基于化工生产类学习的高中生化学自主学习能力培养

韩峰

摘 要：从高中化学中化工生产类学习入手，从知识梳理、问题解决、实验操作三个方面培养学生的自学能力，激发学生的学习兴趣，提高教学效率。

关键词：化工生产；高中生；自主学习；能力培养

自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代化学习方式。顾名思义，自主学习是以学生作为学习的主体，通过学生独立地分析、探索、实践、质疑、创造等方法来实现的学习目标。高中生在学习化学的过程中，虽然会从平时的实验中找到一些学习的乐趣，但是大多数时间也会因为各种各样的化学题目对化学产生厌倦，所以，自主学习变得难以实行。笔者想到了化工生产这一类学习，希望从这一方面入手，“牵一发而动全身”，让学生渐渐地提升自主学习化学的能力。

人类与化工的关系十分密切，在现代生活中，几乎随时随地都离不开化工产品，从衣、食、住、行等物质生活到文化艺术、娱乐等精神生活，都需要化工产品为之服务。所以，高中生的化工生产类学习具有较大的实用性。另外，在化工生产中伴随着物质的变化过程和新物质的产生结果，可以激发学生的化学学习兴趣，同

时又可以巩固化学知识，进而培养学生的自主学习能力。

化工生产本身就是一个过程、一道流水线，所以，在学习过程中可让学生构建生产流程图，并且学会由点到面、由点到线梳理好各个知识点，下面笔者从三个方面阐述。

一、学会掌握化工生产类知识，提高学生自主梳理能力

学生的学习主要还是在于课堂上、书本上，书本上的化学知识掌握的好坏直接关系到学生的化学知识体系的构建，下面笔者以人教版必修一第四章第四节氨的学习为例，顺着氨的合成这一化工生产过程的这条主线，采用师生合作学习的方式和头脑风暴法，初步探究学生的自学能力的培养。

教师：同学们，上节课我让大家预习了“氨”这一节内容，今天这节课我们就一起来学习一下。大家把教材翻到第97页。

学生：（打开教材、笔记本，准备上课）

教师：氮是植物生长不可缺少的元素，是蛋白质的重要组成部分，所以人类必须要在土壤中补充大量的氮肥以保证植物的吸收。可见，含氮化合物是多么的重要。那么，在工业中是怎样合成含氮化合物的呢？你们是否能够设计一个生产氮肥的流程图出

来呢？

学生：（认真查阅书本，讨论）

教师：根据书上的合成氨化学式，你们试着从整个反应过程入手，思考怎样一步步合成产出可供植物吸收的化肥的。

发现者：德国化学家哈伯。

反应物：从化学式上看氨由氢元素和氮元素组成，而空气中大量含有氮气，所以反应物之一的氮气容易得到，可采用压缩分离法；而另外一种反应物就是氢气了，（查阅资料）氢气的工业制法有：电解水、水煤气法、石油热裂的合成气和天然气制氢等。

反应条件：氮气具有较强的稳定性，所以反应很难进行，必须要采用高温、高压的方法，同时还需要催化剂。

教师：由反应的条件思考并查资料得出反应应该注意的事项。

反应过程：该反应是可逆反应，正反应放热，而且体积减小。

教师：在化工生产中采取怎样的措施能提高生产效率。

生成物：氨气易溶于水，但是生成的氨水具有碱性且不稳定，受热会生产氨气和水。

教师：化肥是含氮化合物，那么跟氨气有什么联系呢？

学生：氨气可以和酸反应生产铵盐。

由此，教师和学生一起总结出以下的流程图：

■

学生通过查阅资料、讨论的手段，运用头脑风暴法在完成流程图的过程中梳理了氨的相关知识，提升了自主学习的能力。

二、学会解决化工生产类问题，促进学生自主思考能力

化工生产类问题一直以来是高考题中分值比很大的一部分，笔者将2009—2013年这五年的安徽省高考化学试题分析可得：近五年化学试卷中直接涉及化工生产类的试题分值占总分值的百分比平均为41.2%，其中每年的四题非选择题中有两题直接涉及化工生产，另外一题为工业废水的分析，也间接涉及，可见高中生化工生产类学习情况的好坏直接关系到高考化学分数的高低。那么，下面笔者在分析2013年化学高考题第27题的过程中探究学生的化学自主思考能力的培养。题目如下：

