謝加慶

【摘要】化學工藝流程圖題有情境新、綜合性強的特點，它是近幾年高考?？嫉牡湫皖}型之一，本文以高考常考化學工藝流程圖題的教學為例，闡述化學工藝流程圖題的“模型構建——模型匹配——問題解決”的化學問題解決的思維過程，體驗 “證據(jù)推理與模型認知” 的化學核心素養(yǎng)要素意義所在，并為課堂教學提供范式。

【關鍵詞】認知模型;構建;匹配;化學工藝流程圖題;教學策略

【中圖分類號】G633.6【文獻標識碼】A【文章編號】1992-7711（2020）24-046-02

在高三緊張的復習教學中，很多教師為煉“學霸”極易走入“狂刷題”的費時費力但不見成效的不當教學策略中。筆者在教學中探索引入模型認知的思想方法，幫助學生構建模型并形成用類似方法解決同類化學工藝流程圖題型的模型認識方法，避免誤用題海戰(zhàn)術，達到舉一反三、觸類旁通的教學效果。下面具體談談在化學工藝流程圖題的教學中如何實踐模型構建——模型匹配——問題解決的實際思維、分析流程。

一、化學工藝流程圖題模型構建的思路

（一）教師要樹立運用認知模型解決同類化學問題的教學意識。研究表明，發(fā)展模型認知能力有利于提高學生分析并解決復雜的化學問題。因此，化學教學中教師應樹立模型意識，指導學生構建解決問題的模型并學會用模型解決同類化學問題，促使學生逐漸將模型認知固化為自己學習的一種重要方式，從而達到提高學生模型認知能力。

（二）熟悉構建認知模型及匹配的思維流程。在實際的教學中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，如果學生對某個實際的化學問題沒有形成相關的認知模型時，在要求解決相關問題時，學生會感到束手無策，學生給出的問題解決方案會毫無邏輯可言。例如，2018年全國高考1卷第27題（1），生產(chǎn)Na₂S₂O₅通常是由NaHSO₃過飽和溶液經(jīng)結晶脫水制得。寫出該過程的化學方程式_______。若學生沒有建立化學反應基本規(guī)律相關問題解決模型認知方法，即便是簡單題，由于情境陌生很多學生也難于正確完成。若學生構建了化學反應的分類及利用守恒規(guī)律書寫化學反應方程式的認知模型（會據(jù)題給信息找反應物、找生成物并利用守恒配平），則可順利寫出本反應的化學方程式：2NaHSO₃=Na₂S₂O₅+H₂O.也就是在解決實際化學問題時學生會結合問題表征與已有的認知模型匹配，然后順利地解決相關問題，若已構建的認知模型不能和問題表征完全匹配，則要進行認知模型的適當修正再實施問題的解決。上述教學情景可用圖 1 來描述，該圖示揭示了模型認知的的構建、匹配與修正的關系。

二、化學工藝流程圖題的認知模型構建

模型的建構有根據(jù)原型進行建模、針對問題解決建模和從理論出發(fā)建模等路徑。為避免誤入題海，提高教學效率，高三化學工藝流程圖題的教學中，老師可以指導學生從原型進行建模、針對問題解決建模和從理論出發(fā)建模等三個方向構建成模型并應用到實際化學問題解決中。

（一）幫助學生構建工藝流程的常見呈現(xiàn)模型。梳理近幾年高考試題出現(xiàn)的工藝流程圖題具有相似的模型，如圖2. 圖2

對模型進行分解，不難發(fā)現(xiàn)突破好原料預處理、核心反應、分步除雜及條件控制這些基礎關，就能很好的解決工藝流程題相關問題。

（二）從問題解決步驟出發(fā)，指導學生掌握以下工藝流程圖題解題的步驟模型。一是先快速審題，明確實驗目的，解決“干什么”;二是“怎么做”：迅速把握文字材料和方框中有效信息并會對比（前后比、左右比）、根據(jù)發(fā)生的反應仔細分析（猜想推理驗證）每一步反應得到的產(chǎn)物，把產(chǎn)物或得到的濾液、濾渣等成分寫在流程圖相應位置上;三是遇到不懂的問題可以跳過去，解決其他問題后，后面有些信息有利于助理解;四是可以在問題中尋找一些相對獨立的問題作答，節(jié)約審題時間。

