基于類的教學設計

理性思考能夠使人睿智

基于物質類別的教學設計是圍繞"元素"這個重要的概念進行的教學設計，基于物質類別的教學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，有些化學教師的教學設計缺少化學基本理論的指導，在他們的課堂上存在無序強化要求學生反復記憶的現象，這種現象被稱之為"題海戰術"。"題海戰術"過多地占用課堂教學時間，降低了教學效果，必須加以改變。

第二章化學物質及其變化第一節物質的分類

上篇·元素

一、哲人關于"類"的思考

德國化學家溫克勒曾經說過："宇宙間所有的化學變化，好似戲臺上扮演的戲劇，一幕一幕的演過去一樣。在化學變化的戲劇里，最主要的腳色，當然要是元素了。"元素，對化學工作者來說，是最為熟悉的。初中化學課本中對元素下有簡潔而明確的定義，在此要討論它是什么，也許會認為這是有點滑稽�？墒�，許多先輩們過去一直感到它很復雜，致使這個問題的提出到定論經歷了兩千多年的漫長過程。可見，它并不簡單。

亞里士多德"四元素說"：亞里士多德是眾所周知的科學家的鼻祖。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威性的學說。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，而是可以相互轉化的。

古代"陰陽五行說"：陰陽五行說由陰陽說和五行說兩部分構成。陰陽作為-種概念，最早出現在《詩經》當中。老子在《道德經》中就指出："萬物負陰而抱陽"。陰陽說認為宇宙間的一切事物和現象都存在著陰陽相互對立的兩個方面。它們相對存在：陰中有陽，陽中有陰。另一個哲學概念五行說與陰陽學說相互影響、相互融合，形成了中國哲學史上的基本概念，并成為中國文化的骨架。

我國古代"五行說"："五行"一詞，最早見于《尚書》。《尚書》言及"五行"者，是《洪范》。有學者認為《洪范》所謂"五行"，即是我國古代文獻中出現的"五行"。五行論認為，世間一切事物皆由金、木、水、火、土五種元素構成。

二、現代元素觀的建立

玻意耳為近代化學的奠基人，他是第一位闡述元素本性的科學家。他第一個提出化學元素概念。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。玻意耳認為他們都沒有涉及問題的本質，他認為元素是具有確定的、實在的、可察覺到的實物，它們應該是用一般化學方法不能再分為某些簡單實體的實物。玻意耳第一次為化學元素下了明確的定義，使化學發展有了新的起點。

三、元素觀的基本內容

1.物質都是由元素組成的

物質世界是巨大的、豐富的。種類浩繁的物質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合，只有少量元素在發現時是純元素。

2.元素是同一類原子的總稱

組成我們熟悉的物質的各種元素，都是以兩種或多種原子質量不同而化學性質幾完全相同的原子組成的同位素。許多元素相對原子質量遠非整數就是緣于同位素的存在。

3.元素性質呈周期性變化

每種元素有其特性。元素的性質主要取決于它們的原子結構。有一些元素具有類似的性質，元素的性質隨著元素原子充數的遞增呈周期性變化。元素性質的周期性變化莫測本質上是元素原子的電子抱有成見的周期性變化。根據元素周期律，把電子層數目相同的各種元素，按原子充數遞增的順序從左到右排成行，再把不同橫行中最外數相同的元素，按電子層數遞增的順序排成縱行，就得到元素周期表。

4.物質可以按照元素組成進行分類

根據所含物質種類物質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特性質的物質。純凈物通常指具有固定組成和獨特性質的物質。純凈物又可以分為單質和化合物。由同種元素組成的物質稱單質。某些元素可以形成幾種單質，稱為同素異形體�；�合物是由兩種或兩種以上元素組成的純凈物，一個化合物分子中至少包含兩種或兩種以上不同的原子。

物質可以按照元素組成進行分類

每種化合物都有確定的化學性質和物理性質，化學家可以通過這些性質把各化合物同所有其它化合物相區分。實驗室合成出來的化合物與自然界中發現的化合物，不管來源有什么不同，一種純的化合物，不管它的量的多少，其組成和性質都應該相同。

根據是否含碳元素，化合物可以分為無機化合物和有機化合物(碳的氧化物和碳酸鹽除外)。

5.化學式表示物質的元素組成

利用元素符號表示物質組成的式子叫化學式�；瘜W式代表一種物質的組成。一個化學式中的符號代表這一種物質中存在的元素。一種純化合物的不同樣品總是含有相同質量比的相同元素，這就是化合物組成的定比定律或定組成定律。

1808年，道爾頓自行設計出一整套符號來表示他的理論。他認為簡單原子都是球形的，所以他的元素符號都是圓圈，或在圓圈內標出一些字母的方法表示元素。如：

再將這些基本元素符號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.元素化合價與元素原子的最外層電子有關

