中学化学课堂教学内容结构化策略个案调查

中学化学课堂教学内容结构化策略个案调查摘要：《普通高中化学课程标准》（2017年版）指出，“化学教学内容的组织，应有利于促进学生从化学学科知识向化学学科核心素养的转化，而内容的结构化则是实现这种转化的关键”。为了探查中学化学课堂教学内容结构化的策略，将课程标准关于内容结构化的要求作为分析框架，选取5节化学课堂教学进行视频分析和内容分析。分析发现：在化学知识结构化方面，教师主要采取问题导向结构化、知识层级结构化、思维导图结构化等3种策略；在认识思路结构化方面，教师主要采取认识思路模型、控制变量思想、实验与理论结合、位-构-性等4种策略；在核心观念结构化方面，教师主要采取变化观、实验观、结构决定性质、绿色化学观、宏-微-符等5种策略。结合分析结果，对教师提出改进建议。关键词：结构化思维；中学化学；课堂教学Abstract:The

GeneralHighSchoolChemistryCurriculumStandards

(2017Edition)states,"Theorganizationofchemistryteachingcontentshouldfacilitatethetransformationofstudents'knowledgeofchemistryintocorecompetenciesinthediscipline,andthestructuringofcontentiskeytoachievingthistransformation."Toexplorestrategiesforstructuringcontentinhighschoolchemistryclassrooms,thecurriculumstandards'requirementsforcontentstructuringwereusedasananalyticalframework.Fivechemistryclassroomteachingsessionswereselectedforvideoandcontentanalysis.Theanalysisrevealedthatintermsofstructuringchemicalknowledge,teachersprimarilyemployedthreestrategies:problem-orientedstructuring,hierarchicalknowledgestructuring,andmindmapstructuring.Forstructuringcognitiveapproaches,teachersmainlyusedfourstrategies:cognitivemodelframeworks,controlvariablethinking,integrationofexperimentandtheory,andthestructure-propertyrelationship.Instructuringcoreconcepts,teacherspredominantlyappliedfivestrategies:theconceptofchange,experimentalperspective,structure-determines-property,greenchemistryperspective,andthemacroscopic-microscopic-symbolictriad.Keywords:StructuredThinking;HighSchoolChemistry;ClassroomTeaching1研究背景1.1结构化思维教学方式是高中课标提倡的《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》指出，当下学科教学的价值取向是培养学生的核心素养，核心素养是一种结构化的学习能力，而结构化的学习能力集中体现在结构化思维能力上[1]。同时《新课标》指出，教学内容结构化主要有三种形式：知识的结构化、认识思路的结构化和核心观念的结构化[1]。“结构”来源于布鲁纳所提出的结构主义，可以知道学科结构即学科的基本原理、基本概念及其相互关系。化学知识结构是存在于个体之外的知识，是人类的一般知识，以著作、论文等形式存在[2]。