基于學(xué)科能力構(gòu)建的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)

一、基于學(xué)科能力構(gòu)建的高中化學(xué)教學(xué)實(shí)施的意義

一是可以引領(lǐng)學(xué)生跨越知識(shí)的淺灘，深人化學(xué)知識(shí)的浩瀚海洋。這一過(guò)程中，教學(xué)不再僅僅是知識(shí)的傳授與記憶，而是成為一場(chǎng)引領(lǐng)學(xué)生探索未知、理解本質(zhì)、應(yīng)用創(chuàng)新的奇妙旅程。

二是能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力，助力學(xué)生全面發(fā)展，使科學(xué)素養(yǎng)這一現(xiàn)代公民不可或缺的品質(zhì)，在高中化學(xué)課堂上得到生動(dòng)的詮釋。

三是核心素養(yǎng)下基于學(xué)科能力構(gòu)建的高中化學(xué)教學(xué)符合新課改的教學(xué)要求，有助于轉(zhuǎn)變課堂價(jià)值取向，實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)至上向能力提升的順利過(guò)渡。

二、學(xué)科能力

化學(xué)學(xué)科能力極具學(xué)科特質(zhì)，是一種復(fù)雜的心理結(jié)構(gòu)，是基于學(xué)科特性延伸出來(lái)的能力要素，具有個(gè)體差異性、層次性、階段性、連續(xù)性的特征。它不僅僅局限于對(duì)化學(xué)概念、原理的深刻理解，更是一種科學(xué)探究方法的掌握、科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)以及科學(xué)精神的傳承。

三、高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）教學(xué)目標(biāo)、主要問(wèn)題和學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.教學(xué)目標(biāo)

（1）提升學(xué)生的微觀結(jié)構(gòu)認(rèn)知能力，即理解分子內(nèi)部原子、離子間的相互作用（如離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵等）及其如何決定分子的空間構(gòu)型和性質(zhì)。通過(guò)復(fù)習(xí)，學(xué)生能夠正確識(shí)別不同類型的化學(xué)鍵，分析其對(duì)分子穩(wěn)定性的影響，以及預(yù)測(cè)未知分子的可能結(jié)構(gòu)。

（2）學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析和結(jié)論推導(dǎo)等科學(xué)探究活動(dòng)，通過(guò)親手操作加深對(duì)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間關(guān)系的理解；培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、科學(xué)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)技能，為他們未來(lái)的科研活動(dòng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（3）能用化學(xué)原理和方法解釋生活中的化學(xué)現(xiàn)象，如藥物分子的作用機(jī)制、材料的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)關(guān)系等，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)應(yīng)用意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)。

2.主要問(wèn)題

（1）基礎(chǔ)差異

高三學(xué)生雖已學(xué)習(xí)一定的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，但由于學(xué)習(xí)時(shí)間長(zhǎng)、知識(shí)點(diǎn)多且復(fù)雜，學(xué)生之間在基礎(chǔ)知識(shí)的掌握上存在差異。

（2）理論與實(shí)踐脫節(jié)

“分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)\"這一主題涉及大量的化學(xué)理論和概念，如化學(xué)鍵、分子間作用力、分子構(gòu)型等，學(xué)生難以將抽象的理論知識(shí)與具體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或生活實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，在實(shí)際學(xué)習(xí)中也存在理論與實(shí)踐脫節(jié)的問(wèn)題。

（3）知識(shí)深度與廣度的平衡

在高三復(fù)習(xí)階段，學(xué)生需要在有限的時(shí)間內(nèi)掌握大量的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)還需要對(duì)部分重要內(nèi)容進(jìn)行深入理解和拓展。然而，在實(shí)際教學(xué)中，教師往往難以平衡知識(shí)的深度與廣度，導(dǎo)致學(xué)生不是知識(shí)面過(guò)窄，就是對(duì)某些知識(shí)點(diǎn)理解不夠深入。

3.學(xué)習(xí)目標(biāo)

第一課時(shí)：化學(xué)鍵與分子間作用力

（1）理解力能夠準(zhǔn)確理解化學(xué)鍵（離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵）

