基于化工生產類學習的高中生化學自主學習能力培養

韓峰

摘 要：從高中化學中化工生產類學習入手，從知識梳理、問題解決、實驗操作三個方面培養學生的自學能力，激發學生的學習興趣，提高教學效率。

關鍵詞：化工生產；高中生；自主學習；能力培養

自主學習是與傳統的接受學習相對應的一種現代化學習方式。顧名思義，自主學習是以學生作為學習的主體，通過學生獨立地分析、探索、實踐、質疑、創造等方法來實現的學習目標。高中生在學習化學的過程中，雖然會從平時的實驗中找到一些學習的樂趣，但是大多數時間也會因為各種各樣的化學題目對化學產生厭倦，所以，自主學習變得難以實行。筆者想到了化工生產這一類學習，希望從這一方面入手，“牽一發而動全身”，讓學生漸漸地提升自主學習化學的能力。

人類與化工的關系十分密切，在現代生活中，幾乎隨時隨地都離不開化工產品，從衣、食、住、行等物質生活到文化藝術、娛樂等精神生活，都需要化工產品為之服務。所以，高中生的化工生產類學習具有較大的實用性。另外，在化工生產中伴隨著物質的變化過程和新物質的產生結果，可以激發學生的化學學習興趣，同

時又可以鞏固化學知識，進而培養學生的自主學習能力。

化工生產本身就是一個過程、一道流水線，所以，在學習過程中可讓學生構建生產流程圖，并且學會由點到面、由點到線梳理好各個知識點，下面筆者從三個方面闡述。

一、學會掌握化工生產類知識，提高學生自主梳理能力

學生的學習主要還是在于課堂上、書本上，書本上的化學知識掌握的好壞直接關系到學生的化學知識體系的構建，下面筆者以人教版必修一第四章第四節氨的學習為例，順著氨的合成這一化工生產過程的這條主線，采用師生合作學習的方式和頭腦風暴法，初步探究學生的自學能力的培養。

教師：同學們，上節課我讓大家預習了“氨”這一節內容，今天這節課我們就一起來學習一下。大家把教材翻到第97頁。

學生：（打開教材、筆記本，準備上課）

教師：氮是植物生長不可缺少的元素，是蛋白質的重要組成部分，所以人類必須要在土壤中補充大量的氮肥以保證植物的吸收。可見，含氮化合物是多么的重要。那么，在工業中是怎樣合成含氮化合物的呢？你們是否能夠設計一個生產氮肥的流程圖出

來呢？

學生：（認真查閱書本，討論）

教師：根據書上的合成氨化學式，你們試著從整個反應過程入手，思考怎樣一步步合成產出可供植物吸收的化肥的。

發現者：德國化學家哈伯。

反應物：從化學式上看氨由氫元素和氮元素組成，而空氣中大量含有氮氣，所以反應物之一的氮氣容易得到，可采用壓縮分離法；而另外一種反應物就是氫氣了，（查閱資料）氫氣的工業制法有：電解水、水煤氣法、石油熱裂的合成氣和天然氣制氫等。

反應條件：氮氣具有較強的穩定性，所以反應很難進行，必須要采用高溫、高壓的方法，同時還需要催化劑。

教師：由反應的條件思考并查資料得出反應應該注意的事項。

反應過程：該反應是可逆反應，正反應放熱，而且體積減小。

教師：在化工生產中采取怎樣的措施能提高生產效率。

生成物：氨氣易溶于水，但是生成的氨水具有堿性且不穩定，受熱會生產氨氣和水。

教師：化肥是含氮化合物，那么跟氨氣有什么聯系呢？

學生：氨氣可以和酸反應生產銨鹽。

由此，教師和學生一起總結出以下的流程圖：

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學生通過查閱資料、討論的手段，運用頭腦風暴法在完成流程圖的過程中梳理了氨的相關知識，提升了自主學習的能力。

二、學會解決化工生產類問題，促進學生自主思考能力

化工生產類問題一直以來是高考題中分值比很大的一部分，筆者將2009—2013年這五年的安徽省高考化學試題分析可得：近五年化學試卷中直接涉及化工生產類的試題分值占總分值的百分比平均為41.2%，其中每年的四題非選擇題中有兩題直接涉及化工生產，另外一題為工業廢水的分析，也間接涉及，可見高中生化工生產類學習情況的好壞直接關系到高考化學分數的高低。那么，下面筆者在分析2013年化學高考題第27題的過程中探究學生的化學自主思考能力的培養。題目如下：

