古詩文中化學教學資源的開發(fā)與利用*

吳晗清，孫夢婷，唐 波

（1.首都師范大學教師教育學院，北京 100037；2.貴陽市第二十一中學，貴州 貴陽 550002）

0 引 言

化學是嚴謹?shù)?，詩是浪漫的，古人以獨特的視角，將嚴謹?shù)幕瘜W知識融入浪漫精美的詩歌中，留給了后人極其珍貴的筆墨.古人通過對化學現(xiàn)象和化學反應的悉心觀察與獨特的文學審美，以及對化學在社會生活中應用的精彩描述，創(chuàng)作了無數(shù)優(yōu)美的詩篇［1］.在中華傳統(tǒng)文化中，與化學相關的工藝包括制陶、煉銅、煉鐵、釀酒、燒煤、造紙、瓷器和火藥等［2］，古詩文是古代科學文化記載與傳承的一種形式，許多古詩文中蘊含著大量有趣的化學知識.因此，化學與古詩文有著不解之緣.習近平總書記到北京師范大學考察時明確提出，“我很不希望把古代經(jīng)典的詩詞和散文從課本中去掉……我覺得‘去中國化’是很悲哀的.應該把這些經(jīng)典嵌在學生的腦子里，成為中華民族的文化基因.”中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化是習近平總書記十八大中講述治國理念的重要源點，傳統(tǒng)文化早已經(jīng)從歷史中重新走了出來，擁有了新時代的豐富內(nèi)涵［3］.古詩文是中華傳統(tǒng)文化的一部分，其擁有悠久的歷史文化內(nèi)涵，且已深入到人們的日常生活中.隨著新課程改革和素質(zhì)教育的不斷深入，古詩文在當前的教育教學中受到了高度的重視.

將古詩文引入中學化學教學，不僅是落實《普通高中化學課程標準（2017版）》［4］中強調(diào)的“注重挖掘中華民族傳統(tǒng)文化蘊含的思想觀念、人文精神，增強文化自信，提升人文素養(yǎng)”，還能激發(fā)學生學習興趣、活躍課堂氣氛，拉近化學與生活的距離［5］，引導學生關注社會、自然、環(huán)境、能源、資源、健康和安全等問題，在化學教學中滲透人文精神，促進學生人文素質(zhì)與科學素質(zhì)的同步提高［6］，達到人性與知性的統(tǒng)一［7］.可見，進行化學相關的古詩文教學具有學科教育和文化傳承的雙重功能.

現(xiàn)有與化學相關的古詩文教學研究，主要包括對古詩文的解讀和化學教學情景引入等.吳茂江［8］通過解讀唐太宗李世民的《詠燭二首》，詳細地介紹了該詩中所涉及的化學知識，包括蠟燭的來源、結(jié)構(gòu)、主要成分及燃燒時的化學變化等；吳茂江和吳文瑞［9］通過解讀明代于謙的《詠煤炭》，介紹了煤炭的生成、分類、化學組成和用途等；王國崢［10］通過對明代于謙的《石灰吟》進行解讀，闡述石灰的制取和用途；馬娟娟［11］以高三一節(jié)氧化還原反應課的教學設計為例，將古詩文中有關氧化還原反應的素材引入教學中，構(gòu)建信息情境，把化學課堂與古詩文結(jié)合起來，使課堂更具詩情“化”意；吳志勇和楊廣斌［12］將古詩文引入化學課堂的教學模式，展示化學學科之美，以希冀改變學生對化學的片面認識，提高化學學科的吸引力，使更多學生選修化學，培養(yǎng)更多社會所需的化學人才；鮑繼才［13］根據(jù)教學實踐，總結(jié)出在化學教學中可以用古詩文導入、激趣、營造意境、探究和總結(jié)等.

目前，將古詩文資源融合在中學化學教學的研究論文較少，且已有相關研究缺乏對古詩文中涉及的化學知識進行體系化的歸納與整理，且從研究方法來看，均沒有涉及實證研究.因此，本研究以北京市中學生為研究對象，調(diào)查并分析中學生對古詩文中的化學認知和知識現(xiàn)狀，在已有文獻的基礎上，整理中學教學中與化學學科相關的古詩文資源，并提出相應教學建議.

1 問卷調(diào)查

1.1 調(diào)查對象

以420名北京市普通高中三年級學生為研究對象，均為同一高中平行班學生，且都已在高考中選考化學學科.

1.2 問卷設計

問卷設計共包括學生對古詩文的化學感知和古詩文中相關化學知識點2部分內(nèi)容.

