基于建模思想的高中化學(xué)工藝流程題解題策略研究

摘 要：高中化學(xué)工藝流程題的起源是化學(xué)行業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況，具有綜合性、真實(shí)性和開(kāi)放性的特點(diǎn)，對(duì)化學(xué)知識(shí)的考查內(nèi)容較為廣泛，以解決現(xiàn)實(shí)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的化學(xué)問(wèn)題為目標(biāo)，以結(jié)構(gòu)圖的方式表現(xiàn)化工產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝，并依據(jù)所蘊(yùn)含的化學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)分步提問(wèn).

高中化學(xué)工藝流程題更加貼近現(xiàn)實(shí)情況

，形式更加新穎，并且包含了大量的信息，需要學(xué)生具備較強(qiáng)的信息融合和綜合應(yīng)用能力，是當(dāng)前高中階段學(xué)生在化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的一項(xiàng)難題.據(jù)此，本文基于建模思想探討高中化學(xué)工藝流程題解題的具體策略，希望能夠?yàn)楦咧谢瘜W(xué)教師在講解該類型題目時(shí)提供一定的參考和借鑒.

關(guān)鍵詞：建模思想；高中化學(xué)；工藝流程題

中圖分類號(hào)：G632"" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"" 文章編號(hào)：1008-0333（2025）01-0137-03

收稿日期：2024-10-05

作者簡(jiǎn)介：裴紅云，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事化學(xué)教學(xué)研究.

在高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)明確了化學(xué)核心素養(yǎng)的具體內(nèi)容.作為化學(xué)五大核心素養(yǎng)之一的證據(jù)推理和模型認(rèn)知，是一個(gè)十分重要的因素，需要學(xué)生通過(guò)合理的分析、推理等方式，構(gòu)建起一種較好的認(rèn)知模型，并通過(guò)對(duì)應(yīng)的模型來(lái)說(shuō)明所遇到的化學(xué)現(xiàn)象，對(duì)相關(guān)現(xiàn)象的本質(zhì)與規(guī)律有一個(gè)較為完整的認(rèn)識(shí)，最終將其運(yùn)用于工業(yè)實(shí)踐中的實(shí)際問(wèn)題.

1 高中化學(xué)工藝流程題的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

1.1 結(jié)構(gòu)

高中化學(xué)工藝流程圖的結(jié)構(gòu)主要包括三個(gè)部分，分別為題頭、題干和題尾.題頭主要是對(duì)此工藝生產(chǎn)所需用到的原材料、工藝生產(chǎn)的目的、所獲得的有關(guān)產(chǎn)品和使用情況等方面的資料進(jìn)行詳細(xì)的概述.有些問(wèn)題還會(huì)提供一些文本、圖表等與問(wèn)題相關(guān)的說(shuō)明.題干是通過(guò)框圖的形式將具體操作、物質(zhì)在轉(zhuǎn)化過(guò)程中的關(guān)聯(lián)，或者原料到產(chǎn)品中的主要生產(chǎn)流程進(jìn)行直觀的呈現(xiàn).在題目的結(jié)尾部分，是針對(duì)特定工藝過(guò)程中涉及的化學(xué)知識(shí)，以一系列問(wèn)題為基礎(chǔ)，構(gòu)成一個(gè)完整的化學(xué)工藝流程題［1］.

1.2 特點(diǎn)

高中化學(xué)工藝流程題目具有綜合性、真實(shí)性和開(kāi)放性的特征，它包括操作名稱、化工術(shù)語(yǔ)以及文字的描述，有選擇題和非選擇題兩種題目類型.選擇題側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)元素化合物知識(shí)的理解以及工藝過(guò)程中的基本操作的掌握，而非選擇題則側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解是否全面，具體內(nèi)容涵蓋面廣，思維容量大.題干的呈現(xiàn)方式多是以圖表或流程圖的視角來(lái)呈現(xiàn)，進(jìn)而設(shè)置相應(yīng)的問(wèn)題，主要側(cè)重于化學(xué)生產(chǎn)的操作措施、化學(xué)反應(yīng)等方面.在能力的考查上，著重考查學(xué)生對(duì)于重點(diǎn)信息的獲取和分析問(wèn)題的能力［2］.

