中國古代詩詞作品在分析化學酸堿滴定法教學中的應用

黃臻臻，賈瓊，鄭海嬌，薛瑞松

吉林大學化學學院，長春 130012

引導高校學生接納和傳承中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化是堅定文化自信、增強文化認同感的必要環(huán)節(jié)。然而，由于目前高校理工類專業(yè)課程所包含的知識體系大多源自西方現(xiàn)代科學，在教學活動中往往重科技而輕人文，因此如何將更多的人文元素，尤其是具有鮮明中華文化特色的人文元素，有機地融入高校理工類課程的教學活動，是我國高等教育改革中的熱點和難點問題之一[1]。近年來，伴隨我國基礎教育中優(yōu)秀傳統(tǒng)文化作品比重的不斷增加，以及“中國詩詞大會”“經典詠流傳”等大型文化公益類節(jié)目的火爆，以詩詞為代表的優(yōu)秀傳統(tǒng)文化作品煥發(fā)出新的活力，對各年齡階段學生的吸引力與日俱增。這些文學作品不僅描繪了歷史的興衰更替與人物的悲歡離合，也記載了許多自然和科學知識。因此，越來越多的教育工作者開始將目光轉向我國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化作品，將相關內容引入到各個層次的理工類教學活動之中，在提高學生學習興趣、增強文化認同感方面起到了積極的推動作用。如鄭敏藝等[2]等將我國非物質文化遺產中的茶、油紙傘、銅藝引入到中學化學教學。林麗萍[3]將中華傳統(tǒng)酒文化引入到高校有機化學醇類化合物的教學設計中。廣大教育工作者進一步將我國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化作品與理工類學科基礎課程相互融合，對增強學生的學習興趣、堅定文化自信具有非常積極的意義[4]。

分析化學是吉林大學化學專業(yè)以及材料、生物、制藥、醫(yī)學等非化學專業(yè)的重要基礎課程。該課程旨在教授學生掌握定量分析化學的相關理論、方法和實驗技能，樹立“準確”“定量”的科學思維[5]。但在目前的課程教學中，往往忽視了人文元素的引入和融合。因此，本文以分析化學課程體系中的重要章節(jié)——酸堿滴定法為例，將以古詩詞為代表的優(yōu)秀文學作品引入到酸堿滴定法概述、酸堿指示劑、酸堿滴定分析實驗等知識模塊的導課、習題和課程思政等教學環(huán)節(jié)。通過詩詞入“化”的方式，旨在激發(fā)學生對分析化學課程的學習興趣，加深對相關知識點的理解和應用，以及增強學生的文化認同感。

1 古詩詞在酸堿滴定法概述教學中的應用

酸堿滴定法是分析化學課程的重要組成部分。該方法是以酸堿反應為基礎建立的滴定分析方法，具有操作簡便、分析速度快、滴定指示劑選擇范圍廣等優(yōu)點，因而在生產和科研中應用廣泛[5]。酸堿滴定法概述是酸堿滴定法一章中的起始章節(jié)，旨在概括介紹酸堿滴定法的含義和基礎概念。在進行酸堿滴定法概述教學中，可通過在導課部分介紹我國古代文學作品中與“醋”相關的內容，從而引出課程知識點。

導課實例1：宋代吳自牧在《夢粱錄》中提到：“蓋人家每日不可闕者，柴米油鹽醬醋茶?！逼渲械摹按住本褪俏覀內粘Ｊ煜さ乃嵛墩{味品，主要是以米、麥、高粱等釀制而成。據傳醋的釀造起源于商周時期，漢唐時代的醋被視為貴重的奢侈品，也稱“酢”“苦酒”等。自宋朝之后，醋逐漸成為日常生活的必需品，被視為“早晨起來七件事”(元·武漢臣·《玉壺春》)之一，如“蕪荑醬醋吃煮葵”(唐·顏真卿·《七言滑語聯(lián)句》)、“持螯更喜桂陰涼，潑醋擂姜興欲狂”(清·曹雪芹·《螃蟹詠》)。從古至今，醋都是調味、佐餐的妙品。從化學的角度而言，食醋的主要成分為醋酸，即乙酸，是一種一元弱酸。醋的酸味口感強度取決于其乙酸含量。依據我國釀造食醋的國家標準(GB18187-2000)，釀造食醋的總酸(以乙酸計)含量不小于3.50 g/100 mL。那如何來測量食醋中的乙酸含量呢？在我國，食醋中乙酸含量測定的國家標準方法就是酸堿滴定法，即以氫氧化鈉標準溶液為滴定劑，酚酞為指示劑，利用氫氧化鈉和乙酸發(fā)生的酸堿中和反應，通過滴定方法測得食醋中的乙酸含量。

