課程簡介
初中化學「認識化學元素」教學研究與案例評析
【課程簡介】
化學元素論是化學學科的核心概念。化學學科的基礎是化學元素，這是和其他自然學科最大的不同之點，也是化學啟蒙和化學前沿研究的核心內容。在化學啟蒙階段，化學元素觀是應當始終給予關注的核心概念。
現代化學雖然涉及領域極廣，理論方法和物理技術本身也已經成為化學研究工作的重要物件，但是化學的主流研究和學科發展仍然基於化學家對元素觀認識程度的深化和發展。初中階段要求認識氫、碳、氧、氮等與人類關係密切的常見元素，記住一些常見元素的名稱與符號，知道元素的簡單分類。該主題核心內容包括元素概念教學以及元素符號的教學。
【學習要求】
掌握化學元素論的內容要點，在整個中學化學課程內容體系中理解化學元素教學的層級發展。掌握元素概念的發展歷程，理解為什麼元素是以核電荷數為標準對原子進行分類的一種方法，也就是說原子的核電荷數決定著元素的種類。了解元素與人體健康的關係以及通過生成物所含元素尋找作為原料的反應物，如製取氧氣要從含氧元素的物質中尋找；由反應物的組成元素就可以猜測可能的生成物，如煤中含有硫元素，在煤燃燒的過程中就會生成二氧化硫，造成環境汙染。
掌握新課程理念下元素概念教學的轉變重點及策略。
張湛（北京九十六中學，中學高階）
胡玉嬌（北京市東城區教育研修學院，中學高階）
化學學科的基礎是化學元素，這是和其他自然學科最大的不同之點，也是化學啟蒙和化學前沿研究的核心內容。元素的概念由來已久，曾經是中外哲學家的主要研究課題之一，雖然所設定的元素數目和內涵並不完全相同，但是認為複雜的物質世界可以歸結到若干種基本元素的看法卻是相通的。道爾頓原子論的提出，特別是根據當時已經為科學界普遍接受的定組成定律（又稱定比定律）和倍比定律確定的以原子質量為化學元素基本特徵的思想，使得化學元素成為具有確定物理意義的實體，從而奠定了近代化學的堅實基礎。
這一認識雖然在發現同位素和原子核後，經歷了多次修改和逐步完善的過程，但是應該認為，它的核心內容並沒有發生質的變化。所以在化學啟蒙階段，化學元素觀是應當始終給予關注的核心概念。現代化學雖然涉及領域極廣，理論方法和物理技術本身也已經成為化學研究工作的重要物件，但是化學的主流研究和學科發展仍然基於化學家對元素觀認識程度的深化和發展。
唐有祺院士曾經多次指出：「化學家的主要工作是耕耘元素週期表。」這一精闢的論述，特別是所用「耕耘」二字形象而且深刻地闡明了化學元素觀的基礎性和重要性。
作為核心基礎概念的元素觀，不僅體現在元素之間的差異和它們在某些結合形式（組成和結合方式）和基本性質方面存在隨著核電荷數（原子序數）增長，表現出來的週期性變化規律，更為基本的是，元素在物質組成中所有的存在形態都可以成為物質性質差異的依變因素。從而可以理解，為什麼僅僅百餘種化學元素就能夠構成浩瀚無窮、性質各異的物質世界（據估計，由幾十種常見元素構成的化學物質就將達到 1014 的量級）！所以在化學啟蒙階段，**式的實驗和課堂教學，可以使得學生在學習具體化學知識的同時，逐步增加和深化對元素形態的認識，因而成為提高學習興趣和教學質量的關鍵所在。
從這個角度來學習課程標準和閱讀教材，才能夠深入理解所選擇元素的代表性，理解為什麼它們是化學啟蒙的鑰匙，和為什麼在中外初等化學教材中無一例外地選擇了它們。如果只停留於闡述和記憶具體的化學事實，而不能幫助學生從中領悟到這些具體知識只是化學世界的表象，無窮無盡的化學變化，則盡在組成元素所具有的形態[ 如電性、化合價、所處化學環境（最鄰近的其他元素和結合方式、和分子中其他元素的相互作用等）] 和它們的變化之中。學生不能由此引發出推測、聯想和**的興趣，就不可能真正地體驗到科學的魅力，這樣的課程教學也難以真正體現出科學教育的價值。
3.1 該主題知識拓展學習：元素概念的發展
古代實用化學的誕生和發展，為人類認識和變革物質世界提供了實踐基礎，同時引發人們關於物質構成問題的思考：物質間既能發生相互轉化，就足以說明，不同物質有著相同的本原。那麼，這個相同的本原究竟是什麼呢 ?
