古代化學(xué)傳承與創(chuàng)新的復(fù)習(xí)策略研究

貴州 史光源

(作者單位：貴州省黔西第一中學(xué))

教育部印發(fā)《中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化進(jìn)中小學(xué)課程教材指南》中提出“我國古人在認(rèn)識(shí)與分離物質(zhì)、合成物質(zhì)、制造材料等方面的探索成果，為中華民族乃至整個(gè)人類的科技進(jìn)步和文明發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，是中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的組成部分?！薄镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版2020年修訂)》要求進(jìn)一步精選學(xué)科內(nèi)容，重視以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)。結(jié)合學(xué)生年齡特點(diǎn)和學(xué)科特征，落實(shí)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化等教育內(nèi)容，努力呈現(xiàn)科技、社會(huì)等發(fā)展的新成就、新成果，充實(shí)豐富培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力相關(guān)內(nèi)容。核心素養(yǎng)導(dǎo)向下，學(xué)習(xí)我國古人在化學(xué)方面的探索成果和事跡，既能培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維，也能傳承優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化。

中華傳統(tǒng)文化博大精深，其中涉及很多的化學(xué)知識(shí)，本文用呂傳漢教授的“教體驗(yàn)、教思考、教表達(dá)”(簡稱“三教”)理念指導(dǎo)，開展涉及化學(xué)的傳統(tǒng)文化傳承與創(chuàng)新的策略研究。

一、群閱經(jīng)典名篇，關(guān)聯(lián)統(tǒng)攝分類

縱觀我國古代化學(xué)發(fā)展史，技術(shù)發(fā)明、材料加工、食品加工等均涉及化學(xué)知識(shí)運(yùn)用，除現(xiàn)代新行業(yè)外，很多領(lǐng)域與現(xiàn)代的方向基本一致，如：制藥類(古代煉丹術(shù)或中草藥)、冶金類(古代打鐵法或濕法冶銅)、釀造(釀酒或醬油)、化妝類、繪畫類(顏料制作)、火藥以及造紙等，經(jīng)搜集整理古代各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)類的書籍，賞析古人加工過程中化學(xué)原理的分析，化學(xué)方法的介紹，化學(xué)變化的描述及方法論的總結(jié)，促使學(xué)生在閱讀文字材料時(shí)能敏銳地獲取化學(xué)信息。如，按行業(yè)大類，著名的古代書籍統(tǒng)計(jì)如表1所示：

表1 古代化學(xué)名篇及分類一覽

經(jīng)典史料中部分關(guān)鍵字或詞組的歸納見表2。如，“凡白土曰堊土，為陶家精美器用”中“陶”是一種傳統(tǒng)硅酸鹽材料；“凡火藥，硫?yàn)榧冴枺鯙榧冴帯敝小傲颉敝傅氖橇螯S，“硝”指的是硝酸鉀；《本草綱目》中“冬月灶中所燒薪柴之灰，令人以灰淋汁，取堿浣衣”中的堿是K2CO3。

表2 經(jīng)典史料歸納

續(xù)表

再如，《夢(mèng)溪筆談·器用》原文“古人以劑鋼為刃，柔鐵為莖干,不爾則多斷折。劍之鋼者，刃多毀缺‘巨闕’是也,故不可純用劑鋼”。譯文為“古人做劍用劑鋼做刀刃,用柔鐵做劍身,不這樣,劍就容易斷折。過分剛硬的劍,劍刃容易毀缺，‘巨闕’就是這樣得名的,所以不能全用劑鋼?！庇纱丝闯觯糯嗣窬椭獣浴皠╀摗笔氰F的合金，“柔鐵”是純鐵。

二、賞詩學(xué)化學(xué)，絢麗綻光芒

涉及化學(xué)信息的古代文獻(xiàn)除了科技類文本外，在文學(xué)類文本中，也不乏例子，從唯美的詩歌中體驗(yàn)絢麗化學(xué)。如，“煮豆燃豆萁，豆在釜中泣”，豆秸燃燒生成新物質(zhì)的同時(shí)，將儲(chǔ)存的化學(xué)能釋放出來轉(zhuǎn)化為熱能、光能；“千淘萬漉雖辛苦，吹盡狂沙始到金”，既涉及混合物分離的基本操作，也說明了不活潑金屬的存在形式?！按盒Q到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干”，蠶絲、石蠟在燃燒過程中均發(fā)生了氧化反應(yīng)。“煮豆持作羹，漉之以為汁”中的“漉汁”，涉及的基本操作是過濾。

三、重溫經(jīng)典成語，再現(xiàn)化學(xué)普及

刀耕火耨——古人在播種前放火燒去野草，用余灰肥田?！坝嗷摇敝钢饕煞植菽净襅2CO3,還含有鈣、磷等元素，是一種可降低土壤酸性的高效肥料。

火樹銀花——火樹就是指焰火，俗稱煙花，它由上、下兩部分組成，上部裝燃燒劑、助燃劑、發(fā)光劑及發(fā)色劑，下部裝發(fā)射藥劑，發(fā)色劑內(nèi)含不同金屬元素的化合物，燃燒時(shí)呈現(xiàn)各種各樣的顏色，稱之為“焰色反應(yīng)”。

石破天驚——只有火藥爆炸才能產(chǎn)生“石破天驚”的效果?；鹚幨俏覈糯拇蟀l(fā)明之一，火藥的基本成分為硝石(KNO3)、硫黃(S)及木炭(C)，三者按一定的比例混合加熱后，發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的光和熱。

