如何在課堂教學中幫助學生建立化工流程思維模型

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　　摘 要：無機化工流程題被公認為高考題的一大“亮點”，也是學生比較怕的題目之一。為幫助學生突破這一難點，從高一開始幫助他們建立流程思維模型，利用課堂教學內容來建立無機化工流程的思想。
　　關鍵詞：化工流程;思維建模;翻轉課堂
　　中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2019）08-059-1
　　一、問題的提出及實施
　　流程圖是人們對解決問題的方法、思路或算法的一種描述。它的優點在于：采用簡單規范的符號描述，使整個結構清晰、邏輯性強，方便人們理解。而化學工藝流程，顧名思義，就是將化工生產過程中的主要生產階段即生產流程用框圖形式表示出來。
　　無機化工流程題被公認為高考題的一大“亮點”，難度較大，區分度也很好。它始于“無機框圖題”的變革與創新，充分體現了高考“一體四翼”的思想，也因此成為學生們比較怕的題目之一。筆者利用《海水資源的開發利用》設計了一節課，目的在于幫助生從課堂學習中建立化工流程的思維模型。
　　二、《海水資源的開發利用》教學案例分析
　　1.教材分析
　　本節是人教版化學《必修2》第四章第一節內容。化學的一個作用就是開發和利用自然界中一切可能的資源;同時注意這一過程必須同自然環境相互協調，走可持續發展的道路。本節從知識的角度，有利于學生梳理、歸納和拓展前面所學過的知識;從科學、技術和社會相互作用背景的角度，有利于學生加深體會化學在綜合利用自然資源的作用。
　　2.學情分析
　　學生已經具備必修模塊所涉及的元素化合物知識和相關基本概念，知道物質分離的實驗方法。擁有一定的網絡搜索、獲取信息的能力，思維活躍、好奇心重、接受新信息的能力強，但注意力易分散。
　　3.教學目標分析
　　（1）知道從海水資源的特點，了解海水資源開發和利用的前景。（2）了解海水資源開發中的化學反應原理及實驗方法，掌握簡單的海水資源開發利用的方法。（3）建立化工流程的思維模型。（4）感受化學知識在海水資源開發利用中的重要性，激發學生學習化學的熱情，熱愛化學。
　　4.教學設計與實施
　　在《海水資源的開發利用》的教學過程中，采用了活動元的方式，將整節課分為三個活動元，充分運用微課、學科與生活、工業之間的聯系，創設生活化的學習情境，以激發學生的學習興趣。通過小組討論展示模式，設置問題讓學生學會畫工業流程圖，從而實現化工流程思維建模。
　　[活動一]：引入課題，海水提溴。
　　問題1：通過課本資料卡片了解海水提溴，畫出海水提溴的流程圖。設計意圖：在引入新課前，已經通過微課，把課本中海帶提碘的實驗用流程圖的形式展現，并大概介紹了怎么畫流程圖及畫流程圖需要注意的地方。利用翻轉課堂的理念把問題分解，降難度，使學生在課堂上可以畫出簡略的流程圖。
　　問題2：在海水提溴流程的基礎上，你能設計哪些問題？設計意圖：通過學生自己繪制海水提溴的流程圖，使學生對資料卡片中的知識進行一定程度的理解內化，并再以流程形式具象化，可以幫助學生提高閱讀提煉核心信息的能力。在此基礎上讓學生自己設計問題能提高他們的積極性和學習興趣，同時也可以達到對已有知識的二次理解、有效輸出。學生提出問題自己解答，真正實現以學生為主體的課堂。
　　[活動二]：海水提鎂。
　　問題1：給出海水提鎂相關資料，在海水提鎂中有幾個環節？各是什么？設計意圖：從百度百科中找到的海水提鎂相關資料可以有效吸引學生，在學生閱讀資料后提出有幾個環節可以幫助學生整理信息，為后面的教學分解難度。
　　問題2：畫出海水提鎂的流程圖。設計意圖：類比畫海水提溴流程圖的經驗，進一步加深他們對流程圖的了解和掌握。在問題1的基礎上學生已經知道海水提鎂分堿的制取、Mg2+的濃縮、Mg單質的制取三個部分，可以適時引入化工流程大致分原料的預處理、核心反應、產品處理等幾個基本步驟，進一步實現化工流程的思維建模。
　　問題3：基于該化工流程，你能設計出哪些問題？設計意圖：調動學生積極性，在前面課程的鋪墊下，學生能自主設問，大膽求解。幫助學生意識到所謂化工流程，就是一種把過程用框圖形式表現出來的方法，它直觀、簡單，遠沒有我們想象的那么高大上，基于流程的問題也沒有我們想象的那么難，建立學生的學習信心。將情感、態度、價值觀的培養與知識、技能的掌握和諧地統一起來。
　　[活動三]：完成隨堂反饋，檢驗學習情況。
　　設計意圖：用幾道高考真題對學生的當堂學習情況立即反饋。設置反饋練習，可以檢測學生學習情況，通過學生的自我糾錯，使學生既歸納知識規律，又掌握學習方法，同時提高學生的參與度，真正實現自主學習。
　　三、教學反思
　　1.一般高考無機化工流程題是以“元素跟蹤法”[1]來進行思維建模，但高一學生知識體量較少，接觸化學時間較短，所以這節課的目的是以課堂教學內容來建立無機化工流程的思想。采用了翻轉課堂的理念，預先錄制好什么是流程圖，怎么畫流程圖的微課，事先就傳給學生，讓他們反復觀看，這樣來進行突破。通過設置觀看微課視頻這樣一個前置性任務，不僅讓學生及早極多地接觸準備性的知識激發學習的思維，還能暴露前思維，觸及知識建構的核心。再利用課本相關知識把一些化工原理用流程圖的形式表達出來，旨在讓學生領會流程圖的本質是把復雜的過程簡單化、直觀化，它更有邏輯，同時也更方便我們理順過程步驟，把流程圖題“去妖魔化”。而學生在會畫流程圖后基于流程再自己設計問題，可以幫助學生對知識進行深度理解，有效輸出。同時可以引導他們思考到流程圖是怎么來達到目的的？最終為將來無機化工流程題解題打下基礎建立信心。
　　2.問題的設計盡可能具備淺入、根本、開放這三個屬性。引入新課的淺入可以讓全體學生都能參與其中，提高學生對學習結果的期待;通過類比海帶提碘、海水提溴，進而掌握海水提鎂的流程設計，能促進學生對問題的深度理解，促發學習方法的遷移。問題設計的開放，可以讓學生盡可能去聯系已有知識，形成對知識的二次掌握。
　　3.小組合作畫流程圖設計相關問題，能讓學生通過小組討論、自我反思對所學知識有更深的認識。學生不僅評價自己的知識掌握程度，而且更注重自己在這次活動中表現。既歸納知識規律，又掌握學習方法，而這正是我們教學的本質和最終目的。
　　[參考文獻]
　　[1]劉海林.基于“思維建模”的“元素跟蹤法”巧解無機化工流程題[J].中學化學教學參考，2018年第3期.
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