教學實例說明：在分析化學課程中，酸堿滴定法的相關知識點不僅是本章的學習重點，而且也是學習后續(xù)章節(jié)的重要基礎內容。我們以“醋”，這一具有豐富文化歷史底蘊的日常調味品為切入點，通過介紹詩詞名句，較為自然地引出“酸堿滴定法”“標準溶液”“滴定劑”“指示劑”等酸堿滴定法概述中的基礎知識點。在實際教學中，導課實例1中所引用的詩詞可根據課堂實際情況進行刪減，一般可在2分鐘甚至更短時間之內完成。與經典分析化學教材導課中介紹的“美國環(huán)境保護局酸雨計劃進展報告”相比[6]，詩詞入“化”式導課更具中國文化特色，能夠迅速拉近學生與分析化學課程的文化距離，使學生從較為熟悉的文化、生活語境和進入到分析化學世界，起到激發(fā)學習興趣和增強學習效果的作用。

2 古詩詞在酸堿指示劑教學中的應用

酸堿指示劑的顏色變化是酸堿滴定法中最為重要的實驗現(xiàn)象，能夠用于判斷滴定終點的到達，進而得出所消耗的滴定劑體積，計算被分析物的濃度。從化學角度而言，酸堿指示劑通常為有機弱酸或弱堿，其酸式和堿式具有明顯不同的顏色。當溶液酸度發(fā)生改變時，指示劑失去質子由酸式變成堿式，或者得到質子由堿式變成酸式，由于結構的改變從而引起顏色的變化[5,7]。在講授該部分內容時，可通過在導課階段介紹詩詞作品中的相關經典名句以引入酸堿指示劑的特征現(xiàn)象，還可進一步設計與古詩詞相關的練習題。

導課實例2：唐代著名詩人韓愈有傳世名句“草樹知春不久歸，百般紅紫斗芳菲”；明代湯顯祖《牡丹亭·驚夢》中寫到：“原來姹紫嫣紅開遍”。文學作品中這些色彩絢麗的花卉世界大多源自一類具有酸堿指示劑性質的化學物質，即花青素?；ㄇ嗨氐幕窘Y構為2-苯基苯并吡喃的糖基化多羥基或聚甲氧基衍生物。常見的花青素有矢車菊色素、天竺葵色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽?；ㄉ睾湾\葵色素等[8,9]。鮮花的顏色大多取決于花瓣中花青素的種類及其所處環(huán)境的pH。以矢車菊色素為例，如表1所示，在pH ＜ 7的酸性條件下，矢車菊色素為花結構，呈現(xiàn)出紅色；當溶液pH在8-10的堿性環(huán)境下，則為醌式結構，呈現(xiàn)藍色[10]。唐代王維在《紅牡丹》一詩中描繪“綠艷閑且靜，紅衣淺復深”。牡丹艷麗的紅色即來自于酸性環(huán)境下花青素的色彩。而在堿性溶液中，花青素呈現(xiàn)出藍色，若堿性較強，甚至會呈現(xiàn)藍黑色。清代詩人程先貞描繪的黑牡丹：“春煙籠寶墨，入夜看來難?？肿嗲迤秸{，楊妃硯滴干”。黑牡丹的獨特色彩正是來自于堿性環(huán)境中花青素的顏色。酸堿指示劑不但為我國古代文學作品提供了豐富的靈感來源，也是分析化學酸堿滴定中的重要知識點。

表1 矢車菊色素在不同pH條件下的結構和顏色

練習題實例：墨菊是中國十大名菊之一，花色紫中透黑。《全宋詩》中收錄有《墨菊》：“不爭春色不爭芳，不媚時歡作紫黃。朵朵如拳深墨色，秋風舞罷斗寒霜”。明代著名畫家、書法家、詩人唐寅在《墨菊圖》一詩中也提及“白衣人換太元衣，浴罷山陰洗研池。鐵骨不教秋色淡，滿身香汗立東籬”。現(xiàn)代科學研究發(fā)現(xiàn)，墨菊的顏色來自于花瓣中的花青素?；ㄇ嗨卦谒嵝詶l件下呈紅色，而堿性呈藍紫色。根據上述內容，下列描述有誤是()。

A.墨菊花瓣的細胞液pH ＞ 7

B.將墨菊花瓣浸泡在酸性溶液中，花瓣可能會變成紅色

C.墨菊花瓣的提取液有可能作為酸堿指示劑

D.將墨菊花瓣浸泡在中性溶液中，花瓣會變?yōu)闊o色

答案解析：D。由題目敘述可知，花青素在堿性條件下呈藍紫色，而墨菊花瓣的顏色偏紫，可推斷墨菊花瓣的細胞液pH ＞ 7；改變環(huán)境pH，如將墨菊花瓣浸泡在酸性溶液中，花瓣中花青素所處環(huán)境變?yōu)樗嵝?，其顏色有可能會隨之發(fā)生變化，由藍紫變紅。這一現(xiàn)象與酸堿指示劑的特征十分吻合。因此選項A、B、C正確。而D選項中，將墨菊花瓣浸泡在中性溶液中，花青素所處環(huán)境由堿性變?yōu)橹行?，顏色會發(fā)生改變，但并不會變?yōu)闊o色。因此D選項描述有誤，答案應為D。

