“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”學(xué)科核心觀念的內(nèi)涵闡釋、價值意蘊(yùn)和建構(gòu)策略

摘 要： “結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”是化學(xué)學(xué)科核心觀念，是最具化學(xué)學(xué)科特征的思維方式。建構(gòu)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念能夠精簡凝練教學(xué)內(nèi)容，提升知識結(jié)構(gòu)化水平，增進(jìn)對學(xué)科本原性問題的理解，發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念的建構(gòu)要從課程體系出發(fā)整體規(guī)劃，深入研究和挖掘教學(xué)內(nèi)容，科學(xué)設(shè)計觀念建構(gòu)教學(xué)流程，積極利用評價引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)觀念。

關(guān)鍵詞： 結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)； 核心觀念； 觀念建構(gòu)； 化學(xué)教學(xué)

文章編號： 10056629（2024）12000306

中圖分類號： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

中學(xué)化學(xué)教學(xué)能夠使學(xué)生終身受益的不是具體的化學(xué)專業(yè)知識而是影響學(xué)生世界觀、人生觀和價值觀的化學(xué)觀念［1］。“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”是最具化學(xué)學(xué)科特征的思維方式，被稱為化學(xué)學(xué)科核心觀念。新一輪化學(xué)課程改革重視化學(xué)核心觀念的建構(gòu)，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（后文簡稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）要求能從元素和原子、分子水平認(rèn)識物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念［2］。本文在闡釋“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，分析核心觀念的教學(xué)價值，探索在教學(xué)中建構(gòu)核心觀念的實踐策略，為建構(gòu)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念提供新的思路。

1 “結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”學(xué)科核心觀念的內(nèi)涵闡釋

絢麗多彩的宏觀物質(zhì)世界中物質(zhì)種類多樣、性質(zhì)豐富，為人類生產(chǎn)生活提供物質(zhì)基礎(chǔ)。當(dāng)跨越肉眼、光學(xué)顯微鏡的識別界限和研究尺度，借助先進(jìn)的電子顯微鏡從分子、原子水平去認(rèn)識這些物質(zhì)時，展現(xiàn)在我們眼前的是一個神奇美妙的微觀世界。“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”是指“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)”，是從分析微觀結(jié)構(gòu)而揭示宏觀性質(zhì)的思維范式，是化學(xué)學(xué)科核心觀念。

1.1 “結(jié)構(gòu)”“性質(zhì)”和“觀念”釋義

《現(xiàn)代漢語詞典》中對“結(jié)構(gòu)”的一種解釋為“各個組成部分的搭配和排列”，對應(yīng)化學(xué)研究的結(jié)構(gòu)。在化學(xué)中“結(jié)構(gòu)”一詞進(jìn)一步發(fā)展而形成特殊內(nèi)涵：結(jié)構(gòu)化學(xué)是從微觀的角度認(rèn)識化學(xué)規(guī)律的學(xué)科，以電子因素和空間因素兩條主線闡明化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用的一個化學(xué)分支學(xué)科［3］。其中電子因素是指微粒間靜電作用形成的離子鍵、共價鍵等，空間因素是指微粒間的幾何拓?fù)潢P(guān)系。

《現(xiàn)代漢語詞典》中對“性質(zhì)”的解釋為“一種事物區(qū)別于其他事物的根本屬性”，在化學(xué)中理解為物質(zhì)的一種屬性。中學(xué)化學(xué)研究物質(zhì)的性質(zhì)包括熔沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)和酸堿性、氧化/還原性、熱穩(wěn)定性等化學(xué)性質(zhì)。

