導(dǎo)語：高中化學(xué)教學(xué)化工生產(chǎn)思維探究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]分析了將化工生產(chǎn)實(shí)際融入高中化學(xué)教學(xué)的必要性，認(rèn)為聯(lián)系化工生產(chǎn)實(shí)際不僅僅是在教學(xué)中加入化工生產(chǎn)知識，更重要的是轉(zhuǎn)變學(xué)生的思維方式，提出了在高中化學(xué)教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的化工生產(chǎn)思維，對化工生產(chǎn)思維的內(nèi)涵、特征以及在高中化學(xué)教學(xué)中融入化工生產(chǎn)思維的意義進(jìn)行了論述，并以“從鋁土礦中提取鋁”為教學(xué)案例進(jìn)行了設(shè)計與實(shí)踐分析。

[關(guān)鍵詞]化工生產(chǎn)思維；化學(xué)教學(xué)；鋁土礦；案例設(shè)計

化工生產(chǎn)是化學(xué)知識服務(wù)于人類、服務(wù)于社會的一種重要形式，掌握化工生產(chǎn)知識，形成化工生產(chǎn)思維，是科學(xué)素養(yǎng)的要求，也是未來公民必須具備的能力。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中聯(lián)系化工生產(chǎn)實(shí)際越來越受到重視，涉及到化工實(shí)際的題型如流程題已成為高考化學(xué)的一類必考題型，在2017年教育部印發(fā)的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中也提到，要求學(xué)生具有“綠色化學(xué)”觀念和可持續(xù)發(fā)展意識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任，使其能對化學(xué)有關(guān)的社會熱點(diǎn)問題做出正確的價值判斷等。顯然，當(dāng)今社會對于培養(yǎng)學(xué)生完整的化工生產(chǎn)思維的要求越來越高。

1化工生產(chǎn)思維的內(nèi)涵及特征

化工生產(chǎn)思維是以化學(xué)知識及工程學(xué)知識為基礎(chǔ)，集成多學(xué)科知識，衡量多方面因素對一項(xiàng)化工生產(chǎn)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計、實(shí)施、評價、優(yōu)化等一系列過程中所運(yùn)用到的思維方式。其特征如下：(1)化工生產(chǎn)思維是實(shí)踐性的思維[1]，是將化學(xué)知識與工程學(xué)知識有機(jī)結(jié)合、將理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)的一種應(yīng)用型思維方式，這有助于將我們習(xí)得的化學(xué)、化工知識更好地實(shí)現(xiàn)其價值。(2)化工生產(chǎn)思維是集成性、發(fā)散性的思維，在處理化工生產(chǎn)問題時會涉及到包括廠址選擇時的地理學(xué)知識、能量轉(zhuǎn)換及有效利用的物理學(xué)知識、三廢治理與排放的地理學(xué)、環(huán)境學(xué)知識，也包括規(guī)劃某一項(xiàng)目效益所運(yùn)用到的經(jīng)濟(jì)學(xué)知識等。(3)化工生產(chǎn)思維強(qiáng)調(diào)工程觀及工程道德[2]，當(dāng)今社會所面臨環(huán)境問題、能源問題、食品安全問題、健康問題等都與化學(xué)息息相關(guān)。顯然，化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)涉及到了社會發(fā)展及公民生活的各個領(lǐng)域，這就要求未來公民們都具有優(yōu)良的化學(xué)工程品德。