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

（2）分析力

能夠分析不同物質(zhì)中化學(xué)鍵的類型及其與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系；識(shí)別并解釋分子間作用力在物質(zhì)宏觀性質(zhì)中的具體表現(xiàn)。

（3）綜合應(yīng)用能力

能夠?qū)⒒瘜W(xué)鍵和分子間作用力的知識(shí)應(yīng)用于解釋日常生活中的化學(xué)現(xiàn)象，如水的高沸點(diǎn)與氫鍵的關(guān)系。

第二課時(shí)：分子的空間結(jié)構(gòu)與價(jià)層電子對(duì)互斥理論

（1）理解力

深入理解分子的空間結(jié)構(gòu)，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(jiàn)構(gòu)型。掌握價(jià)層電子對(duì)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(jié)構(gòu)。

（2）分析力

分析其穩(wěn)定性與構(gòu)型的關(guān)系。分析孤電子對(duì)的存在對(duì)分子構(gòu)型的影響，理解孤電子對(duì)增加了電子對(duì)間的排斥力，從而影響分子構(gòu)型。

（3）綜合應(yīng)用能力

通過(guò)實(shí)際例題練習(xí)，提高學(xué)生運(yùn)用VSEPR理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力，如預(yù)測(cè)未知分子的構(gòu)型，

第三課時(shí)：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(guò)程。掌握常見(jiàn)原子（如C、N、O等）的雜化方式及其對(duì)分子構(gòu)型的影響。了解配合物的基本概念、組成及命名規(guī)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(gòu)型及其穩(wěn)定性。通過(guò)具體配合物的例子，分析配體、中心原子及配位數(shù)等因素對(duì)配合物性質(zhì)的影響。

（二）教學(xué)過(guò)程

第一課時(shí)：化學(xué)鍵與分子間作用力

1.教學(xué)導(dǎo)人

教師用多媒體設(shè)備播放時(shí)長(zhǎng)2分30秒的《水分子循環(huán)》紀(jì)錄片片段，畫(huà)面為冰川融水形成溪流的場(chǎng)景時(shí)暫停視頻，用激光筆指向投影幕布上放大標(biāo)注的 _H2O 分子結(jié)構(gòu)示意圖，向全班提出核心問(wèn)題：“液態(tài)水蒸發(fā)為水蒸氣時(shí)，破壞的是分子內(nèi)作用力還是分子間作用力？\"教師將問(wèn)題書(shū)寫(xiě)于黑板右側(cè)，組織四人小組進(jìn)行3分鐘的討論，要求各小組結(jié)合九年級(jí)物理相變知識(shí)及高一化學(xué)鍵概念展開(kāi)辯論，并指定第二組記錄員將“分子間作用力影響物質(zhì)狀態(tài)變化\"的結(jié)論譽(yù)寫(xiě)在教室側(cè)邊白板上。

2.新課講授

① 化學(xué)鍵：教師取出離子鍵演示教具，將貼有Na標(biāo)識(shí)的黃色泡沫球與CI標(biāo)識(shí)的綠色泡沫球分別置于磁力白板兩側(cè)，移動(dòng)小球展示電子轉(zhuǎn)移過(guò)程時(shí)同步解說(shuō)：“鈉原子失去電子形成 Na⁺ ，氯原子獲得電子形成CI，陰陽(yáng)離子通過(guò)靜電作用形成離子鍵?！?/p>

在講解共價(jià)鍵時(shí)，教師調(diào)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(qū)域用閃爍光效標(biāo)注，對(duì)比展示 O₂ 分子中均等的電子云分布，引導(dǎo)學(xué)生觀察極性鍵與非極性鍵的電子對(duì)偏移差異。針對(duì)配位鍵的特殊性，教師用不同顏色的磁貼代表 NH₃ 的孤對(duì)電子和 H⁺ 的空軌道，在黑板上動(dòng)態(tài)演示 NH₄⁺ 的形成過(guò)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(gè)試劑瓶置于講臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生觀察室溫下液面高度差異，同步在黑板繪制烷烴熔沸點(diǎn)隨碳原子數(shù)增加而升高的折線圖。

