原子结构内容的比较.doc

1、姓名：曹英 化学课程专题研究 主讲 教师：王祖浩 原子结构内容的比较 上科版与新加坡 （ Chemistry Insights） 化学是研究物质的一门学科，物质的基本结构究竟如何一直是人们想要知道了解的。物质的结构在化学中占有十分重要的地位，且 原子结构理论教学历来都是化学学科教学的重难点 ，这部分内容涉及到很多的微观模型问题，内容单一抽象，缺乏直观性，学生无法感知到 微观事物的存在 形式 和运动变化规律 ，从而加大了中学生的学习难度。影响此部分知识学习的因素很多，其中教材的呈现方式为一个不可忽视的因素， 因为 据了解 大部分教师进行教学时一般 均 采用 遵循教材的 授课 方式 。 一、 两

2、本教材有关原子结构内容的分布 新加坡以一个主题专门介绍有关原子结构的知识， 此主题分为 五 章：第三、四、五、六、七章。 第 三 章为固体、液体和气体 ， 第四章为单质与化合物，第五章为原子结构， 第六章 为 化学键，第七章为结构与性质。 上科版在高中一年级上学期的第 1章打开原子世界的大门和第 3章探索原子构建物质的奥秘以及高中三年级拓展型教材第 1章原子结构与元素周期律和第 2章化学键和晶体结构介绍了有关原子结构这个主题的相关内容。 两本教材中有关原子结构内容的分布具体见表 1。 表 1 两本教材中有关原子结构内容的具体分布情况 新加坡 （ Chemistry Insights） 上科版

3、第三章 固体、液体和气体 3.1 物质的状态 3.2 物质的动能粒子理论 3.3 物质的粒子模型 3.4 物质的相变 第四章 单质与化合物 4.1 单质 4.2 单质的组成 4.3 化合物 高一 第 1章 打开原子世界的大门 1.1 从葡萄干面包原子模型到原子结构的行星模型 1.2 原子结构和相对原子质量 1.3 揭开原子核外电子运动的面纱 第 3 章 探索原子构建物质的奥秘 3.1 原子间的相互作用 3.2 离子键 姓名：曹英 化学课程专题研究 主讲 教师：王祖浩 4.4 化合物的组成 4.5 混合物 第五章 原子结构 5.1 一个古老的原子模型（即道尔顿模型） 5.2 原子模型的演变 5.

4、3 原子之间的不同 5.4 进一步修改原子模型：电子排布 5.5 电子结构和元素周期表 5.6 由原子到离子 第六章 化学键 6.1 原子之间的成键 6.2 离子键 电子转 移 6.3 化学式和离子化合物的命名 6.4 共价键 共用电子 6.5 巨大的共价结构 第七章 结构与性质 7.1 结构与性质 7.2 巨大的离子结构 7.3 巨大的共价结构 7.4 简单的分子物质 7.5 金属 3.3 共价键 高三 第 1 章 原子结构与元素周期律 1.1 原子结构 1.2 元素周期 律 第 2 章 化学键和晶体结构 2.1 化学键和分子间作用力 2.2 晶体 二、 对原子结构内容进行分析比较 选取新加

5、坡教材此主题下的第五章原子结构与上科版 高中一年级上学期的第 1 章打开原子世界的大门 进行比较分析 ， 其 均是 初步介绍原子结构的相关知识 。 1. 章首的分析比较 新加坡教材章首提出此章的 八个 学习目标，并提出三个问题 。 1.科学模型和姓名：曹英 化学课程专题研究 主讲 教师：王祖浩 理论总是在变化着。最初，原子模型被视为固体小球。 随着时间的推移，原子模型是如何改变的？ 2.科学知识和科学解释是建立在证据的基础上的。化学家认为原子中心包含原子核。 化学家这样认为的 证据是什么？ 3.元素周期表是将所有的元素组织在一起的一种方式。 原子结构与其在元素周期表中的序数有何关系？ 上科版是

