芻議“無機化工生產”作業的設計

婁華 聞昊 李國罡 吳俊明

摘要：探討高中化學中“無機化工生產”的內容及其特點。“無機化工生產”作業的意義、功能與分類。“無機化工生產”作業發揮功能的內、外條件。“無機化工生產”作業設計的工作內容及程序、“作業點”及其確定、作業的層次、作業設計的原則、作業的項目評價和教學實效評價。對“無機化工生產流程題”的分析。

關鍵詞：高中化學; 無機化工生產作業; 作業設計; 作業設計評價; 無機化工生產流程題

文章編號：1005-6629（2020）09-0084-06

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

人類的存在和發展離不開物質。人類對各種實物材料（化學物質）的需要，促使化學科學從無到有、從低淺到高深、從貧乏到浩瀚博大，在近220年內愈來愈快地發展，即使重化工時期也成為人類社會發展的重要階段。化學化工不僅已經改變了整個世界的面貌，還將促進整個世界向更美好的方向發展。如今，我國的社會發展即將越過重化工時期，化學工業正在向綠色化、循環化、精細化、高效化、規模化、集約化、經濟化方向發展。化學工業的新發展需要大量的高水平人才。在當前這個關鍵的轉型期，必須使未來社會公民——廣大青少年對化學工業有必需的初步了解，無論他們將來是否直接從事跟化學化工有關的工作，這個社會責任光榮地、不容推辭地落到了中學化學教育工作者的肩上。

“無機化工生產”是中學化學教育（主要是高中化學教育）的重要題材，是中學化學中化工教育的起步階段，對于鞏固、深化和完善有關化學知識，進一步開展并搞好有機化工生產的教學以及全面培養學生的關鍵能力和優良品質、提升學生核心素養等都有不可小覷的積極意義。

要搞好“無機化工生產”教學，需要重視并搞好“無機化工生產”作業的設計。本文擬就“無機化工生產”作業的設計做一些粗淺的討論，以求教于廣大讀者。

1?高中化學中“無機化工生產”的內容及其特點

目前，我國高中化學中“無機化工生產”主要有合成氨工業、硫酸工業、純堿工業以及氯堿化工、海洋化工（包括海鹽化工、海水化工、海藻化工，不含海洋石油化工）等題材，不再有硝酸工業內容。鋼鐵工業有無機化工的特點，在中學化學中也可以作為“無機化工生產”的一個專題組織復習等教學活動。

一般來說，化工知識大體上應包括化工原理和化工工藝兩大部分。目前高中化學中的化工原理以化學原理和工藝流程為主，不涉及跟傳熱、傳質、流動、混合有關的場、相以及過程穩定與重現等化工理論問題;化工工藝以某些重要的操作為主，較少涉及設備。而且，化工原理和化工工藝一般不設專門章節，主要結合有關的化工生產來簡介。例如在某版本教科書中，化工生產的基本原理是在“氯堿工業和聯合制堿工業”之后介紹的，具體內容包括充分利用原料、充分利用能量以及保護環境等3項，篇幅只有大約四、五百字。

總的看來，目前我國高中化學中有關無機化工生產的內容不多，深度較淺，在課本中的安排似有一點“碎片化”“簡單化”，有關文字以敘述為主，思考性、探究性、操作性不強。

2?“無機化工生產”作業的意義與功能

2.1?作業的一般意義

早在戰國時代（公元前475年～公元前221年）至秦漢時期，我國古籍《管子·輕重丁》中的“菁茅謀”就出現了“作業”一詞：“……行令半歲，萬民聞之，舍其作業……者過半”（行令半年，萬民聽說以后，有半數以上的人都放棄了他們的正經工作……）。此外，成書于公元前90年的《史記·高祖本紀》中有“常有大度，不事家人生產作業”;司馬光（1019～1086）的《與吳丞相書》中有“人無貧富，咸失作業”，其中的“作業”都指的是工作、業務。

