（研究性学习研究报告）高一化学必修二元素周期律.doc

元素周期律的探究性学习摘要教育的关键在于教会学生如何学习化学学科的研究性学习通过启发式教学激发和调动学生思维的主动性和积极性可以使学生在获得知识的同时激发思维潜力探索性学习不一定非要探索未知重要的是引导学生重新实践前人探索的路程通过自己动手排列元素周期表体会其中的艰难险阻巩固旧知识的同时学到了知识以外的东西关键词元素周期律思维培养研究性学习化学教学正文素质教育的核心在于立足知识提高能力特别是思维能力中学是学生思维能力和思维品质形成的关键阶段科学的指导细致的引导热情的督导是良性思维品质形成的有益促进教育的关键不仅仅在于传道授业解惑更重要的是教会学生如何学习如何探索求知尤其在自然科学科目上开展研究性学习是必要的可以培养学生在积极的主动探索中求知获得知识的同时激发思维潜力在研究性学习中启发式教学是以活跃学生思维为标志的一种教学指导思想通过启发式教学可以激发和调动学生思维的主动性和积极性当然现在中学生学习的知识面是建立在前人积累的知识基础上不可能漫无边际的探索探索性学习不一定非要探索未知重复人类已知的科学是正常的重要的是引导学生重新实践前人探索的路程体会其中的艰难险阻学到知识及知识内涵的东西研究时间年月年月研究对象高一班编制设制高一四班人每人一小组共组高一五班人每人一小组共组研究途径常规教学研究性学习课小组讨论活动研究方法观察调查征询指导集体与个体结合比较帮助讨论矫正定人定点定项及时交流反馈研究措施创造积极参与的氛围培养逻辑思维和求实精神2课堂教学以知识点为载体着重思维培养集体中交流总结研究性学习课灵活运用验证设计改进相结合实验思路实验装置实验现象描述等方面处处促使创新实验家庭化微型化创新求异专题讲座专项训练多形式多渠道强化师生共同交流总结经验与教训并组织学生讨论具体写成个人的小结文章研究过程先由老师引导收集资料引用故事典故进行讲述在讲述中唤起学生的兴趣启发将启发灌输其中让学生渐入佳境提出问题让每位学生多方面收集资料自行设计方案具体绘图列出所需药品仪器方案在各小组进行答辩讨论由小组审议后上交班级小组之间再予交换议论方案包括安全因素由老师审查设计方案的安全性以小组为单位具体组织实验作实验记录讨论得出结论在原有基础上改进写出各组的论文包括设计后的反思教师引导指导学生阅读高一教材页内容然后讲述故事元素周期表的故事年彼得堡大学聘请青年化学家德伊门捷列夫来校担任普通化学教授为了不辜负这种荣誉这位三十三岁的教授决定尽自己的力量做好工作经过精心准备他的讲课轰动一时极为成功为了更好的教学他开始编写一本内容丰富的新著作化学原理他手头的资料形形色色卓卓有余可是门捷列夫对于这门自己早已十分熟悉的科学觉得自己钻进这座科学丛林越深却越糊涂化学科学真好象是一座没路的森林那时候化学家所知道的元素一共有种每一种都要与其他物质化合而成几十几百甚至几千种化合物色彩软硬轻重气味都没有完全相似的科学家对它们已经研究得很细了可是这样枝枝节节的讲得越多听的人对于化学的认识可能反而越少难道组成世界的这些材料当真是漫无秩序极其偶然的凑在一起吗可是门捷列夫却不愿意盲目的在这座迷宫里漫步他坚决的寻找元素间的规律深信元素虽然有种类的不同可元素与元素之间一定隐藏着某种统一性其实用不着多高的智慧才能看出存在于某些元素间的极大相似性双胞胎元素三胞胎元素化学家早就发现了例如等卤族元素的性质就很相似等碱土金属元素也是相似的门捷列夫却肯定这种现象决不会是偶然的一定有某种内在的联系存在于一切元素中间知道了这一点后就可以把元素像士兵一样排列成队那么到底是什么时候样的基本性质是关键的特征呢颜色吗比如有白磷红磷黄磷那本来的颜色究竟是白的还是红的黄的呢比如固体时是深棕色有金属似的光泽可是一加热同一份就变成了紫色蒸汽又如黄金如果打成极薄的箔就变成蓝绿色透明得像云母一样所以颜色不可能那么密度呢一种物质只要稍微加热密度就起变化相对的轻起来更不确定了同样的元素的导热性导电性磁性及许多别种性质都不合用就像每个人有个特殊的脸作为他的标记一样每种元素也应该有一种更根本的特征作为它的标记这标