刍议“无机化工生产”作业的设计

娄华 闻昊 李国罡 吴俊明

摘要：探讨高中化学中“无机化工生产”的内容及其特点。“无机化工生产”作业的意义、功能与分类。“无机化工生产”作业发挥功能的内、外条件。“无机化工生产”作业设计的工作内容及程序、“作业点”及其确定、作业的层次、作业设计的原则、作业的项目评价和教学实效评价。对“无机化工生产流程题”的分析。

关键词：高中化学; 无机化工生产作业; 作业设计; 作业设计评价; 无机化工生产流程题

文章编号：1005-6629（2020）09-0084-06

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

人类的存在和发展离不开物质。人类对各种实物材料（化学物质）的需要，促使化学科学从无到有、从低浅到高深、从贫乏到浩瀚博大，在近220年内愈来愈快地发展，即使重化工时期也成为人类社会发展的重要阶段。化学化工不仅已经改变了整个世界的面貌，还将促进整个世界向更美好的方向发展。如今，我国的社会发展即将越过重化工时期，化学工业正在向绿色化、循环化、精细化、高效化、规模化、集约化、经济化方向发展。化学工业的新发展需要大量的高水平人才。在当前这个关键的转型期，必须使未来社会公民——广大青少年对化学工业有必需的初步了解，无论他们将来是否直接从事跟化学化工有关的工作，这个社会责任光荣地、不容推辞地落到了中学化学教育工作者的肩上。

“无机化工生产”是中学化学教育（主要是高中化学教育）的重要题材，是中学化学中化工教育的起步阶段，对于巩固、深化和完善有关化学知识，进一步开展并搞好有机化工生产的教学以及全面培养学生的关键能力和优良品質、提升学生核心素养等都有不可小觑的积极意义。

要搞好“无机化工生产”教学，需要重视并搞好“无机化工生产”作业的设计。本文拟就“无机化工生产”作业的设计做一些粗浅的讨论，以求教于广大读者。

1 高中化学中“无机化工生产”的内容及其特点

目前，我国高中化学中“无机化工生产”主要有合成氨工业、硫酸工业、纯碱工业以及氯碱化工、海洋化工（包括海盐化工、海水化工、海藻化工，不含海洋石油化工）等题材，不再有硝酸工业内容。钢铁工业有无机化工的特点，在中学化学中也可以作为“无机化工生产”的一个专题组织复习等教学活动。

一般来说，化工知识大体上应包括化工原理和化工工艺两大部分。目前高中化学中的化工原理以化学原理和工艺流程为主，不涉及跟传热、传质、流动、混合有关的场、相以及过程稳定与重现等化工理论问题;化工工艺以某些重要的操作为主，较少涉及设备。而且，化工原理和化工工艺一般不设专门章节，主要结合有关的化工生产来简介。例如在某版本教科书中，化工生产的基本原理是在“氯碱工业和联合制碱工业”之后介绍的，具体内容包括充分利用原料、充分利用能量以及保护环境等3项，篇幅只有大约四、五百字。

总的看来，目前我国高中化学中有关无机化工生产的内容不多，深度较浅，在课本中的安排似有一点“碎片化”“简单化”，有关文字以叙述为主，思考性、探究性、操作性不强。

2 “无机化工生产”作业的意义与功能

2.1 作业的一般意义

早在战国时代（公元前475年～公元前221年）至秦汉时期，我国古籍《管子·轻重丁》中的“菁茅谋”就出现了“作业”一词：“……行令半岁，万民闻之，舍其作业……者过半”（行令半年，万民听说以后，有半数以上的人都放弃了他们的正经工作……）。此外，成书于公元前90年的《史记·高祖本纪》中有“常有大度，不事家人生产作业”;司马光（1019～1086）的《与吴丞相书》中有“人无贫富，咸失作业”，其中的“作业”都指的是工作、业务。