“觀念”字面含義為目力所及事物的外在形象，引申為客觀事物在人腦里留下的概括形象。在學(xué)科教學(xué)中，“觀念”是指在實踐中通過總結(jié)和凝練形成對事物的本質(zhì)和變化規(guī)律的認(rèn)識，以及所獲得的方法和價值等。化學(xué)基本觀念是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)實踐中，通過深入思考和內(nèi)心體驗形成的對蘊(yùn)含于具體知識中的化學(xué)思想、觀點(diǎn)和方法的初步認(rèn)識和理解［4］。進(jìn)一步概括和凝練基本觀念而形成的思維方式和價值取向稱為化學(xué)學(xué)科核心觀念。核心觀念具有唯一性，本文研究的“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”是“課程標(biāo)準(zhǔn)”中唯一的核心觀念［5］。

1.2 “結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的內(nèi)涵闡釋

“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”中蘊(yùn)含兩種思維：正向思維是物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，逆向思維是物質(zhì)性質(zhì)的改變是物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的結(jié)果。“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”不是具體的學(xué)科知識，而是統(tǒng)攝性的學(xué)科核心觀念。

正向思維中，結(jié)構(gòu)化學(xué)是分析物質(zhì)性質(zhì)的理論工具，即“結(jié)構(gòu)預(yù)測性質(zhì)”。如門捷列夫預(yù)言了鍺、鎵等11種元素并在周期表中留下了空位，預(yù)測鍺的相對原子質(zhì)量、密度、氧化物性質(zhì)均與多年后測得結(jié)果十分接近。

逆向思維中，可以根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)的改變分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，即“性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”。如對比苯和乙烯與溴水的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)苯不易發(fā)生加成反應(yīng)，反映出苯中碳碳雙鍵性質(zhì)不同于乙烯中碳碳雙鍵，需要重新認(rèn)識苯環(huán)結(jié)構(gòu)。

“結(jié)構(gòu)預(yù)測性質(zhì)”和“性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的兩種思維在化學(xué)發(fā)展的不同階段和不同場景中各有側(cè)重。導(dǎo)電高分子的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展是典型案例：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)摻雜I2的聚乙炔可以導(dǎo)電，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)中共軛π鍵為電荷傳遞提供了通路，闡明了導(dǎo)電高分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，這個階段屬于“性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”；接著，科學(xué)家設(shè)計合成了聚苯胺、聚吡咯等一系列具有共軛π鍵的高分子作為導(dǎo)電材料，這個階段屬于“結(jié)構(gòu)預(yù)測性質(zhì)”。

1.3 “結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的哲學(xué)意蘊(yùn)

“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”不是憑空產(chǎn)生的，而是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們在生產(chǎn)實踐中形成了從微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性質(zhì)兩個視角認(rèn)識物質(zhì)的思維模式，認(rèn)識到物質(zhì)內(nèi)部諸要素之間存在相互影響和相互作用，最終形成了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念。

“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”是客觀規(guī)律，不以人的意志為轉(zhuǎn)移，既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅。尊重“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的客觀規(guī)律，是發(fā)揮主觀能動性、創(chuàng)造出符合人類發(fā)展所需求物質(zhì)的前提條件。近現(xiàn)代化學(xué)及其相關(guān)的材料科學(xué)、能源科學(xué)等研究活動都是在“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的世界觀和方法論的指導(dǎo)下進(jìn)行的。“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”是在研究世界本質(zhì)（本體論）的實踐過程中形成的認(rèn)識論和方法論。

1.4 “結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”在不斷發(fā)展、豐富

化學(xué)研究早期，受實驗方法和技術(shù)的限制，人們主要研究物質(zhì)的宏觀性質(zhì)，并未產(chǎn)生“結(jié)構(gòu)”的概念；隨著研究技術(shù)的進(jìn)步，對微觀結(jié)構(gòu)的研究逐漸清晰，人們意識到結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是有聯(lián)系的，但是對于結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間聯(lián)系機(jī)制的認(rèn)識還是模糊的；經(jīng)過對更多具體案例的深入分析，最終提煉形成了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的核心觀念。“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”從實踐中產(chǎn)生，為實踐服務(wù)，受實踐檢驗，在實踐中不斷發(fā)展、豐富。

