摘要：元素周期律是中学化学的重要知识，对百年中学化学教科书中元素周期律与原子结构、元素化合物知识的呈现关系进行梳理，发现其变化特点，以期对化学教科书的编写、研完及化学教学有所稗益

　　关键词：元素周期律；原子结构；元素化合物；百年中学化学教科书

　　文章编号：1002-2201（2015）12-0040-03中图分类号：C632.3文献标识码：A

　　元素周期律揭示了元素间的内在联系，它将庞杂的元素知识联系起来，使元素成为一个完整的自然体系，使化学变成一门系统的学科；它也将化学知识提升到一个新的理论高度，从而有力地推动了化学的发展。虞和钦光生于1901年发表的“化学周期律”一文，最早将化学元素周期律翻译成中文引人我国，给我国读者系统学习化学知识带来了诸多方便，促进了近代中国化学教育的研究和发展。清末的中学化学教科书已经引入了元素周期律的内容，之后近百年的化学教科书中，元素周期律一直都有所呈现，而且，随着时代的发展，在描述、位置、作用等方面都发生了变化，直至现代，已成为中学化学的重要基础知识我们选择了不同时期有代表性的化学教科书对元素周期律的呈现进行了梳理。

　　一、原子结构与元素周期律

　　20世纪初期，对于原子的认识己经在科学界受到较为广泛的认可，但是对于原子的内部结构还没有形成统一的认识所以，早期的中学教科书中一直没有出现“原子结构”的相关内容清末民初的化学教科书中，虽己引入元素周期律的内容，但对元素周期律是依据原子量变化来描述的，如《共和国教科书化学》（王季烈，商务印书馆，1913年）中描述为“各种原质之性质从其原子量之增加渐渐变化至隔若一干种以后则复与其若干种以前之原质相似而为同属之原质即表中各原质其性质殆系周而复始也故名之曰原质之周期律”这一时期，中学化学基本是描述化学，教科一书中的元索化合物知识完全是叙述性的表述，元素周期律内容的编排，只是针对元素周期表，在表述元素知识的基础上简单概括而出，表述元素性质变化有其规律，而对其规律的说明和应用没有呈现。20世纪30年代前后，教科书中开始引入原子结构的内容，使周期律的呈现发生了变化。

　　原子结构的内容在教科书中的变化，不仅表现在理论的发展、概念的表述方式、模型的运用等方面，它在教科书中出现的位置，特别是与元素周期律的位置关系，对认识和理解周期律、了解元素性质变化的规律的本质非常重要。

　　1.原子结构在周期律之后呈现

　　20世纪30年代前后的教科书中逐渐出现了对于“原子结构”的简单表述，如1932年出版的《新时代·岛中教科书化学》（郑贞文，商务印书馆）中介绍了原子结构：“原子由阳电之核，与循相当之轨道运行于其周围之电子而成，如行星之绕太阳然”“核外电子以核为中心，循圆或椭圆而运行”可以看出，虽然1926年薛定谔提出了电子云模型，但教科书中介绍的仍是“行星”模型，且是作为前沿知识放在全书较后的位置；教科书中关于元素周期律的描述，也是以原子量为依据，但在原子结构之后，又从原子结构的角度简单说明了元素周期表中各周期元素的规律，如“自原子之构造渐明，而周期律之原理亦显”“观最近汤逊与波耳所提周期律表，尤觉井然有序，上方均为金属元素，下方均为非金属元素素，而中间则为性质相类之元素，此当益信周期律之神奇”^［1］

　　新中国成立后一段时期的教科书，原子结构也是在周期律之后呈现的，周期律的表述虽仍是依据原子量，但对于规律的说明则依据周期表而变得较为详细，在介绍了原子结构的知识之后，利用原子结构学说，从本质上对元素的性质进行了解释，使元素周期律的作用有了较为清楚的体现。

　　2.原子结构在周期律之前呈现

　　民国后期，有小部分教科书开始将原子结构提至周期律之前，如翻译美国的《实用化学》、王哉的《更新高级中学教科书化学》等。教科书中光介绍了旧周期系，并依原子量之序描述元素周期律，之后介绍了新周期系，又依原子序数描述了元素周期律；并且有了对周期律的初步解释，涉及了元素周期系的应用，如介绍了元素分类、预测新元素、确定原子量等。

　　1977年之后的教材，原子结构的内容都是安排在周期律之前，元素周期律直接描述为“儿素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性的变化，这个规律叫作元素周期律”，这样的呈现更加重视对规律描述的科学化和简明化。这之后的教科书中，原子结构与周期律的知识逐步加强，并引入了较多物质结构的相关内容。逐步对元素周期律有了更深入的解释，对元素周期律的应用性知识也逐步加强。