现代汉语辞书对“作业”的解释与此基本相似。例如，《辞海》（2009版）中关于“作业”的解释是：“为完成某种生产或者学习等方面的指定任务而进行的一系列活动”。

《实用教育大辞典》对作业的解释为：“一种使学生有效理解和应用知识的必要学习活动，可分为课外作业和课内作业”[1]。

《中国教育大百科全书》对作业的解释为：“学生为完成既定的学习任务而进行的一种活动，分为课内与课外两种”[2]。

《中国大百科全书》则指出，“作业限指课外作业，也称家庭作业，是学生根据教师的要求，在上课以外的时间独立进行的学习活动”[3]。

据陈桂生教授考证[4]，教育教学领域中的“作业”是个外来词（源于德语Arbeiten），在古代原指奴仆的劳作，有贬义。到了近代，人们发现了“作业”的教育价值，遂用于教学和生产、劳务领域，并不断拓宽这个概念应用范围，破除了对劳作的贱视，提升了作业在学校课程中的地位。19世纪与20世纪之交，鉴于传统的“读书学校”的弊端充分暴露，在欧洲兴起了以“劳作学校”取代“读书学校”的“新学校”运动，在美国则兴起了“进步教育”运动。“作业”成为了“新教育”中的核心价值观念。

苏维埃时期的俄罗斯曾经大力推行劳动教育，改革步伐很大。但在1931年以后，传统教育复活。“家庭作业”便是这种反弹中的产物。这时的作业已经同新教育中的“作业”异趣，主要是书面作业。

在20世纪，“作业”一词在我国逐渐应用于生产劳务领域和教育教学领域，其义近于Activity。在生产劳务领域，“作业”一般用于指称企业或组织为了某种生产劳务目的、按照一定方案和要求进行并发生一定消耗的活动。在教育教学领域，我国旧时的书院、私塾本无“作业”一说。20世纪初我国开始设立“学堂”实行现代教育制度后，“作业”开始在学校中出现。不过，在较长一段时期内“作业”被称为“做功课”（可能是因为相应的活动有点类似于庙宇中小和尚那样），由于旧式教育的影响，当时的作业仍以记忆、背诵、复述居多。到了20世纪50年代，我国开始全面学习苏联，“作业”在各级各类学校迅速推行。当时，一般人理解、指称的“作业”多是“家庭作业”即“课后作业”，这种情况一直延续至今。

2.2 作业的一般功能

通常认为，作业能够促进学生理解、消化和吸收课堂所学内容，延续和深化课堂学习，给学生提供继续学习的机会。具体地说，其功能主要是：

（1） 巩固功能。能强化学生对课堂所学内容的记忆、理解;

（2） 应用功能。促进学生学会在一定情境中运用课堂所学内容解决问题，形成相应体验;

（3） 拓展功能。通过适当增减、变换作业提供的已知条件或者任务，改变学生对所学内容的认识，拓展教学成果;

（4） 发展功能。使学生通过作业活动体验并掌握学习规律，促进学习迁移，增强学习信心，完善知识体系，形成多种能力，发展学习兴趣，养成良好习惯，打好进一步学习的基础;

（5） 评定、反馈及激励，等等。

实际上，作业还有一个比较隐蔽的第（6）功能，即：师生展现自我和互相了解认识对方的功能。不过，这个功能是有条件的。例如，作业不能太难或者太过容易，还需要师生具有相应的识人经验。

2.3 “无机化工生产”作业的特殊意义与教育教学功能

由于目前我国高中化学中“化工生产”内容不多，深度较浅，课本安排较为“碎片化”，思考性、探究性、操作性不强，再加上学校的作业大多蜕变为重记忆、轻理解的书面作业，这就使“无机化工生产”作业在教育教学方面承担着特别任务，具有了特殊的意义与功能，主要是：

（1） 增长见识，丰富认知化学工业的素材。

（2） 引导思考，深化对化学工业及其有关问题的认知。

（3） 提供动手、动脚等实践机会，恢复作业的實践性，引导学生走向实践、走向社会，恢复作业的本来意义、积极意义、“进步教育”意义。为学生主动学习增加可能性，促进教育教学改革。

（4） 落实学生核心素养的培育。核心素养包括基本观念、关键能力和必备品格3个方面，它们只能在主体的活动中形成，而且依赖于主体的主动性，不能通过灌输实现。被动的书面作业是无助于学生核心素养培育的。“无机化工生产”作业的完成必定伴随着主体的活动和主动精神，否则就无法完成。因此，“无机化工生产”作业有利于落实学生核心素养的培育。

