初中九年级化学上册《元素符号与元素周期表的初步探索》教学设计

初中九年级化学上册《元素符号与元素周期表的初步探索》教学设计

  一、教学理念与理论依据

  本设计以发展学生化学核心素养为根本宗旨，深度融合建构主义学习理论、深度学习理念以及科学本质观。教学立足“宏观-微观-符号”三重表征的化学学科独特思维方式，引导学生从纷繁复杂的物质世界中抽提出“元素”这一基本化学观念。元素周期表不仅是知识的罗列，更是人类探索物质世界规律的智慧结晶，是体现科学简约之美、秩序之美的典范。教学过程强调从历史脉络中把握概念的发展性，在探究活动中建构模型的合理性，于实际应用中体会工具的价值性，最终促成学生对化学作为一门创造性的、系统的科学的深刻理解，实现从知识记忆向观念建构与能力生成的转变。

  二、教学背景分析

  （一）教材内容分析。本节课内容位于人教版九年级化学上册第三单元《物质构成的奥秘》中的课题3《元素》。在第一课时，学生已经初步建立了“元素”概念，认识到元素是质子数相同的一类原子的总称，并了解了地壳中元素的含量。本课时在此基础上，进一步学习元素的国际通用“姓名”——元素符号，并初步认识化学的“地图”与“工具书”——元素周期表。教材编排遵循了从具体到抽象、从单一到系统的认知规律。元素符号是化学语言的基础单元，是连接宏观物质与微观构成的桥梁；元素周期表则是将零散元素知识系统化、结构化的模型，是化学学科体系的骨架。两者共同为学生后续学习化学式、化学方程式以及不同类别物质的性质奠定了不可或缺的基础。

  （二）学情分析。授课对象为九年级上学期的学生。其认知特点表现为：形象思维仍占主导，但抽象逻辑思维能力正处于快速发展阶段；对新鲜事物充满好奇，乐于参与动手和探究活动，但持久性和深度思考能力有待引导；通过前期的学习，已经接触了部分常见元素（如O、H、C、Fe等）及其符号，具备了初步的感性认识，但尚未形成系统、规范的认知。潜在的认知难点在于：一是对元素符号书写规范性的重视不足，容易与英文字母混淆；二是对元素周期表的结构与排列依据感到神秘和困惑，难以理解其作为“表”所蕴含的丰富规律和信息。因此，教学需通过创设生动情境、设计阶梯任务、搭建思维支架，将抽象符号与具体表征关联，将复杂表格分解为可探索的模块，从而化解难点，激发兴趣。

  三、教学目标

  （一）通过追溯元素符号发展史和参与“我为元素取符号”模拟活动，学生能准确陈述元素符号的定义和书写规则，并能规范书写、记忆前20号元素及部分常见金属元素的符号，建立起对化学国际通用语言的初步认同感与规范意识。

  （二）通过观察、拆解、探究元素周期表（挂图或卡片模型），学生能识别周期、族（主族）等基本结构单元，能说出元素周期表按原子序数递增顺序排列的基本规律，并能根据元素在周期表中的位置，获取其元素名称、符号、原子序数、相对原子质量等基本信息，初步体验利用工具检索信息的过程。

  （三）通过分析同一周期、同一族（以IA、VIIA族为例）元素原子结构示意图（或核外电子排布）的递变规律，并与元素周期表的排列进行关联，学生能初步感知“位（位置）-构（结构）-性（性质）”之间的内在联系，认识到元素周期表是原子内部结构规律性的外在表现，初步建立“结构决定性质”的化学学科思想。

  （四）通过了解门捷列夫等科学家编制周期表的历史过程及其科学预见性，并结合周期表在发现新元素、寻找新材料等方面的现代应用实例，学生能体会科学发现的艰辛与创造性，领悟科学模型的强大预测功能，感受化学学科的系统性与秩序美，提升科学态度与社会责任素养。

