感受傳統(tǒng)工藝提高化學(xué)素養(yǎng)--教學(xué)素材開發(fā)一例

鮑繼才

摘要：以學(xué)生提出的關(guān)于“打鐵”的問題為契機(jī)，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行思考和探究，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神，鼓勵學(xué)生提出問題，并對傳統(tǒng)文化進(jìn)行體驗(yàn)和發(fā)揚(yáng)。

關(guān)鍵詞：退火;淬火;鋼針;化學(xué)素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（2019）03-0023-02 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.03.006

在復(fù)習(xí)第五章《金屬的冶煉和利用》（上教版上冊）時，一位同學(xué)在作業(yè)本中夾了一張紙條：“老師，周日我到同學(xué)家玩時，他的父親正在炭火里燒鏟頭，燒紅之后放在鐵砧上反復(fù)敲打，然后放在水里冷卻，再燒，再敲打，再放到水里……如此反復(fù)，我問他為什么這樣，他說把敲打后熱的鏟頭放在水里叫淬火，這樣做能使鏟頭的‘鋼火好，至于原因他也不知道。我想問您為什么要這樣做鏟頭的‘鋼火才好呢？‘鋼火又是什么意思？”

我在回他的紙條里表揚(yáng)他注意觀察事物，認(rèn)真思考，同時希望他能把這種認(rèn)真觀察、善于思考的學(xué)習(xí)勁頭永遠(yuǎn)保持下去。我把這個問題拿到課堂上，讓大家共同思考這個問題，同學(xué)們議論紛紛，有部分同學(xué)說看過打鐵的，但沒有思考過這個問題。于是我借機(jī)給同學(xué)們布置了一個課外作業(yè)：同學(xué)們可以利用課余時間或周末到附近有鐵匠鋪的地方看看，若家里有條件的可以自己試試，或問問爺爺、爸爸等。然后我在黑板上寫下了四個名詞--回火，淬火，退火，正火，并讓同學(xué)們查查這幾個詞語的意思。

我把愿意參加這個活動的同學(xué)分成甲乙兩組，甲組重點(diǎn)查閱退火和正火的含義，乙組重點(diǎn)查閱回火和淬火的含義。兩組互相交流、探討，尋找合適的材料并設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。

兩周后，在實(shí)驗(yàn)室里，兩組同學(xué)把準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)器材和對這四個名詞的解釋和理解展現(xiàn)給全班的同學(xué)。

實(shí)驗(yàn)器材：10cm長的縫被鋼針6枚（每組3枚，其中2枚實(shí)驗(yàn)，1枚作為對照），酒精燈，火柴，坩堝鉗，坩堝，少量草木灰，水槽，水，一面潑膠的手套一副，石棉網(wǎng)。黑板上寫出了四個名詞的含義。

淬火：把金屬工件加熱到一定溫度，然后浸入冷卻劑（水、油等）急速冷卻，以增加硬度和強(qiáng)度等。

回火：把淬火后的工件（不超過臨界溫度），冷卻，使其能保護(hù)一定的硬度，增加韌性。

正火：是將鋼件加熱到臨界溫度以上30-50%1，保溫適當(dāng)時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝。正火的主要目的是細(xì)化組織，改善鋼的性能，獲得接近平衡狀態(tài)的組織。

退火：把金屬材料或工件加熱到一定溫度并保持一定時間后，使緩慢冷卻。退火可以降低金屬硬度和胞洼，提高塑性變形而不開裂的能力。

甲組組長李同學(xué)走上講臺：“我們組做的實(shí)驗(yàn)是關(guān)于退火和正火，它們的概念請同學(xué)們看黑板?，F(xiàn)在請大家用熱烈的掌聲歡迎陳同學(xué)和楊同學(xué)操作退火和正火的實(shí)驗(yàn)?！?/p>

兩同學(xué)操作，李同學(xué)解說：“用坩堝鉗夾持兩枚縫被鋼針，放在酒精燈外焰上灼燒至紅熱后，一枚鋼針放在預(yù)先用坩堝燒熱的灰堆里讓它緩慢冷卻，另一枚鋼針放在石棉網(wǎng)上進(jìn)行空氣冷卻?！?/p>

