摘要：“工藝流程”問題是近年來初中化學(xué)常見和熱門的課題，具有情景真實(shí)、信息新穎、思維容量大、能力要求高、問題涉及面廣、知識綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)。在一節(jié)“工藝流程”專題復(fù)習(xí)課上，通過建構(gòu)認(rèn)知模型、凝練解題策略、歸納常用方法三大板塊推進(jìn)教學(xué)，引領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)知識、提煉策略、形成觀念。

關(guān)鍵詞：工藝流程專題復(fù)習(xí)課模型認(rèn)知

“工藝流程”問題是近年來初中化學(xué)常見和熱門的課題。這里的“工藝流程”是指，以化工生產(chǎn)為背景，將其主要階段（即生產(chǎn)流程）用框圖和箭頭的形式表示出來，以此來設(shè)計(jì)問題的教學(xué)素材（題型）。它具有情景真實(shí)、信息新穎、思維容量大、能力要求高、問題涉及面廣、知識綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)。

2019年5月29日，蘇州市化學(xué)名師共同體在蘇州高新區(qū)實(shí)驗(yàn)初級中學(xué)舉行專題研討活動，筆者開設(shè)了一節(jié)“工藝流程”問題專題復(fù)習(xí)課（使用滬教版初中化學(xué)教材），通過建構(gòu)認(rèn)知模型、凝練解題策略、歸納常用方法三大板塊推進(jìn)教學(xué)，引領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)知識、提煉策略、形成觀念?，F(xiàn)結(jié)合教學(xué)過程，簡述筆者的思考與實(shí)踐。

一、建構(gòu)認(rèn)知模型

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》這樣界定“模型認(rèn)知”：“通過分析、推理等方法認(rèn)識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認(rèn)知模型，并能運(yùn)用模型來解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。”雖然初中階段的教學(xué)對“模型認(rèn)知”沒有明確要求，但是，基于“模型認(rèn)知”的思想方法已經(jīng)貫穿其中。在“工藝流程”問題專題教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生初步建構(gòu)工藝流程的認(rèn)知模型，為“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。筆者執(zhí)教的教學(xué)片段如下：

師請你再次閱讀課本第51頁“自來水生產(chǎn)的一般過程”流程圖，說一說：自來水生產(chǎn)包括哪幾個(gè)步驟？運(yùn)用了哪些化學(xué)原理？使用的設(shè)備有哪些？

（教師根據(jù)學(xué)生的回答，用框圖和箭頭的形式表示自來水生產(chǎn)的步驟、化學(xué)原理和設(shè)備，如圖1、圖2、圖3所示。）

師能否將圖1和圖3融合在一起，用一幅圖來表示自來水生產(chǎn)的步驟和設(shè)備？

（學(xué)生交流，整合圖1和圖3，得到表示自來水生產(chǎn)過程的圖4。）

師像圖4這樣，從原料（江水）出發(fā)，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理以及物質(zhì)的分離和提純技術(shù)，最終得到化工產(chǎn)品（自來水）的過程，叫作化工生產(chǎn)流程。我們把這種用框圖和箭頭的形式表示化工生產(chǎn)流程的示意圖叫作化學(xué)工藝流程圖，簡稱工藝流程圖。那工藝流程圖的呈現(xiàn)形式一般是怎樣的？

生工藝流程圖一般由方框和箭頭兩部分組成，其中方框一般表示設(shè)備或物質(zhì)，指向方框的箭頭表示“原料”和“加入的物質(zhì)”，從方框指出的箭頭表示“生成物（副產(chǎn)品）”和“產(chǎn)品”，箭頭方向表示物料流向，箭頭橫線上標(biāo)識相關(guān)操作或所用試劑。