这些知识经过长时间的演化与更新，成为了现在人们所公认。化学认知结构是储存于个体长时记忆系统内有关化学的陈述性知识和程序性知识（包括策略性知识）的实质性内容和它们彼此之间的联系[3]。每个人的认知结构受个人理解能力等因素影响，具有鲜明的个体特征。结构化的知识有利于学生学习从碎片化走向单元整体、有利于知识从浅层学习走向深度建构、有利于教学从题海战术走向素养培养[4]。1.2结构化思维是发展学生高阶思维的一种模式结构化思维即复合型的高阶思维之一。结构化思维利用问题的导向和强逻辑性将散乱的信息条理化，提炼出清晰的知识体系，为学生解决真实、复杂的问题提供强有力的分析框架，继而培养学生思维的条理化[5]。结构化思维教学在各学科、各年级均有很强的实用价值，在化学教学中，结构化思维体现在大概念教学、项目式教学、实践教学等多种教学方法之中。1.3结构化思维在化学课堂教学中有着课堂实践基础有教师围绕Π键进行了结构化思维教学方式的讨论，在对学科内容理解的基础上，构建了“形成——特征——表征”结构化认识思路，并运用这个思维模型开展问题解决。还有教师围绕“菠菜能否补铁”的生活化问题情境，通过“菠菜含不含铁—菠菜中贴的含量—菠菜能不能补铁—如何科学补铁”系列研究，并且指出“结构化思维是将各个思考部分系统有序地搭建或者排列组合”，同时结合项目式教学展开课堂[6]。王钦忠老师以“物质的分类”为例，指出学生认识顺序的概念教学方法是“例子—规则—例子”，基于大概念教学对教学内容进行结构化，并提出了结构化模型[7]。1.4当前研究现状当前关于高中化学课堂内容结构化的策略研究较为匮乏，尤其是从课堂观察角度分析教师策略的研究更为少见。现有研究多聚焦于教学方法改进、学生学习效果提升及课程内容优化，而对教师如何在实际课堂中结构化教学内容的探讨不足。虽然课堂观察逐渐成为研究教学实践的重要方法，但在高中化学领域的应用仍不常见，缺乏对教师策略的分析。2文献综述2.1内容结构化课标指出，化学教学内容的组织，应有利于促进学生从化学学科知识向化学学科核心素养的转化，而内容的结构化则是实现这种转化的关键[1]。2.1.1结构化概念界定结构化即使事物的各部分按照一定逻辑和方式进行组织、连接，使之形成具有整体性、层次性和功能性的样态[8]。在学习高中化学知识的过程中，内容结构化具体体现在将零散的、碎片化的化学知识按照其内在逻辑进行归纳和整理，有助于高中化学知识体系的建立。以人教版必修一第四章“原子结构与元素周期表”为例，元素周期表依据原子序数递增顺序和核外电子排布规律，形成具有周期性变化的整体。这种结构化思维使得化学知识呈现出条理性和逻辑性，能够提升学生的学习效率，是解决实际生活中化学问题的关键。2.1.2基于知识关联的结构化及策略（1）知识结构化将各部分知识按照一定的规则组合成逻辑清晰、组织有序、功能完整的知识系统[8]。将知识结进行构化的理念深深植根于教育理念与实践之中，指导教师优化课程内容、创新教学方式、完善教学体系等，深入推动基础教育改革。（2）教师可以采用多种策略实现知识结构化。如语言形式、表格形式、思维导图式、概念图式、网络图式，化学教学依据合适的化学知识结构化呈现方式，塑造学生思维活动多样的结构化，进而达成化学学科核心素养的结构化，实现真真正正发展学生思维能力的理念[9]。2.1.3基于认识思路的结构化及策略（1）认识思路的结构化即“从学科本原对物质及其变化的认识过程的一种概括”[1]。能建立知识与素养之间的桥梁，最终达到实现素养培养与强化的目的。所谓认识思路的结构化，就是引导学生形成稳定的认识思维，使学生能够按照一定的方向和路线科学地完成认识活动[10]。（2）中学化学有很多独具学科特色的认识思路。例如，科学界对原子结构的认知历程，体现在“原子模型的发展演变”过程中。在开展“元素周期表与元素性质”的教学时，需着重引导学生建立"位置-结构-性质"的认知框架。此外还有包括，控制变量思想、价-类二维图、原电池思维模型等。（3）注重认识思路结构实施的策略。在教学过程中，需要结合学生已有的认知水平对知识进行阐述，并引导学生借助语言、符号、图示等方式对知识进行具体化。注重认识的模型化，思考如何帮助学生将认识内容所涉及的认识角度、步骤、方法、内容等概括成便于理解和迁移的认识思路模型[11]。