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HPS教学设计

《元素周期表》（第课时）

刘妍

指导教师：

李平靳莹

（天津师范大学教师教育学院天津：

）

电子邮箱：

联系电话：

一、教学设计思想

随着素质教育的推进，许多国家的基础教育开始从“精英教育”向“大众教育”转化。

科学教育的目的发生了根本变化，从培养科学家转为培养有“科学素养”的公民。

科学素养便成为当今国际科学教育的中心议题，而理解科学本质是科学素养的核心成分之一。

在美国《国家科学教育标准》（）和英国《国家理科课程》（）中都将认识科学本质作为重要的课程目标之一。

从世纪八十年代中期开始，人们重视将科学史与科学哲学有机地结合起来、融为一体，强调科学史对理解科学本质的重要性。

因此科学史教育在科学课程中的地位和作用日益得到重视。

英国科学教育者孟克和奥斯本提出了把（,科学史、科学哲学和科学社会）融入科学课程教学中的新模式。

教学模式是指在科学课堂教学中,以教材中的知识发生、发展的历史过程中所蕴含的科学思维方法、科学精神为基础,依据学生学习目标和学生发展水平,有机地渗透有关历史、社会和哲学等方面的内容,对科学家探究过程进行模拟,使化学学习变为科学家探究的简单复演,使“知识线”“思维方法线”“科学情感和态度线”在教学中同时展开,并行前进,阐述科学的本质、发展学生科学素养、人文素养的一种教学模式。

教材分析：

新课程标准中明确指出：

“高中化学应有助于学生主动构建自身发展所需的化学基础知识和基本技能，进一步了解化学学科的特点，加深对物质世界的认识：

有利于学生体验科学探究的过程，学习科学研究的基本方法，加深对科学本质的认识，增强创新精神和实践能力；有利于学生形成科学自然观和严谨求实的科学态度，更深刻地认识科学、技术和社会之间的相互关系，逐步树立可持续发展的思想。

”根据课标精神，本课设计旨在以化学史为主线，认识元素周期表演变发展的过程，从而认识到元素周期表在化学发展中的方法论意义及其对学生学习化学的作用。

本课选自人教版教材必修第章第节，该课内容是中学化学基本理论中的经典内容，具有承上启下的作用，一方面，可以对学生在必修中学习元素化合物知识进行整合提升；另一方面，也为选修《物质结构域性质》的进一步学习物质结构的知识打下铺垫。

从教材上看，人教版教材在必修中打破了以往按照“原子结构——元素周期律——元素周期表”的编写模式，转向为首先让学生具体感知元素周表的结构,在此基础上引领学生学习元素的性质与原子结构的关系；然后在认识原子核外电子排布规律的基础上,理解元素周期律。

从学情上看，学生在初中已经初步学习过元素周期表，对于周期表有初步的了解，并且学生熟知前号元素的相关性质，能够根据记忆对号元素进行排序。

元素周期表作为人教版教材的第节内容，虽然在知识层面上没有太过复杂的内容，但必须注重发挥元素周期表在整个单元中的指导价值和认识功能，帮助学生由个别到一般，由现象到本质，变杂乱为系统，变无序为有序的认识元素之间的相互关系，从而帮助学生转变化学学习的分类思想，即从宏观物质特性为标准到微观本质为标准的跨越。

