核心素养培养视域下的高中化学物质结构教学策略探讨

李美玉

摘 要：随着新课程改革的深化，以学生综合能力提升为基本目标的核心素养培养成为高中化学教学策略调整的重要方向。对于高中化学课程教学而言，核心素养培养主要发挥着提高学生学习自主性、激发学生探索精神的作用，使学生能够在基础理论知识的脉络下，将其运用于实践，不断提高自身的独立思考能力。“物质结构与性质”是高中化学教学的重要内容，主要涵盖原子、分子、晶体的结构与性质等内容，对于深化高中化学学习的深度，提升高中学生的化学素养等具有重要作用。鉴于此，本研究首先分析了学生核心素养培养的价值，其次探讨了《物质结构与性质》课程教学面临的难题，最后据此提出有效的教学改革策略。

关键词：核心素养;高中化学;物质结构;教学策略

学科核心素养是近年来应运而生的新教育理念，侧重于将学科教学中教授的理论知识应用于生活实践，通过对学科实践价值的探索提升学生对学科的重视程度，激发其学习自主性和积极性，同时在任课教师的指导下，加深对理论知识内容的理解，促进学生学科素养的全面提升。在高中阶段的化学教学中，《物质结构与性质》作为一门选择性必修课，主要涉及各种物质的宏观构成及性质讲解，而高中生虽然具备了化学学习的基础理论体系，但是《物质结构与性质》课程涵盖的原理性内容较为复杂，导致学生无法适应高强度的教学内容，难以达到预期教学效果。因此，在对核心素养培养和物质结构教学存在的问题深入分析的基础上进行相应的策略探究具有较强的现实意义。

一、高中化学核心素养培养的必要性

（一）帮助学生养成自主学习习惯

现阶段，绝大多数任课教师在课堂授课过程中，将教学重点置于对理论知识和各种公式、原理的讲解，没能认识到学习技巧和方法传授的重要性，不利于学生自主学习意识的培养。虽说高中化学课程作为一门理论性较强的课程，对学生的理论知识掌握和理解能力有着严格要求，但是如果仅局限于任课教师在课堂教学中讲授的理论知识的学习，容易导致学习效率降低，学习内容过于死板等问题的出现[1]。而学科核心素养的培养，能够帮助学生突破理论知识和原理学习的限制，在坚实的理论基础和正确的方向指引下，养成良好的自主学习意识，激发学生对物质结构学习的兴趣和积极性。

（二）激发学生的合作探索意识

对于高中阶段的化学学习而言，不应该只将目标限制于取得优秀的考试成绩。因为高中学习作为向更高水平、更加专业化学习阶段迈进的过渡时期，除了奠定理论知识基础之外，还应培养学生的合作探索精神，在学习合作中突破既有理论的限制，以合作意识和创新精神在学科领域有所建树，推动本学科整体科研水平的进步。《物质结构与性质》涉及内容和原理与客观生活实际有着密切联系，适宜贯彻核心素养培养的理念和宗旨，通过原理讲述和问题应用等教学环节，能够使学生直观感受到化学知识在日常生活中的应用，从而在潜意识层面调动学生的探索精神和创新精神。

二、高中物质结构教学难点分析

（一）理论内容抽象不易于理解

人教版《物质结构与性质》这本教材共包括原子结构与性质、分子结构与性质和晶体结构与性质共三个章节，相对于基础化学理论而言，《物质结构与性质》教材涉及的理论知识点较为抽象，且在此前教学过程中涉猎较少，对于初学者来说，很多概念、原理都比较陌生。如，第一章“原子的结构与性质”中在对原子的构成和基本性质进行讲解的过程中，涵盖了“电子云”“基态”“泡利原理”等陌生的概念和原理，氢原子只含有一个电子，而对于覆盖在其周围的小点并非电子，而是对核外电子密度的一种描述，故以此来命名。“基态”是对能力最低的原子赋予的名称，又称为“基态原子”。“泡利原理”则是指只有两个原子能同时存在于原子轨道中，且二者之间旋转方向相反[2]。对于高中生而言，这种概念不仅十分陌生，而且内容较为抽象难以理解，这无疑会增加任课教师的授课难度，影响课堂教学效率。部分任课教师倾向于采用类比分析法来对相关概念进行讲解，但受制于上课时长，无法对教材中的概念一一讲解，使得学生难以全面掌握教材内容。