2.1.4基于核心观念的结构化及策略核心观念结构化是对物质及其变化的本质和其认识过程的进一步抽象，以促使学生建构和形成化学学科的核心观念[1]。高中化学核心观念对学生深入理解化学、掌握相应知识极其重要。通过持续的协作探究，学生的核心观念将逐步深化和完善，从而更易于构建系统化的知识体系，完善学生化学核心素养。教学实施过程中，教师需着重关注核心概念的系统化整合，循序渐进地促进学生化学认知体系的构建，从而培养其学科关键能力。3研究设计3.1研究问题3.1.1探索中学化学课堂中知识结构化教学模式的实施策略探索中学化学课堂中知识结构化教学模式的实施策略，包括如何将化学知识按照其内在逻辑进行系统化组织与呈现，以及如何设计教学情境和课堂活动以促进学生形成结构化知识体系。如何通过提问、活动等方式引导学生掌握科学的认知路径，从而实现从碎片化学习到整体性学习。化学知识结构化的顺利进行，一定要基于学生的已有认知结构，教师必须了解学生的知识架构，并根据学生现有的实际认知情况和对知识的理解水平，结合化学学科知识结构，寻求最佳的知识结构呈现方式，帮助学生头脑中的知识系统化、层次化、结构化，以达到最佳的理解效果，这对于教师来说既是考验，也是有效提升教学水平的好方法[12]。3.1.2探索中学化学课堂中知识结构化教学模式的实施策略中学化学教师在结构化内容教学中能够围绕大概念和单元整体设计组织教学，注重知识的系统性和逻辑性，帮助学生逐步解决复杂问题。在实际教学中，教师首先要将教材进行加工整合，对各章节的知识点进行充分剖析理解[13]，而不是对信息的简单输送。对大概念的理解不够深入，知识衔接不清晰，单元设计流于形式，教学目标和活动设计缺乏层次性，情境创设与内容的关联性不强，影响了学生系统化知识结构和高阶思维能力的形成。教师应深化对大概念的理解，优化知识衔接与逻辑性，细化教学目标与内容设计，创设与教学内容紧密相关的情境，设计层次化的课堂活动，促进学生知识的整合与迁移，提升其解决复杂问题的能力。3.2研究内容3.2.1探查高中化学教师结构化思维教学方式的具体表现选取五个具有代表性课堂进行研究分析，教师在教学过程中，在实际教学课堂上，知识结构化的实现路径及其呈现方式，这些形式对学生结构化思维的培养有何意义。3.2.2对高中化学教师实施结构化思维方式提出意见和建议采用不同的知识结构的表现形式，采用更具逻辑思维的提问等，对学生而言更易于理解和接受的方法，培养学生的结构化思维。3.3研究方法文献法文献法主要用于梳理结构化思维教学的理论基础、发展脉络及最新研究进展，为研究提供理论支撑。通过图书馆资源、互联网平台和电子数据库（如CNKI、WebofScience等），广泛搜集与结构化思维教学、化学课堂教学设计、核心素养培养等相关的文献。结合《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》等政策文件，明确结构化思维教学在化学教学中的重要性及其与核心素养培养的关系。3.3.2视频分析法分析法用于观察和分析高中化学教师在课堂中实施内容结构化的具体表现。选取五个具有代表性的高中化学课堂教学视频作为研究样本，确保样本涵盖不同教学内容（如元素化合物、物质结构、化学反应原理等）和教学形式（如新授课、实验课等）。对教学视频进行逐帧分析，重点关注教师在课堂中如何呈现知识结构、设计教学情境、组织课堂活动以及引导学生形成结构化思维。3.3.3文本分析方法文本分析法用于对教学设计方案、课堂实录文本、学生反馈等文本资料进行系统分析，以揭示教师结构化思维教学的设计意图和实施特点。对教学设计方案进行分析，重点关注教师如何设计教学目标、教学情境、知识结构图、问题链等，以体现结构化思维教学的特点。从静态文本中提取教师的教学设计思路和实施策略，为研究提供丰富的质性数据，帮助全面评估结构化思维教学的实施效果。3.4研究过程3.4.1分析样本本研究选取5节高中化学课例，课例均来源于人教版高中化学课堂教学。5节课例中，选自高中的必修的有3节课，选自选择性必修的有2节课。课例的基本信息见表3.1，课例基本信息。表3.1课例基本信息序号课例内容课例所属主题课例所在学段课例类别1配合物物质结构选择性必修新授2原子结构与元素性质物质结构必修新授3探究影响化学反应速率的因素化学反应原理必修新授4从氮气到硝酸元素化合物必修新授5双液原电池化学反应原理选择性必修新授3.4.2分析框架（1）知识结构化策略。