新高考背景下高中结构化学深度学习策略研究

一、引言

新高考改革以“立德树人”为根本任务，强调化学学科核心素养的考查，要求教学从知识本位转向素养导向。结构化学作为化学学科的核心板块，其内容涉及原子结构、分子轨道、晶体模型等微观抽象概念，是培养学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等关键能力的重要载体。然而，当前高中结构化学教学仍普遍存在“重记忆轻理解”“重结论轻过程”的弊端：教师多采用“定义-例题-习题”的传统模式，导致学生仅能机械套用公式，难以建立“结构决定性质、性质反映应用”的逻辑链条；实验教学则因设备限制或课时压缩，往往流于形式，学生缺乏通过模型操作、数据验证构建微观认知的实践机会。面对新高考中综合性、创新性试题占比逐年提升的趋势（如2023 年全国卷中涉及分子极性推理、晶格能计算的题目占比达 35% ），传统教学已难以满足学生深度学习与高阶思维发展的需求。因此，探索以深度学习策略重构结构化学教学路径，不仅有助于突破当前教学困境，更为落实新高考“基础性、综合性、应用性、创新性”的考查要求提供了可行方案。

二、新高考背景下结构化学教学面临的挑战与需求分析

新高考改革以“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”为命题原则，对化学学科考查重心从“知识记忆”转向“思维过程与方法”，这一转变对结构化学教学提出了全新要求。结构化学内容涵盖原子轨道、分子几何构型、晶体堆积模式等微观抽象知识，是培养学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等核心素养的关键载体。然而，当前教学中仍普遍存在“重结论轻过程”的倾向：教师多以“定义讲解-例题示范-习题强化”的线性模式推进教学，导致学生仅能机械记忆杂化轨道类型、分子极性判断标准等结论性知识，却难以理解“s-p轨道杂化如何降低体系能量”“分子对称性如何影响极性”等本质问题。当面对新高考中“解释金刚石与石墨熔点差异”“预测新型超导体晶体结构”等综合性试题时，学生往往因缺乏深度理解而无法调动知识迁移应用。

实验教学作为结构化学认知建构的重要途径，其现状与深度学习需求之间存在显著矛盾。微观结构具有不可直接观测性，需通过模型搭建、软件模拟等手段辅助理解，但实际教学中，实验课时常被压缩为“教师演示+学生观看”的被动接受模式。例如，在“离子晶体晶格能比较”教学中，多数教师仅通过板书推导公式，学生未经历“设计实验方案-操作模型验证-分析数据规律”的探究过程，导致对“离子半径/电荷与晶格能的关系”理解停留在表面。此外，数字化实验工具（如分子可视化软件、VR晶体模拟系统）的普及率较低，进一步限制了学生从二维图示向三维空间认知的转化能力，难以形成“结构-性质-应用”的完整思维链条。

新高考命题趋势凸显了结构化学教学的转型紧迫性。近年全国卷中，结构化学相关试题占比稳定在 25%-30% ，且呈现两大特征：一是跨学科融合，如结合材料科学考查“钙钛矿太阳能电池中ABX₃型晶体结构优化”，或联系生物化学分析“血红蛋白中Fe²⁺的配位环境对氧结合能力的影响”；二是情境化设计，通过“工业合成氨催化剂表面结构分析”“药物分子手性对药效的影响”等真实问题，考查学生运用结构知识解决实际问题的能力。此类试题要求教学必须突破“孤立知识点讲解”的局限，转向“以主题为统领、以问题为驱动、以证据为支撑”的深度学习模式，引导学生从“被动接受”转向“主动建构”，从“解题”转向“解决问题”，最终实现核心素养的落地。

三、结构化学深度学习策略的实践路径

结构化学深度学习策略的实践需以真实问题为驱动，构建“情境-探究-建构”的学习链条。在“晶体结构与性质”单元教学中，教师可创设“设计高效储氢材料”的真实任务，引导学生通过分析金属有机框架材料（MOFs）的孔道结构、配位键强度等参数，探究其储氢容量与晶体密度的关联。学生需运用晶胞计算、分子间作用力分析等知识，结合3D分子模型软件进行虚拟实验，通过多次迭代优化设计方案。此类项目式学习将碎片化的晶体类型、堆积方式等知识整合为解决实际问题的工具链，使学生在“做中学”中深化对“结构决定性质”的理解，同时培养其跨学科整合能力与创新思维。

教材资源的深度整合是突破结构化学抽象性的关键。教师可围绕元素周期律构建“中心-辐射”式知识网络：以第三周期元素为案例主线，串联原子半径变化、电负性差异、化学键类型等核心概念，引导学生通过对比NaCl（离子键）与SiO₂（共价键）的熔沸点差异，归纳“离子键强度受晶格能影响，共价键强度与键能相关”的规律。进一步结合分子轨道理论，解释O₂与N₂的磁性差异，形成从宏观性质到微观机制的完整认知链条。借助思维导图工具，学生可自主绘制“结构-性质-应用”关联图谱，将分散的知识点转化为可视化、可迁移的思维模型。

数字化技术为结构化学深度学习提供了重要支撑。在“分子空间构型”教学中，教师可利用VR技术构建虚拟化学实验室，学生通过佩戴设备观察甲烷的正四面体结构、乙烯的平面构型，并动手“拆解”分子轨道，直观感受杂化轨道的形成过程。针对晶格能计算等抽象内容，可引入交互式模拟软件，让学生通过调整离子半径、电荷数等参数，实时观察晶格能变化趋势，验证“离子晶体熔沸点与晶格能正相关”的理论假设。此类技术赋能的学习场景不仅降低了微观世界的认知门槛，更通过“操作-观察-反思”的循环，促进学生从被动接受向主动探究的学习方式转变。

四、实践效果与反思

通过一学年的深度学习策略实践，学生在结构化学认知水平与高阶思维能力上均呈现显著提升：单元测试数据显示，学生对“分子空间构型判断”“晶格能影响因素分析”等抽象概念的平均得分率从 58% 提升至 79% ，在2023 年高考模拟题中，涉及“结构-性质-应用”综合推理的题目正确率提高 32% ；课堂观察表明， 85% 的学生能主动运用 VSEPR理论、杂化轨道模型等工具解释陌生分子性质，小组讨论中“证据-结论”的逻辑链条完整性显著增强。然而，实践也暴露出深层矛盾：部分教师因课时压力简化项目式学习环节，导致探究深度不足；数字化工具（如 VR 分子模拟）的校本化适配滞后，制约了微观可视化教学效果。未来需进一步优化教学管理机制，通过跨学科教研组协作开发结构化学主题式课程，同时加强区域教研联盟资源共享，推动深度学习策略从“经验移植”向“系统创新”转型。