二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质）。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：

■

1.洗涤滤渣A的目的是为了除去__________（填离子符号），检验该离子是否洗净的方法是__________。

2.第②步反应的离子方程式是__________，滤渣B的主要成分是__________。

3.萃取是分离稀土元素的常用方法。已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP__________（填“能”或“不能”）与水互溶。实验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器有__________、烧杯、玻璃棒、量筒等。

4.取上述流程中得到了Ce（OH）4产品0.536 g，加硫酸溶解后，用0.1000 mol/LFeSO4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce3+），

消耗25.00 mL标准溶液。该产品中Ce（OH）4的质量分数为____

______。

此题为标准的化工生产类问题，在这个实验流程中涉及了化学实验基本操作、元素及化合物知识、化学计算、氧化还原反应等相关知识。要想解决此类问题，要把握好以下几点：第一，勤于搜集。在平时的学习中，既要将常见化学物质的性质、用途归类，还要广泛了解一些并不常见但是经常用于工业生产的物质，但是前提是学习好酸碱盐的基本性质，这样就算遇到陌生的物质也会分析出其大致的性质及用途。如：题目中涉及了常见的SiO2、Fe2O3，也涉及了稀土氧化物，那么这就需要学生去自主搜集了；第二，善于运用。将平时所学所搜集的知识运用于解题才是关键，如：上一点所说的稀土氧化物，学生了解了它们不溶于水且难溶于酸之后，就可以解答第一、第二小题了；第三，活于猜想。猜想不是猜，是通过扎实的化学基本功去推理，如：第三小题，萃取是学过的知识，但是TBP作为萃取剂是新的内容；第四，明于整理。一个生产的流程往往涉及很多反应，所以涉及很多知识点的串杂，这就需要学生去整理了。如：此题中涉及四种不同的反应，要想知道反应是什么，就先要从反应物和生成物入手。剩下的只有一些计算和实验操作了，这些内容笔者会在下一点讲到。

高中生缺乏自主思考习惯的很重要的一点原因是他们学到的知识是“死”的，而运用的时候也是照搬照抄就行了。但是在解决化工生产类问题的时候，学生面对的是“活”的、实用的问题，所以，必须要通过自主的思考去“活”用才行，让学生觉得这是一种探究、一种伴有任务驱动的活动，这样自然可以培养学生的自主思考能力。

三、学会完成化工生产类实验，培养学生自主动手能力

化学是以实验为基础的科学，实验在化学学科教学中占有相当重要的地位，实验既是学生学习的重要内容，也是进一步提升学生科学素养的重要途径和方式，而化工生产类实验更具有以下两种特点：

1.综合性

化工实验不像平常的实验那样“理想化”，要考虑很多实际的环境和条件，除了化学反应原理和注意事项以外还要考虑到物理环境、反应速率、效率、利用率等，这些对于启迪学生的思维和培养学生的多元能力有着一定的作用。

2.趣味性

并不是每个化学实验都能激发学生的兴趣，一个平淡无常的化学实验只会让学生产生厌烦，导致在操作的过程中马虎了事、

粗心大意，所以实验教学就成了一个“鸡肋”了。而化工实验是类似化工生产的实验，具有一定的实用性，所以，在一定程度上给学生“任务驱动”，激发学生的积极性。

化工生产类问题是高中化学中一个组成部分，它将高中所学到的化学理论知识与实际应用结合起来，让学生看到化学学科对人类社会的贡献。化工类知识在高中化学所占的篇幅不大，但是化工类问题却以多个大题的形式出现在年年的高考题中，所以解决好此类问题也是学生不可逃避的一个过程。虽然化工实验出现的不多，但是教师可以将化工生产简单化、生活化，以课外活动的形式组织学生去进行。从化工生产类问题的解决入手，旨在对高中生自学能力的培养有一定的参考作用，实际操作还需要教师的正确引导和学生的配合。

（作者单位 安徽师范大学化学与材料科学学院）