即按照化学学科知识按照其内在逻辑整合起来，可以用思维导图，网络图，概念图等方式。例如，对于化学键知识结构化如图3-1所示。清晰呈现出化学键、离子键、共价键、极性键、非极性键之间的包含或并列关系。还可以在该图上加上具体物质，便于学生将微观化学键与具体物质建立联系。图3-1化学键知识结构化（2）认识思路结构化策略。课标定义为：从学科本原对物质及其变化的认识过程的一种概括[1]。高中化学有其特有的认识思路，比如“位-构-性”的关系，价-类二维图模型，原电池模型等。（3）核心观念结构化策略。课标定义为：对物质及其变化的本质和其认识过程的进一步抽象。如对工业生产硝酸这一过程进一步抽象概括，从废气处理这一角度，培养学生“绿色化学观”，这是“科学态度与社会责任”这一化学学科核心素养的具体体现。3.4.3分析过程（1）首先，对所选样本视频进行文字转录，然后对文本进行分析。以“原子结构与元素性质”教学片断（7分钟）的分析为例：视频转录教学过程：【师】卤素单质还可以跟氢气反应，请大家仔细观察表格，从这个表格当中我们可以得出什么结论呢？请你来说一下。【生】上面单质反应的更充分，更剧烈一些，反应条件更简单。越到碘反应条件就比较苛刻。【师】从上到下越来越难反应，说明了什么？这些卤素单质跟氢气反应的时候他们作什么剂？【生】氧化剂，氧化性越来越弱。【师】非常好，请坐。那通过这些信息，我们除了能够推理出单质的氧化性，还可以推理出什么呢？请再次阅读信息卡片。这里又出现了一个新的名词：非金属性。S最高价氧化物对应的水化物即H2SO4。那依据这个信息卡片，请同学们说一说，从氟到碘的元素非金属性强弱顺序怎样？【生】非金属性的话，是氟大于氯大于溴大于碘。【师】也就是从上到下，它是减弱的，你的证据在哪里呢？【生】他们与氢气反应生成气态氢化物的话，从上往下逐渐变难。【师】根据他们跟氢气化合的难易，对吧。很好，请坐。根据这个信息卡片以及元素的非金属性，请大家再判断一下，他们生成氢化物的稳定性，最稳定的是谁？最不稳定的是谁?【生】最稳定的是氟化氢，最不稳定的碘化氢。【师】好的请坐，我们来验证一下看一下，确实如此。而且大家来看，氢气和碘单质生成碘化氢这个反应，它是一个可逆反应。说明它们化合的同时，碘化氢又分解了，从这里也可以反映出，碘化氢它很不稳定。我们继续来看，根据元素的非金属性和信息卡片，请同学们讨论一下，下列这些酸，大家可以推理出哪些酸的酸性强弱呢？请同学们4个人一个小组来讨论一下，好开始吧。【师】好，差不多了。你们组好像讨论的挺激烈的，谁来说说看？那你来说吧。【生】高氯酸大于高溴酸大于高碘酸。【师】那你是怎么选出这3种酸的呀【生】因为非金属性越强，最高价氧化物对应的，酸性越强。【师】你观察的非常仔细，那么这里有两个重要的点，大家注意一下。第一氧化物对应的水化物，它一定是含氧酸；第二是最高价。在这里盐酸是常见的一种强酸，但它是无氧酸，所以我们不能通过非金属性强弱，把它推出来。还有这里的氯酸，它是含氧酸，但不是最高价，所以我们通过非金属性强弱，也无法推理出它的酸性强弱。从原子结构角度分析氟族元素非金属性递变规律。【生】随着原子半径的增大（F＜Cl＜Br＜I），得电子能力依次递减，导致非金属性逐渐减弱。（2）分析过程问题引领结构化策略是一种以问题为导向的教学方法，通过设计层次化、逻辑性强的问题链，引导学生从现象到本质逐步深入思考，构建系统化的知识体系。该策略强调以学生为中心，通过问题驱动激发探究兴趣，培养逻辑推理、证据分析和科学探究能力，同时促进知识迁移与应用，提升学习效率与深度，适用于化学等理科教学。教师提问：“卤素单质与氢气反应，从上到下越来越难反应，说明了什么？这些卤素单质跟氢气反应时作什么剂？”学生回答：“氧化剂，氧化性越来越弱。”教师通过问题引导学生从反应条件的变化推理出氧化性的强弱，体现了从现象到本质的逻辑推进。教师提问：根据信息卡片，具体见图3-4-3，从氟单质到碘单质，与氢气反应有怎样的规律？学生回答：与氢气反应越来越难。教师追问：从氟到碘的元素非金属性强弱顺序怎样？学生回答：非金属性是氟大于氯大于溴大于碘。教学过程中，教师指导学生探究卤素单质与氢气反应的活性变化趋势，并比较氯、溴、碘的最高价含氧酸的酸性强度差异。通过实验现象归纳得出：随着原子序数增加（F→I），卤族元素的非金属性呈现递减规律，进一步从原子结构视角分析。