正确把握课标要求 精准实施有效教学*——以高中化学“氢键”的教学为例

□汪阿恋 吴新建

（福建教育学院化学教育研究所，福建福州 350025）

国务院办公厅公布的《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》指出，在实施普通高中新课程的省份不再制订“高考大纲”，明确了教师应该严格参照课程标准来开展教学。《普通高中化学课程标准（2017 年版）》（以下简称“2017年版课标”）在每个模块或主题中都提出了“内容要求”“学业要求”，切实加强了对教学实施的指导性，课程标准的可操作性大大增强。教师应依据“内容要求”合理制订教学目标，依据课程内容各主题的学业要求，精心编制或精选课堂练习和课后作业题，才能真正实施有效教学。

氢键作为一种特殊的分子间或分子内的作用力，存在于诸多客观物质体系中，对物质的结构和性能起到关键的作用，了解氢键有助于全面地认识微观粒子的相互作用，是研究物质的结构与性质的必备知识。在高中阶段，氢键的教学一般被安排在化学键、范德华力之后，传统教学过程往往将重心放在化学键及范德华力上，对氢键内容的学习不够重视。而如何科学合理地把握氢键的教学内容，对于厘清学生对化学键、分子间作用力和氢键的认识，完善学生对于微粒间相互作用力类型的认识，建构微粒观、认识结构和性质的关系至关重要。对于氢键如何进行教学，有教师是从科学的教学设计入手，在教学实践中加以实施，以期培养学生的高级思维能力[1]，也有学者研究将现代化的实验探究手段运用到教学中，利用数字化实验引导学生开展探究性学习，为氢键这样微观抽象的知识点找到直观的证据，提高学生“宏观辨识与微观探析”的素养水平[2]。对于氢键的教学更多教师是在探讨怎么教的问题，在教学目标设计时也有涉及教什么的问题，但是目前还未有系统的研究氢键的教学要求的文献报道。如何基于课程标准，研究氢键的教学要求，科学精准制订教学目标，教学中怎么把握内容的深广度？值得分析和探讨。

一、课程标准对于氢键的教学要求

课程标准是课堂教学和考试评价的依据。《普通高中化学课程标准（实验）》（以下简称“实验版课标”）及“2017 年版课标”对于氢键的内容都提出相关的教学要求和活动建议。“实验版课标”要求学生对氢键内容能够达到认知性学习目标的最低水平“知道”，即要求能说出氢键的知识要点、大意，能够列举含有氢键的物质。“2017 年版课标”则提高了氢键的学习要求，其内容要求学生达到“了解”的认知水平，与“实验版课标”不同的是，明确提出了氢键的学业要求：“能说明分子间作用力（含氢键）对物质熔、沸点等性质的影响，能列举含有氢键的物质及其性质特点”，认知性学习目标的要求从“知道”上升到了“了解”“理解”的认知水平。从两版课程标准中可以发现，对学生在高中阶段氢键的学习要求并不是太高。而现行三个版本的普通高中化学《物质结构与性质》选修模块教材中，尽管在氢键内容的编排上存在异同，但基本符合课标对该知识点的学习要求，例如对于氢键的本质、氢键的强度等知识点并没有深入阐述，所讲述的氢键形成的条件也是最基本的形成条件。对于氢键这种课标有要求但是要求不高的知识点，在界定认知要求范畴时，容易出现极端化现象，有的仅讲授一下重要概念，有的则随意地拓展深度。教师应认真分析课标和教材，根据学生的学习基础和认知需求设计教学目标、实施教学，不可轻易作过深拓展。

二、氢键概念的教学把握

（一）把握氢键本质的教学深度

要学习氢键，首先要明白氢键的含义。现行三个版本的教材，对于氢键的定义大概一致，基本上描述为“是一种分子间作用力”“是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力”，人教版和苏教版教材中定义氢键的本质是一种静电作用力，而鲁科版教材定义为静电作用和一定程度的轨道重叠作用，更加接近目前科学界认为的分子轨道理论。苏教版教材对于氢键的定义中明确指出，孤电子对的存在是形成氢键的必要条件，而另外两个版本的教材中均没有这种明确的说法。关于氢键的本质问题，一直是科学家研究的热点问题，目前也还未有定论，按照高中教材上的说法，氢键是一种静电作用力，但这无法解释氢键的方向性和饱和性，故只需让学生明白氢键是一种分子间的强烈相互作用力即可，对于氢键的本质不宜进行过深的拓展。

