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[摘要]分析了将化工生产实际融入高中化学教学的必要性，认为联系化工生产实际不仅仅是在教学中加入化工生产知识，更重要的是转变学生的思维方式，提出了在高中化学教学中要注重培养学生的化工生产思维，对化工生产思维的内涵、特征以及在高中化学教学中融入化工生产思维的意义进行了论述，并以“从铝土矿中提取铝”为教学案例进行了设计与实践分析。
[关键词]化工生产思维；化学教学；铝土矿；案例设计
化工生产是化学知识服务于人类、服务于社会的一种重要形式，掌握化工生产知识，形成化工生产思维，是科学素养的要求，也是未来公民必须具备的能力。在中学化学教学中联系化工生产实际越来越受到重视，涉及到化工实际的题型如流程题已成为高考化学的一类必考题型，在2017年教育部印发的《普通高中化学课程标准》中也提到，要求学生具有“绿色化学”观念和可持续发展意识，培养学生的科学态度和社会责任，使其能对化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断等。显然，当今社会对于培养学生完整的化工生产思维的要求越来越高。
1化工生产思维的内涵及特征
化工生产思维是以化学知识及工程学知识为基础，集成多学科知识，衡量多方面因素对一项化工生产目标进行设计、实施、评价、优化等一系列过程中所运用到的思维方式。其特征如下：(1)化工生产思维是实践性的思维[1]，是将化学知识与工程学知识有机结合、将理论知识转化为实际生产的一种应用型思维方式，这有助于将我们习得的化学、化工知识更好地实现其价值。(2)化工生产思维是集成性、发散性的思维，在处理化工生产问题时会涉及到包括厂址选择时的地理学知识、能量转换及有效利用的物理学知识、三废治理与排放的地理学、环境学知识，也包括规划某一项目效益所运用到的经济学知识等。(3)化工生产思维强调工程观及工程道德[2]，当今社会所面临环境问题、能源问题、食品安全问题、健康问题等都与化学息息相关。显然，化学工业生产涉及到了社会发展及公民生活的各个领域，这就要求未来公民们都具有优良的化学工程品德。
2高中化学教学中融入化工生产思维的意义
(1)更好地理解和掌握化学知识，实现知识的建构。将化工生产思维渗透进高中化学的教学中，让学生的化学知识与化工生产实际进行对比、分析，总结二者的异同，使学生的认知结构在“平衡——不平衡——新的平衡”的循环中得到不断的丰富、提高和发展，以更好的巩固化学知识、认识化工生产实际。(2)彰显化学知识的价值，学以致用。在传统的化学教学中基本远离生活，用单纯的框架体系支撑知识，常常为了应付考试而把化学知识剥离出来以训练学生的解题能力，造成教学内容枯燥，同时脱离现实的教学会使学生对较为抽象的化学理论望而却步。将化学与化工知识结合，学生逐步形成化工生产思维，懂得将所学知识应用到实际的生产生活中，并感受这些知识是如何被科学家们巧妙应用的。为此，可以更好地完成培养学生“情感态度与价值观”的教学目标。(3)正视化学、正确处理社会生产生活中的化学问题。当今社会公众和媒体往往过分强调化学的负面形象和危险影响，却忽视了化学、化工对人类社会做出的巨大贡献，这会造成学生排斥化学，同样也无法妥善处理生活中的化学问题。化工生产不是乱排乱放污染空气，而是“绿色化学”，是合理处理“三废”，是针对环境问题提出新的脱硫、脱硝方案等。化工生产思维让学生在遇到新问题时能辨别出是哪方面出了问题，如何解决问题，做出正确的判断，甚至想出解决的方案，而不是盲目的排斥化学或排斥某一项技术。(4)培养“科学精神与社会责任”方面的化学核心素养。化学核心素养中“科学精神与社会责任”体现对化学的态度维度，具有化工生产思维的学生能更好地形成严谨求学的科学探索精神和终身学习的能力，他们更容易透过书本的化学知识考虑到生产实际情况，将理论运用于实践，不再“纸上谈兵”，具备可持续发展意识和绿色化学观念[3]。化工生产思维的培养不是简单的说教，而须在平时教学中有意识地渗透，做到润物无声、潜移默化。
3高中化学教学中融入化工生产思维的案例设计与分析
鉴于课程标准对化工知识的要求逐渐提高，涉及到化学工艺流程的题型应运而生，化工流程图题是一类极具特色和前景的高考新题型，多为化工实际生产中所采用的真实的工艺流程。这类题对于学生而言相对陌生，难度较大，能够更好地检测学生的综合分析推理能力，对学生的综合素质提出了较高的要求。为更好地培养学生的化工生产思维能力，在教学过程中，引导学生利用已学知识进行对比、拓展、衍生，通过自主设计工艺流程，与现实生产工艺进行比较，评价优劣，进行适当的调整和改进以完善设计，不断优化得到最终工艺流程，同样也可以加深学生对知识的印象，更好地进行有效学习。现以苏教版必修一专题3中“从铝土矿中提取铝”为例进行教学实践，在学习本节内容之前学生已经学习了“溴碘的提取”、“镁的提取及应用”，具备了一定的工艺流程思维模式，掌握了一定的铝及其化合物的一些化学反应原理。主要教学过程如下：