講解氫鍵時(shí)，教師將兩支溫度計(jì)分別插入水和乙醇中加熱，當(dāng)水溫升至 98^°C 時(shí)，對(duì)比乙醇 78.5^°C 的沸騰現(xiàn)象，用磁吸式分子模型拼接水分子間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)調(diào)氫鍵對(duì)水異常高沸點(diǎn)的作用。為強(qiáng)化認(rèn)知，教師要求學(xué)生在筆記本上繪制鄰硝基苯酚分子內(nèi)氫鍵與間硝基苯酚分子間氫鍵的對(duì)比示意圖，隨機(jī)抽取兩名學(xué)生到黑板前用彩色粉筆完成圖示。

活動(dòng)設(shè)計(jì)一：化學(xué)鍵類型判斷

活動(dòng)目的：鞏固學(xué)生對(duì)化學(xué)鍵類型的理解，提高判斷能力。

活動(dòng)步驟：

教師向各小組分發(fā)印有 NaCl，H₂O，CO²，NH₄Cl 等10種化合物結(jié)構(gòu)式的學(xué)習(xí)單，要求學(xué)生在5分鐘內(nèi)用藍(lán)色記號(hào)筆圈出離子鍵、紅色筆標(biāo)注共價(jià)鍵、綠

色筆標(biāo)記配位鍵。

第三組學(xué)生在判斷 NH₄Cl 時(shí)出現(xiàn)爭(zhēng)議，教師取出晶體結(jié)構(gòu)模型，指出銨根離子與氯離子間為離子鍵，而銨根內(nèi)部N-H鍵包含三個(gè)普通共價(jià)鍵和一個(gè)配位鍵。

活動(dòng)結(jié)束時(shí)，教師選取第五組完成的學(xué)習(xí)單進(jìn)行實(shí)物投影展示，用黃色熒光筆標(biāo)出該組將 CO₂ 中的雙鍵誤判為兩個(gè)單鍵的錯(cuò)誤，并重新播放碳氧雙鍵形成過(guò)程的慢速動(dòng)畫(huà)加以糾正。

活動(dòng)設(shè)計(jì)二：分子間作用力影響實(shí)驗(yàn)

活動(dòng)目的：直觀感受分子間作用力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。

活動(dòng)步驟：

教師在實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(xué)生操作A組實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師巡回指導(dǎo)第三組調(diào)整浴槽至 -100^°C ，觀察丙烷首先液化現(xiàn)象，并記錄各物質(zhì)相變溫度。

處理B組數(shù)據(jù)時(shí)，教師用電子天平稱量等體積水與乙醇的質(zhì)量，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)氫鍵對(duì)密度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師將第四組測(cè)得的水沸點(diǎn)數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)值偏差過(guò)大的情況作為案例，帶領(lǐng)學(xué)生排查溫度計(jì)校準(zhǔn)、加熱均勻性等誤差來(lái)源，培養(yǎng)實(shí)證研究思維。

第二課時(shí)：分子的空間結(jié)構(gòu)與價(jià)層電子對(duì)互斥理論

1.教學(xué)導(dǎo)入

教師在黑板中央繪制甲烷、氨氣、水分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，用彩色粉筆標(biāo)出各分子鍵角數(shù)據(jù)，拋出問(wèn)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(xué)生回憶VSEPR理論后，教師展示1957年吉列斯比發(fā)表該理論的原始論文封面圖片，強(qiáng)調(diào)理論發(fā)展與結(jié)構(gòu)化學(xué)研究的關(guān)系。

2.新課講授

① 分子的空間結(jié)構(gòu)：教師操作3D全息投影儀展示甲烷正四面體結(jié)構(gòu)，逐幀旋轉(zhuǎn)模型使學(xué)生觀察四個(gè)C-H鍵的等同性。講解氨分子三角錐形結(jié)構(gòu)時(shí)，教師用可變形分子模型將其中一個(gè)N-H鍵向下彎曲，模擬孤對(duì)電子對(duì)分子構(gòu)型的影響。為加深理解，教師分發(fā)透明膠片，要求學(xué)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(jié)構(gòu)，完成后將膠片疊加在投影儀上驗(yàn)證準(zhǔn)確性。