  四、教学重难点

  （一）教学重点：元素符号的规范书写与记忆；元素周期表的初步认识与简单信息检索。

  （二）教学难点：理解元素周期表排列所依据的规律及其与原子结构的内在联系；初步建立“位置-结构-性质”的关联性认识。

  五、教学准备

  （一）教师准备：多媒体课件（含元素符号演变史动画、元素周期表动态交互软件、现代科技应用视频片段）；大幅元素周期表挂图；自制元素信息卡片（包含元素名称、符号、原子序数、相对原子质量、简要用途或存在，用于学生活动）；原子结构示意图模型板或磁性贴；课堂学习任务单。

  （二）学生准备：复习元素概念；预习教材相关内容；准备笔和笔记本。

  六、教学过程实施

  （一）第一环节：情境导入与问题驱动——从“混乱”到“统一”的呼唤（预计时间：8分钟）

    【教师活动】展示两组图片：一组是古代中国炼丹术著作《周易参同契》中的符号、中世纪欧洲炼金术士的隐秘记号；另一组是现代世界各国化学教材、科研论文中统一使用的化学方程式和分子式。提出驱动性问题：“纵观化学发展史，为何早期的化学研究充满了神秘与个人色彩，而现代化学却能够成为一门国际化的、精确的科学？其中，一个关键的革命性变化是什么？”

    【学生活动】观察、对比图片，思考教师提出的问题。可能会从“需要交流”、“需要统一标准”等角度进行回答。

    【设计意图】通过历史与现实的强烈对比，创设认知冲突，引发学生对化学语言统一性、重要性的思考。将元素符号的诞生置于科学史的大背景下，使其不仅仅是需要记忆的知识点，而是科学进步与学科规范化的必然产物，激发学生的学习动机。

  （二）第二环节：元素符号的规范书写与意义建构——化学世界的“字母”（预计时间：22分钟）

    1.追根溯源：播放微视频《元素符号的演变：从炼金术到现代化学》，简要介绍道尔顿的圆形符号、贝采里乌斯提出拉丁文首字母或组合法的历史过程。强调贝采里乌斯方案（沿用至今）的优越性：国际性、简洁性、唯一性。

    2.规则探究：呈现“氢（H）、氦（He）、碳（C）、钙（Ca）、铜（Cu）、金（Au）”等元素符号。引导学生小组讨论，归纳元素符号的书写规则。教师提炼并板书核心规则：（1）一大二小：只有一个字母必须大写，两个字母则第一个大写，第二个小写。（2）拉丁文关联：多数符号源自元素拉丁文名称的首字母或特征字母组合。

    3.模拟活动——“我是命名者”：分发若干张写有元素中文名称和简介（如：“钠，一种活泼的金属，存在于食盐中”）的卡片给各小组。假设这些元素尚未有符号，请小组根据已知规则，尝试为其设计一个合理的符号（可虚构拉丁名），并阐述理由。之后与真实符号对比，分析异同。

    4.意义深化：在学生会读、会写的基础上，进一步提问：“元素符号‘Fe’仅仅表示铁元素吗？”引导学生回顾已有知识，总结元素符号的三重含义：（1）表示一种元素；（2）表示这种元素的一个原子；（3）对于由原子直接构成的物质（如金属、稀有气体、部分非金属固体），还能表示这种物质。此处利用“Fe”、“He”、“C”等实例进行辨析。

    5.记忆策略与初步应用：介绍“元素符号记忆口诀”（如“氢H氦He锂Li铍Be硼B…”），并结合卡片游戏、快速抢答等形式，强化对前20号元素及Fe、Cu、Zn、Ag、Au等常见金属元素符号的熟练度。在学习任务单上完成“名称-符号”互写练习。

    【设计意图】本环节遵循“历史感知-规则归纳-模拟体验-意义建构-应用巩固”的逻辑链。通过历史视频赋予符号以“生命”，通过自主归纳深化对规则的理解而非机械记忆，“命名者”活动极大地增强了参与感和对规则灵活性的认识。强调符号的多重含义，巩固三重表征思维。多样的记忆活动旨在降低记忆负担，提高趣味性。

