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[摘要]分析了將化工生產實際融入高中化學教學的必要性，認為聯系化工生產實際不僅僅是在教學中加入化工生產知識，更重要的是轉變學生的思維方式，提出了在高中化學教學中要注重培養學生的化工生產思維，對化工生產思維的內涵、特征以及在高中化學教學中融入化工生產思維的意義進行了論述，并以“從鋁土礦中提取鋁”為教學案例進行了設計與實踐分析。

[關鍵詞]化工生產思維；化學教學；鋁土礦；案例設計

化工生產是化學知識服務于人類、服務于社會的一種重要形式，掌握化工生產知識，形成化工生產思維，是科學素養的要求，也是未來公民必須具備的能力。在中學化學教學中聯系化工生產實際越來越受到重視，涉及到化工實際的題型如流程題已成為高考化學的一類必考題型，在2017年教育部印發的《普通高中化學課程標準》中也提到，要求學生具有“綠色化學”觀念和可持續發展意識，培養學生的科學態度和社會責任，使其能對化學有關的社會熱點問題做出正確的價值判斷等。顯然，當今社會對于培養學生完整的化工生產思維的要求越來越高。

1化工生產思維的內涵及特征

化工生產思維是以化學知識及工程學知識為基礎，集成多學科知識，衡量多方面因素對一項化工生產目標進行設計、實施、評價、優化等一系列過程中所運用到的思維方式。其特征如下：(1)化工生產思維是實踐性的思維[1]，是將化學知識與工程學知識有機結合、將理論知識轉化為實際生產的一種應用型思維方式，這有助于將我們習得的化學、化工知識更好地實現其價值。(2)化工生產思維是集成性、發散性的思維，在處理化工生產問題時會涉及到包括廠址選擇時的地理學知識、能量轉換及有效利用的物理學知識、三廢治理與排放的地理學、環境學知識，也包括規劃某一項目效益所運用到的經濟學知識等。(3)化工生產思維強調工程觀及工程道德[2]，當今社會所面臨環境問題、能源問題、食品安全問題、健康問題等都與化學息息相關。顯然，化學工業生產涉及到了社會發展及公民生活的各個領域，這就要求未來公民們都具有優良的化學工程品德。

2高中化學教學中融入化工生產思維的意義

(1)更好地理解和掌握化學知識，實現知識的建構。將化工生產思維滲透進高中化學的教學中，讓學生的化學知識與化工生產實際進行對比、分析，總結二者的異同，使學生的認知結構在“平衡——不平衡——新的平衡”的循環中得到不斷的豐富、提高和發展，以更好的鞏固化學知識、認識化工生產實際。(2)彰顯化學知識的價值，學以致用。在傳統的化學教學中基本遠離生活，用單純的框架體系支撐知識，常常為了應付考試而把化學知識剝離出來以訓練學生的解題能力，造成教學內容枯燥，同時脫離現實的教學會使學生對較為抽象的化學理論望而卻步。將化學與化工知識結合，學生逐步形成化工生產思維，懂得將所學知識應用到實際的生產生活中，并感受這些知識是如何被科學家們巧妙應用的。為此，可以更好地完成培養學生“情感態度與價值觀”的教學目標。(3)正視化學、正確處理社會生產生活中的化學問題。當今社會公眾和媒體往往過分強調化學的負面形象和危險影響，卻忽視了化學、化工對人類社會做出的巨大貢獻，這會造成學生排斥化學，同樣也無法妥善處理生活中的化學問題。化工生產不是亂排亂放污染空氣，而是“綠色化學”，是合理處理“三廢”，是針對環境問題提出新的脫硫、脫硝方案等。化工生產思維讓學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或排斥某一項技術。(4)培養“科學精神與社會責任”方面的化學核心素養。化學核心素養中“科學精神與社會責任”體現對化學的態度維度，具有化工生產思維的學生能更好地形成嚴謹求學的科學探索精神和終身學習的能力，他們更容易透過書本的化學知識考慮到生產實際情況，將理論運用于實踐，不再“紙上談兵”，具備可持續發展意識和綠色化學觀念[3]。化工生產思維的培養不是簡單的說教，而須在平時教學中有意識地滲透，做到潤物無聲、潛移默化。