2高中化學(xué)教學(xué)中融入化工生產(chǎn)思維的意義

(1)更好地理解和掌握化學(xué)知識，實(shí)現(xiàn)知識的建構(gòu)。將化工生產(chǎn)思維滲透進(jìn)高中化學(xué)的教學(xué)中，讓學(xué)生的化學(xué)知識與化工生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行對比、分析，總結(jié)二者的異同，使學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)在“平衡——不平衡——新的平衡”的循環(huán)中得到不斷的豐富、提高和發(fā)展，以更好的鞏固化學(xué)知識、認(rèn)識化工生產(chǎn)實(shí)際。(2)彰顯化學(xué)知識的價值，學(xué)以致用。在傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)中基本遠(yuǎn)離生活，用單純的框架體系支撐知識，常常為了應(yīng)付考試而把化學(xué)知識剝離出來以訓(xùn)練學(xué)生的解題能力，造成教學(xué)內(nèi)容枯燥，同時脫離現(xiàn)實(shí)的教學(xué)會使學(xué)生對較為抽象的化學(xué)理論望而卻步。將化學(xué)與化工知識結(jié)合，學(xué)生逐步形成化工生產(chǎn)思維，懂得將所學(xué)知識應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)生活中，并感受這些知識是如何被科學(xué)家們巧妙應(yīng)用的。為此，可以更好地完成培養(yǎng)學(xué)生“情感態(tài)度與價值觀”的教學(xué)目標(biāo)。(3)正視化學(xué)、正確處理社會生產(chǎn)生活中的化學(xué)問題。當(dāng)今社會公眾和媒體往往過分強(qiáng)調(diào)化學(xué)的負(fù)面形象和危險影響，卻忽視了化學(xué)、化工對人類社會做出的巨大貢獻(xiàn)，這會造成學(xué)生排斥化學(xué)，同樣也無法妥善處理生活中的化學(xué)問題。化工生產(chǎn)不是亂排亂放污染空氣，而是“綠色化學(xué)”，是合理處理“三廢”，是針對環(huán)境問題提出新的脫硫、脫硝方案等?；どa(chǎn)思維讓學(xué)生在遇到新問題時能辨別出是哪方面出了問題，如何解決問題，做出正確的判斷，甚至想出解決的方案，而不是盲目的排斥化學(xué)或排斥某一項(xiàng)技術(shù)。(4)培養(yǎng)“科學(xué)精神與社會責(zé)任”方面的化學(xué)核心素養(yǎng)。化學(xué)核心素養(yǎng)中“科學(xué)精神與社會責(zé)任”體現(xiàn)對化學(xué)的態(tài)度維度，具有化工生產(chǎn)思維的學(xué)生能更好地形成嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)的科學(xué)探索精神和終身學(xué)習(xí)的能力，他們更容易透過書本的化學(xué)知識考慮到生產(chǎn)實(shí)際情況，將理論運(yùn)用于實(shí)踐，不再“紙上談兵”，具備可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念[3]?；どa(chǎn)思維的培養(yǎng)不是簡單的說教，而須在平時教學(xué)中有意識地滲透，做到潤物無聲、潛移默化。

