基于學科能力構建的高中化學教學設計

一、基于學科能力構建的高中化學教學實施的意義

一是可以引領學生跨越知識的淺灘，深人化學知識的浩瀚海洋。這一過程中，教學不再僅僅是知識的傳授與記憶，而是成為一場引領學生探索未知、理解本質、應用創新的奇妙旅程。

二是能培養學生的科學素養與創新能力，助力學生全面發展，使科學素養這一現代公民不可或缺的品質，在高中化學課堂上得到生動的詮釋。

三是核心素養下基于學科能力構建的高中化學教學符合新課改的教學要求，有助于轉變課堂價值取向，實現分數至上向能力提升的順利過渡。

二、學科能力

化學學科能力極具學科特質，是一種復雜的心理結構，是基于學科特性延伸出來的能力要素，具有個體差異性、層次性、階段性、連續性的特征。它不僅僅局限于對化學概念、原理的深刻理解，更是一種科學探究方法的掌握、科學態度的培養以及科學精神的傳承。

三、高中化學教學設計

（一）教學目標、主要問題和學習目標

1.教學目標

（1）提升學生的微觀結構認知能力，即理解分子內部原子、離子間的相互作用（如離子鍵、共價鍵、配位鍵等）及其如何決定分子的空間構型和性質。通過復習，學生能夠正確識別不同類型的化學鍵，分析其對分子穩定性的影響，以及預測未知分子的可能結構。

（2）學生參與實驗設計、數據分析和結論推導等科學探究活動，通過親手操作加深對分子結構與性質之間關系的理解；培養學生的觀察力、科學態度、實驗技能，為他們未來的科研活動打下堅實基礎。

（3）能用化學原理和方法解釋生活中的化學現象，如藥物分子的作用機制、材料的性質與結構關系等，培養學生的化學應用意識和創新意識。

2.主要問題

（1）基礎差異

高三學生雖已學習一定的化學基礎知識，但由于學習時間長、知識點多且復雜，學生之間在基礎知識的掌握上存在差異。

（2）理論與實踐脫節

“分子的結構與性質\"這一主題涉及大量的化學理論和概念，如化學鍵、分子間作用力、分子構型等，學生難以將抽象的理論知識與具體的實驗現象或生活實際聯系起來，在實際學習中也存在理論與實踐脫節的問題。

（3）知識深度與廣度的平衡

在高三復習階段，學生需要在有限的時間內掌握大量的知識點，同時還需要對部分重要內容進行深入理解和拓展。然而，在實際教學中，教師往往難以平衡知識的深度與廣度，導致學生不是知識面過窄，就是對某些知識點理解不夠深入。

3.學習目標

第一課時：化學鍵與分子間作用力

（1）理解力能夠準確理解化學鍵（離子鍵、共價鍵、配位鍵）

的定義、特征及其形成過程；掌握分子間作用力（范德華力、氫鍵）的類型及其對物質性質（如熔點、沸點、溶解度）的影響。

（2）分析力

能夠分析不同物質中化學鍵的類型及其與物質性質的關系；識別并解釋分子間作用力在物質宏觀性質中的具體表現。

（3）綜合應用能力

能夠將化學鍵和分子間作用力的知識應用于解釋日常生活中的化學現象，如水的高沸點與氫鍵的關系。

第二課時：分子的空間結構與價層電子對互斥理論

（1）理解力

深入理解分子的空間結構，包括直線形、V形、平面三角形、三角錐形和正四面體形等常見構型。掌握價層電子對互斥理論（VSEPR）的基本原理，能夠解釋其如何決定分子的空間結構。

（2）分析力

分析其穩定性與構型的關系。分析孤電子對的存在對分子構型的影響，理解孤電子對增加了電子對間的排斥力，從而影響分子構型。

（3）綜合應用能力

通過實際例題練習，提高學生運用VSEPR理論解決實際問題的能力，如預測未知分子的構型，

第三課時：雜化軌道理論與配合物

（1）理解力：理解雜化軌道理論的基本概念，包括s、p軌道的混雜及雜化軌道的形成過程。掌握常見原子（如C、N、O等）的雜化方式及其對分子構型的影響。了解配合物的基本概念、組成及命名規則，理解配位鍵的形成及其特性。

（2）分析力：分析不同雜化方式下分子的空間構型及其穩定性。通過具體配合物的例子，分析配體、中心原子及配位數等因素對配合物性質的影響。

（二）教學過程

第一課時：化學鍵與分子間作用力

1.教學導人

教師用多媒體設備播放時長2分30秒的《水分子循環》紀錄片片段，畫面為冰川融水形成溪流的場景時暫停視頻，用激光筆指向投影幕布上放大標注的 _H2O 分子結構示意圖，向全班提出核心問題：“液態水蒸發為水蒸氣時，破壞的是分子內作用力還是分子間作用力？\"教師將問題書寫于黑板右側，組織四人小組進行3分鐘的討論，要求各小組結合九年級物理相變知識及高一化學鍵概念展開辯論，并指定第二組記錄員將“分子間作用力影響物質狀態變化\"的結論譽寫在教室側邊白板上。

