核心素養培養視域下的高中化學物質結構教學策略探討

李美玉

摘 要：隨著新課程改革的深化，以學生綜合能力提升為基本目標的核心素養培養成為高中化學教學策略調整的重要方向。對于高中化學課程教學而言，核心素養培養主要發揮著提高學生學習自主性、激發學生探索精神的作用，使學生能夠在基礎理論知識的脈絡下，將其運用于實踐，不斷提高自身的獨立思考能力?！拔镔|結構與性質”是高中化學教學的重要內容，主要涵蓋原子、分子、晶體的結構與性質等內容，對于深化高中化學學習的深度，提升高中學生的化學素養等具有重要作用。鑒于此，本研究首先分析了學生核心素養培養的價值，其次探討了《物質結構與性質》課程教學面臨的難題，最后據此提出有效的教學改革策略。

關鍵詞：核心素養;高中化學;物質結構;教學策略

學科核心素養是近年來應運而生的新教育理念，側重于將學科教學中教授的理論知識應用于生活實踐，通過對學科實踐價值的探索提升學生對學科的重視程度，激發其學習自主性和積極性，同時在任課教師的指導下，加深對理論知識內容的理解，促進學生學科素養的全面提升。在高中階段的化學教學中，《物質結構與性質》作為一門選擇性必修課，主要涉及各種物質的宏觀構成及性質講解，而高中生雖然具備了化學學習的基礎理論體系，但是《物質結構與性質》課程涵蓋的原理性內容較為復雜，導致學生無法適應高強度的教學內容，難以達到預期教學效果。因此，在對核心素養培養和物質結構教學存在的問題深入分析的基礎上進行相應的策略探究具有較強的現實意義。

一、高中化學核心素養培養的必要性

（一）幫助學生養成自主學習習慣

現階段，絕大多數任課教師在課堂授課過程中，將教學重點置于對理論知識和各種公式、原理的講解，沒能認識到學習技巧和方法傳授的重要性，不利于學生自主學習意識的培養。雖說高中化學課程作為一門理論性較強的課程，對學生的理論知識掌握和理解能力有著嚴格要求，但是如果僅局限于任課教師在課堂教學中講授的理論知識的學習，容易導致學習效率降低，學習內容過于死板等問題的出現[1]。而學科核心素養的培養，能夠幫助學生突破理論知識和原理學習的限制，在堅實的理論基礎和正確的方向指引下，養成良好的自主學習意識，激發學生對物質結構學習的興趣和積極性。

（二）激發學生的合作探索意識

對于高中階段的化學學習而言，不應該只將目標限制于取得優秀的考試成績。因為高中學習作為向更高水平、更加專業化學習階段邁進的過渡時期，除了奠定理論知識基礎之外，還應培養學生的合作探索精神，在學習合作中突破既有理論的限制，以合作意識和創新精神在學科領域有所建樹，推動本學科整體科研水平的進步?！段镔|結構與性質》涉及內容和原理與客觀生活實際有著密切聯系，適宜貫徹核心素養培養的理念和宗旨，通過原理講述和問題應用等教學環節，能夠使學生直觀感受到化學知識在日常生活中的應用，從而在潛意識層面調動學生的探索精神和創新精神。

二、高中物質結構教學難點分析

（一）理論內容抽象不易于理解

人教版《物質結構與性質》這本教材共包括原子結構與性質、分子結構與性質和晶體結構與性質共三個章節，相對于基礎化學理論而言，《物質結構與性質》教材涉及的理論知識點較為抽象，且在此前教學過程中涉獵較少，對于初學者來說，很多概念、原理都比較陌生。如，第一章“原子的結構與性質”中在對原子的構成和基本性質進行講解的過程中，涵蓋了“電子云”“基態”“泡利原理”等陌生的概念和原理，氫原子只含有一個電子，而對于覆蓋在其周圍的小點并非電子，而是對核外電子密度的一種描述，故以此來命名?！盎鶓B”是對能力最低的原子賦予的名稱，又稱為“基態原子”?！芭堇怼眲t是指只有兩個原子能同時存在于原子軌道中，且二者之間旋轉方向相反[2]。對于高中生而言，這種概念不僅十分陌生，而且內容較為抽象難以理解，這無疑會增加任課教師的授課難度，影響課堂教學效率。部分任課教師傾向于采用類比分析法來對相關概念進行講解，但受制于上課時長，無法對教材中的概念一一講解，使得學生難以全面掌握教材內容。