現代漢語辭書對“作業”的解釋與此基本相似。例如，《辭海》（2009版）中關于“作業”的解釋是：“為完成某種生產或者學習等方面的指定任務而進行的一系列活動”。

《實用教育大辭典》對作業的解釋為：“一種使學生有效理解和應用知識的必要學習活動，可分為課外作業和課內作業”[1]。

《中國教育大百科全書》對作業的解釋為：“學生為完成既定的學習任務而進行的一種活動，分為課內與課外兩種”[2]。

《中國大百科全書》則指出，“作業限指課外作業，也稱家庭作業，是學生根據教師的要求，在上課以外的時間獨立進行的學習活動”[3]。

據陳桂生教授考證[4]，教育教學領域中的“作業”是個外來詞（源于德語Arbeiten），在古代原指奴仆的勞作，有貶義。到了近代，人們發現了“作業”的教育價值，遂用于教學和生產、勞務領域，并不斷拓寬這個概念應用范圍，破除了對勞作的賤視，提升了作業在學校課程中的地位。19世紀與20世紀之交，鑒于傳統的“讀書學校”的弊端充分暴露，在歐洲興起了以“勞作學校”取代“讀書學校”的“新學校”運動，在美國則興起了“進步教育”運動。“作業”成為了“新教育”中的核心價值觀念。

蘇維埃時期的俄羅斯曾經大力推行勞動教育，改革步伐很大。但在1931年以后，傳統教育復活。“家庭作業”便是這種反彈中的產物。這時的作業已經同新教育中的“作業”異趣，主要是書面作業。

在20世紀，“作業”一詞在我國逐漸應用于生產勞務領域和教育教學領域，其義近于Activity。在生產勞務領域，“作業”一般用于指稱企業或組織為了某種生產勞務目的、按照一定方案和要求進行并發生一定消耗的活動。在教育教學領域，我國舊時的書院、私塾本無“作業”一說。20世紀初我國開始設立“學堂”實行現代教育制度后，“作業”開始在學校中出現。不過，在較長一段時期內“作業”被稱為“做功課”（可能是因為相應的活動有點類似于廟宇中小和尚那樣），由于舊式教育的影響，當時的作業仍以記憶、背誦、復述居多。到了20世紀50年代，我國開始全面學習蘇聯，“作業”在各級各類學校迅速推行。當時，一般人理解、指稱的“作業”多是“家庭作業”即“課后作業”，這種情況一直延續至今。

2.2?作業的一般功能

通常認為，作業能夠促進學生理解、消化和吸收課堂所學內容，延續和深化課堂學習，給學生提供繼續學習的機會。具體地說，其功能主要是：

（1） 鞏固功能。能強化學生對課堂所學內容的記憶、理解;

（2） 應用功能。促進學生學會在一定情境中運用課堂所學內容解決問題，形成相應體驗;

（3） 拓展功能。通過適當增減、變換作業提供的已知條件或者任務，改變學生對所學內容的認識，拓展教學成果;

（4） 發展功能。使學生通過作業活動體驗并掌握學習規律，促進學習遷移，增強學習信心，完善知識體系，形成多種能力，發展學習興趣，養成良好習慣，打好進一步學習的基礎;

（5） 評定、反饋及激勵，等等。

實際上，作業還有一個比較隱蔽的第（6）功能，即：師生展現自我和互相了解認識對方的功能。不過，這個功能是有條件的。例如，作業不能太難或者太過容易，還需要師生具有相應的識人經驗。

2.3?“無機化工生產”作業的特殊意義與教育教學功能

由于目前我國高中化學中“化工生產”內容不多，深度較淺，課本安排較為“碎片化”，思考性、探究性、操作性不強，再加上學校的作業大多蛻變為重記憶、輕理解的書面作業，這就使“無機化工生產”作業在教育教學方面承擔著特別任務，具有了特殊的意義與功能，主要是：

（1） 增長見識，豐富認知化學工業的素材。

（2） 引導思考，深化對化學工業及其有關問題的認知。

（3） 提供動手、動腳等實踐機會，恢復作業的實踐性，引導學生走向實踐、走向社會，恢復作業的本來意義、積極意義、“進步教育”意義。為學生主動學習增加可能性，促進教育教學改革。

（4） 落實學生核心素養的培育。核心素養包括基本觀念、關鍵能力和必備品格3個方面，它們只能在主體的活動中形成，而且依賴于主體的主動性，不能通過灌輸實現。被動的書面作業是無助于學生核心素養培育的。“無機化工生產”作業的完成必定伴隨著主體的活動和主動精神，否則就無法完成。因此，“無機化工生產”作業有利于落實學生核心素養的培育。