首先，從技術(shù)和方法角度講，人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索是不斷發(fā)展、永無止境的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，19世紀(jì)末X射線、電子、天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)打開了原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的奧秘，先后形成了道爾頓模型、湯姆孫原子模型、盧瑟福原子模型和玻爾原子模型；20世紀(jì)初量子力學(xué)的建立進(jìn)一步推動了結(jié)構(gòu)化學(xué)理論發(fā)展，薛定諤提出了原子結(jié)構(gòu)的電子云模型……微觀世界中原子結(jié)構(gòu)大門的打開是現(xiàn)代化學(xué)的起點(diǎn)，是人類認(rèn)識水平的飛躍。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識還會不斷深化。

其次，探索和理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系而形成的思維方式和研究范式是不斷發(fā)展、日新月異的。一方面，人們認(rèn)識微觀結(jié)構(gòu)的視角在發(fā)展：比如在相當(dāng)長的時間內(nèi)，人們主要從原子和分子的尺度認(rèn)識物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)；從20世紀(jì)六七十年代開始，科學(xué)研究表明很多情況下體現(xiàn)物質(zhì)性質(zhì)和功能的最小基本單位不是分子而是分子組裝體，從而提出了“超分子”的概念。另一方面，結(jié)構(gòu)化學(xué)和物理學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)和能源科學(xué)等學(xué)科的相互依存和發(fā)展日益密切，不僅極大地豐富了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的內(nèi)涵，而且對相關(guān)學(xué)科的發(fā)展起到了強(qiáng)有力的支撐和推動作用，賦予結(jié)構(gòu)化學(xué)新的研究內(nèi)容、方法和思路。

2 “結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”學(xué)科核心觀念的價值意蘊(yùn)

“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”體現(xiàn)了宏觀與微觀相結(jié)合、描述與推理相結(jié)合的思維方式，是化學(xué)學(xué)科認(rèn)識物質(zhì)世界的基本思路，也是現(xiàn)代化學(xué)最重要的特點(diǎn)。人們在探索和研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的過程中，不僅豐富和發(fā)展了化學(xué)學(xué)科知識體系，而且理解和闡釋了紛繁復(fù)雜的物質(zhì)變化現(xiàn)象的本質(zhì)，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認(rèn)識方式和研究思路，有利于增進(jìn)對學(xué)科本原性問題的理解，形成認(rèn)識物質(zhì)世界的方法論。

2.1 培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展

建構(gòu)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的核心觀念與培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)在目的、內(nèi)容和方式等方面都是高度統(tǒng)一的，是學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，能夠積極地促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知能力的提升，對于科學(xué)文化的傳承和高素質(zhì)人才的培養(yǎng)具有不可替代的作用，也是落實立德樹人根本任務(wù)的有效路徑。

“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念是“宏觀辨識與微觀探析”核心素養(yǎng)所要求的思維方式和價值取向。“課程標(biāo)準(zhǔn)”中對“宏觀辨識與微觀探析”的闡釋為“能從元素和原子、分子水平認(rèn)識物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，形成‘結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)’觀念。能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析與解決實際問題”［6］，探索“結(jié)構(gòu)”對應(yīng)“微觀探析”的核心素養(yǎng)，分析“性質(zhì)”對應(yīng)“宏觀辨識”核心素養(yǎng)。比如在學(xué)習(xí)乙醇的性質(zhì)時，了解到乙醇能與水以任意比例混溶，進(jìn)一步地學(xué)習(xí)乙醇的分子式和結(jié)構(gòu)式，最終認(rèn)識到根本原因是乙醇分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了乙醇可以與水混溶的性質(zhì)，建立了微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性質(zhì)之間的聯(lián)系。