（教師根據(jù)學(xué)生的表述逐步出示工藝流程圖的基本模型，如圖5。）

在“工藝流程”問題專題教學(xué)中，筆者引導(dǎo)學(xué)生深入解讀教材，厘清自來水生產(chǎn)的步驟線、化學(xué)原理線和設(shè)備線，并在整合步驟線和設(shè)備線的基礎(chǔ)上，建構(gòu)工藝流程圖的基本模型，提煉基本單元，理解方框和箭頭的含義，初步了解工藝流程圖的基本特點(diǎn)。

二、凝練解題策略

在完成工藝流程圖基本模型的建構(gòu)以后，筆者引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)九年級下冊“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)6粗鹽的初步提純”的實(shí)驗(yàn)步驟，并以“粗鹽再提純”為情境素材，從多個(gè)維度理解“工藝流程”問題（為了便于講解，將問題分解成題頭、題干和題目三部分），形成解決問題的策略。

（一）讀題頭得目的，捕信息畫重點(diǎn)

題頭一般簡單介紹工藝生產(chǎn)的原料和目的，對教材上未曾出現(xiàn)但題目中需要用到的知識點(diǎn)，往往以信息的形式加以呈現(xiàn)。例如，圖6所示的題頭中，“粗鹽中除含泥沙外，還有少量NaSO、MgCl、CaCl等雜質(zhì)”就是提供的新信息，以幫助學(xué)生明確粗鹽提純的目的：不僅要除去泥沙等難溶性雜質(zhì)，還要除去NaSO、MgCl、CaCl等可溶性雜質(zhì)。

（二）讀題干析過程，看措施推用意

題干即題目的主干，主要是用框圖和箭頭的形式表示從原料到產(chǎn)品的工藝流程，綜合了化學(xué)反應(yīng)原理、物質(zhì)的分離和提純、物料的回收利用等知識。學(xué)生讀題干可以分為三個(gè)層次：讀得懂、不太讀得懂、完全讀不懂。讀得懂的，往往是常見的化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作等基礎(chǔ)知識;不太讀得懂的，需要整合化學(xué)反應(yīng)原理以及題頭提供的信息;完全讀不懂的，則需要綜合學(xué)科知識，運(yùn)用類比思維，化繁為簡。圖7所示的題干，表示的是粗鹽粉碎后加蒸餾水溶解（操作Ⅰ），加入除雜試劑（NaOH、BaCl、NaCO），過濾除去沉淀（操作Ⅱ），在濾液中加入鹽酸（試劑a）除去過量的NaCO，蒸發(fā)結(jié)晶（操作Ⅲ）NaCl溶液，得到精鹽的工藝流程。這個(gè)題干中，學(xué)生讀得懂的是“操作Ⅱ”，不太讀得懂的是“操作Ⅲ”，完全讀不懂的是“加入適量試劑a”。教師應(yīng)適機(jī)給予指導(dǎo)。

（三）讀題目破問題，知原理規(guī)范答

題目主要是根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及的知識設(shè)計(jì)的一系列問題。設(shè)計(jì)的問題應(yīng)遵循學(xué)生的一般認(rèn)識規(guī)律：從已知到未知、從具體到抽象、從簡單到復(fù)雜、從模仿到創(chuàng)造、從感知到理解。由此引領(lǐng)學(xué)生由淺入深、由表及里、循序漸進(jìn)地掌握知識、發(fā)展能力。筆者設(shè)計(jì)了8道題（如圖8所示），幫助學(xué)生掌握解決“工藝流程”問題的基本策略。

設(shè)計(jì)第（1）題的目的是復(fù)習(xí)溶解概念。在此基礎(chǔ)上，教師可以進(jìn)一步追問：增大KNO溶解速率的方法有哪些？從而幫助學(xué)生理解將固體原料粉碎或研細(xì)、溶解時(shí)不斷攪拌的目的。