2.4 “无机化工生产”作业的功能性分类

从期望功能看，“无机化工生产”作业主要有下列类型：

（1） 巩固性作业，旨在强化学生对所学无机化工生产知识的记忆和理解。

（2） 应用性作业，旨在促进学生学会在一定情境中应用课堂所学无机化工生产知识技能解决问题，形成相应体验。

（3） 导思性作业，引导学生对特定的某个问题或某类问题展开思维活动，深化对化学工业及其有关问题的认知。

（4） 拓展性作业，通过适当增减、变换作业提供的已知条件或者任务，丰富学生认知化学工业的素材，增长学生见识，深化已有认识，或者改进、学会新的方法，拓展教学成果。

（5） 实践性作业，要求学生通过自主探究活动、参观考察活动、科技实践活动或者社会实践活动等完成一定的任务，从特定角度了解无机化工生产或其局部问题，了解无机化工生产跟社会的联系或相互作用等等。

（6） 发展性作业，旨在使学生通过作业活动，体验并掌握无机化工生产学习规律，促进无机化工生产学习迁移，增强学好无机化工生产的信心，完善无机化工生产知识体系，形成和增强解决无机化工生产基本问题的能力（包括收集、提取有关信息的能力、对已有信息进行评价和加工的能力、综合运用有关信息解决问题的能力以及迁移、转化所学知识的能力等等），提高学习无机化工生产的兴趣，形成、巩固和发展绿色化学观，养成良好习惯，打好进一步学习无机化工生产的基础，提升思想境界。

2.5 “无机化工生产”作业发挥功能的内部条件

“无机化工生产”总是在一定的时空中发生和实现的，总是跟一定的历史、社会相联系，只有在适宜的文化氛围中才能最大限度地发挥其教育教学功能。“无机化工生产”知识形成、发展和存在的自然及文化历史场景，即“无机化工生产”的背景知识，反映着“无机化工生产”在空间和时间维度上广泛的内、外联系。在“无机化工生产”作业教学中，注意挖掘、展现和利用其背景知识所蕴含的文化因素，能更好地发挥其教育教学功能。

“无机化工生产”是在实验基础上发展、形成的，通常经历实验室实验、实验室小试、中试、工厂试生产等步骤，全流程逐级设计并试验，直至最后“放大”为工业化生产。因此，以原始的实验室实验为基础，跟生产联系起来，“无机化工生产”作业就能较好地发挥其教育教学功能。

“无机化工生产”与资源和环境问题有天然的联系，结合资源利用和环境避害、环境治理问题可以生动地开展“无机化工生产”作业活动，发挥其积极功能。“寻求新的化学原料”“探索新的反应条件与合成路线”和“设计绿色产品”是满足无机化工生产绿色化需求的3个基本途径，它们都可以作为“无机化工生产”作业的题材。

2.6 “无机化工生产”作业发挥功能的外部条件

我国合成氨产能分布较广，除北京、上海、青海、西藏等省区没有生产厂外，其他省市均有多家合成氨生产厂[5]。我国硫酸年产量超过8000万吨，全国共有28个省份生产硫酸[6]。我国也是全球最大的纯碱生产国，纯碱年产量约3000万吨，约占全球45%[7]。国内纯碱企业分布在22个省级行政区[8]，纯碱生产装置有50多套，占世界纯碱企业总数的一半以上（其中氨碱企业12家，联碱企业31家，天然碱企业1家）[9]。此外，目前我国还有上万家无机化工企业生产各种精细化学品[10]。其中，无机盐工业经历了一个由小到大、由弱变强的转变时期。全行业从生产规模小、企业分布散、技术装备落后，发展到具备相当产业规模和基础、形成门类比较齐全、品种大体配套、基本可满足国民经济发展和人民生活水平需要的工业体系，使我国成为世界最大的无机盐产品生产国、出口国和消费国[11]……无疑，我国无机化工企业很多可以为企业所在地高中化学课程开展有关的工厂参观、环境考察和社会调研等活动作业提供有利的外部条件。

即使学校所在地附近没有无机化工生产企业，由于网络信息技术迅速发展、网络信息条件普遍改善，也可以因地制宜开展适宜的“无机化工生产”活动作业，例如观看有关企业生产的视频、录像等等。

3 “无机化工生产”作业的设计

3.1 “无机化工生产”作业设计的工作内容及程序

“无机化工生产”作业设计前期工作的主要内容是：

（1） 確定作业目标。由于作业目标决定于上位的教学目标，因此，这项工作应该在把握好上位教学目标的基础上进行。

（2） 确定作业点。“无机化工生产”作业必须具有一定的系统性。为此，先要认真研究、分析无机化工生产系统。否则，就会出现作业点不明确，或者没有重点，或者重点过多、过少、偏差等情况。