“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念亦是“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)所要求的思維方式和價值取向。“結(jié)構(gòu)預(yù)測性質(zhì)”對應(yīng)“模型認(rèn)知”，是基于物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)；“性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”對應(yīng)“證據(jù)推理”，是基于外顯的、可觀測的性質(zhì)推理物質(zhì)可能具有的微觀結(jié)構(gòu)。在研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的過程中，形成了原子結(jié)構(gòu)模型、分子結(jié)構(gòu)模型和晶體結(jié)構(gòu)模型，以及豐富多彩的相互作用模型，運(yùn)用這些模型可以解釋化學(xué)現(xiàn)象、揭示本質(zhì)規(guī)律、描述物質(zhì)性質(zhì)。比如為描述原子核外電子運(yùn)動狀況，建立了多種原子結(jié)構(gòu)模型，可以利用這些模型解釋原子光譜等原子性質(zhì)，實現(xiàn)了“知其然，知其所以然”，這是模型認(rèn)知過程。以原子結(jié)構(gòu)模型的建立為例，人們經(jīng)過對α粒子散射和氫原子光譜等一系列實驗結(jié)果的研究，通過證據(jù)推理建立了原子結(jié)構(gòu)模型。“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”有效聯(lián)系了“模型認(rèn)知”和“證據(jù)推理”，其中“認(rèn)知”和“推理”對應(yīng)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”中的“決定”，是發(fā)展學(xué)生思維和素養(yǎng)的關(guān)鍵。

2.2 轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式，創(chuàng)新認(rèn)識研究思路

“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”是認(rèn)識和研究物質(zhì)世界的指導(dǎo)思想。物質(zhì)是客觀世界的基礎(chǔ)之一，人類歷史就是認(rèn)識、研究、利用和創(chuàng)造物質(zhì)世界的歷史。在初高中化學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生逐步地建構(gòu)了元素觀、守恒觀、微粒觀和結(jié)構(gòu)觀等重要的基本觀念，形成了具有學(xué)科特色的學(xué)習(xí)和思考方式，最終建構(gòu)了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念。比如分析某種物質(zhì)在室溫下的存在狀態(tài)，學(xué)生首先會分析組成物質(zhì)的微粒和物質(zhì)的晶體類型：氯化鈉是由Na+和Cl－構(gòu)成的離子晶體，離子間作用力（晶格能）較強(qiáng)，熔沸點(diǎn)較高，室溫下為固態(tài)；碳化硅是由Si原子和C原子構(gòu)成的原子晶體，原子間共價鍵鍵能較大，熔沸點(diǎn)很高，室溫下為固態(tài)。

“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”對優(yōu)化物質(zhì)結(jié)構(gòu)和改善材料性能、設(shè)計與合成新物質(zhì)具有重要指導(dǎo)意義，為物質(zhì)創(chuàng)新提供了根本遵循。比如設(shè)計低熔點(diǎn)的離子化合物時，學(xué)生會從離子晶體的結(jié)構(gòu)以及影響離子晶體熔點(diǎn)的因素出發(fā)，選擇增大離子的尺寸而降低離子晶體熔點(diǎn)，形成離子液體的雛形。

2.3 精簡凝練核心知識，提升知識結(jié)構(gòu)化水平

高中化學(xué)的一個顯著特點(diǎn)是知識體系龐大，特別是碎片化知識多，導(dǎo)致形成“知識為本”的化學(xué)課堂，零散而不成體系的知識給學(xué)生的記憶、提取、遷移和運(yùn)用帶來極大的困難。“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念能夠?qū)⒕唧w而繁多的化學(xué)知識統(tǒng)領(lǐng)起來，使學(xué)生腦海中的化學(xué)知識組織有序、聯(lián)結(jié)清晰、層次分明，將靜態(tài)呈現(xiàn)的化學(xué)知識能夠轉(zhuǎn)為動態(tài)的有效遷移和應(yīng)用，不僅能夠避免機(jī)械羅列知識體系和割裂孤立化學(xué)概念，而且能夠在精簡化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的同時實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化，促進(jìn)學(xué)科知識向?qū)W科核心素養(yǎng)轉(zhuǎn)化［7］。