记应该无论该元素如何反应具有了什么样的性质也不会失掉它有这样的标记吗是的有所有的化学家都知道它可是很少有人重视它它就是原子量每一种元素都有它自己独有的原子量那是一定的决不会变的无论在什么条件下也不改变它是元素的身份证这个结论是门捷列夫通过仔细比较后得出的但是怎样利用它来总结规律呢为了不迷路门捷列夫用厚纸板切成个方形卡片在每一张卡片上写下元素名称重要性质及原子量然后玩起这副纸牌来反复比较排列变换位置寻找所有元素共同遵守的统一法则年春季快来时门捷列夫通过深入研究发表了自己的学术报告元素们像士兵列队一样排列在一起它们的性质每隔七种元素就会周期性的重复出现一次类似的元素总要鱼贯的排成一个小队或形成一族例如原子量为的轻金属元素是之后第号元素原子量为的是之后第号元素和一样都是金属都很轻都那么活泼易燃都容易和别的元素结合原子量为的是第号元素也是轻而易燃的金属此后每经过一种有规则的周期就有一种碱金属自动排列到这一族来先是铷后是铯锂最轻最安静呢比活泼更活泼些而行尾最重的铯比谁都活泼在空气里是一秒钟也不能呆一切元素都可分成类似的多少有亲缘关系的组或族每一族里的元素都按严格的顺序逐渐衍变随着原子量的递增而渐变乍一看这好象很简单按原子量大小依次排下去周期律自动就出现了这么简单的事怎么除了门捷列夫以外别的化学家就谁也想不到去试一试呢事实上这件事别人也尝试过出现过三素组六元素表八音律但并没有这么简单就好象得到了一件重要文件可惜其密码却有误一样门捷列夫按原子量排列元素但他不知有几种元素的原子量没有测准确受当时研究条件所限错误是免不了的可是那些错误多年以后才查出来门捷列夫当时无从知晓这样一些元素带着假的身份证站在牌阵里并没有站到应该站的位置上这样因为这些扰乱者的干扰队伍被打乱了而且那时候门捷列夫还无法知道自然界中还有什么样的元素没被查出来看这元素的队伍中不仅有假身份证的携带者而且还有些家伙在排队之前偷偷离开了队伍一切都乱套了这时候门捷列夫凭着自己的智慧果断的站出来维持秩序了例如号元素硼和号元素铝的下面是号元素钛看起来有规律但是钛与硼和铝的性质都不相似它和隔壁的碳族好象更象一家人于是门捷列夫决定把钛从号位置上移开留下一个空格给未知的另一种元素他把它取名叫做埃卡铝意为类铝他甚至预言了这种未知元素的原子量形状性质当时大多数科学家都不相信门捷列夫的判断纷纷批评他事实上预言陆续应验了年法国化学家列科克发现了新元素镓这种元素的性质很像已知的铝门捷列夫知道后给巴黎科学院写了封快信镓就是我预言过的埃卡铝它的原子量接近密度在上下这些都为列科克的实验一一证实斯堪的纳维亚半岛上有两位研究家找到了一种新元素可是很快发现这是门捷列夫预言过的号埃卡硼最辉煌的胜利出现在年德国人温克勒发现了又一种新元素锗早在十五年前门捷列夫在年预言碳硅一族将要出现一种新元素同和十分相似并且是一种深灰色的金属十五年后温克勒发现的锗果真如此门捷列夫预言原子量大约十五年后温克勒用实验证实确实是或门捷列夫说它的密度应该在左右温克勒证实是门捷列夫说新元素的氧化物会很熔化密度将是十五年后温克勒证实确实如此门捷列夫说新元素的氯化物密度大约温克勒说太准了密度准确的说是可是也有遗憾当时人们在太阳里发现了一种神秘的元素氦可门捷列夫不怎么相信没有给它留位置当氦的哑谜被完全戳穿的那一天门捷列夫是活到了那个时候的那一天他觉得很震惊但实际上正是那一天他获得了最伟大的科学胜利因为紧接着英国科学家瑞利和拉姆塞发现了空气中的新元素氩拉姆塞又从空气中查出了氦以外的三种新元素氖氪氙这些新元素都类似都非常不活泼正好凑在一起组成了新的一族十分合适的插进了周期表彻底的证明了周期律的正确性年居里夫妇发现了新元素钋五个月后又发现了新元素镭在钋和镭之后科学家又发现了几种稀有元素到此为止从到个房间里个房间住满了只有四个房间空着它们是号号号号这四个房间的主人到哪儿去了呢失踪了吗随着人们对放射现象的深入研究逐渐弄清楚了原子的内部结构原子核由质子和中子构成电子在核处高速运动其中举足轻重的是质子它决定着元素的种类并以射击队线的形式释放能量例如镭是放射性元素裂变后会变成铝和氦镭的原子核中有