1.2.1 學生對古詩文的感知

古詩文的化學感知問卷部分包括學習態(tài)度、學習行為和認知3個維度，以選擇題形式呈現(xiàn)，采用李克特5點計分方式：1非常不符合、2比較不符合、3不確定、4比較符合和5非常符合，共8道試題，總分40分.詳細試題如表1所示.

表1 學生對古詩文的化學感知

1.2.2 古詩文中的化學知識點

結(jié)合已有文獻研究及化學課程內(nèi)容的分類，本研究將古詩文中的化學知識點分成4個維度，即化學物質(zhì)、化學現(xiàn)象、化學原理和化學操作手段，問卷以問答題形式呈現(xiàn)，學生需寫出相關古詩文所涉及的4個維度內(nèi)容，共10道試題，各10分，總分100分，詳細試題中涉及的詩句如表2所示.

表2 古詩文中的化學知識點涉及的詩文

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel軟件分析數(shù)據(jù)，分別計算2份問卷內(nèi)容的整體、每道題和每個維度下的得分情況.

2 問卷調(diào)查結(jié)果

2.1 調(diào)查整體情況

共發(fā)放問卷420份，回收有效問卷408份，問卷有效率為97.14%.

2.2 學生對古詩文的化學感知情況

化學感知得分為7～40分，平均成績?yōu)?2分；在學習態(tài)度、學習行為和認知3個維度的平均分分別為14、6和12分；比較符合和非常符合喜歡閱讀古詩文人數(shù)共計305人，占總?cè)藬?shù)74.75%；75.98%的學生認為化學課堂上增加古詩文教學內(nèi)容后，課堂參與度提升、學習效率提高和文化自信增強，這表明學生對古詩文的態(tài)度非常積極.

2.3 古詩文中的化學知識點測查

化學知識點測查部分得分為10～100分，平均分為60分；化學物質(zhì)、化學現(xiàn)象、化學原理和化學操作手段的平均分分別為35、11、8和6分；第1和3題的平均分較高，分別是9和10分，第7和10題的平均分較低，分別是2和1分.數(shù)據(jù)顯示：學生對古詩文中的化學知識掌握情況不容樂觀，其中古詩文中蘊涵的化學物質(zhì)掌握的情況要明顯高于化學現(xiàn)象、化學原理和化學操作手段，得分較高的題是學生曾學習過，且是化學教學中出現(xiàn)頻率較高的經(jīng)典詩文.部分題干中蘊涵的化學知識是外顯的、教師課堂上引用或?qū)W生在練習時碰到過的，學生的平均分均較高；反之，需要學生加以分析推理才能得出的結(jié)論或生僻的古詩文，學生的平均分均較低.

3 教學資源開發(fā)

現(xiàn)有調(diào)查結(jié)果表明，學生對化學相關的古詩文很感興趣，學習態(tài)度積極，但是對古詩文中的化學知識掌握情況不容樂觀，對其理解能力和水平較低.因此，對古詩文中的化學知識進行系統(tǒng)地整理和合理教學是非常必要的，以下將從化學物質(zhì)、化學現(xiàn)象、化學原理和化學操作手段等4個方面搜集整理出若干古詩文實例以及相關應用.

3.1 化學物質(zhì)

不同物質(zhì)在古詩文中的稱呼不同，本文將化學物質(zhì)按照單質(zhì)（金屬、非金屬）和化合物（無機物、有機物）區(qū)分，古詩文中常涉及的化學物質(zhì)詳細信息列于表3.如氧化鐵（Fe2O3）稱呼為赭，赭指赭土，又稱燒褐鐵礦、燒赭土、鐵丹、鐵紅和紅粉等，外觀為紅棕色粉末.《詩經(jīng)》有云“赫如渥赭，公言錫爵”，借Fe2O3的顏色形容人臉色紅潤.因此，教師在介紹Fe2O3的性質(zhì)時，在無實物的情況下，可以借助這句詩文直觀又形象地說明Fe2O3的顏色.金（Au）的化學性質(zhì)很穩(wěn)定，一般情況下很難與其他元素發(fā)生化學反應，因此，在自然界以游離態(tài)形式存在.淘金，是由于沙與Au的密度不同，把含有金屑的沙粒在水中蕩洗，沙子隨水蕩出后得到Au［14］，將淘金的過程描述成詩句，就有了唐代劉禹錫的《浪淘沙》中膾炙人口的詩文，“千淘萬漉雖辛苦，吹盡狂沙始到金”.硝酸（HNO3），具有強氧化性、強酸性，能腐蝕大多數(shù)金屬.清代《本草綱目拾遺》中記敘“強水”為“性最烈，能蝕五金……其水至強，五金八石皆能穿漏，惟玻璃可盛.”這里的強水就是指HNO3.