2 基于建模思想的高中化學(xué)工藝流程題解題策略

2.1 充分認(rèn)識(shí)流程圖的結(jié)構(gòu)框架

學(xué)生在高中階段所接觸到的化學(xué)工藝流程題大部分都是將真實(shí)的化工生產(chǎn)過(guò)程作為題目背景，通過(guò)對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程的歸納與抽象表達(dá)，借助框圖或箭頭將重要的化工操作步驟或物質(zhì)轉(zhuǎn)換的情況與其進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)，同時(shí)還可以借助文字與圖表來(lái)補(bǔ)充有關(guān)的信息，然后再與流程中所包含的化學(xué)知識(shí)相結(jié)合，提出相關(guān)問(wèn)題，從而構(gòu)成與化學(xué)工藝流程和生產(chǎn)緊密聯(lián)系的題目.題目當(dāng)中包括題頭、題干和設(shè)問(wèn)三個(gè)部分.題頭通常會(huì)對(duì)化工產(chǎn)品的用途以及所需要使用到的原料進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，題干則是為學(xué)生呈現(xiàn)生產(chǎn)工藝的流程圖對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中所涉及的高中化學(xué)知識(shí)設(shè)置相關(guān)的問(wèn)題［3］.由此可以看出，對(duì)工藝流程圖進(jìn)行有效的解讀十分關(guān)鍵.通常情況下，工藝流程圖主要包括三個(gè)部分（如圖1），分別為原料的預(yù)處理過(guò)程、核心反應(yīng)階段以及產(chǎn)品分離和提純的階段.將題目劃分為三個(gè)部分，分別對(duì)三個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)的分析和理解，能夠充分認(rèn)識(shí)到題目想要表達(dá)的工藝生產(chǎn)流程內(nèi)涵以及需要運(yùn)用哪些知識(shí)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行有效的解答，從而避免學(xué)生在解答問(wèn)題的過(guò)程當(dāng)中因難以找到關(guān)鍵要素而無(wú)從下手的情況［4］.

2.2 分析流程轉(zhuǎn)化

對(duì)化工工藝流程圖的結(jié)構(gòu)架構(gòu)進(jìn)行具體分析，可以清楚地知道從原材料到產(chǎn)品的一系列轉(zhuǎn)換及有關(guān)的作業(yè)，此時(shí)要把解析的重心集中到核心反應(yīng)上.通過(guò)對(duì)流程圖表的解析，了解到流程轉(zhuǎn)換過(guò)程中的關(guān)鍵要素以及所引起的相應(yīng)變化，也就是加入了什么化學(xué)品，發(fā)生了什么反應(yīng)，變成了什么樣態(tài)，對(duì)系統(tǒng)中的雜質(zhì)成分是怎么被高效地分離出去的，在生產(chǎn)流程中需要進(jìn)行怎樣的流程操作，等等.對(duì)運(yùn)行條件的有效調(diào)控也需要深入細(xì)致地研究.在對(duì)核心反應(yīng)進(jìn)行分析時(shí)，可以從元素的角度出發(fā).學(xué)生通過(guò)相關(guān)價(jià)態(tài)和不同價(jià)態(tài)兩個(gè)角度，畫出對(duì)應(yīng)的元素轉(zhuǎn)換路線圖（如圖2），加深對(duì)整個(gè)工藝流程的掌握，從而充分認(rèn)識(shí)到題目想要考查的內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)而使得學(xué)生在解決后續(xù)的相關(guān)問(wèn)題時(shí)，能夠快速找到答案，不斷加強(qiáng)學(xué)生在化學(xué)工藝流程圖解題的能力和速度.

因?yàn)楣に嚿a(chǎn)流程是以去除含有核心成分的雜質(zhì)為核心的工序，所以在對(duì)工藝生產(chǎn)流程進(jìn)行解析時(shí)，應(yīng)識(shí)別出哪些成分在哪個(gè)環(huán)節(jié)被除去？以何種形態(tài)被除去？在轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，有什么具體的操作方法和措施？這就要從操作題的主線（圖3）出發(fā)進(jìn)行詳細(xì)的分析，通過(guò)明確操作步驟路線，從而認(rèn)識(shí)到不同階段的具體成果.

化學(xué)工藝流程中包含了一系列的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)操作，而實(shí)驗(yàn)操作對(duì)于高效理解過(guò)程的轉(zhuǎn)換至關(guān)重要.通過(guò)工藝流程中詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生可以了解到工藝生產(chǎn)過(guò)程中的物質(zhì)發(fā)生了哪些變化，了解工藝流程中每一步轉(zhuǎn)換的具體目的，并將其與流程結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使之能對(duì)流程中每一階段所涉及的試驗(yàn)操作加以整理與歸納.