教学目标：

【知识与技能】

了解周期表的发展历程；能够描述现代周期表的基本结构；掌握“周期”“族”等相关概念。

能够准确表述出某种元素在周期表中的位置。

【过程与方法】

通过元素周期表的演变发展历史，体会归纳法、演绎法在科学研究和日常学习中的重要作用。

【情感态度与价值观】

．通过元素周期表的演变发展历史，感受科学发展的动态性与复杂性，以及面对挫折，遭遇挫折后所需持有的正确心态。

．增强敢于质疑、勤于思索、善于与人合作的精神。

教学重点和难点：

教学重点：

元素周期表结构的准确理解。

教学难点：

元素周期表结构与作用的认识，由宏观到微观的分类标准的转化，归纳、演绎思维的形成。

教学方法：

以化学史为背景，利用角色扮演、小组合作学习、多媒体辅助教学等手段。

采用（,化学史、科学哲学和科学社会）教学模式；

教学流程框图：

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

（一）

源起生活，“表格”无处不在

耗时：

【情景导入】生活中的表格都有哪些？

它们是怎样方便我们的生活的？

【情景一】展示学习生活中常见的课程表、座位表、成绩表。

从课程表、座次表等日常学习生活中常见的表格，联想到表格的指引、排序作用。

从生活出发，以学生生活中常见的各种表格为切入点。

这样的情景导入，在于引发学生对于生活的思考，以期将化学学习与日常生活联系起来，引导学生用化学的眼光看世界。

（二）

立足化学，

周期表来自何方

总耗时

段耗时

段耗时

（二）

立足化学，

周期表来自何方

段耗时

段耗时

【过渡】在化学中起指导引路作用的表格，就是我们今天要为大家介绍的元素周期表。

.【走进历史，了解背景】

其实早在十九世纪，随着科学实验的发展，一系列的新元素被发现，其中关于各种元素的性质研究已经积累了丰富的资料，但这些材料是纷乱、繁杂的，缺乏系统性。

人们就提出：

地球上有多少种元素，各元素间是否存在一定的联系？

怎样寻找新元素？

面对这一连串问题，科学家们在思索着在不断地寻找答案。

让我们先来一起回顾一下当时的研究背景。

[视频]研究背景

.【结合史实，体验探究】

通过教师与学生的互动，由学生分别介绍德贝莱纳的三元素族，尚古多的螺旋图，迈尔的《原子体积周期性图解》和纽兰兹的八音律，并且通过纽兰兹因遭受同行讽刺而放弃研究的例子，引导学生认识科学研究中所运用的科学方法和科学进步中是有可能存在争议的。

（演员表：

由三位学生分别扮演贝莱纳、尚古多、纽兰兹；教师扮演主持人）

角色扮演剧本见【情景二】

[过渡]通过对前面三位科学家的采访，我们可以坚信：

元素之间一定存在着某种联系，从三素族到八音律，正在一步一步逼近真理

.【互动游戏，分析对比】

请同学们将两张不同时代的元素周期表进行对比，从中请你归纳出现代元素周期表具有哪些特点？

以小组为单位，比比看谁更眼疾手快。

游戏规则：

找到一点即举手示意说出，看哪组找的最多，有奖品赠送。

.【科学探索，永无止境】

元素周期表就这样终结了吗？

不能再扩充了吗？

观看新闻视频：

【情景三】，你会了解关于人造元素的知识。

感兴趣的同学，可以在课后上网查阅人造元素，了解更多有关的知识，扩大自己的科学视野。

感到好奇与新鲜

观看节目，了解科学家的研究方法和研究成果，在教师的引导下与科学家进行对话。

学生有可能会产生很大兴趣，认真观察，积极思考，交流讨论，一旦找到特点，就急忙举手表达。

生：

现代周期表容易观察，更美观大方，便于分析欣赏。

生：

现代周期表横纵行数目更多。

生：

现代周期表中的每一个提供了较多的信息。

生：

现代周期表元素总数更多。

像零族元素，镧系锕系元素，人造元素的出现丰富了元素世界。

生两表中元素排列不完全相同。

仔细思考

积极回答

从生活走向化学，激发学生的学习兴趣，从而层层深入进入教学。

通过展示贝莱纳的三元素族，尚古多的螺旋图和纽兰兹的八音律，并且通过纽兰兹因遭受同行讽刺而放弃研究的例子，引导学生认识科学研究中所运用的科学方法和科学进步中是有可能存在争议的。

初步感受元素性质的周期性。

学生通过观察与讨论现代周期表与门捷列夫的周期表，很容易得出一下几点异同即

相同点：

大部分的元素排列顺序与现代周期表相同（如，第三行）

不同点：

现代周期表横纵行数目更多，更容易观察，便于分析，表格中元素总数更多了。

同样还会引导学生注意到门捷列夫表中所留出的空位，来对比现代周期表中新元素的填充。

以游戏的方式激发学习兴趣，寻找事物之间的异同点，构建轻松有趣的学习氛围同时，引出门捷列夫周期表的发展性和可填充性以及现代周期表的特点。

通过介绍新成员的加入，揭示元素周期表发展的动态性以及强调化学元素周期表的预测功能。

指出现代周期表也不是定论。

至此，学生对周期表的历史和未来有了一个全景式的认识，在此基础上，引导学生将客观认识与个人知识联系起来，系统学习元素周期表。

（三）

系统学习，全面认识元素周期表

总耗时

（三）

系统学习，全面认识元素周期表

段耗时

段耗时

（三）

系统学习，全面认识元素周期表

段耗时

段耗时

.【系统介绍周期表】根据刚才同学们所归纳出的特点，其实都反映出科学家对元素之间关系认识的不断深入。

下面，我们将重点分析其中几个典型的特点，来进一步认识元素周期表。

[问题]