② 價(jià)層電子對(duì)互斥理論：教師用磁貼構(gòu)建理論公式：價(jià)層電子對(duì)數(shù) （中心原子價(jià)電子數(shù) ⁺ 配位原子提供電子數(shù) 電荷數(shù)）/2，結(jié)合實(shí)例分步演算。講解 SO₄^2- 時(shí)，教師用紅色磁扣代表硫的6個(gè)價(jià)電子，藍(lán)色磁扣表示每個(gè)氧原子提供的0個(gè)電子（視為配位原子），黃色磁扣補(bǔ)充2個(gè)負(fù)電荷電子，最終得出（ （6+0+2）/ 2=4 對(duì)，對(duì)應(yīng)正四面體結(jié)構(gòu)。為檢驗(yàn)理解程度，教師突然擦去 PO₃^- 的電荷符號(hào)，要求學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算并引發(fā)關(guān)于負(fù)電荷影響的深度討論。

活動(dòng)設(shè)計(jì)一：VSEPR理論應(yīng)用練習(xí)

活動(dòng)目的：加深學(xué)生對(duì)VSEPR理論的理解和應(yīng)用能力。

活動(dòng)步驟：

教師發(fā)布包含 SO₂，SF₄，ICl₃ 等10個(gè)分子的練習(xí)題，要求學(xué)生在20分鐘內(nèi)完成價(jià)層電子對(duì)數(shù)計(jì)算及構(gòu)型預(yù)測(cè)。

巡視過(guò)程中，教師發(fā)現(xiàn)第七組學(xué)生在計(jì)算 ICl₃ 的孤對(duì)電子數(shù)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，及時(shí)用電子式板書(shū)演示：碘原子價(jià)電子數(shù) 7+3×1=10 ，電子對(duì)數(shù) =（10+0）/2=5 其中3對(duì)成鍵電子，2對(duì)孤對(duì)電子，對(duì)應(yīng)T形結(jié)構(gòu)。

練習(xí)結(jié)束后，教師用智能平板展示 NH₄⁺ 的四面體結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)演化過(guò)程，特別標(biāo)注配位鍵不影響VSEPR理論的應(yīng)用原則。

活動(dòng)設(shè)計(jì)二：分子模型構(gòu)建活動(dòng)目的：加深學(xué)生對(duì)分子空間結(jié)構(gòu)的直觀認(rèn)識(shí)。

活動(dòng)步驟：

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

在模型展示環(huán)節(jié)，教師發(fā)現(xiàn)第二組搭建的乙烯分子存在鍵角偏差，立即用激光測(cè)角儀測(cè)量實(shí)際模型鍵角為 118^° ，與理論值 120^° 對(duì)比后，引導(dǎo)學(xué)生分析泡沫球體積差異對(duì)空間排布的影響。

活動(dòng)尾聲，教師將苯分子凱庫(kù)勒模型與現(xiàn)代離域 π 鍵模型并置展示，組織學(xué)生討論VSEPR理論在

復(fù)雜分子中的適用邊界。

A第三課時(shí)：雜化軌道理論與配合物

1.教學(xué)導(dǎo)入

回顧前兩課時(shí)學(xué)習(xí)的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考：“除了價(jià)層電子對(duì)互斥理論外，還有哪些因素會(huì)影響分子的空間結(jié)構(gòu)？\"從而引出本節(jié)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(guò)程，強(qiáng)調(diào)雜化軌道對(duì)分子空間結(jié)構(gòu)的影響。通過(guò)實(shí)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

配合物：介紹配合物的基本概念、組成及命名規(guī)則。詳細(xì)講解配體、中心原子、配位數(shù)等概念及其在配合物中的作用。通過(guò)實(shí)例（如鐵離子與氰根離子的配合物）展示配合物的形成過(guò)程及性質(zhì)特點(diǎn)。

活動(dòng)設(shè)計(jì)一：雜化軌道類型判斷與空間結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