6、通过一段文字描述简单说明学习原子结构的重要性 ，从而提出学习化学 ,首先就要打开原子世界的大门。 由此可见，新加坡教材为学生明确了学习目标， 并 提出了相关问题 ，而上科版并没有提出明确的学习目标及相关问题。 而学习目标与问题均有着 自身的重要性。 （ 1）学习目标的重要性 学习目相标是学习中学习者预期达到的学习结果和标准。 在此， 通过 引用 拿破 伦 希尔成功学全书的一句话 来类比学习目标的重要性。 “ If you dont know where to go, anywhere you do.”其本意为一个人若没有目标，人生就会迷失方向。个人觉得这句话也同样适用于学习中， 学习如果没有目

7、标，就如航海时没有灯塔，很容易迷失方向。 作为学习者，明确自己应该学会什么， 有助于 他们自觉地、努力地学习 ，从而达到较佳的学习效果 。 明确的学习目标还 可 通过对学生注意的分配以及注意集中的强度产生一定的影响，从而提高学生的学习成绩。 国内外的学习实践都证明，学习目标具有导向、启动、激励、凝聚、调控、制约等心理作用。 美国的一位心理学家曾经指出 ：“ 如果一个铅球运动员在比赛的时候没有目标，那么，他的成绩一定不会很好。如果他心中有一个奋斗目标，铅球就会朝着那个目标飞行，而且投掷的距离就会更远。 ” 这个比喻非常形象，具体说明了学习目标的重要性。 当 学习者 有了一个追求的学习目标时，才会

8、 通过 不懈的努力，向 着 心中既定的目标前进 。 1970 年， G 丹尼斯在他的研究中指出，当学习中行为目标十分突出时 ， 对孩子后面的学习能发挥最佳的作用。 另外， 有人打过形象的比喻 ： 没有目标的学习像是饭后散步，有明确目标的学习像是运动会上赛跑。 （ 2）问题的重要性 章首提出的问题，可以在学生心 理上造成一种悬而未决但又必须解决的求知状态，从而激发学生强烈的学习愿望，学习时注意力 高度集中，积极主动地投入姓名：曹英 化学课程专题研究 主讲 教师：王祖浩 学习。 正因为 有 问题 ， 有疑问 ， 一个人才会去 追寻答案 。 从学习者的角度看，问题看上去就像一个铁锚 、 一块磁石，它

9、能吸引学习者的目光和身心，牢牢地 将 学习者“困”在那里，因而可以极大地调动学习者个体思维的活跃性、独立性和创造性。按照纽威尔和西蒙（ Newell Simon）的观点，当一个人面对一个朝思暮想、不得其解的问题时，在“初始状态”与“目标状态”之间便构成了一个奇特的“问题空间”。 这个 “问题空间” 所反映的其 实就是学习者的某种心理状态，它所引发的“空缺感”构成了问题解决的动力源泉，同时必然引起问题解决过程中认知思维的空前活跃。一些科学家例如爱因斯坦、霍金等在思考问题时的痴迷状态 便说明了这一点。 2. 两本教材具体内容的分析比较 （ 1）原子结构模型的发展史 两个不同版本的教材均介绍了原子结

10、构模型的发展史， 但呈现方式并不相同。 新加坡教材中原子结构模型演变 内容中 介绍 了 道尔顿模型 ，以资料社会中的化学详细呈现了 汤姆生模型和卢瑟福模型及 粒子散射实验。 上科版则按时间顺序依 次呈现了对原子模型做出贡献的科学家， 古希腊 德谟克利特 原子论 道尔顿 1803年提出的原子模型 汤姆生 1904年提出的原子模型 卢瑟福 1911 年提出的原子模型 ，详细介绍了卢瑟福提出 其 原子模型 的过程及 粒子散射实验 。 另外， 在介绍 卢瑟福原子模型 前，先介绍了“从 X 射线到元素放射性的发现”，内容包括伦琴发现 X 射线和贝克勒尔发现铀盐有放射性的实验， 其中 贝克勒尔发现铀盐有放

