摘要：記錄了“元素第一電離能”的教學(xué)過(guò)程：通過(guò)“化學(xué)史話”引出“電離能”概念，通過(guò)“問(wèn)題情景”構(gòu)建“元素第一電離能”的知識(shí)體系，最后回歸、總結(jié)元素周期律。分析了每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)意圖，探討了概念教學(xué)的新途徑。

關(guān)鍵詞：元素第一電離能；教學(xué)實(shí)錄；概念教學(xué)

文章編號(hào)： 1005–6629(2012)5–0044–04 中圖分類號(hào)： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 教學(xué)背景

《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊特點(diǎn)是“知識(shí)抽象、理論性強(qiáng)”，既沒(méi)有生動(dòng)的內(nèi)容，又很難安排有趣的實(shí)驗(yàn)，是教師普遍認(rèn)為空洞難教的一個(gè)模塊。加之，這個(gè)模塊中的大多知識(shí)點(diǎn)在教學(xué)大綱里要求并不高，無(wú)需加深。因此，就導(dǎo)致了不少教師在教學(xué)中會(huì)就知識(shí)點(diǎn)講知識(shí)，將內(nèi)容和規(guī)律直接告訴給學(xué)生。這樣，概念和理論只是簡(jiǎn)單地從課本搬到學(xué)生記憶中，不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。

教學(xué)實(shí)踐中我們以學(xué)習(xí)“元素第一電離能”這一概念教學(xué)作為嘗試，讓概念學(xué)習(xí)的課堂同樣煥發(fā)生機(jī)，既收到了很好的教學(xué)效果，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 教學(xué)目標(biāo)

（1）在必修化學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步理解元素周期律；了解元素第一電離能的概念和隨原子序數(shù)遞增的周期性變化的規(guī)律；了解電離能的簡(jiǎn)單應(yīng)用。

（2）在教學(xué)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)的遷移能力和分析推理能力。

（3）在探究過(guò)程中，增強(qiáng)學(xué)生探究能力和相互協(xié)作能力。

3 設(shè)計(jì)流程

4 教學(xué)過(guò)程

4.1 環(huán)節(jié)一：化學(xué)史話——引出“電離能”概念

師：眾所周知，以前人們把稀有氣體稱之為惰性氣體，為什么稀有氣體會(huì)有這種稱呼呢？

生（異口同聲）：因?yàn)樗鼈兊男再|(zhì)很穩(wěn)定，難以反應(yīng)。

師：是的，以前都認(rèn)為稀有氣體是不能反應(yīng)的，直到1962年英國(guó)化學(xué)家巴特列在室溫下第一次合成出真正的Xe的化合物后才改變了人們的這種看法。巴特列通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)氧化性的PtF6(g)可以將O2分子氧化成O2+，從而反應(yīng)生成新的化合物。他考慮到Xe 電離一個(gè)電子（變成Xe+）所需要吸收的能量，與O2電離一個(gè)電子（變成O2+）所需要吸收的能量非常相近，進(jìn)行了模仿O2 的這一反應(yīng)的探索，最終成功地合成了Xe的化合物。

在正式公開(kāi)課之前，原本的設(shè)計(jì)是將Xe與PtF6反應(yīng)的產(chǎn)物“O2PtF6”介紹給學(xué)生，這樣使典故的內(nèi)容相對(duì)完整。后來(lái)在磨課的時(shí)候，組內(nèi)同事一致認(rèn)為要進(jìn)行刪減，主要是學(xué)生并沒(méi)有學(xué)過(guò)配位化合物相關(guān)知識(shí)，第一次接觸O2PtF6這類化合物，會(huì)感到突然，加上對(duì)其中離子O2+、PtF6-中元素化合價(jià)的陌生，很可能會(huì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)上的困惑，如果要讓學(xué)生解除這些困惑，就得花時(shí)間介紹，這樣就會(huì)造成教學(xué)重心的偏離。正式公開(kāi)課時(shí)，干脆避開(kāi)化合物“ XePtF6”，并在投影“電離—電子—吸收—能量”幾個(gè)字的地方用黑體字加深，這樣更直接突出本節(jié)課的重點(diǎn)。

師：巴特列獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，他的成功之處不僅是首次合成了稀有氣體的化合物，更重要的是，開(kāi)辟了一種新的研究方向，通過(guò)對(duì)比電離產(chǎn)生的能量相近來(lái)合成新物質(zhì)，我們將這種能量稱之為“電離能”。