完全冷卻后，陳同學(xué)帶上手套（防止鋼針傷手）對三枚鋼針進(jìn)行彎曲。邊操作邊進(jìn)行小結(jié)：“未燒的留作對照的鋼針，硬度大，不易彎曲;放在空氣里冷卻的鋼針能彎曲，說明它的硬度降低，變軟了，而放在灰堆里的鋼針彎曲時比第二枚鋼針更容易彎曲，也更省力些。把鋼針放在灰堆里冷卻的操作方法叫退火，放在空氣里冷卻的操作方法叫正火。同學(xué)們根據(jù)我們剛才操作的過程可以看到退火和正火的操作和溫度基本相同，但退火和正火的冷卻速度不同，退火的冷卻速度慢，而正火的冷卻速度較快。這樣正火比退火得到的硬度和強(qiáng)度要高。在工業(yè)上，退火和正火常用于機(jī)械加工之前，目的是為了得到適當(dāng)?shù)挠捕?，使鋼材便于加工。對硬度較低的鋼材一般要進(jìn)行正火處理，而對硬度較高的鋼材要進(jìn)行退火處理。謝謝大家！”（掌聲）

乙組組長張同學(xué)走上實(shí)驗(yàn)臺：“我們組做的實(shí)驗(yàn)是關(guān)于淬火和回火，由我和郭同學(xué)為大家表演?！?/p>

郭同學(xué)操作，張同學(xué)解說：“取兩枚鋼針，放在酒精燈火焰上燒至紅熱后，迅速投入水中，使它們急速冷卻。由黑板上的所給的含義我們知道這樣的操作方法叫淬火。在古代，我國勞動人民在生產(chǎn)鐮刀、鋤頭、刀、劍等制品時，早就應(yīng)用了淬火技術(shù)。也就是我們平時在鐵匠鋪里看到鐵匠師傅把鏟頭或其他鐵制產(chǎn)品燒至紅熱后，進(jìn)行敲打，再放到水里進(jìn)行急速冷卻的過程?！?/p>

張同學(xué)：“我想邀請這次沒有參與的同學(xué)來感受一下祖先的傳統(tǒng)工藝，哪位同學(xué)愿意上來進(jìn)行折斷操作。好，有請程同學(xué)?！?/p>

程同學(xué)從水槽中取出一枚鋼針，帶上手套，給大家展示折斷操作后小結(jié)：“沒加熱的對照鋼針不易折斷，淬火后的鋼針比未燒的鋼針硬度要高出一些，但容易折斷?！?/p>

郭同學(xué)：“現(xiàn)在我把另一枚淬火后的鋼針放在酒精燈上微熱，但不能燒紅，然后放在空氣中冷卻?！?/p>

冷卻后，程同學(xué)繼續(xù)操作：“和對照鋼針一樣不易折斷，但感覺彈性增強(qiáng)?！?/p>

張同學(xué)：“程同學(xué)回答很棒，謝謝！這個過程就是回火，經(jīng)過回火處理的鋼針，消除了淬火后的脆性，提高了韌性，還保持了需要的硬度?；鼗鹂偸蔷o接著淬火之后進(jìn)行的，它不是一個獨(dú)立的工序。我們再回到兩周前張同學(xué)提出的問題，平常我們所說的‘鋼火，實(shí)際上就是鏟頭、菜刀等加熱之后，反復(fù)敲打，含碳量減少了，反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+O2=CO2，這也就是我們常說的“百煉成鋼”，再經(jīng)過淬火、回火之后，便增加了它們的硬度和韌性，所以我們在使用的時候會感覺到它們比以前更鋒利了?！保ㄉ恼疲?/p>

李同學(xué)走上講臺：“剛才我們兩組操作的四個過程，在工業(yè)上叫做鋼鐵的熱處理，就是把鋼鐵制品加熱到一定溫度，并在這個溫度下保持一段時間，然后用不同的方法冷卻，使它們的內(nèi)部發(fā)生變化，從而得到各種優(yōu)良的性能的一種方法。金屬熱處理應(yīng)用廣泛，比如輪船、機(jī)動車、手表等的元件都要經(jīng)過熱處理。當(dāng)然這些都是我從網(wǎng)上查到的。（同學(xué)們笑，鼓掌）金屬熱處理專業(yè)有名的大學(xué)有北京科技大學(xué)、清華大學(xué)、中國科學(xué)院金屬研究所、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、內(nèi)蒙古科技大學(xué)等，我們要好好學(xué)習(xí)，將來要考進(jìn)這些大學(xué)，謝謝?。ㄩL時間鼓掌）