眾所周知，酒與詩有著不解之緣，《詩經(jīng)》收錄了311篇詩歌，其中與酒有關的詩歌有50篇左右；歷朝歷代的古詩文中都有酒的位置.酒是有機混合物，含糖物質(zhì)在酶的催化下（或谷物發(fā)酵）形成酒，其主要成分是乙醇（C2H5OH），酒香源自酯類的氣味.有關酒及氣味描述的詩歌包括：《大雅·江漢》中的“秬鬯一卣”，秬鬯是用黑黍和郁金香草釀成的一種香酒；《大雅·行葦》曰“酒醴維醹”，醹是酒味醇美的意思；曹操的《短歌行》“對酒當歌，人生幾何？何以解憂，唯有杜康”；王維的《送元二使安西》“勸君更盡一杯酒，西出陽關無故人”；李白的《客中行》“蘭陵美酒郁金香，玉碗盛來琥珀光”等名句都是有關酒的描述.古詩文中有對酒的描述為“綠酒”，如白居易的《問劉十九》“綠蟻新醅酒，紅泥小火爐”；陶淵明的《諸人共游周家墓柏下》中“清歌散新聲，綠酒開芳顏”；王穉登的《新春感事》“紅顏薄命空流水，綠酒多情似故人”；晏殊的《清平樂·春花秋草》“勸君綠酒金杯，莫嫌絲管聲催”等.此處將酒的顏色描述為綠色，這與釀酒的過程和承酒的容器有關，如在原料、酒麹和泉水搭配得當是有可能釀造出綠色的美酒［15］；古時常用青銅制品作為酒的承裝容器，容器中的銅（Cu）發(fā)生電化學腐蝕，生成的產(chǎn)物是堿式碳酸銅（Cu2（OH）2CO3），亦即銅綠.釀酒的過程中也會涉及過濾、蒸餾等實驗操作，食物的發(fā)酵、葡萄糖的分解諸如此類的化學反應等，下文將會提及.

表3 古詩文中的化學物質(zhì)名稱匯總

3.2 化學現(xiàn)象

常規(guī)的化學現(xiàn)象也是古詩文描述的對象，如分子熱運動、丁達爾現(xiàn)象和膠體聚沉和電泳反應等，詳細對應詩句列于表4.分子熱運動描述的是分子的擴散現(xiàn)象，即一切物質(zhì)的分子都在不停地進行無規(guī)則的運動.“遙知不是雪，為有暗香來”“零落成泥碾作塵，只有香如故”等詩句描述的就是這類現(xiàn)象.“江流宛轉(zhuǎn)繞芳甸，月照花林皆似霰”生動形象地展示出月光透過樹林枝葉間的縫隙照在鮮花上產(chǎn)生的丁達爾現(xiàn)象.“原其理，蓋巫咸乃濁水，入鹵中，則淤淀鹵脈，鹽遂不成，非有他異也.”講述的是鹵水（MgCl2、CaCl2）中加入巫咸水，鹽不會結(jié)晶，是由于巫咸水是濁水，含有大量的膠體，若與陽離子（Na+、K+、Ca2+和 Mg2+等）相遇，會立即凝聚形成沉淀，造成鹽離子（Na+、Cl-）含量減少，從而影響食鹽結(jié)晶，是膠體的聚沉現(xiàn)象.

3.3 化學原理

從人類會使用火開始，化學便與人類結(jié)下不解之緣.古詩文中描述化學反應原理的詩句不少，本文將化學反應分為非氧化還原反應和氧化還原反應，與化學原理對應的詩句如表5所示.杜甫在《客從》中記載：“客從南溟來，遣我泉客珠.珠中有隱字，欲辨不成書.緘之篋笥久，以俟公家須.開視化為血，哀今征斂無.”大致意思為客人送了一顆珍珠，時間過了很久，想打開箱子看一看，但珍珠卻不見了，化為烏有.這是由于珍珠的主要成分是碳酸鈣（CaCO3），當周邊是酸性潮濕環(huán)境時，CaCO3會與空氣中二氧化碳（CO2）發(fā)生反應，溶解生成易溶于水的碳酸氫鈣（Ca（HCO3）2），造成珍珠消失［16］，即 CaCO3+H2O+CO2======Ca（HCO3）2.