設(shè)計(jì)意圖：為什么要提到稀有氣體？用關(guān)于稀有氣體的化學(xué)典故來(lái)引出“電離能”概念，激發(fā)學(xué)生的興趣；用稀有氣體的穩(wěn)定性為下面引導(dǎo)學(xué)生理解第一電離能的特殊性埋下伏筆。

[PPT]展示：元素電離能定義“是指使氣態(tài)原子失去電子變成氣態(tài)陽(yáng)離子，需要克服主要來(lái)自于核電荷的引力而消耗的最低能量?！?/p>

師：原子失去電子時(shí)，吸收還是放出能量？電離能反映了原子得到還是失去電子傾向的大小？電離能越大，表示原子失去電子需要的能量越多還是越少，原子越難還是越易失去電子？

設(shè)計(jì)意圖：?jiǎn)栴}層層深入，將新知識(shí)與學(xué)生原有的認(rèn)知有效地串聯(lián)在一起。

電離能的概念在教材中并沒(méi)有出現(xiàn)，教材中僅出現(xiàn)的是第一電離能的概念，但是設(shè)計(jì)教學(xué)的時(shí)候，認(rèn)為在這里將電離能的概念呈現(xiàn)給學(xué)生，并詳細(xì)地講解并不是畫(huà)蛇添足，還是比較恰如其分的，既起到承上的作用，又為第一電離能的概念做了個(gè)良好的鋪墊。這樣，后面第一電離能的概念的引入就順?biāo)兄?，并且講解也無(wú)需再濃墨重彩了。關(guān)于電離能定義中出現(xiàn)的“氣態(tài)”“最低”兩個(gè)限定詞的處理，備課的時(shí)候，大家商量認(rèn)為不能視而不見(jiàn)的。新概念的引入需要科學(xué)性和完整性的，但也不必在此過(guò)于糾纏，點(diǎn)到為止就行了。

4.2 環(huán)節(jié)二：?jiǎn)栴}情景——構(gòu)建“元素第一電離能”的知識(shí)體系

4.2.1 創(chuàng)設(shè)情境：讓學(xué)生探索第一電離能周期性變化的規(guī)律

[PPT]展示：元素第一電離能定義“是指氣態(tài)原子失去一個(gè)電子形成+1價(jià)氣態(tài)陽(yáng)離子所需的最低能量?！?/p>

[概念應(yīng)用]

1、已知1 mol M(g)-e-→M+(g) 時(shí)所需的最低能量為738 kJ。則M元素的I1=

2、已知鈉元素的I1=496 kJ/mol。則1 mol Na(g)-e-→Na+(g)時(shí)所需的最低能量為

如何突破這節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)？是教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。最初設(shè)計(jì)的教學(xué)流程是在引出元素第一電離能定義之后，就將書(shū)本上的元素第一電離能的圖示展示給學(xué)生看，圖示會(huì)清晰明了地將元素第一電離能的大小呈現(xiàn)出來(lái)，接著讓學(xué)生總結(jié)其周期性變化規(guī)律及其突變性規(guī)律，再解釋規(guī)律的原因，最后讓學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的練習(xí)與運(yùn)用。這樣的思路也是很順暢的，簡(jiǎn)單直接的，從學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握角度來(lái)說(shuō)是可以達(dá)到較好的效果的。但是，這樣設(shè)計(jì)的教學(xué)，總使我們感覺(jué)缺少了什么……思前想后，感覺(jué)是過(guò)程，一個(gè)讓學(xué)生自主探究的過(guò)程，一個(gè)讓他們以后記憶猶新的過(guò)程。

為此，我們另辟蹊徑，嘗試著要讓學(xué)生自己探究發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

[PPT]展示：堿金屬元素第一電離能

師：為什么堿金屬元素Li、Na、K、Rb第一電離能會(huì)逐漸減??？

師：你們認(rèn)為，這里是什么因素在影響元素的第一電離能大??？

那么，怎么引導(dǎo)才能讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)周期性變化規(guī)律？多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)告訴我們，學(xué)生在這里往往會(huì)將元素的第一電離能與之前所學(xué)元素的金屬性進(jìn)行同化，為此，設(shè)計(jì)了用堿金屬Li、Na、K、Rb第一電離能呈現(xiàn)的遞變性，來(lái)引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行遷移。從而更容易發(fā)現(xiàn)原子半徑是影響元素第一電離能的因素之一，再根據(jù)半徑的周期性來(lái)探索出第一電離能周期性變化的規(guī)律。

設(shè)計(jì)意圖：利用學(xué)生頭腦中已有的元素周期律的知識(shí)，在教師的引導(dǎo)下，通過(guò)尋找影響電離能的因素，順利地發(fā)現(xiàn)了元素第一電離能的周期性變化規(guī)律。