（二）教材體系復雜，傳統教學方式效果不佳

《物質結構與性質》教材中，主要是從微觀層面的物質構成和宏觀角度的元素性質分析對原子的結構與性質、分子的結構與性質、晶體的結構與性質三方面內容進行了詳盡闡述，雖然就整本教材的理論內容安排和整體架構設計來說，遵循了由淺入深、循序漸進的原則，意圖以此便于學生對教材內容的掌握，但教材涉及的理論內容較為復雜，尤其是對元素性質的分析更加細化，增加了學生理解的難度。在第一章“原子的結構與性質”中，在對原子的構成和原子內部電子的排列順序等做出了闡述，而且從元素性質分析角度對元素的金屬性強度的判斷方法進行說明，以兩成鍵元素之間的電負性不同用于定義化合物的種類。在第二章“分子的結構與性質”中，通過從共價鍵以及分子的觀察方式等角度入手，分析了分子的結構特征和表現形式，同時還介紹了價層電子對互斥模型、雜化軌道理論和鍵的極性等原理和概念，并以“相似相容”理論來對溶解性內容進行分析，深化了對分子結構和性質的相關概念和理論的認知。在第三章“晶體的結構與性質”這一章節中，闡述了晶體的微觀基本單元，對晶體的類型做出劃分，指出晶體的性質取決于晶體的結構特點，并能夠以此來判斷物質的熔沸點等性質。通過對整本教材基本內容的分析發現，《物質結構與性質》教材對學生的理論基礎和知識點的全面性要求較高，且考慮到內容的復雜性，任課教師必須采取正確的教學方法和學習技巧實現課堂教學的順利推進。

（三）空間結構類型復雜多樣

在《物質結構與性質》教材中，主要涵蓋原子、分子和晶體的元素構成和空間結構講解，而這些內容所涉及的空間結構類型十分多樣，只有具備一定的空間想象能力才能對相關理論有深刻理解。如在對電子的空間運動進行講解時，僅就其運動狀態來說就根據能級不同決定了不同的堆積方式，具體可以分為垂直分布的啞鈴型、VSEPR模型，以及立體結構等多種空間分布方式。因此，在學習過程中在思想意識層面想象這些空間構成的堆積排列方式有利于對相關理論和原理的深入理解[3]。然而，空間想象力是一種極為抽象的概念，雖然在幾何教學中能夠對此進行鍛煉，但每個學生的空間想象力差別較大，導致學生之間對物質結構與性質的學習產生差異性，特別是對于那些空間想象能力較差的學生來說，會打消學生的學習積極性，不利于教學實踐的進行。針對這一狀況，很多任課教師采用多媒體教學設備等信息化教學工具來鍛煉學生的空間想象力，但空間概念在物質結構學習中涉及的內容非常廣泛，無法將這種方法應用于每個概念或原理的講解中。

（四）結構計算難度大，差錯率高

從概念角度來說，晶體是指由原子、分子、離子等眾多微觀物質構成的單位，且這些微觀物質的排列組合遵循一定規則，排列規則的不同和結構差異直接決定著晶體的各種性質。通常來說晶體可以分為離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體四種類型，在對不同類型晶體的熔點、密度，以及晶體的微觀基本單元之間的距離進行計算的過程中，會涉及大量運算，不僅要求學生掌握一定的運算技巧和能力，而且要求學生有嚴謹的態度。因為一旦某一計算環節出現差錯，將導致整個計算過程錯誤。在解題運算過程中，很多學生一味地追求解題速度，忽略了運算的準確性，導致數學計算出現錯誤，使得之前的計算過程前功盡棄。然而，運算能力的培養，并非化學教學的教學目標，難以在實踐教學中進行指導，加大了學生學習物質結構與性質的難度。

三、高中物質結構教學策略研究

（一）采用類比分析法對概念進行講解

《物質結構與性質》這一教材的重點和難點主要集中在對物質的組織構成和各種元素的空間排列差異的相關概念和原理過于抽象，增加了學生的理解難度，同時在學習過程中涉及的空間現象能力和數學運算能力的培養也提升了任課教師的授課難度。針對這一問題，任課教師應采用類比分析法對相關概念進行解讀，將抽象化的概念與其他化學學習過程中的常用概念聯系起來，讓學生能夠更加直觀地理解物質的結構與性質。在《物質結構與性質》教材中，很多概念的表述是通過描述性較強的話語進行定義的，且相關特征的語言表述過于簡單化，對于缺乏理論基礎的初學者來說，很難全面理解相關概念的詳細含義。具體來說，類比分析法是將兩個或兩個以上的概念或事物放在一起，羅列出其基本特征，對這些特征進行分析比較，尋找二者的異同點。例如，在人教版《物質結構與性質》第一章第一節《原子結構》的講解中，能層是對電子能力高低的排序，能級是對同一能層電子數的排列，由于在高中化學學習階段尚未接觸相關概念，學生理解難度很大，任課教師可以用樓層和樓梯等形象化的內容進行講解，將晦澀難懂的性質直觀描述出來。