“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念引領(lǐng)的教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化是最高層次的結(jié)構(gòu)化，是學(xué)科核心素養(yǎng)達(dá)成的具體體現(xiàn)。比如在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中，將“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”分解為“共價鍵結(jié)構(gòu)影響有機(jī)物性質(zhì)”和“有機(jī)分子中原子、基團(tuán)之間存在影響”等重要觀念，觀念引領(lǐng)有助于促進(jìn)單元和模塊教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，形成解決具體問題的思維方式。有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)在建構(gòu)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念的教學(xué)中具有獨(dú)特價值，“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”促進(jìn)有機(jī)化學(xué)教學(xué)從紛繁復(fù)雜的知識堆砌轉(zhuǎn)向清晰簡潔的觀念建構(gòu)。

2.4 豐富測量評價方式，助力科學(xué)選拔人才

要評價一個學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)狀況，不是簡單地考查學(xué)生記得幾種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、會寫幾個化學(xué)方程式，而是要全面評價學(xué)生的學(xué)科思維方式和核心素養(yǎng)發(fā)展情況，其中評價“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”觀念的建構(gòu)水平最具代表性。基于對“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”觀念建構(gòu)水平的評價命制試題，不僅能夠考查學(xué)生對學(xué)科基礎(chǔ)知識的融會貫通和靈活應(yīng)用，而且有助于增強(qiáng)試題開放性、創(chuàng)新性和綜合性，培養(yǎng)學(xué)生探索性、創(chuàng)新性思維品質(zhì)，力促“考知識”轉(zhuǎn)向“考能力素養(yǎng)”。

3 “結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”學(xué)科核心觀念的建構(gòu)策略

在教學(xué)中建構(gòu)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念已成為化學(xué)教學(xué)的價值取向和實踐追求［8］。核心觀念的建構(gòu)需要教師精心設(shè)計教學(xué)活動，學(xué)生積極體驗、感悟化學(xué)知識所蘊(yùn)含的化學(xué)學(xué)科思想方法，在遷移應(yīng)用中探索知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，提高知識的概括性水平，在不斷反思、內(nèi)化的過程中形成化學(xué)觀念［9］。

3.1 整體規(guī)劃，把握觀念建構(gòu)關(guān)鍵階段

“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的建構(gòu)過程具有階段性和發(fā)展性，不是在某章某節(jié)的教學(xué)中一蹴而就的，而是需要貫穿于模塊和學(xué)科的整體設(shè)計，要依據(jù)學(xué)生的身心發(fā)展特點(diǎn)循序漸進(jìn)地進(jìn)行。根據(jù)課程體系進(jìn)行整體規(guī)劃，可以將“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念的建構(gòu)分為四個階段［10］。

第一階段是必修階段元素周期律的學(xué)習(xí)，要求充分認(rèn)識元素“位”“構(gòu)”“性”之間的內(nèi)在聯(lián)系。要能根據(jù)元素在周期表中的位置獲得原子結(jié)構(gòu)的信息，比如根據(jù)Se元素在第四周期ⅥA族知道Se原子有4個電子層、最外層有6個電子，這是“位”和“構(gòu)”之間的聯(lián)系；要能根據(jù)原子結(jié)構(gòu)預(yù)測和解釋元素的性質(zhì)，比如最外層電子數(shù)少于4的一般為金屬元素，傾向于失去電子而具有金屬性，這是“構(gòu)”和“性”之間的聯(lián)系；要能根據(jù)元素在周期表中的位置預(yù)測和判斷元素的性質(zhì)，比如周期表左下角的是金屬元素，右上角的是非金屬元素。元素“位”“構(gòu)”“性”三者的關(guān)系是對鈉、氯、鐵、鋁等元素知識凝煉總結(jié)和結(jié)構(gòu)化的成果，首次顯性地系統(tǒng)建構(gòu)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念，為學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。