（二）教材体系复杂，传统教学方式效果不佳

《物质结构与性质》教材中，主要是从微观层面的物质构成和宏观角度的元素性质分析对原子的结构与性质、分子的结构与性质、晶体的结构与性质三方面内容进行了详尽阐述，虽然就整本教材的理论内容安排和整体架构设计来说，遵循了由浅入深、循序渐进的原则，意图以此便于学生对教材内容的掌握，但教材涉及的理论内容较为复杂，尤其是对元素性质的分析更加细化，增加了学生理解的难度。在第一章“原子的结构与性质”中，在对原子的构成和原子内部电子的排列顺序等做出了阐述，而且从元素性质分析角度对元素的金属性强度的判断方法进行说明，以两成键元素之间的电负性不同用于定义化合物的种类。在第二章“分子的结构与性质”中，通过从共价键以及分子的观察方式等角度入手，分析了分子的结构特征和表现形式，同时还介绍了价层电子对互斥模型、杂化轨道理论和键的极性等原理和概念，并以“相似相容”理论来对溶解性内容进行分析，深化了对分子结构和性质的相关概念和理论的认知。在第三章“晶体的结构与性质”这一章节中，阐述了晶体的微观基本单元，对晶体的类型做出划分，指出晶体的性质取决于晶体的结构特点，并能够以此来判断物质的熔沸点等性质。通过对整本教材基本内容的分析发现，《物质结构与性质》教材对学生的理论基础和知识点的全面性要求较高，且考虑到内容的复杂性，任课教师必须采取正确的教学方法和学习技巧实现课堂教学的顺利推进。

（三）空间结构类型复杂多样

在《物质结构与性質》教材中，主要涵盖原子、分子和晶体的元素构成和空间结构讲解，而这些内容所涉及的空间结构类型十分多样，只有具备一定的空间想象能力才能对相关理论有深刻理解。如在对电子的空间运动进行讲解时，仅就其运动状态来说就根据能级不同决定了不同的堆积方式，具体可以分为垂直分布的哑铃型、VSEPR模型，以及立体结构等多种空间分布方式。因此，在学习过程中在思想意识层面想象这些空间构成的堆积排列方式有利于对相关理论和原理的深入理解[3]。然而，空间想象力是一种极为抽象的概念，虽然在几何教学中能够对此进行锻炼，但每个学生的空间想象力差别较大，导致学生之间对物质结构与性质的学习产生差异性，特别是对于那些空间想象能力较差的学生来说，会打消学生的学习积极性，不利于教学实践的进行。针对这一状况，很多任课教师采用多媒体教学设备等信息化教学工具来锻炼学生的空间想象力，但空间概念在物质结构学习中涉及的内容非常广泛，无法将这种方法应用于每个概念或原理的讲解中。

（四）结构计算难度大，差错率高

从概念角度来说，晶体是指由原子、分子、离子等众多微观物质构成的单位，且这些微观物质的排列组合遵循一定规则，排列规则的不同和结构差异直接决定着晶体的各种性质。通常来说晶体可以分为离子晶体、原子晶體、分子晶体和金属晶体四种类型，在对不同类型晶体的熔点、密度，以及晶体的微观基本单元之间的距离进行计算的过程中，会涉及大量运算，不仅要求学生掌握一定的运算技巧和能力，而且要求学生有严谨的态度。因为一旦某一计算环节出现差错，将导致整个计算过程错误。在解题运算过程中，很多学生一味地追求解题速度，忽略了运算的准确性，导致数学计算出现错误，使得之前的计算过程前功尽弃。然而，运算能力的培养，并非化学教学的教学目标，难以在实践教学中进行指导，加大了学生学习物质结构与性质的难度。

三、高中物质结构教学策略研究

（一）采用类比分析法对概念进行讲解

《物质结构与性质》这一教材的重点和难点主要集中在对物质的组织构成和各种元素的空间排列差异的相关概念和原理过于抽象，增加了学生的理解难度，同时在学习过程中涉及的空间现象能力和数学运算能力的培养也提升了任课教师的授课难度。针对这一问题，任课教师应采用类比分析法对相关概念进行解读，将抽象化的概念与其他化学学习过程中的常用概念联系起来，让学生能够更加直观地理解物质的结构与性质。在《物质结构与性质》教材中，很多概念的表述是通过描述性较强的话语进行定义的，且相关特征的语言表述过于简单化，对于缺乏理论基础的初学者来说，很难全面理解相关概念的详细含义。具体来说，类比分析法是将两个或两个以上的概念或事物放在一起，罗列出其基本特征，对这些特征进行分析比较，寻找二者的异同点。例如，在人教版《物质结构与性质》第一章第一节《原子结构》的讲解中，能层是对电子能力高低的排序，能级是对同一能层电子数的排列，由于在高中化学学习阶段尚未接触相关概念，学生理解难度很大，任课教师可以用楼层和楼梯等形象化的内容进行讲解，将晦涩难懂的性质直观描述出来。