第（2）（3）（4）（6）題都是除雜問題。引導(dǎo)學(xué)生分析溶液中存在的雜質(zhì)離子，從離子共存的視角建立解決問題的思路：選用適當(dāng)?shù)碾x子，將溶液中的雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化成沉淀或者氣體，從而從溶液中除去。在問題設(shè)計(jì)上循序漸進(jìn)、由淺入深。第（2）（3）題相對簡單，都是選用一種試劑除去一種雜質(zhì)。第（4）題則更深一層，重在考查學(xué)生思維的全面性和深刻性。加入稍過量的NaCO溶液的目的有兩個(gè)：一是除去粗鹽中的雜質(zhì)CaCl，二是除去除雜過程中引入的新雜質(zhì)BaCl。第（6）題是對第（4）題的延續(xù)，選用稀鹽酸試劑除去溶液中剩余的兩種雜質(zhì)：NaOH和NaCO。在除雜過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建離子之間能發(fā)生反應(yīng)的知識網(wǎng)絡(luò)（如圖9），使學(xué)生所掌握的知識成為一個(gè)相互之間因果關(guān)系明朗、來龍去脈清晰的多層次的整體。

第（5）題考查固液分離的常用方法：過濾。為了加深學(xué)生對過濾操作的理解，筆者補(bǔ)充了對比實(shí)驗(yàn)：用廢舊礦泉水瓶做成兩套簡易過濾裝置，一套用小石子作為過濾層，另一套用細(xì)沙作為過濾層，分別過濾渾濁泥水，觀察、比較兩套裝置過濾的速度和效果（如圖10）。進(jìn)而得出結(jié)論：過濾是人類發(fā)明的快速提高固液分離效率的方法，選擇適當(dāng)?shù)倪^濾層可以對過濾的效果進(jìn)行控制。

第（7）題復(fù)習(xí)結(jié)晶概念。從溶液中獲取晶體一般有兩種方法：蒸發(fā)結(jié)晶和冷卻結(jié)晶。在解決具體問題的過程中，可以根據(jù)晶體溶解度隨溫度變化的程度，選擇合適的結(jié)晶方法。

第（8）題旨在引發(fā)學(xué)生對“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)6粗鹽的初步提純”的反思。在粗鹽初步提純過程中，由于氯化鈉的損耗，所得精鹽的質(zhì)量往往偏低。而在粗鹽的再提純實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過定性分析可以知道，最終所得的精鹽的質(zhì)量大于粗鹽中氯化鈉的質(zhì)量。

三、歸納常用方法

掌握了“工藝流程”問題的解題策略后，筆者設(shè)計(jì)了一道練習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際操練中豐富解題方法，積累解題經(jīng)驗(yàn)。題目如下：

硅酸鈉（NaSiO）是我國優(yōu)先發(fā)展的精細(xì)化學(xué)品。利用某種石英砂礦石（主要成分是SiO，還含有少量的CuO、Na₂SO、NaCO）制備硅酸鈉（NaSiO）的流程如下頁圖11所示。

資料：已知SiO2既不溶于水，也不與鹽酸反應(yīng)。

請回答下列問題：

（1）“浸出液A”的主要成分：_______。

（2）“酸浸”過程中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______。

（3）“堿浸”過程中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______。

（4）“操作a”包含蒸發(fā)濃縮、_______、過濾、洗滌、干燥等一系列操作。

設(shè)計(jì)該練習(xí)題的目的有兩個(gè)：一是當(dāng)堂訓(xùn)練，提高問題解決能力;二是進(jìn)一步理解“工藝流程”問題的關(guān)鍵術(shù)語，如水浸、酸浸、堿浸等。

課尾，筆者組織學(xué)生歸納總結(jié)“工藝流程”問題的解題思路（如表1所示）。

*本文系江蘇省中小學(xué)教研室第十一期重點(diǎn)課題“在初中化學(xué)教學(xué)中發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的實(shí)踐研究”（編號：2015JK11Z033）的階段性研究成果。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 王寶斌.聚焦思維考查：讓作業(yè)設(shè)計(jì)“去考試化”——化學(xué)作業(yè)設(shè)計(jì)的四大策略例析[J].教育研究與評論（中學(xué)教育教學(xué)），2014（9）.