　　不同时期具有代表性的化学教科书中对元素周期律的描述如附表所示。

　　二、元素化合物与元素周期律

　　研究现代教科书的体系结构，元素周期律与元素化合物的位置关系是影响体系结构的重要方面，对于教学有着较大的影响在百年教科书的变迁中，从编排方式上看，也有较多的变化。

　　1.事实归纳-周期律安排于元素化合物之后

　　清末时期的化学教科书主要来自于国外教科书翻译，使用较多的为日译教科书，从其代表性的教科书中可以发现，内容安排多为非金属、金属和有机三大部分。民国初期，我国开始有自编的化学教科书，但也多参考了翻译教科书我们看到的1922年以前的两套教科朽中，内容都是按三篇安排，即非金属、金属和有机化合物。这时期教科书中，元素化合物知识为主要内容，元素知识集中，元素周期律的内容安排在非金属和金属之后，在此基础上归纳出元素周期律。

　　这种编排体系的特点是元素知识的系统性强，元素知识虽然在周期律之前，但是按周期表中族的体系来编排的。从教材的呈现上看，由于有丰富的元素知识基础，周期律在大量化学事实的基础上归纳得出，学生能从感知来认识元素周期律。

　　但是，由于元素周期律教学的滞后，加之尚无引人原子结构知识，使得元素知识的学习缺少理论和规律上的指导，对于学生从本质上认识元素性质的规律，是有一定困难的。

　　21世纪的新课程，课程结构发生了较大的变化，有关物质结构和周期律的内容在必修和选修中都有所体现。根据课程标准的要求，在必修阶段，元素周期律的内容是安排在元素知识之后的，并且，元素知识大幅缩减。教科书也基本是以归纳的方式来呈现，如人教版教科书是在元素化合物知识之后，通过探究“族”和“周期”的元素性质规律，归纳出周期律，这同时又较为系统地将元素化合物知识重新组织。

　　2.归纳与演络-周期律穿插于元素化合物之间

　　（1）周期律穿插于金属与非金属之间，金属和非金属集中安排。

　　1922年“壬戌学制”以后，开始有了我国完全自编的化学教科书，《新时代高中教科书化学》（1929年初版）被认为是我国化学家自编的第一本高中化学教科书。它的体系与之前教科书有所不同：一是有机化学的位置有所提前，另外一个最大的不同就是周期律的位置发生了变化。在这套教科书中，元素周期律的位置提至金属之前，形成了“非金属一元素周期律一金属一原子结构”的框架体系。后来《复兴高级中学教科书》也大致是这样的框架体系。这样的编排有了初步的理论指导，使得金属元素知识依据周期律而体现，在各族元素之前，有对性质的简单规律性概括，使元素知识的学习难度相对降低。由于原子结构知识是放在全书最后，周期律对元素化合物的理论指导作用并没有真正从本质上得到体现。

　　新中国成立初期，人民教育出版社以苏联教材为蓝本，编译出版了一套新的初、高中教材，在体系上仿照苏联教科书，周期律内容也是安排在非金属与金属之间，形成“非金属一元素周期律、原子结构一金属”的体系，并严格按周期表安排各族的内容一由于原子结构安排在金属之前，而且有了较为详细的关于原子结构及原子结构与周期律关系的内容，在对周期律的理解及之后金属的学习中，在理论指导作用上有所提高。

　　（2）周期律穿插于非金属之间，金属知识集中安排。

　　1947年出版的《更新高级中学教科书化学》采用了“原子结构一非金属一元素周期律一非金属一金属”的框架结构。该书将原子结构提前，内容也有所增加；在原子结构的基础上，介绍了新周期表和周期律，元素周期表和周期律都依原子序数的递变而描述，元素周期律之后再介绍非金属和金属的知识这样的编排“以周期系为中心，将理论及实用各方面的教材适宜配列而使前后衔接”^［2］，突出了周期律的指导作用」其实，在20世纪30年代，译自美国的《实用化学》就已介绍了新周期系，由此也可以看出，我国自编教材在引人新的内容方面稍显滞后。

　　1956年，根据教学大纲编写的新教材采用了“非金属（卤素、氧族、氮族）一元素周期律、原子结构一非金属（碳族）、金属（碱金属、碱土金属、铝、铁）”的编排方式，开始突出以物质结构、周期律为主线，形成新的体系结构。值得说明的是，新体系的构建，在周期律穿插于非金属的哪个位置的问题上是有所研究和考虑的当时非金属的内容涉及“卤素”“氧和硫”“氮和磷”“碳和硅”，周期律穿插的位置对于教师教学和学生学习有着较大的影响。理论靠前，利于学生有更多的机会运用理论学习元素知识〔但是，这些理论本身是概括了许多化学事实而得到的，要能够掌握理沦又需要有一定的元素知识基础。将周期律穿插在“卤素”“氧和硫”“氮和磷”之后，“碳和硅”之前，主要考虑不仅为学生理解元素周期表纵行里各元素性质递变的规律打好一定基础，也能通过三种元素作比较来理解横行里各元素性质递变的情况；这样就可以使非金属元素中至少有一族元素，可以在这些主要的理论指导下来比较深人地研究。这不仅对“碳和硅”的学习有好处，就是对这些理论本身的复习和巩固也更全面^[3]。