（三）從相關化學原理出發(fā)，指導學生重視以下高頻知識規(guī)律的認知模型的構建。

1.構建常見無機物的知識網(wǎng)，掌握常見金屬及非金屬元素的單質(zhì)及其化合物性質(zhì)，并能結合元素周期律猜想出不熟的元素及其化合物相關知識。

2.構建陌生化學反應方程式的認知模型，如指導學生掌握據(jù)題給信息找出反應物、找出生成物、會據(jù)守恒配平的認知模型。

3.構建運用化學反應速率、化學平衡、電解質(zhì)溶液及電化學等相關理論知識解析常見化學問題的認知模型。如：①化學原理要可行（化學反應原理）;②成本要低（原料的選取使用、設備的損耗等）;③原料的利用率要高（利用好副產(chǎn)品、循環(huán)使用原料）;④化學反應速率要快;⑤產(chǎn)率要高——化學平衡;⑥產(chǎn)品要純——產(chǎn)品的分離、提純;⑦環(huán)保問題——反應物盡可能無毒無害無副作用，“三廢”的處理 。

4.構建化學計算認知模型，即會據(jù)量的關系完成基本的化學計算。

5.構建物質(zhì)的分離與提純（原料處理→分離提純→獲得產(chǎn)品）的認知模型。

（1）原料處理階段的常見考點有：①加快反應速率;②溶解（酸溶、水浸、堿溶;③灼燒、焙燒、煅燒（改變結構，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解）;④控制反應條件的方法;⑤熟記常用實驗儀器。

（2）分離提純階段的常見考點有：①調(diào)pH值除雜; ②試劑除雜 ③加熱;④降溫;⑤萃取。

（3）獲得產(chǎn)品階段的常見考點：①洗滌（冰水、熱水、醇洗）洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗;②蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾：如最后所得晶體帶結晶水;③蒸發(fā)結晶、趁熱過濾：如除去NaCl中的少量KNO3;④重結晶。

三、工藝流程圖題的認知模型匹配策略

指導學生解題時，要引導學生結合題給信息分步進行模型匹配。

首先按工藝流程圖呈現(xiàn)形式完成第一步模型匹配。從近幾年高考中化學工藝流程圖的呈現(xiàn)形式來看主要有單線型結構的工藝流程題及除雜+制備型的工藝流程題兩種類型。當遇到多線型的工藝流程題時，可分解為單線型問題來解決;而遇到除雜+制備型工藝流程題可分解為除雜（側重于分離和提純）和制備（側重于反應原理）兩個思路進行。當學生能夠迅速并準確地判斷工藝流程題的類型時，即能結合題給信息進行模型匹配，再下筆答題就能更好地解決問題。

其次按工藝流程圖題解題的步驟模型匹配。本步是解題的關建，也相對耗時，速度會慢點，當學生完成了這一步的模型匹配，就抓住了題目的關鍵。

最后就是學生運用必備的化學基礎知識規(guī)律按題給設問匹配。工藝流程題中的設問常常是非相關設問，這就告訴考生工藝流程題中的某些設問不看流程完全可以答題得分，因此，大可不必被復雜的工藝流程所嚇倒。

總之，通過構建認知模型來解答化學工藝流程題的方法，具有一定的普遍意義，可以推廣到其他化學問題的教學中去，不僅可以提高備考效率，也可為發(fā)展學生模型認知能力提供更優(yōu)的范式。

【參考文獻】

[1]左香華. 工藝流程題—2007年高考化學試題的新亮點 [J].中學化學.2007：（10）29.

[2]張 華.論核心素養(yǎng)的內(nèi)涵 [J].全球教育展望. 2016：（4）345.