傳統(tǒng)文化資源在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化為中學(xué)化學(xué)教學(xué)提供了豐富的素材。文章以“古法煉銅”為主題，通過資料整理、原理分析、實驗探究、知識鞏固和拓展等教學(xué)過程講述傳統(tǒng)文化資源在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，在一定程度上有利于弘揚中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，培養(yǎng)學(xué)生的國家認(rèn)同感，增加化學(xué)教學(xué)的多樣性和趣味性，讓學(xué)生了解化學(xué)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，開闊學(xué)生的視野，對提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性和培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)也起到積極的作用。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)文化;中學(xué)化學(xué)教學(xué);“古法煉銅”

中圖分類號：G633.8文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2095-624X（2021）37-0064-02

一、選擇合適的主題

銅是人類最早使用的金屬之一，也是生活中常見的金屬。早在史前時代，人們就開始采掘露天銅礦，并用獲取的銅制造武器、工具和其他器皿，銅的使用對早期人類文明的進步影響深遠。在我國商周奴隸社會，青銅的冶煉技術(shù)已經(jīng)有了很高的水平，河南安陽出土的司母戊鼎就反映了當(dāng)時高水平的青銅冶鑄技術(shù)，是世界上最大的青銅器。從科技角度上看，煉銅技術(shù)為接下來其他金屬的冶煉作出了重大貢獻，認(rèn)識其發(fā)展過程有助于我們掌握科學(xué)發(fā)展的規(guī)律。關(guān)于銅的冶煉，中國歷史上有著豐富的文字記錄，煉銅過程涉及的化學(xué)反應(yīng)主要為氧化還原反應(yīng)，是中學(xué)化學(xué)知識的一個重要組成部分，所以煉銅是將傳統(tǒng)文化融入中學(xué)化學(xué)教學(xué)的一個非常好的主題。

傳統(tǒng)文化中可以借鑒的主題有很多，化學(xué)理論方面有：古元素學(xué)說——八卦說、陰陽說和五行說、古原子說、元氣說等;物質(zhì)的制備工藝方面有：造紙工藝、陶瓷工藝、釀酒工藝、鐵的冶煉等;物質(zhì)種類方面有：酸、木炭、煤炭、石油、黑火藥等;因醫(yī)藥、煉丹等創(chuàng)造出來的新型器皿如：針灸針、拔罐、飛汞爐（如圖1）等。

二、教學(xué)過程設(shè)計

（一）各環(huán)節(jié)開展形式

本課例是圍繞銅的冶煉開展的項目式教學(xué)，主要內(nèi)容包括：資料整理分享、原理分析、實驗探究、知識鞏固與拓展。通過情境線—問題線—探究線—素養(yǎng)線展開。情境線主要有：各種精美銅器（司母戊鼎、越王勾踐劍等）的鑒寶環(huán)節(jié);古代典籍詩句的欣賞環(huán)節(jié);現(xiàn)代煉銅工藝的了解環(huán)節(jié)。問題線主要有：銅器能留存至今的原因;銅的冶煉方法有哪些;如何得到高純度的銅。探究線有：銅的性質(zhì);活潑金屬置換銅。素養(yǎng)線：始終貫徹宏觀辨識與微觀探析;證據(jù)推理與模型認(rèn)知;實驗探究與創(chuàng)新意識;科學(xué)精神與社會責(zé)任。

（二）資料整理和原理分析

學(xué)生通過查閱書籍和互聯(lián)網(wǎng)，收集關(guān)于煉銅的資料，歸納整理后進行分類匯總。

1.冶煉方法：主要有火法煉銅和濕法煉銅。

2.記載關(guān)于銅的冶煉的典籍有很多，按年代部分抄選如下。

（1）白青得鐵即化為銅?！獫h·劉安《淮南萬畢術(shù)》

（2）浸銅之法，以生鐵煅成薄鐵片，排置膽水槽中，浸漬數(shù)日，鐵片為膽水所薄，上生赤煤。去刮赤煤入爐三煉成銅。大率用鐵二斤四兩得銅一斤?！端问贰な池浿尽?/p>