3高中化學(xué)教學(xué)中融入化工生產(chǎn)思維的案例設(shè)計與分析

鑒于課程標(biāo)準(zhǔn)對化工知識的要求逐漸提高，涉及到化學(xué)工藝流程的題型應(yīng)運(yùn)而生，化工流程圖題是一類極具特色和前景的高考新題型，多為化工實(shí)際生產(chǎn)中所采用的真實(shí)的工藝流程。這類題對于學(xué)生而言相對陌生，難度較大，能夠更好地檢測學(xué)生的綜合分析推理能力，對學(xué)生的綜合素質(zhì)提出了較高的要求。為更好地培養(yǎng)學(xué)生的化工生產(chǎn)思維能力，在教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生利用已學(xué)知識進(jìn)行對比、拓展、衍生，通過自主設(shè)計工藝流程，與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)工藝進(jìn)行比較，評價優(yōu)劣，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改進(jìn)以完善設(shè)計，不斷優(yōu)化得到最終工藝流程，同樣也可以加深學(xué)生對知識的印象，更好地進(jìn)行有效學(xué)習(xí)?，F(xiàn)以蘇教版必修一專題3中“從鋁土礦中提取鋁”為例進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了“溴碘的提取”、“鎂的提取及應(yīng)用”，具備了一定的工藝流程思維模式，掌握了一定的鋁及其化合物的一些化學(xué)反應(yīng)原理。主要教學(xué)過程如下：3.1教學(xué)環(huán)節(jié)一：分組合作設(shè)計從鋁土礦中提取鋁的工藝流程。在本環(huán)節(jié)中，教師首先展示鋁元素的主要來源及鋁土礦中的主要成分，提出本節(jié)課任務(wù)：從鋁土礦中提取鋁。學(xué)生先自己思考，再以小組形式進(jìn)行討論，每個小組總結(jié)出最后的流程。本環(huán)節(jié)學(xué)生設(shè)計的比較有代表性的生產(chǎn)流程圖見圖1：從圖1兩組學(xué)生作品代表中可以看出，學(xué)生在設(shè)計時充分運(yùn)用了之前所學(xué)的有關(guān)鋁元素的反應(yīng)原理，由于受前面電解熔融MgCl2提取Mg的影響，第一組同學(xué)考慮用同樣的方法電解AlCl3以得到Al，卻忽略了現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中AlCl3熔融狀態(tài)下得到的分子實(shí)際是以Al2Cl6分子的形式存在的，AlCl3作為共價化合物，在熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電。第二組同學(xué)利用Na從AlCl3溶液中置換出Al，忽略了Na會和水反應(yīng)，方法不可行，且成本高昂不適用于實(shí)際生產(chǎn)。此環(huán)節(jié)中學(xué)生的化工生產(chǎn)思維相對薄弱，考慮問題較為片面，在操作可行性、生產(chǎn)成本、能量的綜合利用方面仍欠缺考慮。此環(huán)節(jié)的設(shè)計意圖主要有：一是在設(shè)計過程中回顧舊知；二是初步判斷學(xué)生的化工生產(chǎn)思維的養(yǎng)成情況；三是為了引出后面實(shí)際生產(chǎn)工藝流程，讓學(xué)生認(rèn)識自己思考的不足，有利于學(xué)生接受新知。3.2教學(xué)環(huán)節(jié)二：根據(jù)資料卡，修改設(shè)計方案。學(xué)生根據(jù)表1資料卡的內(nèi)容，總結(jié)出自己在設(shè)計流程時所忽略的問題和不足之處，并加以改正，再次得到新的流程圖，可基本得到與實(shí)際生產(chǎn)過程一致的工藝流程。此環(huán)節(jié)中引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題，學(xué)生會強(qiáng)烈地意識到當(dāng)化學(xué)問題至于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中所需要考慮的不再僅僅是反應(yīng)原理上的可行性，而是需要真正地設(shè)身處地地綜合考慮各方面影響因素。此環(huán)節(jié)設(shè)計的意圖主要有：一方面是培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，能夠敢于否定自己，勇于創(chuàng)新，逐步養(yǎng)成自主解決問題的能力；另一方面是讓學(xué)生真正體驗(yàn)化學(xué)和化工生產(chǎn)實(shí)際的差異，體驗(yàn)化學(xué)工程師的思維，初步形成化工生產(chǎn)思維。3.3教學(xué)環(huán)節(jié)三：對比實(shí)際生產(chǎn)工藝流程。在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過觀察圖2的工藝流程，提出疑問：為什么電解熔融Al2O3時要加入冰晶石(Na3AlF6)？并提出假設(shè)：(1)用作催化劑；(2)降低Al2O3熔點(diǎn)；(3)增強(qiáng)Al2O3導(dǎo)電性。教師給出解釋：由于Al2O3的熔點(diǎn)(2054℃)很高，直接加熱使其熔化需要大量的能量。為了降低成本和簡化工序得到鋁單質(zhì)，科學(xué)家通過近一百年的努力，終于在1886年美國化學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)向Al2O3中加入冰晶石可以使氧化鋁熔融溫度降低，以冰晶石作為助熔劑，從而大大減少了冶煉過程的能量消耗[4]。此環(huán)節(jié)由學(xué)生發(fā)現(xiàn)新問題，教師通過講授工業(yè)提取鋁單質(zhì)的化學(xué)史解釋流程中加入冰晶石的原因，使學(xué)生對整個工藝流程有了更加完整、明確的理解。此環(huán)節(jié)的設(shè)計意圖主要有：一是培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，保持對化學(xué)、化工的好奇心；二是通過化學(xué)史的分享引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，更能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和社會責(zé)任感；三是進(jìn)一步完善工藝流程，學(xué)生可以直觀地體會到化工生產(chǎn)中降低能耗、節(jié)約成本等實(shí)際問題的重要性，在這一環(huán)節(jié)中學(xué)生逐漸形成較為完整的化工生產(chǎn)思維。3.4教學(xué)環(huán)節(jié)四：鞏固提升。學(xué)生完成從鋁土礦中提取鋁的流程圖題(見圖3)：通過之前的學(xué)習(xí)，學(xué)生已有一定的化工生產(chǎn)思維，在解決流程圖習(xí)題的過程中可以進(jìn)一步鞏固知識，強(qiáng)化化工生產(chǎn)思維，同樣也可以在習(xí)題的處理過程中檢驗(yàn)學(xué)生對于化學(xué)知識的掌握程度和思維轉(zhuǎn)變的程度[5]。

4結(jié)語

在實(shí)際教學(xué)過程中，要將化工生產(chǎn)思維切實(shí)融入高中化學(xué)教學(xué)，對于教師的要求相對較高，教師要掌握的不僅僅是局限于教材上的知識點(diǎn)，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時還要了解化工熱點(diǎn)問題，緊扣化工生產(chǎn)實(shí)際實(shí)施教學(xué)。但由于很多化學(xué)教師自身對化工生產(chǎn)思維的不重視，所以在課堂教學(xué)中化工生產(chǎn)思維的培養(yǎng)往往被忽略。本文的教學(xué)案例給出了一個很好的實(shí)踐取向，在教學(xué)中教師有意識地引導(dǎo)學(xué)生將問題轉(zhuǎn)向化工生產(chǎn)實(shí)際考慮，學(xué)生逐步轉(zhuǎn)變思維方式，逐步形成完整的化工生產(chǎn)思維。

參考文獻(xiàn)

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[4]張文杰，馮潔．追求有價值和意義的化學(xué)教學(xué)情懷——以“從鋁土礦中提取鋁”教學(xué)為例[J]．實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2018，35(09)：17-19．

[5]王欽忠，高明．淺議中學(xué)化學(xué)教學(xué)聯(lián)系化工案例的思考與實(shí)踐[J]．化學(xué)教學(xué)，2018(02)：25-29．

作者:鈕舒靜 胡小兵 單位:寶雞文理學(xué)院