2.新課講授

① 化學鍵：教師取出離子鍵演示教具，將貼有Na標識的黃色泡沫球與CI標識的綠色泡沫球分別置于磁力白板兩側，移動小球展示電子轉移過程時同步解說：“鈉原子失去電子形成 Na⁺ ，氯原子獲得電子形成CI，陰陽離子通過靜電作用形成離子鍵。”

在講解共價鍵時，教師調取三維分子模型軟件，將 H₂O 分子中氧原子的紅色電子云與氫原子的白色電子云重疊區域用閃爍光效標注，對比展示 O₂ 分子中均等的電子云分布，引導學生觀察極性鍵與非極性鍵的電子對偏移差異。針對配位鍵的特殊性，教師用不同顏色的磁貼代表 NH₃ 的孤對電子和 H⁺ 的空軌道，在黑板上動態演示 NH₄⁺ 的形成過程。

② 分子間作用力：教師將裝有正己烷、正庚烷、正辛烷的三個試劑瓶置于講臺，引導學生觀察室溫下液面高度差異，同步在黑板繪制烷烴熔沸點隨碳原子數增加而升高的折線圖。

講解氫鍵時，教師將兩支溫度計分別插入水和乙醇中加熱，當水溫升至 98^°C 時，對比乙醇 78.5^°C 的沸騰現象，用磁吸式分子模型拼接水分子間的氫鍵網絡，強調氫鍵對水異常高沸點的作用。為強化認知，教師要求學生在筆記本上繪制鄰硝基苯酚分子內氫鍵與間硝基苯酚分子間氫鍵的對比示意圖，隨機抽取兩名學生到黑板前用彩色粉筆完成圖示。

活動設計一：化學鍵類型判斷

活動目的：鞏固學生對化學鍵類型的理解，提高判斷能力。

活動步驟：

教師向各小組分發印有 NaCl，H₂O，CO²，NH₄Cl 等10種化合物結構式的學習單，要求學生在5分鐘內用藍色記號筆圈出離子鍵、紅色筆標注共價鍵、綠

色筆標記配位鍵。

第三組學生在判斷 NH₄Cl 時出現爭議，教師取出晶體結構模型，指出銨根離子與氯離子間為離子鍵，而銨根內部N-H鍵包含三個普通共價鍵和一個配位鍵。

活動結束時，教師選取第五組完成的學習單進行實物投影展示，用黃色熒光筆標出該組將 CO₂ 中的雙鍵誤判為兩個單鍵的錯誤，并重新播放碳氧雙鍵形成過程的慢速動畫加以糾正。

活動設計二：分子間作用力影響實驗

活動目的：直觀感受分子間作用力對物質性質的影響。

活動步驟：

教師在實驗臺上擺放兩組裝置：A組為裝有甲烷、乙烷、丙烷氣體的球膽，配套低溫浴槽；B組為水和乙醇的混合溶液。

學生操作A組實驗時，教師巡回指導第三組調整浴槽至 -100^°C ，觀察丙烷首先液化現象，并記錄各物質相變溫度。

處理B組數據時，教師用電子天平稱量等體積水與乙醇的質量，引導學生發現氫鍵對密度的影響。實驗結束后，教師將第四組測得的水沸點數據與文獻值偏差過大的情況作為案例，帶領學生排查溫度計校準、加熱均勻性等誤差來源，培養實證研究思維。

第二課時：分子的空間結構與價層電子對互斥理論

1.教學導入

教師在黑板中央繪制甲烷、氨氣、水分子結構簡式，用彩色粉筆標出各分子鍵角數據，拋出問題：“同為 AX₄ 型分子， CH₄ 鍵角 109^°28^′ ，而 NH₃ 為 107^° _H2O 為 104.5^° ，這種差異源于何種理論？\"在學生回憶VSEPR理論后，教師展示1957年吉列斯比發表該理論的原始論文封面圖片，強調理論發展與結構化學研究的關系。

2.新課講授

① 分子的空間結構：教師操作3D全息投影儀展示甲烷正四面體結構，逐幀旋轉模型使學生觀察四個C-H鍵的等同性。講解氨分子三角錐形結構時，教師用可變形分子模型將其中一個N-H鍵向下彎曲，模擬孤對電子對分子構型的影響。為加深理解，教師分發透明膠片，要求學生用油性筆描繪 CO₂ 直線形、 BF₃ 平面三角形、 CH₂O 平面三角形等典型結構，完成后將膠片疊加在投影儀上驗證準確性。

② 價層電子對互斥理論：教師用磁貼構建理論公式：價層電子對數 （中心原子價電子數 ⁺ 配位原子提供電子數 電荷數）/2，結合實例分步演算。講解 SO₄^2- 時，教師用紅色磁扣代表硫的6個價電子，藍色磁扣表示每個氧原子提供的0個電子（視為配位原子），黃色磁扣補充2個負電荷電子，最終得出（ （6+0+2）/ 2=4 對，對應正四面體結構。為檢驗理解程度，教師突然擦去 PO₃^- 的電荷符號，要求學生現場計算并引發關于負電荷影響的深度討論。