（3）用礦二百五十籮，炭七百擔(dān)，柴一千七百段，……入大旋風(fēng)爐，連烹三日三夜，方見成銅?！鳌り懭荨遁膱@雜記》

（4）煉礦日扯銅，其法礦千斤用炭七八百斤不等，爐如夾墻，底作圓窠，鋪以炭末……——清·張泓《滇南新語》

3.制備原理：火法煉銅最初利用高溫焙燒含銅的化合物如黃銅礦（CuFeS2）、孔雀石[Cu2（OH）2CO3]等，通過氧化還原反應(yīng)得到銅，后期為了提高銅的品質(zhì)，將氧化礦石、硫化礦石冶煉，然后制成不同純度的冰銅再冶煉;濕法煉銅則是利用比銅活潑的金屬鐵，將銅從溶液中置換出來，基本原理為：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。

在整理資料的過程中，學(xué)生翻閱了許多古代相關(guān)化學(xué)著作，體會到了傳統(tǒng)文化的博大精深。有的學(xué)生還分享了閱讀獲得的許多知識，如 3000多年前，我國古代勞動人民已經(jīng)懂得利用將孔雀石與點燃的木炭接觸分解產(chǎn)生氧化銅，將孔雀石還原成金屬銅;中國古代最早記錄“煉銅”一詞并且可以考據(jù)的史書是《戰(zhàn)國策·趙策一》;《夢溪筆談》中關(guān)于煉銅的名句有“信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。挹其水熬之，則成膽礬。烹膽礬則成銅;熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”;濕法煉銅始于唐末五代，盛于宋代，宋代期間濕法煉銅的運用緩解了銅荒;膽水中含銅濃度靠工匠們口嘗膽水的苦澀程度來判定（辨以易牙之口，膽隨味而不同，青澀苦以居上，黃醓而次中?！巍ず樽少纭镀烬S文集·大冶賦》）;火法煉銅歷史更久，應(yīng)用時間更長，范圍更廣。

（三）實驗探究、知識鞏固與拓展

1.實驗探究

濕法煉銅就是利用金屬的活潑性不同，用較活潑的金屬將較不活潑金屬置換出來，實驗比較簡單。為了增加教學(xué)趣味性，教師可以讓學(xué)生將不同形狀的鐵制品放入硫酸銅溶液中觀察;火法煉銅受限于實際條件，無法現(xiàn)場演示，可從網(wǎng)上找到古法煉銅的實驗視頻，觀看學(xué)習(xí)，比較典型的有用孔雀石、木炭在高溫加熱下獲取。實驗結(jié)束后，教師可以從制作成本、反應(yīng)條件、工藝流程、制作效率、產(chǎn)物循環(huán)利用等方面和學(xué)生一起對比分析，進一步提高學(xué)生對實驗探究效果的分析。

2.知識鞏固

以傳統(tǒng)文化知識為素材考查學(xué)生的知識掌握情況，在高中各級各類考試中經(jīng)常出現(xiàn)。教師可以用古詩詞作為題目，考查學(xué)生對相關(guān)化學(xué)知識的理解情況。如2020年全國二卷第7題，用的就是北宋沈括《夢溪筆談》中的名句“信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。挹其水熬之，則成膽礬。烹膽礬則成銅;熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”，并以此設(shè)置四個選項：A.膽礬的化學(xué)式為CuSO4;B.膽礬可作為濕法煉銅的原料 ;C.“熬之則成膽礬”是濃縮結(jié)晶過程;D.“熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”是發(fā)生了置換反應(yīng)。以古詩詞為題考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)情況。