11、射性的实验 以化学史话的方式呈现 。 但两本教材均侧重于介绍汤姆生模型和卢瑟福模型及 粒子散射实验，尤其是卢瑟福模型及 粒子散射实验，并没有大的差别。 （ 2）现代原子结构模型 两个版本的教材均介绍了原子结构的 现代 模型，均包括 以下知识点： 原子由原子核和核外电子组成，原子核包括质子和中子 ； 质子带 带正电，电子带负电，中子不带电 ； 质子和中子质量相似，但是电子的质量比质子和中子小很多，可以忽略不计。并且 两本教材 均以表格的形式呈现了电子、质子和中子的相对质量和姓名：曹英 化学课程专题研究 主讲 教师：王祖浩 所带电荷 ，但 略有差别。如下面表 2 和表 3 所示。 表 2 新加坡教

12、材 粒子 符号 相对质量 电荷 质子 p 1 1+ 中子 n 1 0 电子 e- 1/1836 1- 旁边附以【思考时间】为什么采用相对质量而非质量？ 表 3 上科版 原子 构成原子的微粒 电子 原子核 质子 中子 质量 9.041 10-31kg 1.6726 10-27kg 1.6748 10-27kg 相对质量 * 1/1836 1 007 1 008 电性和电荷量 带一个单位负电荷 带一个单位负电荷 不显电性 *是指与一种碳原子（原子核内有 6 个质子和 6 个中子的碳原子）质量的 1/12 相比较所得的数值的近似 值 另外，两个版本教材在介绍原子核体积很小时，呈现方式分别如下 。 新

13、加坡教材采用类比的方式，将原子比为体育场，那么原子核相当于位于体育场中心的一个豌豆。电子在围绕此体育 场快速运动，但是电子太小，不能观察到。原子内部大部分是中空的。 上科版 直接描述 原子很小，原子核更小，它的半径是原子的万分之一，它的体积只占原子体积的几千亿分之一。 可见， 新加坡教材呈现方式较形象直观，学生容易进行想象 ，勾勒出一个合理的画面 ；上科 版 则略显抽象，学生很难感知到“它的体积只占原子体积的几千亿分之一”到底 是 如何 一种景象 。 两个版本均讲到质 量数以及构成原子的微粒数之间的关系，区别在于新加坡版本的教材 先介绍了三种最简单原子的结构（氢原子、氦原子和锂原子）进而介绍质

14、子数和质量数，并给出了例子对微粒数之间的关系进行讲解，而上科版仅将质量数和微粒数之间的关系进行罗列。 不过，个人认为只单纯罗列应该不会加大学习难度，因为这部分知识只涉及到简单的计算和识记， 高中学生的认知水平以达到较高水平， 对于 他们 来说并不姓名：曹英 化学课程专题研究 主讲 教师：王祖浩 复杂。 （ 3） 同位素 两个版本的教材均以氢 元素 的三种同位素氕、氘和氚 为例介绍了同位素，均说明 了 同一元素的各种同位素化学性质基本完全相同。不同之处在于： 新加坡教材说明同一元素的各种同位素在化合物中化学式相同，然而它们的物理性质有所不同，例如质量和沸点略有不同；上科版指出在天然存在的某种元素

15、里，不论是游离态还是化合态，各种同位素所占的原子百分率一般是不变的。另两个版本的教材均介绍了同位素的作用：新加坡教材 资料社会中的化学详细介绍了 放射性碳定年法 （ 利用自然存在的碳 -14 同位素的放射性定年法，用以确定原先存活的动物和植物的年龄的一种方法 ） ；上科版在拓展视野中简单介绍了放射性同位素在工农业生产、科学研究、医学领域等有着重要的应用。 （ 4）电子排布 新加坡教 材在 5.4再一次修改原子模型：电子排布中由卢瑟福模型不能解释原子中电子的排布引出玻尔模型，并以表格的形式列举了前 20 号元素 原子的电子排布方式。 指出最外层（ 或 价层）以及最外层电子（ 或 价电子），值得提

16、出的为其中提出通常画原子结构示意图时 ，只需画出最外层电子 ，叫做最外层电子结构 。例如， 图 1 硫原子的最外层电子结构。 上科版指出电子层 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q 层，原子的核外电子排布可以用原子结构示意图表示。元素的化学性质主要由原子的最外层电子数决定，我们通常用小黑点（或）来表示元素原子的最外层上的电子，即电子式 。如图 2。根据两个表中呈现的元素原子的排布归纳了核外电子的排布规律。 两个版本的教材原子结构示意图表达方式不同，如图 3 和图 4。新加坡教材中的最外层电子结构与上科版中的电子式有异曲同工之处，均是表示出原子的最外层电子。 另外， 在介绍核外电子排布时，新加