3高中化學教學中融入化工生產思維的案例設計與分析

鑒于課程標準對化工知識的要求逐漸提高，涉及到化學工藝流程的題型應運而生，化工流程圖題是一類極具特色和前景的高考新題型，多為化工實際生產中所采用的真實的工藝流程。這類題對于學生而言相對陌生，難度較大，能夠更好地檢測學生的綜合分析推理能力，對學生的綜合素質提出了較高的要求。為更好地培養學生的化工生產思維能力，在教學過程中，引導學生利用已學知識進行對比、拓展、衍生，通過自主設計工藝流程，與現實生產工藝進行比較，評價優劣，進行適當的調整和改進以完善設計，不斷優化得到最終工藝流程，同樣也可以加深學生對知識的印象，更好地進行有效學習。現以蘇教版必修一專題3中“從鋁土礦中提取鋁”為例進行教學實踐，在學習本節內容之前學生已經學習了“溴碘的提取”、“鎂的提取及應用”，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反應原理。主要教學過程如下：3.1教學環節一：分組合作設計從鋁土礦中提取鋁的工藝流程。在本環節中，教師首先展示鋁元素的主要來源及鋁土礦中的主要成分，提出本節課任務：從鋁土礦中提取鋁。學生先自己思考，再以小組形式進行討論，每個小組總結出最后的流程。本環節學生設計的比較有代表性的生產流程圖見圖1：從圖1兩組學生作品代表中可以看出，學生在設計時充分運用了之前所學的有關鋁元素的反應原理，由于受前面電解熔融MgCl2提取Mg的影響，第一組同學考慮用同樣的方法電解AlCl3以得到Al，卻忽略了現實生產中AlCl3熔融狀態下得到的分子實際是以Al2Cl6分子的形式存在的，AlCl3作為共價化合物，在熔融狀態下不導電。第二組同學利用Na從AlCl3溶液中置換出Al，忽略了Na會和水反應，方法不可行，且成本高昂不適用于實際生產。此環節中學生的化工生產思維相對薄弱，考慮問題較為片面，在操作可行性、生產成本、能量的綜合利用方面仍欠缺考慮。此環節的設計意圖主要有：一是在設計過程中回顧舊知；二是初步判斷學生的化工生產思維的養成情況；三是為了引出后面實際生產工藝流程，讓學生認識自己思考的不足，有利于學生接受新知。3.2教學環節二：根據資料卡，修改設計方案。學生根據表1資料卡的內容，總結出自己在設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，可基本得到與實際生產過程一致的工藝流程。此環節中引導學生自主發現問題、分析問題并解決問題，學生會強烈地意識到當化學問題至于現實生產中所需要考慮的不再僅僅是反應原理上的可行性，而是需要真正地設身處地地綜合考慮各方面影響因素。此環節設計的意圖主要有：一方面是培養學生的自學能力，能夠敢于否定自己，勇于創新，逐步養成自主解決問題的能力；另一方面是讓學生真正體驗化學和化工生產實際的差異，體驗化學工程師的思維，初步形成化工生產思維。3.3教學環節三：對比實際生產工藝流程。在此環節中，學生通過觀察圖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：(1)用作催化劑；(2)降低Al2O3熔點；(3)增強Al2O3導電性。教師給出解釋：由于Al2O3的熔點(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，科學家通過近一百年的努力，終于在1886年美國化學家霍爾發現向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]。此環節由學生發現新問題，教師通過講授工業提取鋁單質的化學史解釋流程中加入冰晶石的原因，使學生對整個工藝流程有了更加完整、明確的理解。此環節的設計意圖主要有：一是培養學生的問題意識，保持對化學、化工的好奇心；二是通過化學史的分享引起學生學習興趣，更能培養學生的科學精神和社會責任感；三是進一步完善工藝流程，學生可以直觀地體會到化工生產中降低能耗、節約成本等實際問題的重要性，在這一環節中學生逐漸形成較為完整的化工生產思維。3.4教學環節四：鞏固提升。學生完成從鋁土礦中提取鋁的流程圖題(見圖3)：通過之前的學習，學生已有一定的化工生產思維，在解決流程圖習題的過程中可以進一步鞏固知識，強化化工生產思維，同樣也可以在習題的處理過程中檢驗學生對于化學知識的掌握程度和思維轉變的程度[5]。

4結語

在實際教學過程中，要將化工生產思維切實融入高中化學教學，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，在進行教學設計時還要了解化工熱點問題，緊扣化工生產實際實施教學。但由于很多化學教師自身對化工生產思維的不重視，所以在課堂教學中化工生產思維的培養往往被忽略。本文的教學案例給出了一個很好的實踐取向，在教學中教師有意識地引導學生將問題轉向化工生產實際考慮，學生逐步轉變思維方式，逐步形成完整的化工生產思維。

參考文獻

[1]李文安．工程思維在化學教學中的應用[J]．化工高等教育，2007(01)：53-55．

[2]樂一樂．高中必修化學教材中的“化工思維”分析[D]．東北師范大學，2013．

[3]中華人民共和國教育部制定．普通高中化學課程標準(2017年版)[S]．北京：人民教育出版社，2018．

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

[5]王欽忠，高明．淺議中學化學教學聯系化工案例的思考與實踐[J]．化學教學，2018(02)：25-29．

作者:鈕舒靜 胡小兵 單位:寶雞文理學院