活動設計一：VSEPR理論應用練習

活動目的：加深學生對VSEPR理論的理解和應用能力。

活動步驟：

教師發布包含 SO₂，SF₄，ICl₃ 等10個分子的練習題，要求學生在20分鐘內完成價層電子對數計算及構型預測。

巡視過程中，教師發現第七組學生在計算 ICl₃ 的孤對電子數時出現錯誤，及時用電子式板書演示：碘原子價電子數 7+3×1=10 ，電子對數 =（10+0）/2=5 其中3對成鍵電子，2對孤對電子，對應T形結構。

練習結束后，教師用智能平板展示 NH₄⁺ 的四面體結構動態演化過程，特別標注配位鍵不影響VSEPR理論的應用原則。

活動設計二：分子模型構建活動目的：加深學生對分子空間結構的直觀認識。

活動步驟：

教師分發包含不同尺寸泡沫球（代表原子）和彈簧棍（代表化學鍵）的模型套件，要求第六組搭建乙炔分子模型時特別注意碳碳三鍵的線性特征。

在模型展示環節，教師發現第二組搭建的乙烯分子存在鍵角偏差，立即用激光測角儀測量實際模型鍵角為 118^° ，與理論值 120^° 對比后，引導學生分析泡沫球體積差異對空間排布的影響。

活動尾聲，教師將苯分子凱庫勒模型與現代離域 π 鍵模型并置展示，組織學生討論VSEPR理論在

復雜分子中的適用邊界。

A第三課時：雜化軌道理論與配合物

1.教學導入

回顧前兩課時學習的內容，引導學生思考：“除了價層電子對互斥理論外，還有哪些因素會影響分子的空間結構？\"從而引出本節課的主題——雜化軌道理論與配合物。

2.新課講授

雜化軌道理論：介紹雜化軌道的概念及其形成過程，強調雜化軌道對分子空間結構的影響。通過實例（如碳原子的 sp³.sp².sp 雜化）講解不同雜化方式下分子的空間結構特點。

配合物：介紹配合物的基本概念、組成及命名規則。詳細講解配體、中心原子、配位數等概念及其在配合物中的作用。通過實例（如鐵離子與氰根離子的配合物）展示配合物的形成過程及性質特點。

活動設計一：雜化軌道類型判斷與空間結構預測

活動目的：提高學生判斷雜化軌道類型并預測分子空間結構的能力。

活動步驟：

① 教師提供一系列中心原子及其配體信息，要求學生判斷中心原子的雜化類型并預測分子的空間結構。

② 學生獨立完成練習后，分組討論答案并交流解題思路。

③ 教師總結，強調雜化軌道類型與分子空間結構的對應關系。

活動設計二：配合物性質探究

活動目的：通過實驗或案例分析探究配合物的性質特點及其影響因素

活動步驟（以案例分析為例）：

① 教師提供幾個典型的配合物實例（如血紅蛋白中的鐵配合物、催化劑中的過渡金屬配合物等），介紹它們的結構和功能。

② 學生分組討論這些配合物的性質特點及其在實際應用中的作用。

③ 每組選代表匯報討論結果，其他學生提問或補充。

④ 教師總結，強調配合物在生物、醫藥、材料科學等領域的重要性及其研究價值。

（三）基于學科能力構建的高中化學教學的評價設計

1.評價內容（1）知識掌握情況

注重學生對“分子的結構與性質”主題核心知識點的掌握情況。這包括化學鍵（離子鍵、共價鍵、配位鍵）的類型、特征及其形成過程；分子間作用力（范德華力、氫鍵）對物質性質的影響；分子的空間結構及其與價層電子對互斥理論的關系；雜化軌道理論的應用；以及配合物的基本概念、組成及性質特點等。

（2）學科能力發展

關注學生在化學學科能力方面的發展。這包括理解能力（準確理解概念、原理及其相互關系）分析能力（運用所學知識分析化學現象和問題）綜合應用能力（將所學知識綜合應用于解決復雜化學問題）以及科學探究能力（能進行簡單的化學實驗或案例分析，提出假設并驗證）。

2.評價方式（1）形成性評價

在教學過程中，采用形成性評價方式，通過課堂觀察、提問、小組討論、作業練習等多種手段，及時了解學生的學習情況和問題，并給予及時反饋和指導。這種評價方式有助于教師調整教學策略，幫助學生及時糾正錯誤，鞏固所學知識。

（2）總結性評價

在教學結束后，采用總結性評價方式，通過考試、測試、項目報告等形式，全面評估學生對“分子的結構與性質\"主題的掌握情況。這種評價方式有助于教師了解教學效果，發現教學中的不足，并為后續教學提供參考。

（3）表現性評價

此外，還可以采用表現性評價方式，通過學生在實驗操作、案例分析、小組討論等活動中的表現來評價其學科能力。這種評價方式更加注重學生的實踐能力和創新能力，有助于培養學生的科學探究精神和解決實際問題的能力。

（作者單位：貴州省望謨民族中學）

編輯：蔚慧敏