  （三）第三环节：元素周期表的初探与规律发现——打开化学的“地图”（预计时间：35分钟）

    1.任务启航：教师展示大幅元素周期表挂图，并发出“探索邀约”：“目前已知的一百多种元素，如果杂乱无章地堆砌在一起，将是知识的荒漠。但化学家们找到了一种神奇的排列方式，将它们编织成一张揭示宇宙物质秘密的‘地图’——元素周期表。今天，我们将化身探险家，分组对这张‘地图’进行初步勘探。”

    2.探究活动一：“地图”的基本信息与分区。各小组领取学习任务单。任务一：观察周期表，数一数共有多少个横行？多少个纵列？这些横行和纵列分别被称作什么？（周期、族）。任务二：找出颜色不同的区域，它们通常代表哪几类元素？（金属、非金属、稀有气体）。请指出分界线（金属与非金属分界线）的位置。任务三：以第3周期为例，从左到右依次读出元素的名称和符号，感受元素性质的渐变（教师提示：从活泼金属钠到两性元素铝再到非金属硅、磷等）。

    3.探究活动二：“地图”的索引系统——原子序数。提出问题：“是什么决定了元素在表中‘座位’的唯一性？”引导学生找到每个格子左上角的数字——原子序数。明确其定义：原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。演示动态周期表软件，突出显示原子序数从1到118的递增顺序。结论：元素周期表是按原子序数递增的顺序，将元素从左到右、从上到下排列而成的。

    4.探究活动三：“地图”上的规律初探（微观关联）。聚焦于1-18号元素。分发原子结构示意图卡片或使用模型板。子任务A（横向规律）：请排列出第2周期（Li到Ne）或第3周期（Na到Ar）元素的原子结构示意图。观察电子层数、最外层电子数如何变化？子任务B（纵向规律）：请找出IA族（第1列，H、Li、Na、K）和VIIA族（第17列，F、Cl）元素的原子结构示意图。观察电子层数、最外层电子数有何特点？学生在教师引导下得出结论：同一周期，电子层数相同，最外层电子数依次递增；同一主族，最外层电子数相同，电子层数依次递增。教师点明：这正是元素周期表排列的微观依据，最外层电子数是决定元素化学性质的关键因素。

    5.探究活动四：“地图”的应用初体验——信息检索。教师设置几个“寻宝”任务，要求学生在周期表上快速查找并记录：（1）原子序数为8的元素是什么？它的符号是什么？（2）相对原子质量最小的金属元素是谁？（3）地壳中含量前两位的元素是哪些？它们在表中什么位置？（4）找出日常生活中常见的“Fe”、“Cu”、“Al”、“Ag”元素，看看它们周围有哪些“邻居”？通过快速检索，学生熟悉周期表的布局和信息呈现方式。

    【设计意图】此环节是本节课的核心与高潮。将周期表比喻为“地图”，将学习过程设计为“探索任务”，符合学生的心理特点。四个探究活动层层递进：从宏观结构（周期、族、分区）到排序依据（原子序数），再深入到微观本质（原子结构与位置的关联），最后落实到实用技能（信息检索）。学生通过动手排列、观察比较、小组讨论，自主发现规律，将原本看似复杂的表格分解为可理解、可操作的模块，深刻体会到周期表不是随意编排，而是原子内部结构规律性的完美体现。这为“位-构-性”思想的渗透埋下了伏笔。

  （四）第四环节：应用迁移与模型深化——周期表的“力量”（预计时间：10分钟）

    1.历史回眸与模型价值：讲述门捷列夫编制周期表时，根据规律大胆留下空白（如“类铝”、“类硅”的位置），并成功预测其性质的史实。强调科学模型不仅是对已知事实的整理，更具有强大的预测功能。

    2.现代应用窥视：播放短视频片段，展示元素周期表在现代科技中的应用：如利用周期表指导半导体材料（硅、锗）的发现；寻找新型催化剂（铂族金属）；合成新元素（人造元素填满周期表第七周期）等。