3.1教学环节一：分组合作设计从铝土矿中提取铝的工艺流程
在本环节中，教师首先展示铝元素的主要来源及铝土矿中的主要成分，提出本节课任务：从铝土矿中提取铝。学生先自己思考，再以小组形式进行讨论，每个小组总结出最后的流程。从图1两组学生作品代表中可以看出，学生在设计时充分运用了之前所学的有关铝元素的反应原理，由于受前面电解熔融MgCl2提取Mg的影响，第一组同学考虑用同样的方法电解AlCl3以得到Al，却忽略了现实生产中AlCl3熔融状态下得到的分子实际是以Al2Cl6分子的形式存在的，AlCl3作为共价化合物，在熔融状态下不导电。第二组同学利用Na从AlCl3溶液中置换出Al，忽略了Na会和水反应，方法不可行，且成本高昂不适用于实际生产。此环节中学生的化工生产思维相对薄弱，考虑问题较为片面，在操作可行性、生产成本、能量的综合利用方面仍欠缺考虑。此环节的设计意图主要有：一是在设计过程中回顾旧知；二是初步判断学生的化工生产思维的养成情况；三是为了引出后面实际生产工艺流程，让学生认识自己思考的不足，有利于学生接受新知。
3.2教学环节二：根据资料卡，修改设计方案
学生根据表1资料卡的内容，总结出自己在设计流程时所忽略的问题和不足之处，并加以改正，再次得到新的流程图，可基本得到与实际生产过程一致的工艺流程。此环节中引导学生自主发现问题、分析问题并解决问题，学生会强烈地意识到当化学问题至于现实生产中所需要考虑的不再仅仅是反应原理上的可行性，而是需要真正地设身处地地综合考虑各方面影响因素。此环节设计的意图主要有：一方面是培养学生的自学能力，能够敢于否定自己，勇于创新，逐步养成自主解决问题的能力；另一方面是让学生真正体验化学和化工生产实际的差异，体验化学工程师的思维，初步形成化工生产思维。
3.3教学环节三：对比实际生产工艺流程
在此环节中，学生通过观察图2的工艺流程，提出疑问：为什么电解熔融Al2O3时要加入冰晶石(Na3AlF6)？并提出假设：(1)用作催化剂；(2)降低Al2O3熔点；(3)增强Al2O3导电性。教师给出解释：由于Al2O3的熔点(2054℃)很高，直接加热使其熔化需要大量的能量。为了降低成本和简化工序得到铝单质，科学家通过近一百年的努力，终于在1886年美国化学家霍尔发现向Al2O3中加入冰晶石可以使氧化铝熔融温度降低，以冰晶石作为助熔剂，从而大大减少了冶炼过程的能量消耗[4]。此环节由学生发现新问题，教师通过讲授工业提取铝单质的化学史解释流程中加入冰晶石的原因，使学生对整个工艺流程有了更加完整、明确的理解。此环节的设计意图主要有：一是培养学生的问题意识，保持对化学、化工的好奇心；二是通过化学史的分享引起学生学习兴趣，更能培养学生的科学精神和社会责任感；三是进一步完善工艺流程，学生可以直观地体会到化工生产中降低能耗、节约成本等实际问题的重要性，在这一环节中学生逐渐形成较为完整的化工生产思维。
3.4教学环节四：巩固提升
学生完成从铝土矿中提取铝的流程图题。通过之前的学习，学生已有一定的化工生产思维，在解决流程图习题的过程中可以进一步巩固知识，强化化工生产思维，同样也可以在习题的处理过程中检验学生对于化学知识的掌握程度和思维转变的程度[5]。
4结语
在实际教学过程中，要将化工生产思维切实融入高中化学教学，对于教师的要求相对较高，教师要掌握的不仅仅是局限于教材上的知识点，在进行教学设计时还要了解化工热点问题，紧扣化工生产实际实施教学。但由于很多化学教师自身对化工生产思维的不重视，所以在课堂教学中化工生产思维的培养往往被忽略。本文的教学案例给出了一个很好的实践取向，在教学中教师有意识地引导学生将问题转向化工生产实际考虑，学生逐步转变思维方式，逐步形成完整的化工生产思维。
参考文献
[1]李文安．工程思维在化学教学中的应用[J]．化工高等教育，2007(01)：53-55．
[2]乐一乐．高中必修化学教材中的“化工思维”分析[D]．东北师范大学，2013．
[3]中华人民共和国教育部制定．普通高中化学课程标准(2017年版)[S]．北京：人民教育出版社，2018．
[4]张文杰，冯洁．追求有价值和意义的化学教学情怀——以“从铝土矿中提取铝”教学为例[J]．实验教学与仪器，2018，35(09)：17-19．
[5]王钦忠，高明．浅议中学化学教学联系化工案例的思考与实践[J]．化学教学，2018(02)：25-29．
作者:钮舒静 胡小兵 单位:宝鸡文理学院