元素的原子之間形成物質時，是按照一定數目的關系進行的，這種數目關系反映了元素的化合價的性質。元素的原子與別的原子結合的本質是為了使原子的最外層電子達到相對穩定的結構。元素的化合價與原子最外層電子有關。得到或偏向電子原子的元素顯負價，失去和偏離電子的原子的元素顯正價。

7.物質相互轉化的本質是元素原子間的重新組合

質量守恒定律說明，在化學反應中元素是守恒的。物質間的轉化本質是元素原子之間的重新組合�；瘜W方程式表示在化學反應中每種元素的原子數是不變的，即恒定的。所以，可以根據化學方程式進物質轉化的定量計算和研究。

在自然條件下，地球上的各種物質及元素等有各自的循環途徑。如碳元素存在著碳循環，氮元素存在氮循環。磷、鈣、臭氧等都有各自的循環途徑，在大自然中共同形成了一個良好的生態系統，支持著地球上生物體的生長和繁衍。物質及元素的循環系統是大自然不可分割的一部分。

四、化學元素觀建構的價值

1、有利于對物質世界形成有序的認識�；瘜W研究的成果就是努力使人類對物質世界形成了條理有序的認識。如果沒有對化學元素的認識，我們對物質世界的認識只能是一片混沌。同樣，一個教師如果沒有元素觀他對化學物質世界的認識就不是清晰地。一個學生沒有建立起元素觀，他對物質世界的認識也是混亂無序的。

2、有利于形成化學的思維方法

(1)了解物質化學式的確定的方法。

(2)掌握元素性質研究方法。利用元素的性質、元素在周期表中的位置和它的原子結構三者之間密切關系，指導化學的學習和研究。

(3)掌握基于元素觀的定量研究方法。

(4)利用元素化合價知識和氧化還原反應知識解決相關的問題。

(5)了解同位素的應用。

(6)了解新元素發現的方法。

五、基于元素觀的教學策略

元素概念是化學科學的一個基本概念，是學生學習化學的一個核心概念。通過元素概念的教學，使學生形成物質的元素性認識，認識幾千萬種物質只是百十余種元素的基本組合。

在元素概念為核心，形成對物質關系的基本了解，理解元素是如何組成物質的以及一種元素為什么能組成不同的物質。要達到這樣的理解，必須從原子結構的角度進行認識。

元素周期律歸納了看似雜亂無章的化學元素之間的相互聯系和內在變化規律，提示了元素周期街的實質是元素原子的結構呈周期性變化。元素在周期表中的位置反映了元素原子結構的特點以及由此決定的元素的性質，因此，可以根據某元素在元素周期表中的位置，推測它的原子結構和有關性質。

化學元素觀的內涵涉及許多化學概念的學習和化學事實的學習，但是由概念和事實轉化為概念并不是一個自動的過程，需要通過"觀念為本"的專題性學習幫助核心觀念的形成和建構。

化學元素觀建構的價值就在于形成化學的思維方法指導化學的學習和研究。因此，在學生的化學元素觀達到一定水平的時候，就要充分利用已經形成的元素觀指導新的相關內容的學習，通過應用性學習進一步豐富化學元素觀。

利用構建知識樹的方法幫助學生進行化學元素觀的建構。

下篇·設計

一、教學設計基本要求中類觀念滲透

1、教學設計的程序包括以下6個方面：

(1)規定教學的預期目標，分析教學任務，盡可能用可觀察和可測量的行為變化來作為教學結果的指標。

在設定預期目標時要設計關于"物質類別"的學習要求，滲透元素觀的教學。比如設定以下一些教學目標：

能夠依據化合價判斷氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的性質；

通過對實驗現象的分析歸納金屬氧化物的性質；

根據物質類別的關系判斷氧化鋁的性質。

(2)確定學生的起點狀態，包括他們的原有知識水平、技能和學習動機、狀態等。

在分析學生的起點狀態時要考慮學生原有的關于"物質類別"的認識。比如：

講氧化還原反應要看學生是否有關于氧化還原的知識能夠遷移。

講離子反應要看學生關于酸堿鹽的相關知識是否能夠運用。

討論氧化物的性質要從類別的角度進行分析。

(3)分析學生從起點狀態過渡到終點狀態應掌握的知識技能或應形成的態度與行為習慣。

在分析學生的學習任務時要將學生應該掌握的關于"物質類別"相關知識和使用"物質類別"理念進行分析的方法考慮在內，逐漸養成學生依據"物質類別"的觀念思考的習慣。比如在解框圖題的時候能夠自覺地運用物質類別的知識進行推理。

(4)考慮用什么方式和方法給學生呈現教材，提供學習指導。

在教學設計中要將基于物質類別的觀念設計在教學過程中。設計過程中多采用一下一些策略：

a.從個別到一般到特殊性質的認識思路

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