从现象发现规律，从结构推测其根本原因，培养学生核心观念的形成。宏观反应条件，到微观原子结构，进一步深化学生“宏观辨识与微观探析”这一核心素养，实现以素养为本的高中化学课堂。图3-2信息卡片教师作为引导者，通过问题、信息卡片和讨论活动，帮助学生逐步构建知识体系。学生作为探究者，通过分析证据、回答问题、参与讨论，主动建构知识。运用结构化教学策略，学生不仅掌握了卤素单质的性质及其规律，还培养了科学推理和合作学习的能力。4分析结论4.1知识结构化策略4.1.1问题引领结构化策略问题引领的教学价值核心在于激发学生的深度学习，促进知识的深刻理解与灵活运用，而非仅仅局限于机械记忆与应试技巧。鼓励学生通过解决问题，锻炼思维，培养解决实际问题的能力，从而体现学科教学的真正价值[14]。教师需要精心创设问题情境，与生活紧密相连，在逻辑紧凑的基础上，拓宽问题视野。在“配合物”教学中，设计了12个具体问题。具体见表4.1，课例问题列表。表4.1课例问题列表标号具体问题描述问题1问题2为什么鲎的血液是蓝色的？配位键的形成需要满足哪些条件？问题3请举例还有那些微粒可以提供孤电子对？问题4请指出氧合血蓝蛋白中的中心离子、配位原子和配位数？问题5生成的沉淀为什么会溶解？问题6为什么把CuSO4溶液制成[Cu(NH3)4]2+溶液可使镀层光亮？配离子存在配合解离平衡？问题7如何设计简单的实验证明[Cu(NH3)4]2+存在配合解离平衡？问题8为什么加入盐酸后溶液变成了绿色？问题9请写出反应的平衡常数表达式并计算问题10从物质结构的角度分析为什么乙二胺也能提高电镀质量？请写出配离子的结构简式。问题11针对以上疾病，根据所学知识，如果你是医生，你会如何选择治疗药物？问题12如何处理CO中毒？根据表4.1课例问题列表，可以发现，教师通过一系列引导性问题作为线索，实现了课堂教学内容的结构化。具体来看，问题1是本堂课探究的核心问题，作为导入材料和情景创设的基石，具有兴趣性及实际性；问题2-问题4，旨在引导学生探究配位键的本质和配合物的表示方法，具有层次性；问题5-问题8，旨在探究配合物的生成和配离子的解离平衡；问题9，引导学生建立配合物解离平衡模型，并与化学平衡建立结构上的关联；问题10-问题12，将配合物相关知识与生活实际相联系，引导学生用所学知识解决实际生活中的问题，具有拓展性。具体的逻辑关系如图4-1所示：图4-1课例问题逻辑关系问题之间相互独立又相互连结，将配位键的本质、配合物的表示方法、配合物在生活中的运用等相关知识点进行整合，即运用问题引领结构化策略，帮助学生运用所学知识解决生活中的实际问题。4.1.2层级性结构化策略知识结构中的层次性是指由于各知识要素之间的地位与作用的不同而表现出的等级秩序性，也反映了各知识要素间由于质的差异性而造成结构中等级的差异性[15]。知识点之间的层级性，是由知识结构的层次性所决定的，这也就使得知识点之间的连接更紧凑。在“从氮气到硝酸”的课例中，该教师通过“N2→NO→NO2→HNO3”的转化路径，展示了“结构-性质-用途”的对应关系，如图4-2所示。图4-2“结构-性质-用途”对应关系首先，学生自主阅读课本，了解NO和NO2的性质，NO分子中氮原子有未成对电子，能够与水反应生成硝酸，体现了其高反应活性。小组讨论设计从氮气到硝酸的路径，并在价-类二维图中体现。设计实验验证从NO→NO2→HNO3，教师以清晰的转化路径和逻辑链条，引导学生从微观（N₂的稳定结构到NO的不稳定结构，再到NO₂的氧化性，最后到HNO₃的酸性）到宏观（氮气的惰性到硝酸的强酸性，反映了性质与用途之间的逻辑关系）。该课例通过“结构-性质-用途”的逻辑链条，帮助学生理解知识点之间的紧密联系。教师通过清晰的转化路径和逻辑推理，引导学生从微观到宏观、从理论到应用逐步构建知识体系，体现了问题引领结构化策略的核心内涵。4.1.3思维导图结构化策略作为一门理论实践并重的学科，高中化学具有知识体系复杂、内容覆盖面广的特点。教师在教学实践中需要注重知识的系统整合，方能切实提升学生的学科素养。在新课改推进过程中，思维导图逐渐发展为化学教学的重要辅助手段。借助对思维导图的分析、反思和总结,帮助学生从纷繁复杂的零碎知识点中找到突破口,有效地发散思维,建立相互关联的知识网[16]。