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摘 要:人教版2012教育部审定义务教育九年级化学教材第三章第三节中,“元素”概念引入是不科学不严谨的,论证论题不相符合。笔者从教学大纲之要求以及实际教学的积累,既避免了引入同位素核素的新的难点,也巧妙完成了元素这一概念的形成这一知识难点。
关键词:元素;同位素;原子;核素;教学大纲
人教版2012教育部审定义务教育九年级化学教材第三章第三节中,“元素”概念是这样引入的:
笔者认为:教材这样引入,是不科学不严谨的。蛋壳、贝壳和石灰石主要成分都是碳酸钙,而碳酸钙是由碳、氧、钙这三种元素组成的。这一说法,直接提出了元素这一陌生的概念,这一概念正是我们要解决的重点。这显然是不合乎认知逻辑的。同时,接下来又提出,这些氧原子的原子核内都含有8个质子,即核电荷数为8,化学上将质子数(即核电荷数)为8的所有氧原子统称为氧元素。这又怎么能解释元素这一概念之真谛?
我们首先来看一下元素的真正含义的得来。
化学元素(Chemical element)就是具有相同的核电荷数(核内质子数)的一类原子的总称。从哲学角度解析,元素是原子的电子数目发生量变而导致质变的结果。[1]
化学元素(英语:Chemical element),指自然界中一百多种基本的金属和非金属物质,它们只由一种原子组成,其原子核具有同样数量的质子,用一般的化学方法不能使之分解,并且能构成一切物质。一些常见元素的例子有氢、氮和碳。2012年为止,共有118种元素被发现,其中94种存在于地球上。拥有原子序数≧83(铋元素及其后)的元素的原子核都不稳定,会放射衰变。第43和第61种元素(锝和钷)没有稳定的同位素,会进行衰变。可是,即使是原子序数高达95,没有稳定原子核的元素都一样能在自然中找到,这就是铀和钍的自然衰变。(《无机化学》高等教育出版社十五规划教材 吉林大学、武汉大学、南开大学宋天佑,程鹏,王杏乔主编)元素是具有相同核电荷数的一类原子的统称。可见这一概念是对的,但是在元素概念引入上是不科学的。而应当从同位素、核素的观点加以证明。具有相同质子数,不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素(Isotope)。同位素是同一元素的不同原子,其原子具有相同数目的质子,但中子数目却不同。例如:氕、氘和氚,它们原子核中都有1个质子,但是它们的原子核中却分别有0个中子、1个中子及2个中子,所以它们互为同位素。其中,氕的相对原子质量为1.007947,氘的相对原子质量为2.274246,氚的相對原子质量为3.023548,氘几乎比氕重一倍,而氚则几乎比氕重二倍。但是,现在新的问题又来了,初中化学教学大纲⑵中没有要求初中学生去掌握理解甚至是认识同位素核素的这一概念。很显然,如果引入这两个概念,又超出了大纲对初中化学的要求。由此,我们可以看出来,教材是有意在回避这一难点,有目的地去淡化元素这一概念的形成之真正内涵。在2012版教材中,同样存在这样一个生动的淡化和回避概念构建的典型例子,那就是教材第二章氧气性质一节中,关于氧化反应概念的指出。物质与氧的反应属于氧化反应。这样,就巧妙处理了这一难点,也为高中进一步深化氧化反应这一概念做了铺垫。
学生现有知识结构的认识:世界是由什么构成的呢?不少学生说到了五行之说。五行是中国古代道教哲学的一种系统观,广泛用于中医、堪舆、命理、相术和占卜等方面。五行的意义包涵借着阴阳演变过程的五种基本动态:水(代表润下)、火(代表炎上)、金(代表收敛)、木(代表伸展)、土(代表中和)。中国古代哲学家用五行理论来说明世界万物的形成及其相互关系。它强调整体,旨在描述事物的运动形式以及转化关系。阴阳是古代的对立统一学说,五行是原始的系统论。
因此,我们得反思元素这一知识的教学问题。教者不仅要充分得出元素这一概念,要科学严谨的同时,又还要避免提高学生的学业负担,增加知识的难度,我们还是可以从容应对的。教学中,应该循循善诱,由浅入深。我们完全可以引入但不过于强化同位素概念。比如,如前面讲相对原子质量时曾提到的12C出发,讲地壳中还有其它种类的碳原子,分别是13C和14C。但是在元素周期表是找不到它们的,为什么呢?因为它们质子数都是6,把它们编入了6号,把它们统称为碳元素。这样,就自然而然地引入元素这一概念。以下是我在实际教学的课堂实录:
教师:同学们,知道碳原子是不是只有一种呢?
学生:不知道。
教师:那碳-12是什么意思呢?
学生:就是碳原子有6个质子和6个中子。
教师:其实啊,老师告诉你,在地壳中碳原子有三种呢,它们分别是12C、13C和14C哟。
学生反应:噢,原来我还以为原子的种类就是元素周期表那里的118种呢。我以为碳原子就一种呢,原来有三种。
教师:那在元素周期表里面能不能找到不同的碳原子呢?
学生:先看看,找不到。
教师:我们把所有的质子数为6的统称为碳元素。
……
到此,就比较完善地在学生的认知结构中构建了元素这一概念,也避免了难度的提高,收到了较好的教学效果。
反思:教学中,我们应当尊重教材,但不能完全拘泥于教材,教材只是我们教学的载体。我们应当从教材出发,从学生的实际出发,理论联系实际,做好教学的应对能力的培养,这才是我们最希望努力和提升的地方。
参考文献:
[1]“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目.