（3） 确定作业的认知层次。需要摸清、探明学生的认知发展需要。

编制“无机化工生产”的课时作业时，要注意课上作业与课下作业、个人作业与小组作业的不同特点与要求。

为了保证“无机化工生产”作业有较高的质量，需要进行作业评价。作业评价有项目评价和教学效果评价之分，前者属于工具评价，后者兼有学习评价与工具评价性质。

“无机化工生产”作业设计的全部工作内容及程序归纳如图1所示。

3.2 “无机化工生产”作业设计的几个重要问题

3.2.1 “作业点”及其确定

所谓“作业点”即作业题材。“无机化工生产”作业的“作业点”主要是：

“无机化工生产”的化学原理;

“无机化工生产”的实验基础或模拟;

“无机化工生产”的原料选择及预处理（前期处理）;

“无机化工生产”的工艺条件;

“无机化工生产”的流程及主要设备;

“无机化工生产”的产物及其分离提纯、后处理等;

“无机化工生产”方案的设计、评价、筛选和改进;

“无机化工生产”方案的绿色化;

“无机化工生产”方案的环保问题及其解决方案;

“无机化工生产”方案的社会背景（社会贡献、负面影响与决策）等10个方面，它们的相互联系详见图2。

在设计作业时，不必面面俱到，应该每次有重点，安排有计划，整体全覆盖。

3.2.2 “无机化工生产”作业的层次

为了适应不同地区、不同学校、不同学生、不同阶段的教学需要，应该分层设计“无机化工生产”作业。“无机化工生产”作业的层次可以参照布卢姆认知领域教育目标分类法设置为6个层次：

（1） 知道。要求知道并记住“无机化工生产”项目的化学原理、工艺条件和主要设备、主要原料及其预处理过程、产物及其分离提纯过程、与社会的关系、对环境的影响及绿色化途径等等，能够回答有关的问题。

（2） 领会。要求了解“无机化工生产”项目的化学原理、工艺条件，理解主要原料预处理方法、产物分离提纯方法、与社会的关系以及如何影响环境，如何进行预防、治理等，能够解释有关的问题，能跟有关实验联系。

（3） 应用。要求能够把已知的化学原理和工艺方法等用于新的无机化工生产项目，解决类似的问题。

（4） 分析。要求能够把复杂的无机化工生产原理（或过程、工艺等）合理地分解为若干组成部分并确定各部分之间的相互联系，找出无机化工生产中某些事物的构成要素、问题所在、影响因素、异常原因等等。

（5） 综合。要求能够在新的情境或条件下，把学到的无机化工生产各部分知识组合成一个整体，形成新的无机化工生产方案，或者解决新的问题、满足新的需要。

（6） 评价。要求能够对无机化工生产方案或其构成要素进行比较，合理、恰当地进行优劣判断或价值判断，以利正确选择无机化工生产方案，或者确定改进方向，采取改进措施。

3.2.3 “无机化工生产”作业设计的原则

“无机化工生产”作业设计主要应该遵从下列原则：

（1） 把握正确的方向，有利于社会的发展和人的培养、利国利民，而不是造成危害。

（2） 跟“纯粹化学”的教学相互密切配合，有利于进一步搞好高中化学教学。

（3） 内容科学、先进，难度适当，适宜于高中学生。

（4） 注重思考性与探究性、实践性与安全性、情境性与启发性、开放性与发展性、多样性与趣味性的统一。

3.2.4 “无机化工生产”作业的项目评价

所谓“无机化工生产”作业的项目，粗略地说，实际上就是指“无机化工生产”作业中的“题目”。把构成“无机化工生产”作业的项目称为“题目”虽不那么贴切，故才有了“项目”之谓。

通常，“无机化工生产”作业可能由多个项目构成，有时可能就只有1个项目。要评价“无机化工生产”作业中的项目设计得怎样，就需要对构成“无机化工生产”作业的所有项目（或题目）分别进行评价。

为了使“无机化工生产”作业的项目评价是规范的、对评价结果没有什么分歧意见，必须制定规范的评价指标体系，还要制定规范的评价工作程序和操作方法。鉴于目前还没有正式形成这几个方面的规范文件，笔者在此尝试做一些初步的讨论。