表4 古詩文中的化學現(xiàn)象匯總

表5 古詩文中的化學原理匯總

古人從事冶煉、石油開采和黑火藥制備等都可以在古詩文中找到記載，如《秋浦歌十七首》“爐火照天地，紅星亂紫煙”中，描寫了當時冶煉金屬的場景.我國在金屬冶煉方面歷史早、技術(shù)高，鋼和鐵先后在商朝、西漢出現(xiàn)并使用［17］.關于石油最早的文字記載是沈括的《夢溪筆談》“鄺、延境內(nèi)有石油，舊說高奴縣出脂水，即此也.生于水際，沙石與泉水相雜，惘惘而出，土人以雉尾挹之，乃采入缶中.頗似淳漆，燃之如麻，但煙甚濃，所沾帷幕皆黑.”生動形象地描寫了石油燃燒的現(xiàn)象.《贈放煙火者》中“紛紛燦爛如星隕，赫赫喧豗似火攻”，描寫了燃放煙花的壯觀場面，金屬及其化合物在火焰上灼燒時呈現(xiàn)不同的顏色，現(xiàn)稱為焰色反應，各種鹽和金屬粉末混合在一起，燃放的時候就是萬紫千紅.這里的“喧豗”是指燃放爆竹時發(fā)出的聲響.黑火藥的主要成分是硝酸鉀（KNO3）、硫磺（S）和木炭（C），涉及的反應為S+2KNO3+3C=燃=====燒3CO2↑+K2S+N2↑.《本草經(jīng)集注》中記載了區(qū)別硝石和樸消：“以火燒之，紫青煙起，乃真硝石也”，其描述了鈉（Na）與鉀（K）元素焰色反應不同，即Na焰色反應為黃色，K焰色反應為隔著鈷玻璃為紫色.

3.4 化學操作手段

古詩文中涉及的大量化學實驗操作手段如表6所示，包括升華、蒸餾、重結(jié)晶、分液、萃取和過濾等操作.《本草衍義》中將升華操作描述為“取砒之法，將生砒就置火上，以器覆之，令砒煙上飛著覆器，遂凝結(jié)累然下垂如乳，尖長者為勝，平短者次之”，即用加熱的方法將被提純的固體直接轉(zhuǎn)化為氣體.《本草綱目》中“燒酒”條目中記載了蒸餾操作，“自元時始創(chuàng)其法，用濃酒和糟入甑，蒸令氣上……其清如水，味及濃烈，蓋酒露也”，這利用了互溶混合物的沸點差異進行分離.《肘后備急方》中記載了利用水為溶劑萃取青蒿素的操作，“青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之”，即用水萃取攪碎后的青蒿，過濾后取萃取液，即得到青蒿提取物，古籍中有關青蒿的記載也啟發(fā)了諾貝爾醫(yī)學獎獲得者屠呦呦發(fā)現(xiàn)青蒿素.《太平惠民和劑局方》中記載了蠟的重結(jié)晶的過程；《天工開物》中記載了油水分離的方法.

表6 古詩文中的化學操作手段匯總

4 教學建議

古詩文中的化學教學資源豐富多彩，適當?shù)拈_發(fā)與利用能促進化學學科的教學效果，在實際教學中仍需要注意一些問題.課前，教師應選取適量且與學生閱讀能力匹配的古詩文，古詩文的引用量適度，不可偏離教學目標，同時所選擇的古詩文盡量通俗或已學習的內(nèi)容，便于學生理解其中蘊含的化學知識；課中，化學的教學與古詩文的講解要聯(lián)系生活實際，這樣可以拓展學生的視野并提升學生的學習興趣；課后，教師可以結(jié)合古詩句適當且適量編制課后習題，幫助學生鞏固所學化學知識，引導學生養(yǎng)成在學習古詩文時，挖掘化學知識的良好習慣，在潛移默化中提高理解問題、分析問題與解決問題的能力，提升學生的綜合素養(yǎng).

素質(zhì)教育中，學科交叉的程度越來越深入；社會發(fā)展中，交叉學科的優(yōu)勢凸顯.開發(fā)古詩文為化學教學所用，也是學科交叉的一種體現(xiàn).將化學的知識性和古詩文的人文性“交相輝映”，可激勵學生在充滿神奇與奧秘的化學知識寶庫里不斷追尋［18-20］，培養(yǎng)學科交叉學習意識.不過受時代的局限性，流傳下來的古詩文不全是有科學依據(jù)的，部分詩句背后可能還隱藏了一些錯誤解釋［21］，所以利用古詩文進行化學教學時，教師需進行科學分析，謹慎選擇適量且恰如其分的古詩文應用于教學過程中，活躍化學課堂教學氣氛.