2.3 培養(yǎng)化學(xué)工程觀

化工生產(chǎn)是一個(gè)具備科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性的重要生產(chǎn)過(guò)程，所以能夠有效培養(yǎng)學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，同時(shí)也能夠有效加強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任.化學(xué)工藝生產(chǎn)與在實(shí)驗(yàn)室中配制物質(zhì)相比存在很多差異.首先，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制取物質(zhì)的過(guò)程中，所用的原料大多是高純度的化學(xué)試劑，而在化工的生產(chǎn)制造中，所用的原料組成比較復(fù)雜，往往含有各種不同的雜質(zhì)，因此，在進(jìn)行化工生產(chǎn)的時(shí)候，必須綜合考量原料的來(lái)源、成本和所含的物質(zhì)對(duì)產(chǎn)品制備所產(chǎn)生的影響.在實(shí)驗(yàn)室中化學(xué)反應(yīng)的條件較為單一，所以具體的操作也很簡(jiǎn)單容易，最常使用的反應(yīng)條件就是加熱.但是在化工生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，該方法對(duì)反應(yīng)條件的要求比較高，要實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，就必須對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行有效控制與優(yōu)化.最后，在實(shí)驗(yàn)室中，一般只需要生產(chǎn)很少的物質(zhì)就可以了，但化工生產(chǎn)是大規(guī)模的，因此更注重的是環(huán)保意識(shí)、經(jīng)濟(jì)效益的追求、物質(zhì)的循環(huán)利用和如何有效提高生產(chǎn)效率，所以需要對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行充分考慮并有效解決［5］.

2.4 將流程圖知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化

教師在開(kāi)展教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)高中化學(xué)工藝流程題進(jìn)行具體剖析，指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建問(wèn)題思維模型.首先，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)流程圖的架構(gòu)作一個(gè)具體的分類（如圖4）.重點(diǎn)闡述在反應(yīng)前對(duì)原料的預(yù)處理、反應(yīng)后產(chǎn)物的分離純化等工藝要點(diǎn).核心反應(yīng)是解析與模擬的關(guān)鍵與難點(diǎn)，它要求將復(fù)雜而又陌生的情景分割開(kāi)來(lái)，側(cè)重于化學(xué)概念與實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生融合有關(guān)元素化合物的知識(shí)與實(shí)驗(yàn)方法，逐步將元素觀、分類觀等化學(xué)的基本概念融入其中，并持續(xù)強(qiáng)化學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)的思維與條件優(yōu)化的理念，以化整為零的方式逐一解決問(wèn)題，達(dá)到流程圖知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化的目標(biāo).

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，高中化學(xué)與初中化學(xué)相比，不論是知識(shí)點(diǎn)的復(fù)雜情況，還是知識(shí)點(diǎn)之間存在的聯(lián)系，難度有了明顯的提升.在當(dāng)前高中化學(xué)考試當(dāng)中，化學(xué)工藝流程題已經(jīng)成為考查學(xué)生對(duì)于化學(xué)知識(shí)掌握情況的重要題目類型，只有讓學(xué)生真正地掌握解題的思路，才能夠有效解決實(shí)際問(wèn)題.基于建模思想開(kāi)展高中化學(xué)工藝流程題解題，能夠讓學(xué)生更加直觀地對(duì)化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真觀察，將一些復(fù)雜的問(wèn)題通過(guò)模型進(jìn)行直觀展現(xiàn)，可以使一些復(fù)雜的問(wèn)題得到簡(jiǎn)單的解決，不斷加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于化學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解能力，并且有效提升學(xué)生對(duì)于知識(shí)學(xué)習(xí)記憶能力，達(dá)到更加理想的學(xué)習(xí)效果.所以，教師在教學(xué)過(guò)程中要善于運(yùn)用建模，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)化學(xué)工藝流程圖題進(jìn)行解答，全方位鍛煉學(xué)生的解題思維，提升化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)成績(jī).

參考文獻(xiàn)：

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［2］ 孫淑芳.基于建模思想的高中化學(xué)解題技巧［J］.高中數(shù)理化，2020（S01）：1.

［3］ 吳曉紅，李奕霖.基于模型建構(gòu)的化學(xué)工藝流程題解題策略［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2021（10）：73-75.

［4］ 吳建方.基于學(xué)科核心素養(yǎng)的高考化學(xué)工藝流程題解答策略［J］.試題與研究：教學(xué)論壇，2019（17）：2.

［5］ 李勇麗.“建模思想”在化學(xué)工藝流程題中的應(yīng)用［J］.數(shù)碼設(shè)計(jì)（上），2019（03）：270-271.

［責(zé)任編輯：季春陽(yáng)］