教學實例說明：選取花青素這一自然界中常見的天然酸堿指示劑為教學實例，將酸堿指示劑的變色現(xiàn)象與古典文學作品中絢麗的花卉世界聯(lián)系在一起，營造具有中華傳統(tǒng)文化特色的課堂氛圍。導課實例2旨在利用生活中常見的化學現(xiàn)象和耳熟能詳的詩詞名句將學生自然、迅速地引入嶄新的分析化學世界，增進學習興趣。同時希望以此為契機引導學生關注身邊的自然現(xiàn)象，嘗試利用所學的分析化學知識揭示自然奧秘，解決實際問題。此外，教學過程中可根據實際情況刪減練習題實例中所引用的部分詩句，從而降低背景文字閱讀量。

3 古詩詞在酸堿滴定實驗教學中的應用

與其他化學分支學科相比，分析化學實驗更加重視對實驗細節(jié)的要求，更加要求學生具備耐心、細致的科研精神。在分析化學實驗的教學中，可采用古代文學作品中的經典名句為切入點，聯(lián)系教學實際內容開展課程思政。

課程思政實例1：“千里之堤毀于蟻穴”“一屋不掃，何以掃天下”是我們耳熟能詳的經典名句。其中，“千里之堤毀于蟻穴”出自《韓非子·喻老》，“千丈之堤，以螻蟻之穴潰；百尺之室，以突隙之煙焚”。“一屋不掃，何以掃天下”源自清代劉蓉的《習慣說》，“一室之不治，何以天下家國為”。這些經典名句與分析化學實驗教學中強調的“保持實驗室整潔、實驗安全無小事”等要求高度一致。例如實驗臺面、天平托盤不慎灑落試劑后一定要及時清理，以免毒性、腐蝕性試劑對自己或其他同學造成傷害。實驗室地面一定要保持干燥清潔，防止滑倒。使用電熱套、水浴鍋等加熱儀器時必須嚴格遵守實驗規(guī)程，避免造成火災風險等。

課程思政實例2：《禮記·經解》所言：“差若毫厘，謬以千里”。分析化學的相關實驗操作中，對細節(jié)的掌握程度往往能決定實驗的成敗。如果在分析化學實驗操作中忽視了對細節(jié)的把控，很可能會給分析結果造成誤差。如用基準物碳酸鈉標定鹽酸溶液時，必須注意控制滴定速度。若滴定速度太快，附在滴定管壁的鹽酸來不及流下來就讀取滴定體積，則會導致所記錄的鹽酸消耗體積偏大，使得分析結果偏低。如果在滴定開始之前，忘記調節(jié)零點，鹽酸溶液的液面高于零點，則會造成消耗鹽酸體積偏小，分析結果偏高。

教學實例說明：在吉林大學分析化學實驗課程體系中，酸堿滴定實驗是第一個進行的基礎性實驗，通常會將該實驗與安全教育課程合并教學，使得學生在完成第一個分析化學實驗的過程中就樹立良好的實驗安全意識，培養(yǎng)良好的實驗習慣。該部分所引用的古詩詞內容同樣適用于其他分析化學實驗的安全教育。以古詩詞作為切入點，通過介紹名句出處及其與分析化學實驗的相關性，避免單純強調實驗安全、衛(wèi)生和細節(jié)問題，以期實現(xiàn)課程思政與教學內容的有機結合。

4 結語

堅定文化自信是我國高等教育的重要任務之一。我國優(yōu)秀傳統(tǒng)文學作品承載了中華民族世代相傳的底蘊與智慧，是我國特色社會主義文化的重要組成部分。本文以當代大學生對“古風”“詩詞”等文化概念的熱情為契機，構建具有中國文化特色的分析化學課程體系。詩詞入“化”不僅可作為教學手段來啟發(fā)學生的學習興趣，而且能夠加深學生對相關知識點的記憶和理解。通過與學生的交流發(fā)現(xiàn)，學生普遍對古典詩詞和分析化學的“跨界”融合具有較高的求知熱情，教學效果良好；相關課程內容也打破了學生對中國傳統(tǒng)文化的一些刻板印象，使其對優(yōu)秀傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代科學體系的相關性有了更加客觀的認識，為分析化學的課程思政提供新的素材與出發(fā)點。由于作者能力和經驗所限，現(xiàn)有體系尚存在很多不足之處，還需建立科學而系統(tǒng)的教學效果評價機制。在今后工作中，需要進一步收集、整理以及系統(tǒng)分析學生對詩詞入“化”式教學內容的反饋信息，不斷完善現(xiàn)有課程內容，提升教學質量。