第二階段是選擇性必修課程化學(xué)鍵與物質(zhì)的性質(zhì)的學(xué)習(xí)，要求能從化學(xué)鍵的性質(zhì)出發(fā)解釋和預(yù)測化合物的性質(zhì)。這一階段學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識到化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)變化的實質(zhì)及能量變化的主要原因，知道化學(xué)鍵的性質(zhì)決定化合物性質(zhì)，是“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念的成長期。比如在合成氨教學(xué)中，要從氮氮三鍵鍵能大導(dǎo)致N2性質(zhì)穩(wěn)定的角度說明合成氨反應(yīng)條件苛刻。

第三階段是選擇性必修課程分子間作用力與物質(zhì)的性質(zhì)的學(xué)習(xí)，要求知道構(gòu)成物質(zhì)的微粒種類、微粒間相互作用、微粒聚集程度會影響物質(zhì)的聚集狀態(tài)，進(jìn)一步影響物質(zhì)的性質(zhì)，能解釋和說明分子間作用力、氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響。這一階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容更加接近學(xué)生生活經(jīng)驗，要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識取代羧酸酸性變化原因、掌握常見物質(zhì)熔沸點(diǎn)變化規(guī)律、理解氫鍵在生物大分子中的重要作用……這是“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念的深化期。

第四階段是選擇性必修課程“有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)”模塊的學(xué)習(xí)，要求能根據(jù)有機(jī)化合物官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)解釋和預(yù)測有機(jī)化合物的性質(zhì)。以溴乙烷的學(xué)習(xí)為例：首先，從“位”“構(gòu)”“性”出發(fā)，溴原子吸引電子能力強(qiáng)于碳原子，C—Br鍵具有較強(qiáng)極性；接著，從共價鍵性質(zhì)出發(fā)，極性較強(qiáng)的C—Br鍵容易發(fā)生異裂，C2H5—Br在NaOH溶液中水解生成C2H5—OH；最后，從微粒種類和微粒間相互作用出發(fā)，溴乙烷是極性分子，相對分子質(zhì)量為109，不能形成氫鍵，預(yù)測溴乙烷是難溶于水、沸點(diǎn)較低的液體。這是對前三階段的整合升華，是“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念的成熟期。

3.2 深入研究，豐富觀念建構(gòu)教學(xué)素材

教材和相關(guān)參考用書提供了豐富的教學(xué)素材，有利于創(chuàng)設(shè)真實情境，激活深度思維，促進(jìn)觀念建構(gòu)。教師要深入研究教材并查閱相關(guān)資料，挖掘和豐富觀念建構(gòu)教學(xué)素材，拓展學(xué)生思維的廣度和深度，該過程涉及內(nèi)容的選擇、呈現(xiàn)和闡釋等系列問題。

比如在學(xué)習(xí)羧酸性質(zhì)時，教師通過資料卡片展示苯甲酸的溶解性，設(shè)計兩個學(xué)習(xí)任務(wù)：一是分析苯甲酸微溶于水的原因；二是分析苯甲酸溶解度隨溫度的上升而顯著增大的原因。大部分學(xué)生能從苯甲酸結(jié)構(gòu)中親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)的角度說明苯甲酸微溶于水，幾乎沒有學(xué)生能解釋溫度對苯甲酸溶解度的影響。此時可以展示較低溫度下苯甲酸分子間通過氫鍵形成的二聚結(jié)構(gòu)（圖1），引導(dǎo)學(xué)生利用“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”思維進(jìn)行分析：一是低溫時二聚體中疏水的苯環(huán)暴露在兩端，同時兩個分子極性抵消，致使溶解度較小；二是隨著溫度的升高，二聚體因氫鍵逐漸被破壞而解離為游離的苯甲酸分子，暴露的羧基可與溶劑水分子形成氫鍵，同時苯甲酸分子有一定的極性，這些因素都有利于苯甲酸溶解于水。這樣的教學(xué)不僅拓寬了學(xué)生對微觀層面分子聚集方式的認(rèn)識思路，而且引導(dǎo)學(xué)生從溫度的變化出發(fā)動態(tài)認(rèn)識物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和溶解性之間的聯(lián)系，增進(jìn)了學(xué)生對“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的理解。