　　（3）周期律穿插在非金属与金属之间，非金属和金属分散安排。

　　1963年，人民教育出版社探索新编的一套全日制十二年制学校中学化学课本《高级中学课本化学》，其体系与以往有所不同，采用“非金属（卤素）、金属（碱金属）、非金属（氧族）一元素周期律、原子结构一非金属（氮和磷、硅）、金属（铝、铜、铅、锌、铁）”的编排方式，将金属与非金属按照“族”穿插安排，在元素周期律前安排了卤素、碱金属。氧族，在周期律之后再安排氮和磷、硅及其他金属等。这种安排，在周期律前讲授两族非金属和一族金属，学生认识了典型非金属和典型金属的特征，也初步认识了同族元素性质的递变，加上已有的元素化合物知识，就已经具备了学习元素周期律的知识基础^［3］。这种变化，尝试了将金属、非金属分散教学的方式，元素周期律等理论穿插其间，形成了之后我国化学教材“理论知识与元素知识穿插安排，螺旋上升”的体系基础。1977年以后的教材，虽然金属与非金属的位置关系有所变化，但基本是按照这样的体系安排的，有所不同的是，原子结构提到周期律之前，使各部分教材的内在联系比过去更加紧密，教材更为精炼，减少了不必要的循环，节省了教学时间。

　　三、结论与启示

　　从对百年化学教科书中元素周期律内容呈现的整理分析可以看出，随着时代变迁及科学的发展，中学化学教科书中元素周期律的知识在内容、位置、描述等方面都发生了变化，逐渐成为核心内容。周期律内容的变化经历了几个阶段。清末民初，中学化学基本是描述化学，元素化合物知识完全是描述性的，元素周期律的内容只是在描述元素知识的基础［的简单概括，其规律很难应用；20世纪30年代后期开始至新中国成立前，原子结构、元素周期律的位置开始发生变化，其呈现也有所不同，初步体现了理论知识的作用；新中国成立后至新课改前，物质结构与周期律的知识逐步加强，理论知识对元素知识学习的指导作用也更充分体现；新课改后，课程结构变化较大，受模块结构限制，加之元素知识弱化，必修阶段结构、周期律知识滞后，理论指导作用减弱，归纳理解加强。总体来看，元素周期律知识在教科书中的呈现遵循了学科发展的特点，在早期，虽然我国的教科书对科学理论的引人稍显滞后，但之后的变化，越来越体现出内容安排的科学性通过梳理，我们从中得到了一些结论和启示。

　　1.原子结构理论在中学教书中的引人，以及其与元素周期律位置关系的变化，对于描述、理解和认识周期律起到了关键性的作用。原子结构安排在周期律后，元素周期律以实事为基础概括，体现元素化学性质和用途；原子结构安排在周期律之前，以理论为基础推理，更多地体现了结构决定性质的思想。这种变化，从“体现科学发现的过程”到“重视科学理解的本质”，是中学化学从单纯的描述化学到体现理论化学思想的转变。

　　2.元素化合物与元素周期律在教科书中的位置关系，从呈现的方法来看，采用了归纳或归纳与演绎结合的方式。周期律安排在金属和非金属之后，以经验事实为基础进行总结，体现从个性到共性归纳的过程，突出元素化学。元素周期律穿插在元素知识之问，体现从个性到共性归纳认识，再从共性到个性演绎验证的过程，强调了周期律的理论指导作用。

　　3.各时期周期律穿插的位置不同，如金属、非金属是集中还是分散，分散的位置如何等，体现了周期律对元素化合物知识学习的作用是不同程度的。在周期律前后都安排金属和非金属的内容，既能体现从族和周期的角度归纳理解周期律，又能运用周期律指导学习族和周期的元素知识，构建了理论与元索穿插安排、螺旋上升的体系结构，使周期律成为教科书的知识逻辑主线，符合学科知识逻辑，也符合教学和学习逻辑。

　　参考文献

　　［1］郑贞文。新时代高中教科书化学［M］。北京：商务印书馆，1932。

　　［2］王茂。更新高级中学教科书化学［M］。北京：商务印书馆，1947。

　　［3］张健如，李文鼎。新中国中小学教材建设史（1949-2000）研究丛书·化学卷［M］，北京：人民教育出版社，2010：85，149。

　　（本文编辑：夏青）