（二）利用计算机模型等呈现物质结构

在对物质结构讲解的过程中，会因学生的空间想象力不足而影响学生对概念、原理的理解，同时由于学生之间空间想象能力的差距，还会阻碍任课教师正常教学进程的推进。考虑到空间想象能力的培养是一个数学层面的问题，且这一能力的锻炼比较抽象，任课教师可以应用多媒体教学设备和计算机模型对物质构成的空间结构进行描述，生动直观地向学生展示原子、分子和晶体的微观结构。计算机模型是一种将抽象化内容具象化的有效方式，通过模型构建对物质的空间结构进行直观展示，解决学生在《物质结构与性质》学习过程中面临的空间想象力差的问题，起到辅助教学的作用。而且这种教学方式不仅能够促进学生对物质结构的学习，提高学习效率，同时还能激发学生的空间几何感，为高中生其他学科的学习提供有效工具。事实上，在高中化学学习过程中，实物模型、虚拟模型等是在教学过程中应用较多的教学方式，而相较于这些模型化教学方式，计算机模型依托于现代信息技术，利用数字化方式和多媒体教学设备向学生演示原子轨道模型、晶胞模型等相关概念和原理，优化了课堂教学效率，提高了学生的课堂参与感，使学生可以对物质结构形成全方位认识，培养学生的化学核心素养。

（三）利用知识导图整理教学脉络

《物质结构与性质》教学内容涵盖的理论知识繁多，且证明和探究过程较为烦琐，各个相关理论和原理之间缺乏直观联系，学生在学习过程中由于尚未对教材内容形成深刻认识，导致理论知识学习过于分散化，影响了教学效率的提升和预期教学目标的实现。对此，任课教师可以采用思维导图的形式对《物质结构与性质》教材中的知识点和相关理论进行梳理，整理出相关理论之间的联系，让学生能够在头脑中建立完整的知识结构，提高学习的针对性。具体来说，任课教师应对《物质结构与性质》的教材内容进行深入研究，寻找教材的核心知识点，围绕这一中心分散出更多的知识节点，围绕着相关概念和理论向外延伸，建立一个内容完整、逻辑鲜明的知识网络，同时灵活应用表格、图像等形式来增强思维导图的直观性，为了巩固基础化学知识，使学生意识到该课程同化学基础课程之间的联系，还应结合教材内容穿插相应的知识点。任课教师将绘制好的思维导图发放给同学或利用互联网媒体共享，待课堂教学结束后，任课教师应要求学生根据对教材的掌握程度独自绘制知识导图，既巩固学生对教材内容的理论知识，又有利于激发学生的发散性思维。

（四）应用小组合作模式进行问题探究

考虑到《物质结构与性质》涉及的理论和原理内容较为抽象，仅靠任课教师对教材理论知识的讲解难以帮助学生正确理解，影响课堂教学质量的提升。相较基础化学课程而言，《物质结构与性质》涉及的知识点更为细化，且对学生的非化学核心素养，如空间想象能力和数学运算能力等均会对物质结构教学产生影响。因此，基于学生自身知识结构的不同和兴趣爱好的主体差异性，任课教师可以将班级内学生划分为不同的兴趣学习小组，接着向学生安排特定问题，以小组合作的形式对课堂问题进行探讨，从而充分发挥每个成员的个人特点，既帮助学生深化了对教材内容的理解，又有利于学生化学核心素质培养。例如，在课堂教学过程中，部分学生对化学基础知识有着良好的掌握和运用，另外一些学生在空间结构塑造和数学计算等方面存在着优势，所以小组合作的方式对问题进行讨论能够发挥学生之间的优势，弥补自身劣势，掌握扎实的理论知识内容。学生应在实际学习过程中将取得的进步充分应用于社会实践，优化物质结构教学的核心内容讲解。

结束语

综合以上分析，《物质结构与性质》作为高中化学体系中的主要构成要素，由于教材内容繁杂、概念分析内容较多等问题的限制，影响了物质实践课程的顺利推进。因此，本文基于学生核心素养培养，探究了核心素养培养的价值，以及当前高中物质结构教学存在的问题，分别从采用类比分析法对概念进行讲解、利用计算机模型等呈现物质结构、利用知识导图整理教学脉络和应用小组合作模式进行问题探究，为促进相关理论的传承和发展提供良好保障。

参考文献

[1]吕艳，刘文兵.基于学科理解的初中化学“物质结构”教学：以“醋酸的构成”为例[J].中学化学教学参考，2021（7）：23-24.

[2]赵立新.高中化学“物质结构与性质”模块教学实施的调查研究[D].石家庄：河北师范大学，2020.

[3]何琦.空间想象能力对高中化学物质结构知识学习的影响[J].化工管理，2018（2）：23.