如何在课堂教学中帮助学生建立化工流程思维模型

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　　摘 要：无机化工流程题被公认为高考题的一大“亮点”，也是学生比较怕的题目之一。为帮助学生突破这一难点，从高一开始帮助他们建立流程思维模型，利用课堂教学内容来建立无机化工流程的思想。
　　关键词：化工流程;思维建模;翻转课堂
　　中图分类号：G633.8 文献标识码：A文章编号：1992-7711（2019）08-059-1
　　一、问题的提出及实施
　　流程图是人们对解决问题的方法、思路或算法的一种描述。它的优点在于：采用简单规范的符号描述，使整个结构清晰、逻辑性强，方便人们理解。而化学工艺流程，顾名思义，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来。
　　无机化工流程题被公认为高考题的一大“亮点”，难度较大，区分度也很好。它始于“无机框图题”的变革与创新，充分体现了高考“一体四翼”的思想，也因此成为学生们比较怕的题目之一。笔者利用《海水资源的开发利用》设计了一节课，目的在于帮助生从课堂学习中建立化工流程的思维模型。
　　二、《海水资源的开发利用》教学案例分析
　　1.教材分析
　　本节是人教版化学《必修2》第四章第一节内容。化学的一个作用就是开发和利用自然界中一切可能的资源;同时注意这一过程必须同自然环境相互协调，走可持续发展的道路。本节从知识的角度，有利于学生梳理、归纳和拓展前面所学过的知识;从科学、技术和社会相互作用背景的角度，有利于学生加深体会化学在综合利用自然资源的作用。
　　2.学情分析
　　学生已经具备必修模块所涉及的元素化合物知识和相关基本概念，知道物质分离的实验方法。拥有一定的网络搜索、获取信息的能力，思维活跃、好奇心重、接受新信息的能力强，但注意力易分散。
　　3.教学目标分析
　　（1）知道从海水资源的特点，了解海水资源开发和利用的前景。（2）了解海水资源开发中的化学反应原理及实验方法，掌握简单的海水资源开发利用的方法。（3）建立化工流程的思维模型。（4）感受化学知识在海水资源开发利用中的重要性，激发学生学习化学的热情，热爱化学。
　　4.教学设计与实施
　　在《海水资源的开发利用》的教学过程中，采用了活动元的方式，将整节课分为三个活动元，充分运用微课、学科与生活、工业之间的联系，创设生活化的学习情境，以激发学生的学习兴趣。通过小组讨论展示模式，设置问题让学生学会画工业流程图，从而实现化工流程思维建模。
　　[活动一]：引入课题，海水提溴。
　　问题1：通过课本资料卡片了解海水提溴，画出海水提溴的流程图。设计意图：在引入新课前，已经通过微课，把课本中海带提碘的实验用流程图的形式展现，并大概介绍了怎么画流程图及画流程图需要注意的地方。利用翻转课堂的理念把问题分解，降难度，使学生在课堂上可以画出简略的流程图。
　　问题2：在海水提溴流程的基础上，你能设计哪些问题？设计意图：通过学生自己绘制海水提溴的流程图，使学生对资料卡片中的知识进行一定程度的理解内化，并再以流程形式具象化，可以帮助学生提高阅读提炼核心信息的能力。在此基础上让学生自己设计问题能提高他们的积极性和学习兴趣，同时也可以达到对已有知识的二次理解、有效输出。学生提出问题自己解答，真正实现以学生为主体的课堂。
　　[活动二]：海水提镁。
　　问题1：给出海水提镁相关资料，在海水提镁中有几个环节？各是什么？设计意图：从百度百科中找到的海水提镁相关资料可以有效吸引学生，在学生阅读资料后提出有几个环节可以帮助学生整理信息，为后面的教学分解难度。
　　问题2：画出海水提镁的流程图。设计意图：类比画海水提溴流程图的经验，进一步加深他们对流程图的了解和掌握。在问题1的基础上学生已经知道海水提镁分碱的制取、Mg2+的浓缩、Mg单质的制取三个部分，可以适时引入化工流程大致分原料的预处理、核心反应、产品处理等几个基本步骤，进一步实现化工流程的思维建模。
　　问题3：基于该化工流程，你能设计出哪些问题？设计意图：调动学生积极性，在前面课程的铺垫下，学生能自主设问，大胆求解。帮助学生意识到所谓化工流程，就是一种把过程用框图形式表现出来的方法，它直观、简单，远没有我们想象的那么高大上，基于流程的问题也没有我们想象的那么难，建立学生的学习信心。将情感、态度、价值观的培养与知识、技能的掌握和谐地统一起来。
　　[活动三]：完成随堂反馈，检验学习情况。
　　设计意图：用几道高考真题对学生的当堂学习情况立即反馈。设置反馈练习，可以检测学生学习情况，通过学生的自我纠错，使学生既归纳知识规律，又掌握学习方法，同时提高学生的参与度，真正实现自主学习。
　　三、教学反思
　　1.一般高考无机化工流程题是以“元素跟踪法”[1]来进行思维建模，但高一学生知识体量较少，接触化学时间较短，所以这节课的目的是以课堂教学内容来建立无机化工流程的思想。采用了翻转课堂的理念，预先录制好什么是流程图，怎么画流程图的微课，事先就传给学生，让他们反复观看，这样来进行突破。通过设置观看微课视频这样一个前置性任务，不仅让学生及早极多地接触准备性的知识激发学习的思维，还能暴露前思维，触及知识建构的核心。再利用课本相关知识把一些化工原理用流程图的形式表達出来，旨在让学生领会流程图的本质是把复杂的过程简单化、直观化，它更有逻辑，同时也更方便我们理顺过程步骤，把流程图题“去妖魔化”。而学生在会画流程图后基于流程再自己设计问题，可以帮助学生对知识进行深度理解，有效输出。同时可以引导他们思考到流程图是怎么来达到目的的？最终为将来无机化工流程题解题打下基础建立信心。
　　2.问题的设计尽可能具备浅入、根本、开放这三个属性。引入新课的浅入可以让全体学生都能参与其中，提高学生对学习结果的期待;通过类比海带提碘、海水提溴，进而掌握海水提镁的流程设计，能促进学生对问题的深度理解，促发学习方法的迁移。问题设计的开放，可以让学生尽可能去联系已有知识，形成对知识的二次掌握。
　　3.小组合作画流程图设计相关问题，能让学生通过小组讨论、自我反思对所学知识有更深的认识。学生不仅评价自己的知识掌握程度，而且更注重自己在这次活动中表现。既归纳知识规律，又掌握学习方法，而这正是我们教学的本质和最终目的。
　　[参考文献]
　　[1]刘海林.基于“思维建模”的“元素跟踪法”巧解无机化工流程题[J].中学化学教学参考，2018年第3期.
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