个质子裂变后裂变成四块大的碎片含个质子正好是铅那三块小的呢减去剩个质子而那三块小碎片大小一样各分了个质子正好是氦看原子的核衰变不过是一种特殊的减法罢了这启示了人们那么能不能制造特殊的加法呢向一个原子核里加一个质子谈何容易年居里夫人的女儿伊纶在巴黎找到了原子进行加法的办法她们发现钋号衰变时以极高的速度射出它的碎片氦原子核她们用这氦核作炮弹去向金属铝开火奇迹出现了铝变成了磷算算正好不久美国物理学家劳伦斯发明了原子大炮回旋加速器将某些原子核作炮弹加速袭击别的原子核为人工制造新元素创造了有利条件年劳伦斯钼氘锝年法国佩雷锕氦钫年西格雷铋氦砹年美国马林斯基铀裂变产物中分离出号元素钷年美国麦克米伦铀裂变产物中发现了号元素镎有力说明了铀不是周期表上的终点后来人们又在探索中前进发现了号钚可造原子弹号镅号锔纪念局里夫人号锫号锎号锿纪念爱因斯坦号镄两者均在原子核反应后的裂片中发现号钔纪念门捷列夫号锘纪念诺贝尔研究所号铹纪念劳伦斯年年苏联美国科学家分别发现了号和号号元素各执已见用自己的方式来命名新元素争论不休长时间没有得到统一年苏联科学家宣布人工制造出了号元素世界上到底有多少种化学元素人们会不会无休止的制造下去号镄以后人们新合成的几种元素寿命越来越短照此推理下去号以后人工合成新元素的希望越发渺茫可是很多科学家研究了元素周期表以后推算出号元素以后可能会出现几种长命的新元素甚至预言了号元素的一些性质说它类似铅年美国科学家宣布他们在独居石中发现了四种新元素号号号和号这还有待验证如果属实人们对化学元素的认识又将前进一大步最近三十年发现的元素的详细情况见教材页教师引导元素周期表最好以立体思维的对待横向纵向比较不要片面的看待三个短周期一二三横向三个长周期四五六一个未完成周期七七个主族七个副族纵向族族三长三短一缺七正七副和设问从上面的平面叙述来看周期与主族的序数与具体的元素有什么关联学生周期序数电子层数主族序数最外层电子数设问横向纵向分别来看各种元素的原子结构有什么变化规律原子的半径有什么变化规律失电子得电子的能力有什么变化规律可能的化合价有什么变化规律学生发言相互补充最外层电子数由于个逐渐增加到个横向原子半径逐渐减小但族元素的原子半径突然增大失电子能力减弱得电子能力增强最高正价最外层电子数最外层电子数相同纵向原子半径逐渐增大失电子能力增强得电子能力减弱最高正价相同一位学生发言电子排布相同的离子核电荷数越大离子半径越小比如设问金属非金属在哪个方向更集中金属性非金属性横向纵向上有什么变化规律学生发言相互补充横向金属性减弱非金属性增强纵向金属性增强非金属性减弱设问相应的性质上有什么表现学生发言相互补充横向与酸反应越来越不剧烈气态氢化物的稳定性越来越稳定最高价氧化物的水化物的碱性越来越弱酸性越来越强纵向与酸反应越来越剧烈气态氢化物的稳定性越来越不稳定最高价氧化物的水化物的碱性越来越强酸性越来越弱学生提问置换反应能不能用于说明金属性非金属性强弱学生小组讨论金属活动性顺序表中前面的金属可以把后面的金属从其盐中置换出来例如这个反应只说明的还原性比强确实的金属性比金属性强但不都是如此三种金属太活泼不能把后面的金属从其盐溶液中置换出来非金属类似例如这个反应只说明的氧化性比强确实的非金属性比非金属性强但也不是非金属都如此学生提问那么单质的氧化性强弱能不能用于说明金属性非金属性强弱那么离子的还原性强弱能不能用于说明金属性非金属性强弱教师并不给出答案而是指导学生查找资料寻找答案有争议再讨论教师引导设想去外星球做了一次科学考察采集了十种元素单质样品设计实验进行验证后得到下列结果熔点与水反应与酸反应与反应不反应相对原子质量相对位置填入下表鼓舞学生你也试着来做一回门捷列夫创建自己的元素周期表学生习作学生讨论结果首先门捷列夫在排列元素周期表时抓住了关键相对原子量逐渐增大由已知表中来看相对原子量由大到小其次化学性质相似的元素会排成一个纵队成为一族由表中来看化学性质相似的有与最后综合分析的相对原子量在之间因此在下方合适这组的相对原子量最大略大于所以在的下方在之后相比的相对原子量比小两者的熔点差小所以可能在之上与相似相对原子