（二）正确把握氢键概念的引入

在氢键概念的导入中，有些教师从以下几个问题入手：（1）水变成冰体积会膨胀，一般情况下不是热胀冷缩吗？为何水会发生反常膨胀？（2）为什么冰会浮在水面上？然而这样的引入方式并不是很恰当。就学生的认知水平，大部分学生会基于物理的角度，从冰的密度比水小的角度进行解释，很难与氢键的存在直接联系。液态水中有氢键，冰也有氢键，不能用冰中有氢键就能解释冰的反常膨胀问题，冰为何反常膨胀，更多的是涉及氢键的数量和氢键的方向性问题，涉及的问题较为复杂，超出学生的认知要求，教材也是在最后的知识拓展环节展示冰的微观结构以说明冰中氢键的特殊结构。所以不宜用冰的反常膨胀作为氢键教学的导入，而只需在最后的教学环节中点到为止即可。

在“2017 年版课标”中，在研究物质结构的学习环节，提出以下活动建议：探究发现氢键和建立氢键理论模型的过程。通过分析氢键的研究历史，可以发现科学家研究物质性质，传统方式是从一些异常的现象入手，提出假想、分析检测异常物质的结构，而后发展理论来解释物质的性质。发现异常现象并据此提出假设，实际上是建构新的概念，教学中可培养学生模型建构的思想。在氢键的教学中，我们可以引导学生沿着科学家提出氢键的思路，可以从H2O同主族氢化物中沸点的反常现象，来引入氢键的概念。在之前课程中学生已经学过了范德华力，已经了解相同结构的物质随着分子量的增加熔、沸点升高，而水的沸点却比同主族的其他氢化物都要高，引发学生的认知冲突，引导学生思考：如果水分子中只有范德华力是不是不会出现这种情况？水分子间是否还存在其他作用力？那到底存在着什么样的作用力呢？科学研究发现存在氢键这种作用力，从而自然地引入氢键概念。

三、氢键教学知识点的把握

（一）氢键类型的教学把握

氢键存在多种类型，可以按照不同的方式进行分类。按照氢键存在方式分为分子间氢键和分子内氢键；按照键能强度大小可分为强氢键和弱氢键；按照质子供体和质子受体进行分类，可分为常规氢键X—H…Y 和非常规氢键；另外还可以根据氢键中氢原子的位置、光谱性质进行分类[3]。在高中阶段，课标对于氢键类型的学习要求，仅要求学生了解分子内氢键和分子间氢键及重要作用。教学中可以给学生展示几种常见的能形成分子间氢键的物质，比如H2O、HF、NH3、HCOOH 等，解释由于这种氢键使得分子之间缔合，由于需“额外”能量破坏其分子间氢键才可能液化或气化，使得这些物质的熔、沸点较高，再介绍比如浓硫酸作为多羟基含氧酸，可以形成很强的分子间氢键，沸点非常高，呈黏稠油状；再通过比较邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸的熔、沸点高低，引出分子内氢键，学生就不难理解此类氢键的作用了。最后可以让学生根据物质沸点的不同推测是形成分子内氢键还是分子间氢键。

（二）氢键强度的教学把握

关于氢键的强度，课标中并没有明确指出学生的学习要求，只需让学生知道氢键是一种常见的分子间作用力即可。而有的教师为了阐述氢键的强度，通过设计演示实验来讲述：在一块无色玻璃片的不同位置分别滴上一滴汽油、水、汞，汽油直接散开，水滴一拨就开，汞滴经过拨动还是聚成一滴，再向学生说明这几种液滴中的作用力分别是范德华力、氢键、金属键，从而得出作用力的强弱：化学键＞氢键＞范德华力。教师设计实验的初衷是为了将微观问题通过宏观实验现象展示出来，出发点很好，但是这个实验本身存在一定的科学问题。例如水中的作用力除了氢键也存在范德华力，比较液滴作用力的变量不同，不宜以液滴滴落形态的不同进行微粒间作用力大小的比较，而且以学生的认知水平，也比较难将液滴形状与作用力进行直接联系，对于教师在演示实验中的引导解释也无法理解透彻，谈不上发展学生基于证据的推理能力。高中化学三个版本的教材都没有设置相关的实验内容，在教学中只需告诉学生氢键是一种弱的作用力，大小介于范德华力和化学键之间即可。

