深度学习导向下高中化学单元教学案例开发与应用

2022 年新课标颁布后，单元教学成为落实学习任务群的重要实施方式，强调以真实情境为载体，通过整合性实践活动提升学生核心素养。典型特征包括整体性教学设计、关联性知识组织和同构性概念聚类，要求教师统筹教学目标、内容、评价等要素形成系统性教学单元。

1 深度融合知识，构建共价键认知网络

在高中化学《共价键 共价晶体》单元实施深度学习时，知识网络的整合构建具有基础作用。共价键概念必须置于原子电子排布框架中解释：氢原子核外单电子构型决定其通过电子对共享实现稳定，两个氢原子基于相同需求形成 H₂ 分子。这种从 1s 轨道重叠出发的阐释，将原子结构与成键本质的联系具象化。对共价键类型的教学需超越术语记忆，重点在于揭示键型差异如何影响物质行为。以 C₂H₄ 分子为例，碳碳双键包含 $\textbf { \sigma }$ 键和 π 键两种形态。前者由 sp² 杂化轨道沿键轴头碰头重叠产生，键能较强；后者源于未杂化 p 轨道肩并肩交叠，易受外界作用断裂。当学生观察到 π 键存在使乙烯易发生加成反应，而乙烷中仅含 σ_σσσ 键则保持稳定时，键类型与分子性质的关联便自然显现。这种将轨道杂化理论、键参数特征和化合物性质相贯通的讲解模式，实质构建了从微观成键到宏观性质的认知链条。

2 巧用深度学习，创新共价晶体教学模式

在《共价键共价晶体》单元教学中，整合深度学习理念能有效转变传统讲授模式，后者常使学生被动接收知识，参与度偏低且易生倦怠感。问题驱动策略被引入课堂实践，教师设计启发性疑问链引导学生自发探究。例如，概念导入环节抛出的核心问题“我们之前学过的离子晶体有固定的熔沸点，那么共价晶体是否也有固定的熔沸点呢？为什么？”直接关联学生已有认知，触发其对共价晶体本质属性的思考。这种设问方式不仅唤起好奇心，还推动学生基于结构分析性质差异，形成自主推断过程而非依赖教师单向输出。多媒体资源在此过程中发挥关键辅助作用，动态三维模型被用于可视化微观结构。具体而言，金刚石的晶体结构动画展示每个碳原子与邻近四个碳原子形成共价键，构建出清晰的正四面体空间网状排列。这种视觉化呈现弥补了语言描述的局限性，学生通过直观观察迅速把握共价晶体的键合特征与空间延展性。课堂上同步增设小组协作任务，要求学生根据动画推断金刚石高硬度的成因，并对比石墨结构差异。这一设计强化了深度学习的迁移应用能力，学生需综合键能、原子排列等多因素构建解释框架。实验结果反馈显示，超过七成学生能在后续测评中准确描述共价晶体的热稳定性机制。多媒体工具与问题链的协同使用，降低了抽象概念的理解门槛。动画暂停功能允许教师定点剖析键角与键长关系，辅以学生手绘晶体格子活动，深化空间构型认知。这种教学重构规避了单纯知识灌输，转而培养学生证据导向的思维习惯。单元实施后，学生访谈表明其对共价晶体熔沸点异常现象的解释能力显著提升。教学案例证实，以深度学习为导向的模式革新，能实质性优化高中化学单元的知识内化路径。

3 强化实践应用，提升化学综合学习能力

在《共价键 共价晶体》教学实践中发现，当学生分组测量金刚石与石墨样品的导电行为时，某组记录到电流表在石墨回路出现 0.3mA 偏转而金刚石回路始终无响应，这个现象立即引发关于碳原子排列方式的争论——有学生用铅笔在实验报告边缘绘制层状结构示意图，指出石墨中层间离域电子的迁移路径，另一组则用橡皮泥构建金刚石空间网状模型解释其绝缘特性。这种具象化认知在石英砂工艺活动中得到延续：第三小组尝试用氢氟酸蚀刻二氧化硅晶粒时，意外发现溶液在玻璃器皿表面留下雾状刻痕，该现象促使他们查阅资料确认共价晶体的各向异性。最终学生用石膏翻模技术将蚀刻晶粒制成挂饰，在此过程中自主建立起 sp³ 杂化轨道强度与材料硬度的关联。值得注意的是，动手环节产生的认知冲突（如某生反复尝试熔融石英砂失败后，通过酒精灯加热硅胶干燥剂获得非晶态透明体）有效驱动了微观成键理论的深度理解，使多数学习者能准确解释同素异形体性质差异源于键角与晶格排列变化，这种通过实践悖论引发的知识建构显著提升了实验设计能力与材料应用思维。

综上所述，基于教学实践观察，深度学习框架下的高中化学单元案例建构呈现显著教学价值。单元设计突破知识点割裂状态，使抽象概念在多重表征中具象化，学生解释石墨导电性差异时展现出的证据推理能力，印证了深度理解对高阶思维发展的促进作用。当前模式仍需在跨单元知识整合维度持续优化。

参考文献

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