4.2.2 巧設(shè)“陷阱”：使學(xué)生引發(fā)認(rèn)知沖突

師：根據(jù)同周期和同主族元素原子半徑、金屬性與非金屬性的遞變規(guī)律來(lái)推測(cè)元素第一電離能的大小變化規(guī)律，繪制3~18號(hào)元素第一電離能變化示意圖。

[PPT]展示主族元素的原子半徑示意圖（略）。

應(yīng)該說(shuō)，影響元素第一電離能的因素較多，之前在學(xué)生尋找到原子半徑這一因素的時(shí)候，教師也只是強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)，對(duì)其它影響因素避而不談，這是有意的。這里PPT又展示了主族元素的原子半徑示意圖，更是有預(yù)謀的。其用意是在加深學(xué)生頭腦中原子半徑對(duì)元素第一電離能的影響的印象。這樣，既可以強(qiáng)調(diào)第一電離能周期性變化的規(guī)律，又在為后面引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，發(fā)現(xiàn)第一電離能的特殊性設(shè)置“陷阱”。

[學(xué)生] 學(xué)生交頭接耳，覺(jué)得很新奇，一起討論、紛紛動(dòng)手繪畫(huà)，課堂氣氛很活躍。

[教師]待同學(xué)們都畫(huà)好之后，利用PPT展示學(xué)生們畫(huà)的比較典型的示意圖如下：

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生對(duì)比分析圖示，討論對(duì)錯(cuò)，總結(jié)原因，這樣強(qiáng)化了元素第一電離能周期性變化的規(guī)律。

經(jīng)過(guò)上述的教學(xué)過(guò)程，當(dāng)大多數(shù)的學(xué)生都自認(rèn)為對(duì)元素第一電離能的周期性變化有了個(gè)正確把握的時(shí)候，教師不失時(shí)機(jī)地用PPT展示3至10號(hào)元素第一電離能大小變化的示意圖，及所有元素周期表中元素的第一電離能圖示。鮮明的區(qū)別使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，形成疑問(wèn)，產(chǎn)生了濃厚的求知欲望。頭腦中會(huì)形成“為什么第一電離能和我們總結(jié)的有所不同？是不是影響元素第一電離能的不僅僅是原子半徑？那還有哪些因素呢？”等諸如此類的問(wèn)題。

4.2.3 突破瓶頸：讓學(xué)生認(rèn)識(shí)第一電離能的特殊規(guī)律

師（趁熱打鐵）：有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)短周期元素中，哪幾個(gè)族的第一電離能顯得特別？

生：第IIA和第VA族

師：正確的。為什么這些族的元素顯得與眾不同，第一電離能偏偏比其右邊的元素要大一點(diǎn)？

生（交頭接耳，不知所云）。

師：看來(lái)把大家難住了，我們暫且把它擱置一下。（微笑著）大家先看看書(shū)上圖表，找找同一周期中第一電離能最大的元素是什么？

生（異口同聲）：稀有氣體。

師：同學(xué)們回答得很對(duì)。稀有氣體原子的第一電離能最大，也就是說(shuō)它們?cè)谕芷谥凶铍y電離出電子，為什么呢？

生：稀有氣體由于具有穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)。

師：的確，稀有氣體原子電子排布的穩(wěn)定性是決定稀有氣體第一電離能較大的主要因素。請(qǐng)大家書(shū)寫(xiě)He、Ne、Ar、Kr的核外電子排布式，再書(shū)寫(xiě)第三周期Mg、P元素的核外電子排布式，對(duì)比一下，你們從中得到了什么啟發(fā)？

設(shè)計(jì)意圖：如果將學(xué)生頭腦中形成的困惑當(dāng)作一種疑難病癥的話，設(shè)置的“稀有氣體的穩(wěn)定性”，在這里起到了藥引的作用，它將學(xué)生的思維導(dǎo)向了影響元素第一電離能大小的另一因素——元素原子核外電子排布的穩(wěn)定性方向上去思考。學(xué)生會(huì)豁然開(kāi)朗，順利地發(fā)現(xiàn)當(dāng)外圍電子在能量相等的軌道上形成全空、半滿或全滿結(jié)構(gòu)時(shí)，原子的能量較低，元素的第一電離能較大。

師（總結(jié)）：今天的探究，使大家認(rèn)識(shí)到了隨著核電荷數(shù)的增多元素第一電離能呈周期性變化的規(guī)律，也了解了原子半徑和電子排布的穩(wěn)定性會(huì)影響元素第一電離能的大小。其實(shí)，影響元素第一電離能的因素還有很多，而且元素第一電離能的大小并不是單一因素在影響，而是眾多因素共同影響的結(jié)果。