本节课的教学目标在于分析化学反应速率的决定要素（内因和外因）。设计分组实验，探究各因素对化学反应速率的影响，并总结呈现。教师运用如图4-3（1）所示的思维导图（简化）对知识进行归纳整理。笔者认为，可结合后续知识对思维导图进行完善和优化，如图4-3（2）更有利于学生的理解和掌握。（1）课堂思维导图（2）优化后思维导图图4-3思维导图教师通过思维导图对知识进行归纳整理，帮助学生系统化地理解影响化学反应速率的内因和外因。强化知识的综合性，用可视化工具促进了学生的发散思维和逻辑推理能力。4.1.4图解知识结构化策略图解策略是指教师把化学知识以图形的方式来呈现的一种教学策略REF_Ref193047144\r\h[17]。图解法将原本抽象、枯燥的理论叙述转化为生动、直观的化学图像，使学生在学习过程中仿佛置身于实验现场，亲身探究实验的本质。这种方式不仅能够充分调动学生的主观能动性，还能有效启发他们的思维方式。学生在这样的学习环境中会更加专注，从而更深入地理解和掌握知识。在“双液原电池”课例中，教师以“铜锌原电池”为例，用图解法能够囊括所涉及到的电子移动方向、溶液内离子移动方向、电极发生的氧化还原反应等多个概念，容易混淆。知识之间的关系也能通过箭头、符号、文字等的标注显得更为清晰，从而使学生更易理解和掌握。图4-4铜锌原电池图解教师通过图解策略将抽象理论转化为直观图象，帮助学生身临其境地理解实验本质。学生通过图解，更容易理解双液原电池中电子、离子移动方向等知识，同时激发学生的学习兴趣和思维能力。4.2认识思路结构化策略4.2.1实验与理论结合结构化策略学习化学的核心方法之一是实验与理论相结合，需要将感性认知与理性思维相结合，用实验验证猜想，或者用理论解释实验现象，为培养具有创新精神的高中生奠定了基础。在“配合物”的课例中，教师设计2个具体实验，实验1让学生结合实验现象，用理论解释该现象产生的原因，即配位键有强有弱。实验2则根据理论假设“[Cu(NH3)4]2+存在配合解离平衡”，据此设计实验进行证明。综上，实验现象可用理论知识进行解释，也可以通过实验证明理论的正确与否。表4.2具体实验操作及现象实验序号实验操作及现象实验一操作：取约3mL0.1mol/LCuSO4溶液于试管中，滴加1mol/L氨水。现象：淡蓝色沉淀，随后溶解，成深蓝色溶液。实验二操作：将实验1生成的溶液分成2等份，分别加入点滴板1号、2号空格内，3号空格1mL0.1mol/LCuSO4溶液。1号加入3滴Na2S溶液，2号、3号空格同时加入铁钉，观察实验现象。现象：1号空格出现黑褐色沉淀，2号空格无明显现象，3号空格铁钉表面有红色物质生成。据此，笔者认为实验与理论具有如图所示结构关系。图4-5实验与理论的关系实验1和实验2将实验现象与理论结合，实验1通过CuSO₄与氨水反应验证配位键强弱，实验2通过[Cu(NH₃)₄]²⁺的解离平衡设计实验，证明理论假设。实验现象与理论相互印证，培养了学生的理性思维与实验探究能力。4.2.2“位”“构”“性”结构化策略“位”“构”“性”是高中化学中的重要认识思路，贯穿于无机化学和有机化学的学习中，帮助学生系统理解物质的性质及其变化规律，尤其在元素周期律、物质结构和有机化学中占据重要位置。作为桥梁，将物质的微观结构和宏观性质相联系，帮助学生从微观角度理解宏观现象。在“原子结构与元素性质”课例中，教师从钾、钠与氧气反应的实验现象以及性质比较作为切入，让学生从宏观上感受钠、钾性质相似，但是钠比钾更活泼。接着，画出碱金属的原子结构，推测Li、Ru、Cs与水反应剧烈的程度，加上实验现象作为事实依据。类比迁移得知从Li至Cs，与O2反应依次剧烈，并知道碱金属单质还原性的递变规律：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs，引导学生建立如图4-6所示认识思路结构。图4-6元素“位”“构”“性”的关系通过“位”“构”“性”认识思路，将微观结构与宏观性质相联系，帮助学生系统理解物质性质及其变化规律。结合实验现象与原子结构分析，引导学生推导碱金属性质递变规律，建立从微观到宏观的系统认识。4.2.3控制变量思想结构化策略。当一个物理量与几个因素都有关系时，我们要控制其他因素不变，只改变其中一个因素，研究物理量和它的关系，再控制别的因素不变，改变其中一个因素，研究物理量和它的关系[18]。