四、氢键教学评价的把握

课堂练习作为教师诊断学生对课堂学习内容的掌握程度的重要工具，其编制应依据课标下的课程内容各主题的学业要求，紧扣教学目标，具有科学性，才能真正起到巩固知识和反馈学生学习情况的作用。教师为诊断学生对氢键内容的掌握程度，在讲述核心知识点之后，会用课堂练习进行氢键知识的巩固和应用。依据课标对氢键的学习要求：学生能够列举含有氢键的物质，有的教师往往都会列举一些物质让学生判断是否含有氢键，学生对于物质结构式的正确认识是判断某种物质是否含有氢键的前提。教师可以设计递进式的题目，首先可以列举一些简单无机物如N2、HBr、NH3、H2S等，让学生判断哪些含有氢键。接着可再列举一些简单有机物，例如乙醇、甲烷、乙酸、甘氨酸等等，在题目中直接展示它们的结构式，这些物质学生在必修阶段已经学习过，按照氢键形成条件应该不难判断是否含有氢键。通过这样递进式的练习，既可以复习必修模块的知识，还能应用新的知识点。有的教师举过氧化氢这样的例子让学生进行判断是否含有氢键，但是有很多学生对于过氧化氢的结构可能还不能正确认识，而且目前对于过氧化氢的氢键还存在一些争议，所以不宜引入这样的例子，以免造成学生学习的混乱。还有教师会让学生用氢键表示式写出特定溶液中存在的氢键，比如要求学生写出氨水中所存在的氢键，一般学生会懂得水分子与水分子间的氢键即O—H…O，而对于氨溶于水形成的一水合氨（NH3·H2O）存在什么形式的氢键则不会判断。在化学教学过程中大部分教师认为氨分子与水分子之间的氢键存在：“O—H…N”或“N—H…O”两种类型的氢键，然而有学者通过理论分析、实验事实论证，得出氨分子和水分子间的氢键结构只存在一种形式：O—H…N，即由水分子提供氢原子而氨分子给出孤电子对形成，不会形成N—H…O，也不会两者共存[4]。在高中阶段要求学生了解氢键形成的条件仅仅是最基本的条件，一水合氨的氢键形成还涉及电负性、热力学等方面的知识，有些教师自己对于这个问题的认识都是模糊的，所以这样的习题不适合用来给学生练习。在教学中，对于学生的练习应该认真筛选，基于课标要求和学情，精心设计符合学生认知要求的习题，这样才能达到反馈学生学习情况的目的。

五、结语

教学应按照课程标准，依据学生的学习基础和认知水平，制订适宜的教学目标，合理把握教学的深度和广度，才能真正有效地发挥教学效果。教师按照课程标准要求来实施教学，应该加强对教材的研究，研究课程标准与教材的结构和联系，才能深刻领会课标要求。在教学过程中，对基本概念的引入、关键知识点的教授、教学评价等各个环节都应把控好课标界定的知识技能教学目标范围。而且对于氢键这样的教学内容，课标及教学评价的要求不高，教师可不用将大量时间放在考点的讲授上，可以让学生自己去进行自主探究，完成自主建构，譬如可让学生探究发现氢键和建立氢键理论模型的过程，感悟科学家创造化学科学知识的化学科学思想，可让学生认识到科学概念的形成是一个不断研究、深化和修改的过程，认识到科学具有经验性、暂定性、建构性和社会性等本质特征，从而发展学生的“科学态度”素养。同时教师应加强发展性知识的研修，结合教学实际需要深入钻研学科理论知识，因为随着科技的发展、检测手段的进步，教材中的一些理论知识不断被更新，譬如关于氢键的本质、类型、形成条件的认识，都在不断地更新发展。教师应了解学科发展前沿知识，但在教学中不盲目迁移拓展，避免教给学生错误的或非发展性的知识与技能，杜绝因本体性知识错误增加学生的课业负担，造成学生后续学习的预设障碍。