3.3 科學(xué)設(shè)計，優(yōu)化觀念建構(gòu)教學(xué)流程

觀念建構(gòu)教學(xué)中，首先要將“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念向下拆分，逐步逐級地分解為初級觀念、知識簇，最終落實到具體的知識點(diǎn)上，保證觀念建構(gòu)的教學(xué)連接教材；然后要向上生長，在精讀教材的基礎(chǔ)上對教學(xué)內(nèi)容和事實材料進(jìn)行深度的加工，從龐大的化學(xué)知識體系中精選典型的事實性知識作為“范例”，逐步逐級地總結(jié)和凝練思維方法，實現(xiàn)觀念的有效建構(gòu)。建構(gòu)化學(xué)核心觀念的教學(xué)流程可用圖2表示。

以分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)中共價鍵鍵的性質(zhì)為例：首先，從多個知識點(diǎn)形成的知識簇中總結(jié)形成基本規(guī)律，比如鹵代烴中C—X鍵、醇中的C—O鍵和O—H鍵等強(qiáng)極性鍵都容易發(fā)生斷裂；然后，由基本規(guī)律凝煉形成初級觀念，比如根據(jù)“鍵合原子的電負(fù)性差值影響鍵的極性”“鍵的極性越強(qiáng)，越容易發(fā)生異裂”等規(guī)律形成“分子中共價鍵的結(jié)構(gòu)和類型決定分子的性質(zhì)”的初級觀念；最后，由多個初級觀念凝煉升華形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念。

觀念建構(gòu)教學(xué)流程具有階段性，觀念建構(gòu)成熟期的教學(xué)中應(yīng)該充分應(yīng)用已建構(gòu)觀念解決問題。比如在學(xué)習(xí)醇、醛、酮、羧酸及其衍生物時，積極地引導(dǎo)學(xué)生從分子結(jié)構(gòu)特征出發(fā)分析性質(zhì)、預(yù)測反應(yīng)，該過程亦是在進(jìn)一步深化觀念。

3.4 評價引導(dǎo)，促進(jìn)觀念建構(gòu)教學(xué)落實

測評學(xué)生“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念的建構(gòu)水平是評價學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展水平的重要方式。教師應(yīng)充分認(rèn)識化學(xué)日常學(xué)習(xí)評價對于促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的重要性，在化學(xué)教學(xué)設(shè)計中要科學(xué)制訂基于“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念建構(gòu)的教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計和開展形式多樣的探究活動，有目的、有計劃地引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的思維解決問題，實現(xiàn)核心觀念的建構(gòu)和核心素養(yǎng)的發(fā)展。

比如在分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的教學(xué)中，設(shè)計學(xué)生探究實驗：學(xué)生雙手戴塑料（聚乙烯）手套，左手和右手分別放在盛水和盛植物油的水槽中，雙手同時不斷攪拌并感受。實驗中學(xué)生真實地感受到右手上有植物油而左手上沒有水。教師安排小組討論分析實驗結(jié)果并從分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的角度進(jìn)行解釋。教師可以將學(xué)生對該問題的理解劃分為三個水平：水平一是可以根據(jù)實驗現(xiàn)象得出植物油可以透過聚乙烯薄膜而水不能透過聚乙烯薄膜的結(jié)論；水平二是能夠從聚乙烯薄膜的微觀結(jié)構(gòu)理解植物油透過聚乙烯薄膜的原理；水平三是能夠從植物油、水和聚乙烯分子結(jié)構(gòu)的相似性和差異性解釋實驗現(xiàn)象。這三個水平層層遞進(jìn)，有效評價學(xué)生“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”核心觀念建構(gòu)水平，促進(jìn)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析核心素養(yǎng)的發(fā)展。

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