17、坡教材列举了周期表中的前 20号元素，指出第一层、第二层和第三层分别最多容纳 2 个电子、 8 个电子和 18个电子。上科版则归纳出了核外电子的排布规律。 另外，新加坡教材提出了玻尔模型和 价层以及 价电子的概念，上科版 在这部分内容中未提出 玻尔模型和 价层以及 价电子的概念 。 姓名：曹英 化学课程专题研究 主讲 教师：王祖浩 （ 5）离子 新加坡教材 5.6从原子到 离 子以稀有气体具有稳定结构而其他元素不具有稳定结构引出离子的形成， 然后 进一步介绍阳离子的形成（以钠离子和镁离子为例）、阴离子的形成（以氯离子和阳离子为例），最后指出离子的概念为离子理论的一部分并简单列举离子理论的重要性

18、。在介绍离子时，给出了钠原子与钠离子的异同、镁原子与镁离子的异同、氯原子与氯离子的异同、氧原子与氧离子的异同。 而上科版 在介绍离子时，给出氧原子和氧离子的结构 示意图 后，旁边设置了 思考与练习 和 思考与讨论，如 图 5 和图 6 所示。 图 1 硫原子的最外层电子结构 图 图 3 新加坡： 碳 原子结构示意图 图 2 氢、氧、钠的电子式 图 4 上科：铝原子结构示意图 图 5 思考与练习 图 6 思考与讨论 姓名：曹英 化学课程专题研究 主讲 教师：王祖浩 此点上 ， 上科版的编排方式显然更能激发学生的思维， 学生 可以 充分的思考与讨论， 在 讨论的基础上 进行 归纳总结 ， 并将 所

19、学知识 迁移到新的问题情景中，可以 培养学生分析问题、解决问题的能力。 这样的编排方式 注重学生的思考、交流 合作 ，充分发挥 了 学生的主 体 作用 ， 为学生提供了自主学习和合作学习的 平台 。 （ 6） 不同的知识内容 在所选的章节中， 新加坡教材 5.5电子结构与元素周期表简单介绍了族和周期的概念以及元素周期律 ， 上科版中 1.2 中介绍了相对原子质量 ； 新加坡教材 为涉及到 相对原子质量 ， 上科版 则未提到 族和周期的概念以及元素周期律 的内容 。 三、 思考与总结 由分析比较可知，新加坡教材（ Chemistry Insights）与上科版所包含的内容大部分相同。只是上科介绍

20、了相对原子质量，新加坡教材没有介绍；新加坡教材在原子结构在章中介绍了族和周期的概念以及元素周期律，上科则没有。 两本教材所涉及的内容大部分相同，不过呈现方式和内容结构上不尽相同，如前面所述，有些知识新加坡的呈现方式较上科版好，同样上科版中的某些内容呈现方式较新加坡好。 另外，建议国内教材在章首提出明确的学习目标以及相关的有意义、有价值的问题，从而促进 学生的学习，改善他们的学习效果。 教材中应该多设计一些能够促进学生交流合作、独立思考、分析和解决问题的栏目。对于 原子结构这种 抽象的知识体系， 教材应 尽可能以较形象具体、直观的方式 加以 呈现，使学生较易于感知到，从而能够勾勒出合理的形象。 教材中的学科性内容和社会性内容均十分重要，但国内教材往往易于忽视社会性内容。针对此问题，国内教材中可以适当增加社会性内容，提供日常生活和社会生活领域中所涉及到的学生比较熟悉的现象，或迫切希望解决的问题，从而激发学生的兴趣和求知欲，并为知识的学习提供经验基础与方向指引。 总之，通 过研究分析不同的教材，找出教材的优缺点，吸取各个教材的优点，能够对将来的教材改革和改善提供十分有价值的的参考作用。