抱薪救火、火上澆油、杯水車薪、釜底抽薪這些講的都是可燃物與燃燒現(xiàn)象的關(guān)系：抱著柴火去救火，未隔離可燃物，肯定適得其反；向火上澆油，增加了可燃物，只能使火燒得更旺；用一杯水去滅一車柴產(chǎn)生的火焰，水汽化吸收的熱量不足以將溫度降至著火點(diǎn)以下；移走可燃物，釜底抽薪才能從根本上解決問題。

四、熟知造字原則，智慧推斷屬性

一些文學(xué)巨著中也有因情節(jié)需要提到的中藥方子、毒藥名、陶瓷器、染色法等，此類文本要注意古代化學(xué)物質(zhì)的名稱與現(xiàn)代有所不同，現(xiàn)代文字有偏旁部首提示元素的性質(zhì)，而古代俗名就需要自己區(qū)別了，如：朱砂的有效化學(xué)成分為HgO，砒霜的有效化學(xué)成分為As2O3。

首先，了解文字的構(gòu)造原理。金屬的偏旁部首多為“钅”，液體的偏旁部首為“氵”或“水”如溴、汞，氣體的偏旁部首多為“氣”，了解漢字基本的構(gòu)造原理，可對(duì)古文作出簡單判斷。

其次，了解一些物質(zhì)的俗名。赤銅是純銅，也稱紅銅、紫銅;青銅是銅錫合金，最早利用的合金;黃銅是銅鋅合金;赤鐵是氧化鐵(Fe2O3);磁鐵礦是四氧化三鐵(Fe3O4);爐甘石是碳酸鋅(ZnCO3);倭鉛是鋅(Zn);硝石的主要成分為KNO3;礬是某金屬的硫酸鹽，例如明礬為鋁、鉀的硫酸鹽KAl(SO4)2·12H2O。

了解古文中物質(zhì)的名稱，對(duì)于做題有很大幫助。

【例題】(2020·全國卷Ⅱ·7改編)北宋沈括《夢(mèng)溪筆談》中記載:“信州鉛山有苦泉,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”。請(qǐng)用所學(xué)知識(shí)，解答下列問題：

(1)“熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”，該反應(yīng)的離子方程式為__________________________，若在實(shí)驗(yàn)室模擬“熬之則成膽礬”，所需主要儀器有酒精燈、鐵架臺(tái)和________、________。

(2)在東漢時(shí)期，古人用烹膽礬之法并將生成的氣體產(chǎn)物通入水中制得硫酸，涉及的化學(xué)方程式為__________、__________。

(3)上題描述中沒有涉及的化學(xué)反應(yīng)類型是________

A.離子反應(yīng) B.置換反應(yīng)

C.復(fù)分解反應(yīng) D.氧化還原反應(yīng)

(3)C

本題以古代制銅的兩種途徑為情境，考查物質(zhì)分類、物質(zhì)的命名及相互轉(zhuǎn)化能力，落實(shí)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)，“三教”理念的教學(xué)流程如下：

第一，教體驗(yàn)——情境再現(xiàn)

第一步：建立物質(zhì)變化框架

第二步：關(guān)鍵信息解讀

將苦泉水變成膽礬晶體，主要操作蒸發(fā)濃縮，高溫灼燒膽礬分解得到銅；用鐵制容器熬制膽礬，發(fā)生置換反應(yīng)生成銅。

第二，教思考——模型建構(gòu)

第三，教表達(dá)——“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征

【練習(xí)1】(2021·河北省學(xué)業(yè)水平選擇性考試·1)“灌鋼法”是我國古代勞動(dòng)人民對(duì)鋼鐵冶煉技術(shù)的重大貢獻(xiàn),陶弘景在其《本草經(jīng)集注》中提到“鋼鐵是雜煉生钅柔作刀鐮者”?！肮噤摲ā敝饕菍⑸F和熟鐵(含碳量約0.1%)混合加熱,生鐵熔化灌入熟鐵,再鍛打成鋼。下列說法錯(cuò)誤的是

( )

A.鋼是以鐵為主的含碳合金

B.鋼的含碳量越高,硬度和脆性越大

C.生鐵由于含碳量高,熔點(diǎn)比熟鐵高

D.冶煉鐵的原料之一赤鐵礦的主要成分為Fe2O3

【參考答案】C

【練習(xí)2】晉朝葛洪的《肘后備急方》中記載:“青蒿一握,以水二升漬,絞取汁,盡服之……”,受此啟發(fā)為人類做出巨大貢獻(xiàn)的科學(xué)家是

( )

A.屠呦呦 B.鐘南山 C.侯德榜 D.張青蓮

【參考答案】A

【練習(xí)3】宋代《千里江山圖》描繪了山清水秀的美麗景色,歷經(jīng)千年色彩依然,其中綠色來自孔雀石顏料(主要成分為Cu(OH)2·CuCO3),青色來自藍(lán)銅礦顏料(主要成分為Cu(OH)2·2CuCO3)。下列說法錯(cuò)誤的是

( )

A.保存《千里江山圖》需控制溫度和濕度

B.孔雀石、藍(lán)銅礦顏料不易被空氣氧化

C.孔雀石、藍(lán)銅礦顏料耐酸耐堿

D.Cu(OH)2·CuCO3中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于Cu(OH)2·2CuCO3

【參考答案】C