（二）利用計算機模型等呈現物質結構

在對物質結構講解的過程中，會因學生的空間想象力不足而影響學生對概念、原理的理解，同時由于學生之間空間想象能力的差距，還會阻礙任課教師正常教學進程的推進?？紤]到空間想象能力的培養是一個數學層面的問題，且這一能力的鍛煉比較抽象，任課教師可以應用多媒體教學設備和計算機模型對物質構成的空間結構進行描述，生動直觀地向學生展示原子、分子和晶體的微觀結構。計算機模型是一種將抽象化內容具象化的有效方式，通過模型構建對物質的空間結構進行直觀展示，解決學生在《物質結構與性質》學習過程中面臨的空間想象力差的問題，起到輔助教學的作用。而且這種教學方式不僅能夠促進學生對物質結構的學習，提高學習效率，同時還能激發學生的空間幾何感，為高中生其他學科的學習提供有效工具。事實上，在高中化學學習過程中，實物模型、虛擬模型等是在教學過程中應用較多的教學方式，而相較于這些模型化教學方式，計算機模型依托于現代信息技術，利用數字化方式和多媒體教學設備向學生演示原子軌道模型、晶胞模型等相關概念和原理，優化了課堂教學效率，提高了學生的課堂參與感，使學生可以對物質結構形成全方位認識，培養學生的化學核心素養。

（三）利用知識導圖整理教學脈絡

《物質結構與性質》教學內容涵蓋的理論知識繁多，且證明和探究過程較為煩瑣，各個相關理論和原理之間缺乏直觀聯系，學生在學習過程中由于尚未對教材內容形成深刻認識，導致理論知識學習過于分散化，影響了教學效率的提升和預期教學目標的實現。對此，任課教師可以采用思維導圖的形式對《物質結構與性質》教材中的知識點和相關理論進行梳理，整理出相關理論之間的聯系，讓學生能夠在頭腦中建立完整的知識結構，提高學習的針對性。具體來說，任課教師應對《物質結構與性質》的教材內容進行深入研究，尋找教材的核心知識點，圍繞這一中心分散出更多的知識節點，圍繞著相關概念和理論向外延伸，建立一個內容完整、邏輯鮮明的知識網絡，同時靈活應用表格、圖像等形式來增強思維導圖的直觀性，為了鞏固基礎化學知識，使學生意識到該課程同化學基礎課程之間的聯系，還應結合教材內容穿插相應的知識點。任課教師將繪制好的思維導圖發放給同學或利用互聯網媒體共享，待課堂教學結束后，任課教師應要求學生根據對教材的掌握程度獨自繪制知識導圖，既鞏固學生對教材內容的理論知識，又有利于激發學生的發散性思維。

（四）應用小組合作模式進行問題探究

考慮到《物質結構與性質》涉及的理論和原理內容較為抽象，僅靠任課教師對教材理論知識的講解難以幫助學生正確理解，影響課堂教學質量的提升。相較基礎化學課程而言，《物質結構與性質》涉及的知識點更為細化，且對學生的非化學核心素養，如空間想象能力和數學運算能力等均會對物質結構教學產生影響。因此，基于學生自身知識結構的不同和興趣愛好的主體差異性，任課教師可以將班級內學生劃分為不同的興趣學習小組，接著向學生安排特定問題，以小組合作的形式對課堂問題進行探討，從而充分發揮每個成員的個人特點，既幫助學生深化了對教材內容的理解，又有利于學生化學核心素質培養。例如，在課堂教學過程中，部分學生對化學基礎知識有著良好的掌握和運用，另外一些學生在空間結構塑造和數學計算等方面存在著優勢，所以小組合作的方式對問題進行討論能夠發揮學生之間的優勢，彌補自身劣勢，掌握扎實的理論知識內容。學生應在實際學習過程中將取得的進步充分應用于社會實踐，優化物質結構教學的核心內容講解。

結束語

綜合以上分析，《物質結構與性質》作為高中化學體系中的主要構成要素，由于教材內容繁雜、概念分析內容較多等問題的限制，影響了物質實踐課程的順利推進。因此，本文基于學生核心素養培養，探究了核心素養培養的價值，以及當前高中物質結構教學存在的問題，分別從采用類比分析法對概念進行講解、利用計算機模型等呈現物質結構、利用知識導圖整理教學脈絡和應用小組合作模式進行問題探究，為促進相關理論的傳承和發展提供良好保障。

參考文獻

[1]呂艷，劉文兵.基于學科理解的初中化學“物質結構”教學：以“醋酸的構成”為例[J].中學化學教學參考，2021（7）：23-24.

[2]趙立新.高中化學“物質結構與性質”模塊教學實施的調查研究[D].石家莊：河北師范大學，2020.

[3]何琦.空間想象能力對高中化學物質結構知識學習的影響[J].化工管理，2018（2）：23.