二氧化鈰（CeO2）是一種重要的稀土氧化物。平板電視顯示屏生產過程中產生大量的廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物質）。某課題組以此粉末為原料回收鈰，設計實驗流程如下：

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1.洗滌濾渣A的目的是為了除去__________（填離子符號），檢驗該離子是否洗凈的方法是__________。

2.第②步反應的離子方程式是__________，濾渣B的主要成分是__________。

3.萃取是分離稀土元素的常用方法。已知化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，TBP__________（填“能”或“不能”）與水互溶。實驗室進行萃取操作時用到的主要玻璃儀器有__________、燒杯、玻璃棒、量筒等。

4.取上述流程中得到了Ce（OH）4產品0.536 g，加硫酸溶解后，用0.1000 mol/LFeSO4標準溶液滴定至終點時（鈰被還原為Ce3+），

消耗25.00 mL標準溶液。該產品中Ce（OH）4的質量分數為____

______。

此題為標準的化工生產類問題，在這個實驗流程中涉及了化學實驗基本操作、元素及化合物知識、化學計算、氧化還原反應等相關知識。要想解決此類問題，要把握好以下幾點：第一，勤于搜集。在平時的學習中，既要將常見化學物質的性質、用途歸類，還要廣泛了解一些并不常見但是經常用于工業生產的物質，但是前提是學習好酸堿鹽的基本性質，這樣就算遇到陌生的物質也會分析出其大致的性質及用途。如：題目中涉及了常見的SiO2、Fe2O3，也涉及了稀土氧化物，那么這就需要學生去自主搜集了；第二，善于運用。將平時所學所搜集的知識運用于解題才是關鍵，如：上一點所說的稀土氧化物，學生了解了它們不溶于水且難溶于酸之后，就可以解答第一、第二小題了；第三，活于猜想。猜想不是猜，是通過扎實的化學基本功去推理，如：第三小題，萃取是學過的知識，但是TBP作為萃取劑是新的內容；第四，明于整理。一個生產的流程往往涉及很多反應，所以涉及很多知識點的串雜，這就需要學生去整理了。如：此題中涉及四種不同的反應，要想知道反應是什么，就先要從反應物和生成物入手。剩下的只有一些計算和實驗操作了，這些內容筆者會在下一點講到。

高中生缺乏自主思考習慣的很重要的一點原因是他們學到的知識是“死”的，而運用的時候也是照搬照抄就行了。但是在解決化工生產類問題的時候，學生面對的是“活”的、實用的問題，所以，必須要通過自主的思考去“活”用才行，讓學生覺得這是一種探究、一種伴有任務驅動的活動，這樣自然可以培養學生的自主思考能力。

三、學會完成化工生產類實驗，培養學生自主動手能力

化學是以實驗為基礎的科學，實驗在化學學科教學中占有相當重要的地位，實驗既是學生學習的重要內容，也是進一步提升學生科學素養的重要途徑和方式，而化工生產類實驗更具有以下兩種特點：

1.綜合性

化工實驗不像平常的實驗那樣“理想化”，要考慮很多實際的環境和條件，除了化學反應原理和注意事項以外還要考慮到物理環境、反應速率、效率、利用率等，這些對于啟迪學生的思維和培養學生的多元能力有著一定的作用。

2.趣味性

并不是每個化學實驗都能激發學生的興趣，一個平淡無常的化學實驗只會讓學生產生厭煩，導致在操作的過程中馬虎了事、

粗心大意，所以實驗教學就成了一個“雞肋”了。而化工實驗是類似化工生產的實驗，具有一定的實用性，所以，在一定程度上給學生“任務驅動”，激發學生的積極性。

化工生產類問題是高中化學中一個組成部分，它將高中所學到的化學理論知識與實際應用結合起來，讓學生看到化學學科對人類社會的貢獻。化工類知識在高中化學所占的篇幅不大，但是化工類問題卻以多個大題的形式出現在年年的高考題中，所以解決好此類問題也是學生不可逃避的一個過程。雖然化工實驗出現的不多，但是教師可以將化工生產簡單化、生活化，以課外活動的形式組織學生去進行。從化工生產類問題的解決入手，旨在對高中生自學能力的培養有一定的參考作用，實際操作還需要教師的正確引導和學生的配合。

（作者單位 安徽師范大學化學與材料科學學院）