(jī)化合物和有機(jī)化合物(碳的氧化物和碳酸鹽除外)。
5.化學(xué)式表示物質(zhì)的元素組成
利用元素符號(hào)表示物質(zhì)組成的式子叫化學(xué)式�；瘜W(xué)式代表一種物質(zhì)的組成。一個(gè)化學(xué)式中的符號(hào)代表這一種物質(zhì)中存在的元素。一種純化合物的不同樣品總是含有相同質(zhì)量比的相同元素，這就是化合物組成的定比定律或定組成定律。
1808年，道爾頓自行設(shè)計(jì)出一整套符號(hào)來表示他的理論。他認(rèn)為簡(jiǎn)單原子都是球形的，所以他的元素符號(hào)都是圓圈，或在圓圈內(nèi)標(biāo)出一些字母的方法表示元素。如：
再將這些基本元素符號(hào)組合起來成各種化合物。如硫酸氣(SO3)用表示，顯然道爾頓采用的符號(hào)仍然沒有跳出象形文字的圈子，使用起來還很不方便。
6.元素化合價(jià)與元素原子的最外層電子有關(guān)
元素的原子之間形成物質(zhì)時(shí)，是按照一定數(shù)目的關(guān)系進(jìn)行的，這種數(shù)目關(guān)系反映了元素的化合價(jià)的性質(zhì)。元素的原子與別的原子結(jié)合的本質(zhì)是為了使原子的最外層電子達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。元素的化合價(jià)與原子最外層電子有關(guān)。得到或偏向電子原子的元素顯負(fù)價(jià)，失去和偏離電子的原子的元素顯正價(jià)。
7.物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的本質(zhì)是元素原子間的重新組合
質(zhì)量守恒定律說明，在化學(xué)反應(yīng)中元素是守恒的。物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化本質(zhì)是元素原子之間的重新組合�；瘜W(xué)方程式表示在化學(xué)反應(yīng)中每種元素的原子數(shù)是不變的，即恒定的。所以，可以根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的定量計(jì)算和研究。
在自然條件下，地球上的各種物質(zhì)及元素等有各自的循環(huán)途徑。如碳元素存在著碳循環(huán)，氮元素存在氮循環(huán)。磷、鈣、臭氧等都有各自的循環(huán)途徑，在大自然中共同形成了一個(gè)良好的生態(tài)系統(tǒng)，支持著地球上生物體的生長(zhǎng)和繁衍。物質(zhì)及元素的循環(huán)系統(tǒng)是大自然不可分割的一部分。
四、化學(xué)元素觀建構(gòu)的價(jià)值
1、有利于對(duì)物質(zhì)世界形成有序的認(rèn)識(shí)。化學(xué)研究的成果就是努力使人類對(duì)物質(zhì)世界形成了條理有序的認(rèn)識(shí)。如果沒有對(duì)化學(xué)元素的認(rèn)識(shí)，我們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)只能是一片混沌。同樣，一個(gè)教師如果沒有元素觀他對(duì)化學(xué)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)就不是清晰地。一個(gè)學(xué)生沒有建立起元素觀，他對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)也是混亂無序的。
2、有利于形成化學(xué)的思維方法
(1)了解物質(zhì)化學(xué)式的確定的方法。
(2)掌握元素性質(zhì)研究方法。利用元素的性質(zhì)、元素在周期表中的位置和它的原子結(jié)構(gòu)三者之間密切關(guān)系，指導(dǎo)化學(xué)的學(xué)習(xí)和研究。
(3)掌握基于元素觀的定量研究方法。
(4)利用元素化合價(jià)知識(shí)和氧化還原反應(yīng)知識(shí)解決相關(guān)的問題。
(5)了解同位素的應(yīng)用。
(6)了解新元素發(fā)現(xiàn)的方法。
五、基于元素觀的教學(xué)策略
元素概念是化學(xué)科學(xué)的一個(gè)基本概念，是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的一個(gè)核心概念。通過元素概念的教學(xué)，使學(xué)生形成物質(zhì)的元素性認(rèn)識(shí)，認(rèn)識(shí)幾千萬種物質(zhì)只是百十余種元素的基本組合。
在元素概念為核心，形成對(duì)物質(zhì)關(guān)系的基本了解，理解元素是如何組成物質(zhì)的以及一種元素為什么能組成不同的物質(zhì)。要達(dá)到這樣的理解，必須從原子結(jié)構(gòu)的角度進(jìn)行認(rèn)識(shí)。