教師也可以將銅的冶煉過程設(shè)置成相應(yīng)的工業(yè)流程，并提出問題：①如何提高礦石浸取率;②浸取礦石的方程式怎么寫;③分離提純操作注意事項;④除雜調(diào)節(jié)溶液pH的方法;⑤流程中的循環(huán)使用;⑥流程中的優(yōu)缺點分析等，以此加深學(xué)生對相關(guān)知識的理解，提高相應(yīng)的解題能力。

3.知識拓展

近代煉銅技術(shù)比以前有了很大的提升，教師可與學(xué)生一起了解近代的煉銅工藝（如圖2），主要包括：①造锍熔煉：使鐵氧化，造渣除去。②銅锍（冰銅）吹煉：氧化冰銅、造渣脫鐵硫，生產(chǎn)粗銅。③粗銅火法精煉 ：氧化粗銅造渣進一步脫除雜質(zhì)元素，產(chǎn)出陽極銅。④陽極銅電解精煉：通過引入直流電，使陽極銅溶解，在陰極析出純銅，使雜質(zhì)進入陽極或電解液，從而實現(xiàn)銅和雜質(zhì)的分離，產(chǎn)出陰極銅，其中關(guān)于電解精煉銅的知識是高中電化學(xué)的一個重要內(nèi)容，可加以介紹。比較成熟的現(xiàn)代強化工藝煉銅技術(shù)有閃速爐熔煉法和熔池熔煉法，可簡單介紹。中學(xué)生通過學(xué)習(xí)煉銅史，能夠舉一反三，對金屬冶煉的方法也會有一定的了解，對其他金屬的學(xué)習(xí)也會有比較高的期待。煉銅工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，同時也是科學(xué)進步的體現(xiàn)。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅掌握了中學(xué)必備的化學(xué)知識，同時也激發(fā)了探索化學(xué)、學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

結(jié)語

勤勞、智慧的中華民族在漫長的發(fā)展過程中，形成的博大精深的中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，這是我們在世界文化激蕩中站穩(wěn)腳跟的根基。青少年是祖國的未來、民族的希望，加強對青少年的中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育，對于培養(yǎng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的繼承者和弘揚者，推動文化傳承創(chuàng)新，建設(shè)社會主義先進文化具有基礎(chǔ)作用。2014年3月，教育部頒布的 《完善中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育指導(dǎo)綱要》指出，高中化學(xué)等學(xué)科“應(yīng)結(jié)合教學(xué)環(huán)節(jié)滲透中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化相關(guān)內(nèi)容。鼓勵各地各學(xué)校充分挖掘和利用本地中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育資源，開設(shè)專題的地方課程和校本課程”。 2017年2月，中宣部就《關(guān)于實施中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化傳承發(fā)展工程的意見》答記者問指出：“把優(yōu)秀傳統(tǒng)文化貫穿國民教育始終、滋養(yǎng)文藝創(chuàng)作、融入生產(chǎn)生活，并提出了一系列相關(guān)重點任務(wù)和措施，如構(gòu)建中華文化課程和教材體系……”，教師要利用傳統(tǒng)文化資源，巧妙創(chuàng)設(shè)情境，科學(xué)地將中華傳統(tǒng)文化資源融入中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，促使學(xué)生通過了解中華民族對世界化學(xué)史的貢獻，感悟中華民族不斷創(chuàng)新、勇于探索的精神，增強學(xué)生對傳統(tǒng)文化知識的理性認(rèn)識，增強民族自信心和自豪感，提高學(xué)生分析問題和解決問題的綜合能力，為中華文明的延續(xù)和發(fā)展發(fā)揮自己的作用。

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課題項目：2019年龍巖市基礎(chǔ)教育教學(xué)研究立項課題“傳統(tǒng)文化與化學(xué)教學(xué)的融合”（JX2019002）。

作者簡介：廖華強（1985— ），男，福建龍巖人，碩士，研究方向：傳統(tǒng)文化與中學(xué)化學(xué)教學(xué)。