這些物質的本原又是以怎樣的方式構成萬物的呢? 我國古代的唯物論者認為構成世界萬物的是「氣」，還有人提出是金、木、水、火、土等五行；印度古代的哲學家則主張，世界上的一切都是由地、水、火、風四種「始基」構成；總之，古代各民族中，這些關於自然界組成的提法雖未盡相同，但都堅持了從世界本身來說明世界。
到 17 世紀中葉，波義耳 (boyle) 才把元素這個概念介紹到化學裡來，用以表示不能用化學方法再分解的單質。(在長時期裡，大多數化學家不區分元素和單質這兩個概念 ── 現今西方有些國家如美國把 element 一詞既用於指「化學元素」，也用於指「單質 」) 。直到 19 世紀 60 年代，原子、分子概念得到進一步明確以後，單質和元素這兩個概念才跟分子和原子這兩個概念聯絡起來，把具有一定化學性質的同種原子叫做元素，游離存在的元素組成單質。
到 20 世紀初期，對原子內部結構有了一定的研究，又在原子結構理論的基礎上把元素定義為：具有相同核電荷數的同一類原子。
科學實驗證明，有很多元素的原子核內所含質子數是相同的，但中子數卻不相同。這種核內質子數相同而中子數不同的一類原子互稱為同位素 ( 取其在週期表中佔同一位置的意思 ) 。12c 、13c 是碳的同位素，1h 、2h 、3h 是氫的同位素。
質子數相同而中子數不同的同一類原子，它們的原子質量彼此不同，但它們的化學性質是相同的 ── 決定化學性質的主要因素不是原子質量而是核外電子數量和排布。至此，人們對元素的概念有了本質的認識。元素是以核電荷數為標準而對原子進行分類的一種方法，也就是說原子的核電荷數決定著元素的種類。
3.2 該主題知識與現實生活的聯絡
元素與人體健康 :
在人體內的含量超過人體總重量的 0.01% 的礦物元素，稱為常量元素，如 na k ca mg p 等。鈣是人體內含量最高的礦物元素，約佔人體重量的 2% ，是構成骨骼和牙齒的主要成分。
骨骼中的鈣與體液中的鈣時刻都在進行著交換，當體液中的鈣缺少時，骨骼就會釋放出鈣，以維持血液中鈣含量的平衡，這樣就會導致骨質疏鬆和生長發育遲緩。因此，必需注意補充體內的鈣。（更多元素生理功能，缺乏症狀，日供給量、食物**等知識參看本專題拓展學習資源。
）在人體內的含量低於人體總重量的 0.01% 的礦物元素，稱為微量元素，如鐵、鋅、氟、硒、碘等。微量元素在體內含量雖少，作用卻不可忽視。
如幼兒缺碘易患呆小症，**缺碘可引起甲狀腺腫大。
該教學重點的落實需要應用教學的整體觀與結構觀，運用單元整體教學的策略，逐級滲透和理解、應用元素的概念。
教學流程圖：
下面重點講從微觀層面建立和理解元素概念的教學策略：
1．從元素認識的歷史領悟元素是物質組成的原始成分。
化學的研究物件是物質，世界上物質無窮無盡，人們在研究物質的性質及轉化過程中發現不同物質有著相同的「本原」，或者說物質組成的原始成分。古人對元素的研究體現了樸素的唯物主義的哲學思想。請學生應用在初三化學緒言和氧氣水中所學關於元素的感性認識，分析由水電解生成氫氣和氧氣的反應。
請學生舉例說明由於元素的不同組合形成的不同物質。建立元素與物質之間的關係。
2．以典型化學反應為載體，讓學生領悟物質的性質和變化由組成元素決定。
聯想質疑：氧氣中的氧元素和臭氧中的氧元素是否相同？氧氣和臭氧的性質為何不同？
水分解為氫氣和氧氣，氧氣中的氧元素和水中的氧元素是否相同 ? 水和氧氣的性質為何不同？
給出資訊：碳和氧氣在充分燃燒時生成二氧化碳，無毒，不充分燃燒時生成一氧化碳，有毒。二氧化碳和一氧化碳的組成元素是否相同？二者的性質為何不同？
讓學生分組討論上述問題，最後得出結論，物質的性質和化學變化由組成元素決定。
3．從原子、分子的角度對以上反應做出微觀解釋，得出元素是具有相同核電荷數的一類原子的總稱，從而理解為什麼一百多種元素可以組合成如此龐大的物質世界。
在以上含氧元素的物質轉化中，氧原子的存在形式和環境不同，但氧原子的原子核是相同的，原子核的質子數等於核外電子數，元素是以核電荷數為標準而對原子進行分類的一種方法，也就是說原子的核電荷數決定著元素的種類。因此科學家將元素定義為具有相同核電荷數（即核內質子數）的同一類原子的總稱。
4．元素的應用
通過生成物所含元素尋找作為原料的反應物，如製取氧氣要從含氧化合物中尋找；由反應物的組成元素就可以猜測可能的生成物，如煤中含有硫元素，在煤燃燒的過程中就會生成二氧化硫，造成環境汙染；通過測定未知物的元素種類就可以推斷物質的類別。元素缺乏與人體疾病，化學元素與人體健康；在化學反應的範疇內，元素的種類和各種元素的原子或離子的數目是不會改變的，改變的只是它們結合時的種類、數目與方式。
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