必修第二册中首次提到了变量控制，如图4-7所示。选择性必修一课程要求学生基于变量控制原理，通过实验设计研究不同条件对化学反应速率的调控作用图4-7必修第一册中变量控制在该教学课例中，教师组织学生分组进行浓度因素对反应速率影响的实验探究，具体见表4.3。学生在设计实验时，需要保证两组实验反应物温度、用量、压强等其他因素保持一致，可以确保反应速率的变化仅由浓度的变化引起，从而得出准确的结论。表4.3探究浓度对化学反应速率的影响实验实验操作实验现象实验结论盛有等质量的碳酸钙试管中，分别滴加3mL0.1mol·L-1盐酸、3mL1mol·L-1盐酸1mol·L-1盐酸中生成气泡的速率更快其他条件一致，c（反应物）增大，反应速率加快控制变量法是化学实验中的重要方法。该节课中，教师设计分组实验探究各因素对反应速率的影响，确保其他条件一致，得出各因素与反应速率的关系，培养学生科学探究能力。4.2.4价-类二维图模型结构化策略价-类二维图是从物质类别和元素价态2个角度认识元素化合物的具体化表征,是分析系统整体行为的重要工具[19]。在学习N、S等元素化合物相关知识时，利用价-类二维图帮助学生构建知识网络，建立知识点之间的联系。强调知识网络关联性的系统学习模式，对提升学生的逻辑推理能力有积极作用。“从氮气到硝酸”的课例中，教师引导学生从N2出发，探究如何将其转化为HNO3，并将这一转化过程体现在在价-类二维图上，如图4-8（1）所示。笔者认为，可以将N元素所涉及到的转化补充到上图中，使其更完整，如图4-8（2）所示。（1）氮气到硝酸价-类二维图（2）氮元素价-类二维图图4-8价-类二维图基于物质分类和化合价态的双重视角，价-类二维图助力学生建立系统的元素化合物认知体系，形成知识关联网络。强化知识点间的逻辑关系。课例中，教师通过N₂到HNO₃的转化过程，引导学生利用价-类二维图梳理氮元素化合物的转化路径，提升学习效率与逻辑思维能力。4.2.5原电池模型结构化策略思维模型能力指的是学生利用化学学科所学习的模型来解释或表达化学现象,对物质发生的变化或是结果进行推理,依据具体的情况对信息进行建构模型,进而培养解决问题的思维框架的能力[20]。在“双液原电池”教学课例中，教师提出单液原电池的缺点：电极材料可以与电解质溶液接触反应，降低放电效率，并提出问题：如何改进？学生提出，将电解质溶液分开。教师补充，还需要用盐桥使其形成闭合回路。双液原电池模型建立过程如图4-9所示。图4-9双液原电池模型建立过程教师引导学生从原电池模型过渡到双液原电池模型，运用模型解释现象产生的原因及整个过程具体发生了什么。将电化学的认识思路转化为电化学问题解决的思路，是发展化学学科核心素养的重要途径[21]。在建立双液原电池模型的基础上，学生可以运用已学知识解决新型电池的原理相关问题。4.3核心观念结构化策略4.3.1变化观为一种科学认知方式，化学变化观指在原子分子尺度上解释化学变化现象所形成的思维模式，其核心内容包括学科本体论意义和社会实践价值。化学学科本体即化学变化是守恒的并且有规律的，社会价值即通过控制外界条件而控制化学变化的反应速率、反应进行的限度、化学反应的方向，使化学反应向着有利于人们生产生活的方向进行[22]。在“配合物”课例中，教师用实验引导学生建立配离子的解离平衡，例如[Cu(H2O)4]2++4Cl-⇌[CuCl4]2-+4H2O，通过加入“盐酸后溶液变成绿色”这一颜色变化，使学生知道通过控制反应物种类进而控制配合物的转化，促进学生变化观的进一步完善。4.3.2实验观作为实验性自然科学的重要分支，化学学科通过实验现象揭示物质变化的本质特征，为学生提供最直观的化学认知途径。化学实验理念涵盖实验基础性、绿色化原则和安全规范三个维度。在课例1中，设计2个实验，以实验为基础展开理论知识的学习，并在实验过程中强调实验安全意识，进一步促使学生形成更成熟的实验观。在课例3中，让学生在实验中认识到，外界各因素对化学反应速率的影响。实验过程中强调变量控制原则，帮助学生建立单一变量比较的科学思维认识到实验对于化学的重要性。4.3.3结构决定性质，性质反映结构“结构决定性质”核心观念引领的教学内容结构化是最高层次的结构化，是学科核心素养达成的具体体现[23]。这一核心观念也是核心素养所要求的思维方式以及价值取向。