最后我作了簡短的結(jié)束語：“今天同學(xué)們表現(xiàn)的很優(yōu)秀，體驗(yàn)了傳統(tǒng)文化的博大精深，感悟了我國古代勞動人民的睿智，感受到了化學(xué)的魅力，希望同學(xué)們在今后的學(xué)習(xí)中能再接再厲，多去發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，愛因斯坦說過‘提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因?yàn)榻鉀Q問題只是技能而已，而提出新的問題，卻需要有新的突破，需要有創(chuàng)造性的想象力。也希望通過努力考上你們剛才說的心儀的大學(xué)，發(fā)揮你們的聰明才智，報(bào)效祖國和人民。謝謝！”

反思：毛澤東在《實(shí)踐論》中闡述：“一切真知都是從直接經(jīng)驗(yàn)發(fā)源的?！?/p>

新課程標(biāo)準(zhǔn)也明確指出化學(xué)學(xué)科與生產(chǎn)、生活以及科技的發(fā)展有著密切的聯(lián)系，對社會發(fā)展、科技進(jìn)步和人類生活質(zhì)量的提高有著廣泛而深刻的影響。初中學(xué)生雖然剛剛接觸化學(xué)，所學(xué)的內(nèi)容也不是很多，但如果能充分利用生活資源，把抽象的化學(xué)理論知識與生活中常見的現(xiàn)象結(jié)合起來，利用他們所學(xué)的有限的知識來解決這些現(xiàn)象，他們不但能從熟悉的環(huán)境中學(xué)到新的知識，也會使他們?yōu)樽约耗軌蚪鉀Q這些問題而高興，尤其在周圍的人不懂得這些問題時，更會產(chǎn)生一種自豪感，無形中對化學(xué)產(chǎn)生濃厚的興趣和積極的快樂情感。

在這次探究學(xué)習(xí)活動中，我只是給予一定指導(dǎo)，沒有越俎代庖把實(shí)驗(yàn)包下來，而是放心、大膽地讓學(xué)生自己動手去操作，讓他們在做中學(xué)，在做中想，用已經(jīng)掌握的知識去解決實(shí)際中的問題，鼓勵他們提出解決問題的方案，不斷修正、完善自己的結(jié)論，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。在探究學(xué)習(xí)過程中讓他們感受勞動的艱辛和快樂，培養(yǎng)他們的動手能力和探究精神，使他們真正體驗(yàn)到化學(xué)源于生活，用于生活，也激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了他們的思維發(fā)展，發(fā)揮了他們的潛能，開發(fā)了他們的智力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，給予他們自我參與、自我實(shí)現(xiàn)的鍛煉機(jī)會。

一學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后總結(jié)：通過這次實(shí)踐，我們懂得應(yīng)該以什么樣的態(tài)度去面對科學(xué)。探究這種學(xué)習(xí)策略不僅使我們獲得了新的知識，更重要的是培養(yǎng)了我們嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)品質(zhì)，培養(yǎng)了我們團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力和精神，也建立了新型的師生關(guān)系。我們在一種寬松而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)氣氛中，運(yùn)用所學(xué)的知識、利用自己的技能，按照自己的思維方式，探索自己感興趣的問題。在這種開放、生動活潑、有趣的學(xué)習(xí)氛圍中，我們是獨(dú)立的學(xué)習(xí)者，老師只是我們的助手，是咨詢的答疑者，是討論的組織者，是我們迷失探究方向時的指路人。在探究學(xué)習(xí)的過程中每個人都經(jīng)受了失敗的沖擊，同時也體驗(yàn)到獲得成功的愉悅心理，體味到探究式學(xué)習(xí)給自己帶來的巨大誘惑。

由此我也深深地陷入了思考：化學(xué)教師在布置周末或課外作業(yè)時，除了基本作業(yè)外，也應(yīng)布置一些能激發(fā)他們學(xué)習(xí)興趣的生活實(shí)踐性作業(yè)，讓他們在已有的知識基礎(chǔ)上主動去探究，逐漸提高他們的化學(xué)素養(yǎng)，這也是他們現(xiàn)在、將來進(jìn)行創(chuàng)新的源泉。