2.4?“無機化工生產”作業的功能性分類

從期望功能看，“無機化工生產”作業主要有下列類型：

（1） 鞏固性作業，旨在強化學生對所學無機化工生產知識的記憶和理解。

（2） 應用性作業，旨在促進學生學會在一定情境中應用課堂所學無機化工生產知識技能解決問題，形成相應體驗。

（3） 導思性作業，引導學生對特定的某個問題或某類問題展開思維活動，深化對化學工業及其有關問題的認知。

（4） 拓展性作業，通過適當增減、變換作業提供的已知條件或者任務，豐富學生認知化學工業的素材，增長學生見識，深化已有認識，或者改進、學會新的方法，拓展教學成果。

（5） 實踐性作業，要求學生通過自主探究活動、參觀考察活動、科技實踐活動或者社會實踐活動等完成一定的任務，從特定角度了解無機化工生產或其局部問題，了解無機化工生產跟社會的聯系或相互作用等等。

（6） 發展性作業，旨在使學生通過作業活動，體驗并掌握無機化工生產學習規律，促進無機化工生產學習遷移，增強學好無機化工生產的信心，完善無機化工生產知識體系，形成和增強解決無機化工生產基本問題的能力（包括收集、提取有關信息的能力、對已有信息進行評價和加工的能力、綜合運用有關信息解決問題的能力以及遷移、轉化所學知識的能力等等），提高學習無機化工生產的興趣，形成、鞏固和發展綠色化學觀，養成良好習慣，打好進一步學習無機化工生產的基礎，提升思想境界。

2.5?“無機化工生產”作業發揮功能的內部條件

“無機化工生產”總是在一定的時空中發生和實現的，總是跟一定的歷史、社會相聯系，只有在適宜的文化氛圍中才能最大限度地發揮其教育教學功能。“無機化工生產”知識形成、發展和存在的自然及文化歷史場景，即“無機化工生產”的背景知識，反映著“無機化工生產”在空間和時間維度上廣泛的內、外聯系。在“無機化工生產”作業教學中，注意挖掘、展現和利用其背景知識所蘊含的文化因素，能更好地發揮其教育教學功能。

“無機化工生產”是在實驗基礎上發展、形成的，通常經歷實驗室實驗、實驗室小試、中試、工廠試生產等步驟，全流程逐級設計并試驗，直至最后“放大”為工業化生產。因此，以原始的實驗室實驗為基礎，跟生產聯系起來，“無機化工生產”作業就能較好地發揮其教育教學功能。

“無機化工生產”與資源和環境問題有天然的聯系，結合資源利用和環境避害、環境治理問題可以生動地開展“無機化工生產”作業活動，發揮其積極功能。“尋求新的化學原料”“探索新的反應條件與合成路線”和“設計綠色產品”是滿足無機化工生產綠色化需求的3個基本途徑，它們都可以作為“無機化工生產”作業的題材。

2.6?“無機化工生產”作業發揮功能的外部條件

我國合成氨產能分布較廣，除北京、上海、青海、西藏等省區沒有生產廠外，其他省市均有多家合成氨生產廠[5]。我國硫酸年產量超過8000萬噸，全國共有28個省份生產硫酸[6]。我國也是全球最大的純堿生產國，純堿年產量約3000萬噸，約占全球45%[7]。國內純堿企業分布在22個省級行政區[8]，純堿生產裝置有50多套，占世界純堿企業總數的一半以上（其中氨堿企業12家，聯堿企業31家，天然堿企業1家）[9]。此外，目前我國還有上萬家無機化工企業生產各種精細化學品[10]。其中，無機鹽工業經歷了一個由小到大、由弱變強的轉變時期。全行業從生產規模小、企業分布散、技術裝備落后，發展到具備相當產業規模和基礎、形成門類比較齊全、品種大體配套、基本可滿足國民經濟發展和人民生活水平需要的工業體系，使我國成為世界最大的無機鹽產品生產國、出口國和消費國[11]……無疑，我國無機化工企業很多可以為企業所在地高中化學課程開展有關的工廠參觀、環境考察和社會調研等活動作業提供有利的外部條件。

即使學校所在地附近沒有無機化工生產企業，由于網絡信息技術迅速發展、網絡信息條件普遍改善，也可以因地制宜開展適宜的“無機化工生產”活動作業，例如觀看有關企業生產的視頻、錄像等等。