元素周期律歸納了看似雜亂無章的化學(xué)元素之間的相互聯(lián)系和內(nèi)在變化規(guī)律，提示了元素周期街的實(shí)質(zhì)是元素原子的結(jié)構(gòu)呈周期性變化。元素在周期表中的位置反映了元素原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及由此決定的元素的性質(zhì)，因此，可以根據(jù)某元素在元素周期表中的位置，推測(cè)它的原子結(jié)構(gòu)和有關(guān)性質(zhì)。
化學(xué)元素觀的內(nèi)涵涉及許多化學(xué)概念的學(xué)習(xí)和化學(xué)事實(shí)的學(xué)習(xí)，但是由概念和事實(shí)轉(zhuǎn)化為概念并不是一個(gè)自動(dòng)的過程，需要通過"觀念為本"的專題性學(xué)習(xí)幫助核心觀念的形成和建構(gòu)。
化學(xué)元素觀建構(gòu)的價(jià)值就在于形成化學(xué)的思維方法指導(dǎo)化學(xué)的學(xué)習(xí)和研究。因此，在學(xué)生的化學(xué)元素觀達(dá)到一定水平的時(shí)候，就要充分利用已經(jīng)形成的元素觀指導(dǎo)新的相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，通過應(yīng)用性學(xué)習(xí)進(jìn)一步豐富化學(xué)元素觀。
利用構(gòu)建知識(shí)樹的方法幫助學(xué)生進(jìn)行化學(xué)元素觀的建構(gòu)。
下篇·設(shè)計(jì)
一、教學(xué)設(shè)計(jì)基本要求中類觀念滲透
1、教學(xué)設(shè)計(jì)的程序包括以下6個(gè)方面：
(1)規(guī)定教學(xué)的預(yù)期目標(biāo)，分析教學(xué)任務(wù)，盡可能用可觀察和可測(cè)量的行為變化來作為教學(xué)結(jié)果的指標(biāo)。
在設(shè)定預(yù)期目標(biāo)時(shí)要設(shè)計(jì)關(guān)于"物質(zhì)類別"的學(xué)習(xí)要求，滲透元素觀的教學(xué)。比如設(shè)定以下一些教學(xué)目標(biāo)：
能夠依據(jù)化合價(jià)判斷氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的性質(zhì)；
通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析歸納金屬氧化物的性質(zhì)；
根據(jù)物質(zhì)類別的關(guān)系判斷氧化鋁的性質(zhì)。
(2)確定學(xué)生的起點(diǎn)狀態(tài)，包括他們的原有知識(shí)水平、技能和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、狀態(tài)等。
在分析學(xué)生的起點(diǎn)狀態(tài)時(shí)要考慮學(xué)生原有的關(guān)于"物質(zhì)類別"的認(rèn)識(shí)。比如：
講氧化還原反應(yīng)要看學(xué)生是否有關(guān)于氧化還原的知識(shí)能夠遷移。
講離子反應(yīng)要看學(xué)生關(guān)于酸堿鹽的相關(guān)知識(shí)是否能夠運(yùn)用。
討論氧化物的性質(zhì)要從類別的角度進(jìn)行分析。
(3)分析學(xué)生從起點(diǎn)狀態(tài)過渡到終點(diǎn)狀態(tài)應(yīng)掌握的知識(shí)技能或應(yīng)形成的態(tài)度與行為習(xí)慣。
在分析學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)要將學(xué)生應(yīng)該掌握的關(guān)于"物質(zhì)類別"相關(guān)知識(shí)和使用"物質(zhì)類別"理念進(jìn)行分析的方法考慮在內(nèi)，逐漸養(yǎng)成學(xué)生依據(jù)"物質(zhì)類別"的觀念思考的習(xí)慣。比如在解框圖題的時(shí)候能夠自覺地運(yùn)用物質(zhì)類別的知識(shí)進(jìn)行推理。
(4)考慮用什么方式和方法給學(xué)生呈現(xiàn)教材，提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)。
在教學(xué)設(shè)計(jì)中要將基于物質(zhì)類別的觀念設(shè)計(jì)在教學(xué)過程中。設(shè)計(jì)過程中多采用一下一些策略：
a.從個(gè)別到一般到特殊性質(zhì)的認(rèn)識(shí)思路
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