“原子结构与元素性质”课例中，通过Na、K都能与水反应，但Na与水反应这一性质，反映出K、Na原子结构相似且Na比K更易失去电子。Rb、Cs原子结构与K、Na原子结构相似，预测相关性质。通过这一认知过程，学生能够形成化学基本观念，促进学科核心素养的发展。4.3.4绿色化学观绿色化学理念的核心是使学生能够从可持续发展的角度看待化学问题，收集相关信息和数据来分析和解决问题，形成绿色化学理念，具备良好的化学素养和强烈的社会责任感，积极应对与化学有关的社会问题[24]。“从氮气到硝酸”课例中，教师设计任务而：认识硝酸的工业生产。探究硝酸工业的尾气处理方法，包括碱液吸收法、催化还原法两个方法，都能实现对污染环境的工业废气进行处理，使其达到排放标准。旨在引导学生认识到，在工业生产当中产生的对环境有害的气体，需要进行一定的处理，从而达到对环境的保护。4.3.5宏-微-符化学学科的本质特征决定了其学习需要宏观现象、微观本质与符号表征的三维整合。学生应当具备从动态视角观察自然现象、从粒子层面解析变化机制，并运用专业符号系统准确表达的能力。这种符号系统作为化学专业语言，具有高度抽象化和凝练化的特点。对于高中生的化学教学中，突出符号的宏、微观意义，并且尽可能将宏观现象展示在学生眼前，还需要培养学生的微粒作用观。“双液原电池”课例中，探究“铜锌原电池”实验，学生能看到指针的偏转（宏观），知道有电流通过，需要解释原因（微观），并写出相应的正极反应、负极反应以及总反应。这也是所有原电池中，学生需要掌握的探究思路，并形成“宏-微-符”的核心观念。“从氮气到硝酸”课例中，学生能看到NO与O2反应的宏观现象是“变红”。微观上，NO与O2断健形成原子，原子重新结合形成NO2分子。并用化学方程式表征这一过程，即2NO+O2=2NO2，并形成“宏-微-符”的核心观念。具体关系如表4.4所示。课例双液原电池从氮气到硝酸宏观现象电流表指针偏转气体颜色由无色变为红色微观解释外电路：锌失电子，经过电子导体至铜，Cu2+在此得电子内电路：Cu2+移向铜，SO42-移向锌NO与O2断健形成原子，原子重新结合形成NO2分子符号表征负极：Zn-2e-=Zn2+正极：Cu2++2e-=Cu总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu2NO+O2=2NO2表4.4课例中“宏-微-符”具体体现化学学习强调“宏-微-符”三水平的结合，要求学生从宏观现象、微观机制和符号表征三个层面理解化学变化。通过“双液原电池”和“从氮气到硝酸”两个课例，学生分别从电流表指针偏转和颜色变化等宏观现象出发，理解微观粒子行为，并用化学方程式进行符号表征，形成“宏-微-符”的核心观念。5内容结构化教学建议“素养为本”的化学课堂教学需要构建知识“结构化”的新课程中学化学思维课堂[25]。以发展学生核心素养为目标，构建知识“结构化”体系，促进学生深度理解化学概念，培养高阶思维能力，打造新课程背景下以探究、实践和创新为特征的中学化学思维课堂。5.1逐层深入，构建系统性知识框架采用“位-构-性”逐层递进的教学策略，从原子、分子结构出发，逐步推导物质的性质与变化规律。例如，在讲解元素周期律这节课时，分析原子核外电子排布，结合元素的性质，最后结合实际应用（如半导体材料的选择）。通过这种层级式教学，学生能够将宏观现象与微观本质有机结合，形成“结构决定性质”的核心观念。5.2网状联结，强化知识间的有机联系以“控制变量思想”为核心，构建知识网络，将零散的知识点串联成有机整体。例如，在化学反应速率教学中，设计实验，引导学生探究影响化学反应速率的各因素，从而形成“定性观”与“定量观”的结合。可借助思维导图或概念图，梳理知识间的联系，帮助学生形成系统化的认知结构。学生对比不同反应条件的实验结果，能够更清晰地理解变量之间的关系，提升综合分析能力与问题解决能力。5.3主题聚焦，整合知识与价值观围绕“价-类二维图”等主题，设计模块化教学内容，将化学知识按类别与价态进行分类整合。例如，在N、S等元素化合物教学中，通过价态与类别的二维关系，帮助学生快速掌握物质的性质与反应规律。结合“绿色化学观”，引导学生关注化学与可持续发展的联系，如讨论清洁能源的开发与酸雨、光化学烟雾等环境污染的防治。培养学生科学价值观与社会责任感，实现知识、能力与价