Ø现代周期表中有多少个横行，每行各有多少种元素？

Ø现代周期表中有多少个纵列，每列各有多少种元素？

Ø区域颜色的不同分别代表什么？

[讲授].横向

Ø周期的概念和表示方法，长短周期的划分

Ø每周期所包含的元素数

Ø不完全周期的可发展性，如同上一个环节中的新闻所介绍的，虽然表中只展示到号元素但当前科学水平已发展到号，再次证明了科学发展的动态性。

.纵向

Ø族的概念和表示方法，罗马数字写法。

Ø主族与富足的区别及划分，第八族与零族的位置

镧系锕系的简单介绍及细节部分的扩展填充。

Ø

[总结归纳]

横向（周期）：

三短三长一不全

镧系锕系列下面

纵向（族）：

七主七副八与零

镧系锕系挤当中

总体：

横七行竖十八

左二右五加零族

中间镧锕加过渡

．【知识内化】

回顾我们之前在必修一中学习过的元素及其化合物，它们都在元素周期表的哪里呢？

展示

[问题]

我们已经系统学习了元素周期表那么能否通过的相关性质借助元素周期表来预测和的性质；通过对性质的认识通过对周期表的学习来推断这一族的性质规律呢？

.[巩固练习]

下面我们总结一下今天所学习的内容，快速回答我所提出的问题：

我给出元素，准确表述其在周期表中位置；我给出位置，快速找出相应元素。

例：

.第三周期第六主族

.第五周期第二副族

……

.【开放作业】

你已经学习了大量的有关元素化合物的知识，在日后的日子里也许还会遇到一些相对陌生的元素，但它们却很可能在物质世界中发挥着重要的作用，选择一种你感兴趣的元素为它创建自己的微博吧！

另外，创建博客的要求和关于门捷列夫发现周期表的过程的视频我已经更新到了我的博客中欢迎大家的收看！

认真听讲

做好笔记

积极思考

讨论交流

表达观点

认真寻找

积极作答

搜集资料

完成任务

问题意在帮助学生通过仔细观察，学会描述周期表的基本结构。

横向与纵向的分别讲授，帮助学生直观识记元素周期表的细节及相关定义。

结合上一个环节中的新闻所介绍，虽然表中只展示到号元素但当前科学水平已发展到号，再次证明了科学发展的动态性。

在现代周期表中标注出学生在初中及必修一中学习过的元素，完成由“别人的”历史到“自己的”知识的过程，强化对归纳分析法的理解。

通过已有知识类比迁移新知识，做到对知识的主动建构，对于元素的学习从个别到一般，变杂乱为系统，变无序为有序。

从推理知识的过程落实分析演绎等研究方法的实际应用，强化对归纳分析法的理解，帮助学生转变化学学习的分类思想，即从宏观物质特性为标准到微观本质为标准的跨越。

利用练习给元素名称找周期表中的位置和给出周期表的位置找出相应元素的双向练习，巩固加深对元素周期表结构和周期族的表示方法的认识。

位置→元素位置←元素

学生在初中和高中必修中已经学习了丰富的元素化合物知识，在后续的学习中将很少涉及，因此安排了“为化学元素建立博客”的开放性作业，最大限度调动学生的积极性，帮助学生构建认识元素的程序性知识，同时通过调查交流也将进一步拓展元素化合物的知识储备。

【总结】

耗时

计划总耗时

机动

【结束语】

通过对周期表发展史的学习，我们发现了元素之间是彼此相关有序、紧密联系的，

那原子的结构与元素的性质及其在周期表中的位置又有哪些联系？

如何利用我们熟悉的单质和化合物，来通过实验验证元素周期律？

元素周期表除了预测元素性质之外，还有哪些神奇的本领，对科学研究和日常生活又做出了那些贡献？

这些问题我们都将在本单元的后续学习中相继找到答案！

板书设计：

元素周期表

一、横向（周期）：

短周期

共有个长周期

不完全周期

二、纵向（族）：

主族（个）Ⅰ

共有个副族（个）Ⅰ

零族

第Ⅷ族

教学设计过程反思：

本教学设计曾在第二届全国师范生教学素质大赛决赛中进行说课教学展示。

本节课的教学目的是以化学史为背景，利用角色扮演，小组合作学习，多媒体辅助教学手段引导学生认识元素周期表的过去、现在和未来。

课程内容比较丰富教学手段也比较多样，但正因如此，根据中学生的心理特点，观看单纯介绍性的视频容易引起厌烦、精神不集中等现象，导致降低了学习吸收效率，使化学史教育流于形式。