量又小于大于所以在之前之下与相似相对原子量所以在之前相对原子量熔点的性质与不同所以不会与同族学生争论在排列元素位置时考不考虑熔点高低化学性质相似的元素只有同族元素吗小组讨论结果元素的单质的熔点金属与非金属的熔点变化是不同的从上到下同族金属元素的单质的熔点降低例如碱金属族但同族非金属元素的单质的熔点则会升高例如卤族这道例题中没有告诉各元素是金属还是非金属因此本题中熔点的高低变化对判断没有帮助化学性质相似的元素不止同族元素左右相邻的元素性质也应当是相似的例如就是例子因此化学性质相似的元素在考虑相对原子量的前提下可以上下排列也可左右排列学生评价表考虑了相对原子量大小顺序但部分元素没有遵循性质相似位置邻近的规律表考虑了相对原子量大小顺序也考虑到了性质相似位置邻近但如果把移到的下方会更合理表考虑了相对原子量大小顺序也遵循了性质相似位置邻近的规律的位置还可以变化在之后也是可以的表考虑到了性质相似位置邻近但没有考虑到相对原子量大小顺序不合理需全面改进表考虑了相对原子量大小顺序也遵循了性质相似位置邻近的规律这一纵队如果与纵队颠倒前后顺序会更合适表考虑了相对原子量大小顺序也遵循了性质相似位置邻近的规律如果把与位置移开使之不在同族再将的位置上移就完全合理了表考虑了相对原子量大小顺序也大致遵循了性质相似位置邻近的规律但的相对原子量比小应在之前表考虑了相对原子量大小顺序但完全没有遵循性质相似位置邻近的规律各方面都解释不通表考虑了相对原子量大小顺序也考虑了性质相似的元素排在同族合理表相对原子量大小顺序和性质相似都考虑到了与非常相似表考虑了相对原子量大小顺序也考虑了性质相似实际上相当于的变形但都是合理的表性质相似考虑到了但相对原子量大小顺序排布上还有不合理处与应交换位置并下移应下移到与同横队学生小结元素性质随着相对原子量的递增而呈周期性变化是元素周期律的关键通过自己动手排列元素再一次体会到了在元素周期表中从上到下从左到右相对原子量逐渐增大的规律此外性质相似的元素应该同族或是相邻有相似性的同时也有递变性教师点拨评价同学们在操作中真切体会到了门捷列夫在排布元素周期表时遇到的困难过大家的共同努力抓住主要忽略次要排除干扰再三讨论最终排列出了自己的元素周期表这是令人可喜的相信通过这一次具体操作同学们会对元素周期律的规律性有了更深的体会下一步请同学们自己设计具体的可行的实验方案来验证元素周期律我们将组织同学们在实验室动手实践验证研究结果分析学生是教学活动中的主体要充分发挥学生主体作用就必须从培养学生学习兴趣入手兴趣是最好的老师当学生的兴趣被真正调动起来后学生的创造潜力是巨大的想像力丰富勇于探索在研究课题设置上排除以往的习惯性思维答案唯一正确绝对设置开放性课题的优点在于没有绝对的唯一的答案合理的都是正确的这给学生留下了很大的探讨余地设计方案后学生还根据自己的体会和同学的建议意见对原有方案又进行了一番改进增进同学之谊的同时强化了团体意识学生共同评论号方案一次性合格其余方案探讨后稍加改进还是合理的没有绝对正确的答案学生共同反思重视主要因素的同时不能忽视次要因素并需要排除干扰信息的干扰研究后的反思漫无边际的探索是徒劳无功的探索性学习不一定非要探索未知重复人类已知的科学是正常的重要的是引导学生重新实践前人探索的路程体会其中的艰难险阻学到知识及知识内涵的东西学生为主体教师为主导主导作用应适度发挥适当启智导学因此老师应该在解放心灵的同时宏观调控氛围作为主导的老师不单是讲授知识更重要的是教会学生思维本节主要培养了学生的想象思维立体思维分析思维逻辑思维归纳思维等方面的思维能力让学生自己引导自己发掘自己的智力潜力以教材为主适当收集相关的资料信息用故事典故趣闻新闻设置情境让学生在兴趣之中全身心投入取得最好效果实际证明集体讨论有利于培养团队精神有利于增进友谊这个氛围是良性的但教师应控制调节现场气氛防止纪律失控实验中应该让学生感受到师生并进共同探索互相启发互相帮助教师是他们的引导者和合作者鼓励学生多想多问多说多争多做讲道理摆事实举例子参考资料元素的故事苏依尼查叶夫给教育者的建议苏苏霍姆林斯基教育心理学高等教育出版社