    3.跨学科联系与美学鉴赏：简要联系物理学（原子结构理论是周期律的现代解释基础），展现自然科学的内在统一。引导学生欣赏周期表的对称性、周期性和简约之美，感受其中蕴含的科学哲学思想。

    【设计意图】本环节旨在提升课堂的格局与立意。通过科学史故事，让学生体会科学探索的创造性与严谨性；通过现代应用实例，使学生认识到周期表不是僵化的知识清单，而是活的、有用的工具；通过跨学科联系和美学鉴赏，培养学生的综合科学素养和情感态度，实现科学教育与人文教育的融合。

  （五）第五环节：总结反思与素养内化（预计时间：5分钟）

    【教师活动】引导学生以思维导图或知识网络的形式，梳理本节课的核心内容：从元素符号（化学语言的基础单元）到元素周期表（化学知识的系统模型），两者共同构成了我们认识和研究物质世界的重要工具。重申“规范”、“系统”、“规律”、“预测”等关键词。

    【学生活动】完成学习任务单上的反思性问题：（1）本节课最让你惊讶或印象深刻的一点是什么？（2）你认为元素周期表在未来可能帮助我们解决哪些问题？（3）你对化学这门学科有没有新的看法？进行简短的小组或全班分享。

    【设计意图】通过结构化总结，帮助学生将零散的知识点整合成概念网络。反思性问题旨在促进学生元认知的发展，将学习从知识层面引向观念层面和情感态度层面，实现核心素养的真正内化。

  七、板书设计（主板书）

    本节课板书采用结构式与要点式相结合的方式，力求清晰、直观地呈现知识脉络和内在联系。

    元素符号与元素周期表的初步探索

    一、化学的通用文字：元素符号

      1.来源：拉丁文名称（首字母/组合）

      2.书写规则：“一大二小”

      3.表示意义：

        宏观：表示一种元素

        微观：表示一个原子

        （特定物质：表示一种物质）

    二、化学的“地图”与“工具书”：元素周期表

      1.结构：

        横行——周期（7个）：电子层数相同

        纵列——族（18列，主族/副族）：最外层电子数相同（主族）

        分区：金属|非金属|稀有气体

      2.排列依据：按原子序数（=质子数）递增

      3.核心规律（1-18号）：

        周期→电子层数同，最外层电子数递增

        族（主族）→最外层电子数同，电子层数递增

      4.价值：

        历史：门捷列夫的科学预见

        现代：发现新元素、寻找新材料…

        思想：“位—构—性”联系的窗口

  八、分层作业设计

    （一）基础巩固性作业（全体必做）：

      1.抄写并熟记教材附录中常见元素的名称与符号（前20号及常见金属），家长或同伴听写。

      2.在空白的元素周期表（提供简易模板）中，填写前20号元素的符号和中文名称。

      3.查阅周期表，完成表格：找出原子序数为6、11、17、20的四种元素，填写其元素名称、符号、周期数和族数（主族）。

    （二）拓展探究性作业（选做A或B）：

      A.艺术创作：“我心中的元素周期表”。不以传统表格形式，而是用思维导图、漫画故事、物理空间模型（如利用家中物品摆放模拟周期表）等创意方式，表达你对周期表结构和其中1-2个周期（或族）元素关系的理解，并附简要说明。

      B.历史探究与科技前沿：查阅资料，撰写一篇小短文（300字左右）。主题二选一：（1）比较门捷列夫周期表与现代周期表的异同，并分析原因。（2）介绍一种近年來借助周期表理论发现或合成的新材料（如某种锂电池材料、新型半导体材料等），说明其用途。

    （三）实践应用性作业（长期观察/兴趣驱动）：

      在家中或超市里，寻找5种含有不同金属元素的物品（如食品标签中的营养元素、药品成分、金属制品等），记录物品名称和发现的元素符号，并尝试在周期表中定位这些元素，观察它们在周期表中的分布有无规律（如是否集中在某些区域）。

  九、教学反思与评价预设

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