解决方法：

首先，精简视频使视频所展示的内容更加清晰。

然后，在小组合作学习中，增加故事复述的环节，以此帮助学生真正了解元素周期表化学史的进程。

最后，将补充性的视频材作为兴趣材料放到博客中去既减轻课堂负担又能调动学生学习积极性，进而达到教学目标。

附录：

附录教学情景设计

【情景】

情景素材

情景设计意图

问题设计

问题设计意图

从生活出发，以学生生活中常见的各种表格为切入点。

这样的情景导入，在于引发学生对于生活的思考，以期将化学学习与日常生活联系起来，引导学生用化学的眼光看世界。

化学中有没有具有这种对号入座功能的表格，方便我们找到已学过的化学元素？

从生活中来到化学中去，以此来引出元素周期表。

【情景】

情景素材

历史剧剧本

老师：

您好贝莱纳（）先生，请问你是从哪里看出元素内在联系的？

学生甲（贝莱纳）：

某三种化学性质相近的元素，如氯，溴，碘，不仅在颜色、化学活性等方面可以看出有定性规律变化，而且其原子量之间也有一定理的关系，即：

中间元素的原子量为另两种元素原子量的算术平均值。

这种情况，我一共找到了五组，我将其称之为“三元素族”：

（展示）锂钠钾;钙锶钡;氯溴碘;硫硒碲;锰铬铁。

尽管我找到的规律仅能说明局部，而且使人感到偶然性的成份更大，但是，这种在事物之间寻求联系，由定性到定量的过渡一定代表了新的研究方向，我认为我开创了寻找元素间规律的先河！

老师：

谢谢您，接下来我们有请尚古多（）先生介绍一下您的成果.。

学生乙（尚古多）：

我创造了一个“螺旋图”。

把已发现的种元素按相对原子质量大小，有序地标在圆柱体表面的一条上升的螺旋线上。

[展示]我惊奇地发现：

化学性质相似的元素竟出现在同一条垂直的直线上，如－－；－－；－－等等，和贝莱纳的“三元素组”极为相似；同一条母线上的元素的相对原子质量差值，大多数接近某一个常数——；每隔一定数目的元素，又有性质相似的元素出现在同一条母线上。

老师：

您的科学成果可真是丰富啊。

。

。

学生乙（尚古多）：

可惜没有人认同我。

充满无奈与遗憾。

老师：

不要气馁，我们再来听听纽兰兹（）的成果。

学生丙（纽兰兹）：

我把当时已知的元素按相对原子质量大小的顺序加以排列，发现从任意一个元素算起，每到第八个元素就和第一个元素的性质相近，就像声乐的音阶一样。

于是，他把各种元素按原子量递增的顺序排成了有几个族系和周期的周期表，并将其成为“八音律”表。

老师：

您如此富有创造性的创想想必一定得到了很多科学家的认同吧？

学生丙：

很遗憾，当时不但没有人认同我，反而有人嘲讽我说要我按照个字母的顺序排列元素，简直就是对我科学研究的侮辱！

情景设计意图

问题设计

问题设计意图

通过展示贝莱纳的三元素族，尚古多的螺旋图和纽兰兹的八音律，并且通过纽兰兹因遭受同行讽刺而放弃研究的例子，引导学生认识科学研究中所运用的科学方法和科学进步中是有可能存在争议的。

元素周期表是门捷列夫一个人的成果吗？

引导学生意识到门捷列夫的元素周期表是基于历史上众多科学家不断完善的结果、是站在巨人肩膀上的著作。

由于分类角度的不相同导致了分类结果的不相同，而门捷列夫的周期表如此富有生命力发展到今天作为工具广泛使用，正是因为它聚集查找、预测、扩展功能与一身。

【情景】

情景素材【视频第号化学元素正式命名】

情景设计意图

问题设计

问题设计意图

通过介绍新成员的加入，揭示元素周期表发展的动态性以及强调化学元素周期表的预测功能。

元素周期表上的有些元素并不是天然存在的，那它们是利用什么技术被制造出来的呢？

指出元素周期表是可发展的而现代周期表也不是定论。

附录参考文献：

[]毕华林著.走向生本的教科书设计——中学化学教科书设计的理论与实践[].济南：

山东教育出版社，

[]张德生.化学史简明教程[].合肥：

中国科学技术大学出版社，

[]王磊，胡久华．化学必修课教与学[]．北京：

北京大学出版社，

[]邓永财，李广洲——化学史教育的新方法[].化学教育，（）：

～

[]魏冰.让科学史走进课堂——介绍一种科学史教学模式[].化学教育，（）：

～

[]徐敏.元素周期律还能启示学生学到什么——利用科学史提高学生的科学素养[].化学教育，（）：

～

[]张新宇.“元素周期表结构”探究方案的构建[].新课程研究，（）：

～

[]（加拿大化学教材）.