[2]九年义务教育全日制初级中学化学教学大纲(试用修订版).
关键词:元素;同位素;原子;核素;教学大纲
人教版2012教育部审定义务教育九年级化学教材第三章第三节中,“元素”概念是这样引入的:
笔者认为:教材这样引入,是不科学不严谨的。蛋壳、贝壳和石灰石主要成分都是碳酸钙,而碳酸钙是由碳、氧、钙这三种元素组成的。这一说法,直接提出了元素这一陌生的概念,这一概念正是我们要解决的重点。这显然是不合乎认知逻辑的。同时,接下来又提出,这些氧原子的原子核内都含有8个质子,即核电荷数为8,化学上将质子数(即核电荷数)为8的所有氧原子统称为氧元素。这又怎么能解释元素这一概念之真谛?
我们首先来看一下元素的真正含义的得来。
化学元素(Chemical element)就是具有相同的核电荷数(核内质子数)的一类原子的总称。从哲学角度解析,元素是原子的电子数目发生量变而导致质变的结果。[1]
化学元素(英语:Chemical element),指自然界中一百多种基本的金属和非金属物质,它们只由一种原子组成,其原子核具有同样数量的质子,用一般的化学方法不能使之分解,并且能构成一切物质。一些常见元素的例子有氢、氮和碳。2012年为止,共有118种元素被发现,其中94种存在于地球上。拥有原子序数≧83(铋元素及其后)的元素的原子核都不稳定,会放射衰变。第43和第61种元素(锝和钷)没有稳定的同位素,会进行衰变。可是,即使是原子序数高达95,没有稳定原子核的元素都一样能在自然中找到,这就是铀和钍的自然衰变。(《无机化学》高等教育出版社十五规划教材 吉林大学、武汉大学、南开大学宋天佑,程鹏,王杏乔主编)元素是具有相同核电荷数的一类原子的统称。可见这一概念是对的,但是在元素概念引入上是不科学的。而应当从同位素、核素的观点加以证明。具有相同质子数,不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素(Isotope)。同位素是同一元素的不同原子,其原子具有相同数目的质子,但中子数目却不同。例如:氕、氘和氚,它们原子核中都有1个质子,但是它们的原子核中却分别有0个中子、1个中子及2个中子,所以它们互为同位素。其中,氕的相对原子质量为1.007947,氘的相对原子质量为2.274246,氚的相對原子质量为3.023548,氘几乎比氕重一倍,而氚则几乎比氕重二倍。但是,现在新的问题又来了,初中化学教学大纲⑵中没有要求初中学生去掌握理解甚至是认识同位素核素的这一概念。很显然,如果引入这两个概念,又超出了大纲对初中化学的要求。由此,我们可以看出来,教材是有意在回避这一难点,有目的地去淡化元素这一概念的形成之真正内涵。在2012版教材中,同样存在这样一个生动的淡化和回避概念构建的典型例子,那就是教材第二章氧气性质一节中,关于氧化反应概念的指出。物质与氧的反应属于氧化反应。这样,就巧妙处理了这一难点,也为高中进一步深化氧化反应这一概念做了铺垫。
学生现有知识结构的认识:世界是由什么构成的呢?不少学生说到了五行之说。五行是中国古代道教哲学的一种系统观,广泛用于中医、堪舆、命理、相术和占卜等方面。五行的意义包涵借着阴阳演变过程的五种基本动态:水(代表润下)、火(代表炎上)、金(代表收敛)、木(代表伸展)、土(代表中和)。中国古代哲学家用五行理论来说明世界万物的形成及其相互关系。它强调整体,旨在描述事物的运动形式以及转化关系。阴阳是古代的对立统一学说,五行是原始的系统论。
因此,我们得反思元素这一知识的教学问题。教者不仅要充分得出元素这一概念,要科学严谨的同时,又还要避免提高学生的学业负担,增加知识的难度,我们还是可以从容应对的。教学中,应该循循善诱,由浅入深。我们完全可以引入但不过于强化同位素概念。比如,如前面讲相对原子质量时曾提到的12C出发,讲地壳中还有其它种类的碳原子,分别是13C和14C。但是在元素周期表是找不到它们的,为什么呢?因为它们质子数都是6,把它们编入了6号,把它们统称为碳元素。这样,就自然而然地引入元素这一概念。以下是我在实际教学的课堂实录:
教师:同学们,知道碳原子是不是只有一种呢?
学生:不知道。
教师:那碳-12是什么意思呢?
学生:就是碳原子有6个质子和6个中子。
教师:其实啊,老师告诉你,在地壳中碳原子有三种呢,它们分别是12C、13C和14C哟。
学生反应:噢,原来我还以为原子的种类就是元素周期表那里的118种呢。我以为碳原子就一种呢,原来有三种。
教师:那在元素周期表里面能不能找到不同的碳原子呢?
学生:先看看,找不到。
教师:我们把所有的质子数为6的统称为碳元素。
……
到此,就比较完善地在学生的认知结构中构建了元素这一概念,也避免了难度的提高,收到了较好的教学效果。
反思:教学中,我们应当尊重教材,但不能完全拘泥于教材,教材只是我们教学的载体。我们应当从教材出发,从学生的实际出发,理论联系实际,做好教学的应对能力的培养,这才是我们最希望努力和提升的地方。
参考文献:
[1]“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目.
[2]九年义务教育全日制初级中学化学教学大纲(试用修订版).