[隨堂練習(xí)]

問(wèn)題1：判斷下列元素第一電離能的大?。?/p>

Na K；O N；N P；F Ne；

Mg Al；S P；Cl S；Cl Ar。

問(wèn)題2：將下列元素按第一電離能由大到小的順序排列。

（1）K Na Li ； （2）B C Be N；

（3）He Ne Ar ； （4）Na Al S P。

設(shè)計(jì)意圖：對(duì)本堂課的重點(diǎn)的基礎(chǔ)知識(shí)加以及時(shí)鞏固。

4.2.4 不斷推進(jìn)：完善元素第一電離能的認(rèn)知構(gòu)建

[PPT]展示：第二電離能“是指+1價(jià)氣態(tài)離子失去一個(gè)電子形成+2價(jià)氣態(tài)陽(yáng)離子所需的最低能量稱為元素的第二電離能，用I2表示。類似用I3、I4…表示元素的第三、四…電離能等。”

問(wèn)題1 觀察分析下表電離能數(shù)據(jù)回答問(wèn)題：

（1）Mn元素外圍電子排布式為 ，

（2）Fe元素外圍電子排布式為 ，

（3）比較兩元素的I2、I3可知，氣態(tài)Mn2+再失去一個(gè)電子比氣態(tài)Fe2+再失去一個(gè)電子難，對(duì)此，你的解釋是 。

師：電離能大小不僅直接表示元素氣態(tài)基態(tài)原子或離子失去電子的難易；而且還是元素通常價(jià)態(tài)易存在的因素之一。

設(shè)計(jì)意圖：題目拓展了學(xué)生的視野，發(fā)展了學(xué)生對(duì)元素第一電離能的認(rèn)識(shí)，深化了學(xué)生的思維，完善了學(xué)生的認(rèn)知。

4.3 環(huán)節(jié)三：語(yǔ)言渲染——回歸、總結(jié)元素周期律

師：大千世界，紛繁復(fù)雜，變幻多姿。面對(duì)生機(jī)勃勃、變化無(wú)窮的大自然，人們從遠(yuǎn)古時(shí)代就開(kāi)始探尋：是什么物質(zhì)構(gòu)成了如此豐富多彩的自然界物質(zhì)？（稍頓片刻）是我們?cè)刂芷诒砩蟽H有的一百零幾種元素，這無(wú)不讓人驚嘆，自然界造物的精彩！更神奇的是，不管外界多么變化，這些元素的原子堅(jiān)守的是那份不變的永恒的規(guī)律——元素周期律。

[PPT]展示：元素周期律“科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究表明，原子核外電子排布的周期性變化導(dǎo)致元素性質(zhì)呈周期性變化，這些性質(zhì)主要有：元素的金屬性與非金屬性、元素的主要化合價(jià)、原子半徑、元素的第一電離能等……”。

5 專家點(diǎn)評(píng)

概念的建立，注意了學(xué)生前學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生不是簡(jiǎn)單地把概念從課本搬到記憶中，而是通過(guò)與原有知識(shí)的相互比較中獲取新的概念，并在實(shí)踐的基礎(chǔ)上不斷修正，比較中加深理解，更有利于知識(shí)的掌握。

教學(xué)設(shè)計(jì)思路清晰順暢，知識(shí)的呈現(xiàn)水到渠成，教師采用了創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，巧設(shè)“陷阱”，突破瓶頸，層層遞進(jìn)的方式，完善了第一電離能的認(rèn)知構(gòu)建。教學(xué)過(guò)程采用了學(xué)生討論探究，教師引導(dǎo)，解決問(wèn)題的方法，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦動(dòng)口，課堂氣氛活躍，高潮迭起。通過(guò)教師巧妙地設(shè)計(jì)，帶給了學(xué)生難忘的體驗(yàn)過(guò)程，知識(shí)體系必定會(huì)在學(xué)生頭腦中留下深刻的印象。

6 教學(xué)感想

《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊的內(nèi)容已經(jīng)決定了其教學(xué)的難度，這是擺在教師面前無(wú)法回避的事實(shí)。但是，在教學(xué)中，只要我們精心備課，從學(xué)生的理解層面出發(fā)，選擇合理的教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)策略，化繁難為簡(jiǎn)易，化抽象為具體，化枯燥為生動(dòng)，同樣能夠使教學(xué)豐富多彩，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部制定.高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民教育出版社，2004.

[2]張大均.教育心理學(xué)（第二版）[M].北京：人民教育出版社，2004.