3?“無機化工生產”作業的設計

3.1?“無機化工生產”作業設計的工作內容及程序

“無機化工生產”作業設計前期工作的主要內容是：

（1） 確定作業目標。由于作業目標決定于上位的教學目標，因此，這項工作應該在把握好上位教學目標的基礎上進行。

（2） 確定作業點。“無機化工生產”作業必須具有一定的系統性。為此，先要認真研究、分析無機化工生產系統。否則，就會出現作業點不明確，或者沒有重點，或者重點過多、過少、偏差等情況。

（3） 確定作業的認知層次。需要摸清、探明學生的認知發展需要。

編制“無機化工生產”的課時作業時，要注意課上作業與課下作業、個人作業與小組作業的不同特點與要求。

為了保證“無機化工生產”作業有較高的質量，需要進行作業評價。作業評價有項目評價和教學效果評價之分，前者屬于工具評價，后者兼有學習評價與工具評價性質。

“無機化工生產”作業設計的全部工作內容及程序歸納如圖1所示。

3.2?“無機化工生產”作業設計的幾個重要問題

3.2.1?“作業點”及其確定

所謂“作業點”即作業題材。“無機化工生產”作業的“作業點”主要是：

“無機化工生產”的化學原理;

“無機化工生產”的實驗基礎或模擬;

“無機化工生產”的原料選擇及預處理（前期處理）;

“無機化工生產”的工藝條件;

“無機化工生產”的流程及主要設備;

“無機化工生產”的產物及其分離提純、后處理等;

“無機化工生產”方案的設計、評價、篩選和改進;

“無機化工生產”方案的綠色化;

“無機化工生產”方案的環保問題及其解決方案;

“無機化工生產”方案的社會背景（社會貢獻、負面影響與決策）等10個方面，它們的相互聯系詳見圖2。

在設計作業時，不必面面俱到，應該每次有重點，安排有計劃，整體全覆蓋。

3.2.2?“無機化工生產”作業的層次

為了適應不同地區、不同學校、不同學生、不同階段的教學需要，應該分層設計“無機化工生產”作業。“無機化工生產”作業的層次可以參照布盧姆認知領域教育目標分類法設置為6個層次：

（1） 知道。要求知道并記住“無機化工生產”項目的化學原理、工藝條件和主要設備、主要原料及其預處理過程、產物及其分離提純過程、與社會的關系、對環境的影響及綠色化途徑等等，能夠回答有關的問題。

（2） 領會。要求了解“無機化工生產”項目的化學原理、工藝條件，理解主要原料預處理方法、產物分離提純方法、與社會的關系以及如何影響環境，如何進行預防、治理等，能夠解釋有關的問題，能跟有關實驗聯系。

（3） 應用。要求能夠把已知的化學原理和工藝方法等用于新的無機化工生產項目，解決類似的問題。

（4） 分析。要求能夠把復雜的無機化工生產原理（或過程、工藝等）合理地分解為若干組成部分并確定各部分之間的相互聯系，找出無機化工生產中某些事物的構成要素、問題所在、影響因素、異常原因等等。

（5） 綜合。要求能夠在新的情境或條件下，把學到的無機化工生產各部分知識組合成一個整體，形成新的無機化工生產方案，或者解決新的問題、滿足新的需要。

（6） 評價。要求能夠對無機化工生產方案或其構成要素進行比較，合理、恰當地進行優劣判斷或價值判斷，以利正確選擇無機化工生產方案，或者確定改進方向，采取改進措施。

3.2.3?“無機化工生產”作業設計的原則

“無機化工生產”作業設計主要應該遵從下列原則：

（1） 把握正確的方向，有利于社會的發展和人的培養、利國利民，而不是造成危害。

（2） 跟“純粹化學”的教學相互密切配合，有利于進一步搞好高中化學教學。

（3） 內容科學、先進，難度適當，適宜于高中學生。

（4） 注重思考性與探究性、實踐性與安全性、情境性與啟發性、開放性與發展性、多樣性與趣味性的統一。

3.2.4?“無機化工生產”作業的項目評價

所謂“無機化工生產”作業的項目，粗略地說，實際上就是指“無機化工生產”作業中的“題目”。把構成“無機化工生產”作業的項目稱為“題目”雖不那么貼切，故才有了“項目”之謂。