活動(dòng)目的：提高學(xué)生判斷雜化軌道類型并預(yù)測(cè)分子空間結(jié)構(gòu)的能力。

活動(dòng)步驟：

① 教師提供一系列中心原子及其配體信息，要求學(xué)生判斷中心原子的雜化類型并預(yù)測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)。

② 學(xué)生獨(dú)立完成練習(xí)后，分組討論答案并交流解題思路。

③ 教師總結(jié)，強(qiáng)調(diào)雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

活動(dòng)設(shè)計(jì)二：配合物性質(zhì)探究

活動(dòng)目的：通過(guò)實(shí)驗(yàn)或案例分析探究配合物的性質(zhì)特點(diǎn)及其影響因素

活動(dòng)步驟（以案例分析為例）：

① 教師提供幾個(gè)典型的配合物實(shí)例（如血紅蛋白中的鐵配合物、催化劑中的過(guò)渡金屬配合物等），介紹它們的結(jié)構(gòu)和功能。

② 學(xué)生分組討論這些配合物的性質(zhì)特點(diǎn)及其在實(shí)際應(yīng)用中的作用。

③ 每組選代表匯報(bào)討論結(jié)果，其他學(xué)生提問(wèn)或補(bǔ)充。

④ 教師總結(jié)，強(qiáng)調(diào)配合物在生物、醫(yī)藥、材料科學(xué)等領(lǐng)域的重要性及其研究?jī)r(jià)值。

（三）基于學(xué)科能力構(gòu)建的高中化學(xué)教學(xué)的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

1.評(píng)價(jià)內(nèi)容（1）知識(shí)掌握情況

注重學(xué)生對(duì)“分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”主題核心知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。這包括化學(xué)鍵（離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵）的類型、特征及其形成過(guò)程；分子間作用力（范德華力、氫鍵）對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響；分子的空間結(jié)構(gòu)及其與價(jià)層電子對(duì)互斥理論的關(guān)系；雜化軌道理論的應(yīng)用；以及配合物的基本概念、組成及性質(zhì)特點(diǎn)等。

（2）學(xué)科能力發(fā)展

關(guān)注學(xué)生在化學(xué)學(xué)科能力方面的發(fā)展。這包括理解能力（準(zhǔn)確理解概念、原理及其相互關(guān)系）分析能力（運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析化學(xué)現(xiàn)象和問(wèn)題）綜合應(yīng)用能力（將所學(xué)知識(shí)綜合應(yīng)用于解決復(fù)雜化學(xué)問(wèn)題）以及科學(xué)探究能力（能進(jìn)行簡(jiǎn)單的化學(xué)實(shí)驗(yàn)或案例分析，提出假設(shè)并驗(yàn)證）。

2.評(píng)價(jià)方式（1）形成性評(píng)價(jià)

在教學(xué)過(guò)程中，采用形成性評(píng)價(jià)方式，通過(guò)課堂觀察、提問(wèn)、小組討論、作業(yè)練習(xí)等多種手段，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和問(wèn)題，并給予及時(shí)反饋和指導(dǎo)。這種評(píng)價(jià)方式有助于教師調(diào)整教學(xué)策略，幫助學(xué)生及時(shí)糾正錯(cuò)誤，鞏固所學(xué)知識(shí)。

（2）總結(jié)性評(píng)價(jià)

在教學(xué)結(jié)束后，采用總結(jié)性評(píng)價(jià)方式，通過(guò)考試、測(cè)試、項(xiàng)目報(bào)告等形式，全面評(píng)估學(xué)生對(duì)“分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)\"主題的掌握情況。這種評(píng)價(jià)方式有助于教師了解教學(xué)效果，發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的不足，并為后續(xù)教學(xué)提供參考。

（3）表現(xiàn)性評(píng)價(jià)

此外，還可以采用表現(xiàn)性評(píng)價(jià)方式，通過(guò)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作、案例分析、小組討論等活動(dòng)中的表現(xiàn)來(lái)評(píng)價(jià)其學(xué)科能力。這種評(píng)價(jià)方式更加注重學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（作者單位：貴州省望謨民族中學(xué)）

編輯：蔚慧敏