对“无机化工生产”作业的项目进行评价时最重要的指标是下列6项：

（1） 目标一致性。项目的作业点跟整体的教学目标和作业目标是否一致？是不是有利于实现既定的目标？

（2） 内容合理性。项目的内容是不是符合科学精神和技术理性？有没有科学性错误或者技术非理性？

（3） 形式活泼性。项目的形式是否千篇一律、死板枯燥？完成项目的活动方式被学生喜欢的程度如何？

（4） 难度适切性。是不是需要学生作一番思考、做一番努力才能完成并做好作业，即“跳起来摘到果子”？

（5） 耗时适宜性。学生完成作业所需时间是不是在合理的范围之内？会不会形成过重的学习负担？

（6） 效益最大性。是不是有利于引导学生深入实际、重视实践、消除脱离实践的教学弊端？是不是符合学生发展需要，有利于学生扬长补短、更好更快地发展？

3.2.5 “无机化工生产”作业的教学实效评价

对“无机化工生产”作业教学实效的评价应该从过程、结果和反响3个方面展开。

（1） 作业结果方面：

学生是否形成了应有的认知？有哪些进步？

学生的关键能力情况如何？进步情况如何？

学生是否表现出了应有的重要品格？进步情况如何？

（2） 作业过程方面：

规范或合理程度;

完整程度;

熟练、快捷程度（所用时间）。

（3） 溢出效应：

來自同学的反映;

来自教师和学校管理部门的反映;

来自社会的反映。

最后，在上述分项评价的基础上作出综合的评价。

现在，许多学校开展了在线教学和在线作业活动。为了适应和搞好这些活动，不妨尝试进行在线作业评价，在不断的试验和探索中逐步形成作业在线评价的规范化。

4 对“无机化工生产流程题”的一些讨论

前已述及，目前高中化学中的化工原理以化学原理和工艺流程为主。有关化学原理的作业题型，除了跟其他化学理论知识的题型相似，可以采用选择、问答、论述等题型之外，还可以跟工艺流程相结合。这样，工艺流程题就成为“无机化工生产”作业的主要题型，值得关注。

化工生产流程图主要有3种类型：

（1） 突出物质变化过程的物料流程;

（2） 突出操作内容（隐含原理）的操作流程;

（3） 突出装置设备的装置流程。

高中化学中的“无机化工生产流程题”以第1类和第2类较多，这符合我们之前对高中化学中“无机化工生产”的内容及其特点的分析。

“无机化工生产流程题”容易做到情境比较新颖，隐含的信息居多，综合性较强，解题难度较大，要求具有较强的解题能力，故而常常成为多种试卷的压轴题型，必须重视。

能够读懂化工生产流程图，关注重要细节，从中提取足够的信息，明确作业要求，注意从物质变化、反应过程、条件、操作等4方面寻求突破点，善于调动头脑中储存的有关知识，开展联想、判断、推理、假设和论证等思维活动，就能完成作业提出的任务。然而，要做到这些不是一件易事。因此在日常教学中，教师应该重视结合各种具体的无机化工生产，对学生进行“无机化工生产流程题”的解题训练，特别是解题的思维训练。

参考文献：

[1]王焕勋主编. 实用教育大词典[M]. 北京：北京师范大学出版社， 1995：697.

[2]张念宏. 中国教育百科全书[M]. 北京：海洋出版社， 1991：79～80.

[3]中国大百科全书总编辑委员会《教育》编辑委员会. 中国大百科全书·教育[M]. 北京：中国大百科全书出版社， 1985.

[4]陈桂生. “作业”辨析[J]. 上海教育科研， 2009， （12）：59.

[5]http：//www.chyxx.com/industry/201405/246041.html.

[6]http：//www.chyxx.com/industry/201806/648534.html.

[7]http：//www.chyxx.com/industry/201711/582272.html.

[8]https：//wenku.baidu.com/view/6dfa3d37910ef12d2bf9e747.html.

[9]http：//m.chinabgao.com/k/wujihuagong/41961.html.

[10]刘方斌. 无机盐行业生产技术稳步提高[J]. 化工管理， 2012， （11）：25～26.

[11]叶佩玉， 余方喜， 张琳龄. 上海新高考·等级考·化学总复习[M]. 上海：华东师范大学出版社， 2016：66.