通常，“無機化工生產”作業可能由多個項目構成，有時可能就只有1個項目。要評價“無機化工生產”作業中的項目設計得怎樣，就需要對構成“無機化工生產”作業的所有項目（或題目）分別進行評價。

為了使“無機化工生產”作業的項目評價是規范的、對評價結果沒有什么分歧意見，必須制定規范的評價指標體系，還要制定規范的評價工作程序和操作方法。鑒于目前還沒有正式形成這幾個方面的規范文件，筆者在此嘗試做一些初步的討論。

對“無機化工生產”作業的項目進行評價時最重要的指標是下列6項：

（1） 目標一致性。項目的作業點跟整體的教學目標和作業目標是否一致？是不是有利于實現既定的目標？

（2） 內容合理性。項目的內容是不是符合科學精神和技術理性？有沒有科學性錯誤或者技術非理性？

（3） 形式活潑性。項目的形式是否千篇一律、死板枯燥？完成項目的活動方式被學生喜歡的程度如何？

（4） 難度適切性。是不是需要學生作一番思考、做一番努力才能完成并做好作業，即“跳起來摘到果子”？

（5） 耗時適宜性。學生完成作業所需時間是不是在合理的范圍之內？會不會形成過重的學習負擔？

（6） 效益最大性。是不是有利于引導學生深入實際、重視實踐、消除脫離實踐的教學弊端？是不是符合學生發展需要，有利于學生揚長補短、更好更快地發展？

3.2.5?“無機化工生產”作業的教學實效評價

對“無機化工生產”作業教學實效的評價應該從過程、結果和反響3個方面展開。

（1） 作業結果方面：

學生是否形成了應有的認知？有哪些進步？

學生的關鍵能力情況如何？進步情況如何？

學生是否表現出了應有的重要品格？進步情況如何？

（2） 作業過程方面：

規范或合理程度;

完整程度;

熟練、快捷程度（所用時間）。

（3） 溢出效應：

來自同學的反映;

來自教師和學校管理部門的反映;

來自社會的反映。

最后，在上述分項評價的基礎上作出綜合的評價。

現在，許多學校開展了在線教學和在線作業活動。為了適應和搞好這些活動，不妨嘗試進行在線作業評價，在不斷的試驗和探索中逐步形成作業在線評價的規范化。

4?對“無機化工生產流程題”的一些討論

前已述及，目前高中化學中的化工原理以化學原理和工藝流程為主。有關化學原理的作業題型，除了跟其他化學理論知識的題型相似，可以采用選擇、問答、論述等題型之外，還可以跟工藝流程相結合。這樣，工藝流程題就成為“無機化工生產”作業的主要題型，值得關注。

化工生產流程圖主要有3種類型：

（1） 突出物質變化過程的物料流程;

（2） 突出操作內容（隱含原理）的操作流程;

（3） 突出裝置設備的裝置流程。

高中化學中的“無機化工生產流程題”以第1類和第2類較多，這符合我們之前對高中化學中“無機化工生產”的內容及其特點的分析。

“無機化工生產流程題”容易做到情境比較新穎，隱含的信息居多，綜合性較強，解題難度較大，要求具有較強的解題能力，故而常常成為多種試卷的壓軸題型，必須重視。

能夠讀懂化工生產流程圖，關注重要細節，從中提取足夠的信息，明確作業要求，注意從物質變化、反應過程、條件、操作等4方面尋求突破點，善于調動頭腦中儲存的有關知識，開展聯想、判斷、推理、假設和論證等思維活動，就能完成作業提出的任務。然而，要做到這些不是一件易事。因此在日常教學中，教師應該重視結合各種具體的無機化工生產，對學生進行“無機化工生產流程題”的解題訓練，特別是解題的思維訓練。

參考文獻：

[1]王煥勛主編. 實用教育大詞典[M]. 北京：北京師范大學出版社， 1995：697.

[2]張念宏. 中國教育百科全書[M]. 北京：海洋出版社， 1991：79～80.

[3]中國大百科全書總編輯委員會《教育》編輯委員會. 中國大百科全書·教育[M]. 北京：中國大百科全書出版社， 1985.

[4]陳桂生. “作業”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]劉方斌. 無機鹽行業生產技術穩步提高[J]. 化工管理， 2012， （11）：25～26.

[11]葉佩玉， 余方喜， 張琳齡. 上海新高考·等級考·化學總復習[M]. 上海：華東師范大學出版社， 2016：66.