中醫(yī)藥文化融入中學化學實驗教學的嘗試
——以“蒸餾”實驗教學為例

王曉倩 黃紫洋

（福建師范大學化學與材料學院 福建 福州 350007）

一、問題的提出

中醫(yī)藥文化是中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，歷經(jīng)千年傳承而不衰，為中華民族的繁衍和昌盛做出了巨大的貢獻，直到今天仍以其獨特的優(yōu)勢與西醫(yī)相互補充。［1］在《國務院關于印發(fā)中醫(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要（2016-2030年）的通知》中也提到應推動中醫(yī)藥文化進校園。［2］中醫(yī)藥文化與日常生活聯(lián)系緊密，且蘊含著許多與化學相關的知識和原理。［3］而實驗教學是中學化學教學的重要組成部分，能夠促進學生建立及鞏固知識、掌握實驗技能、培養(yǎng)邏輯思維、建立科學方法和塑造優(yōu)良情感等。［4］將中醫(yī)藥文化融入中學化學實驗教學，既能幫助學生提高實驗技能、分析實驗原理和掌握實驗本質(zhì)，還能提高學生對中醫(yī)藥文化的感性認知和理性認識，培養(yǎng)學生對中醫(yī)藥文化的興趣，進而增強學生的文化自信。［5］

二、教學內(nèi)容與學情分析

物質(zhì)的分離提純是科研、生產(chǎn)和生活中十分重要的操作之一，其相關知識在初、高中的化學教學中均有要求。［6］《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》在必修課程的主題一中要求學生初步學會物質(zhì)的檢驗、分離和提純等化學實驗基礎知識和基本技能。［7］蘇教版高中化學教材在《必修（第一冊）》專題2第一單元詳細介紹了該部分的內(nèi)容。［8］近年來，在全國各省市的高考中關于物質(zhì)分離提純的考查越來越復雜。例如“蒸餾”，許多知識已經(jīng)拓展至大學，對學生的能力要求越來越高。［9］因此，在教學中有必要進一步引導學生深入學習蒸餾操作的原理和本質(zhì)，介紹與其相關的操作，拓展學生的思維。在初中化學的學習中，學生已經(jīng)初步學會運用蒸餾裝置制取蒸餾水。本節(jié)課在此基礎上引導學生進一步思考如何利用混合物中各物質(zhì)間沸點的差異實現(xiàn)物質(zhì)的分離提純，從而使學生充分理解蒸餾操作的原理，最后再通過對“分餾”操作的介紹促進學生對蒸餾原理的掌握和遷移應用。高一學生思維活躍，好奇心強，在教學過程中應循序漸進，引導學生逐步把握蒸餾操作的本質(zhì)。

三、教學目標

（1）了解《本草綱目拾遺》和《中華人民共和國藥典》中關于各種“藥露”的記載及其制備方法的介紹，感悟中醫(yī)藥文化與化學之間的關系，激發(fā)學習興趣。

（2）參考《中華人民共和國藥典》中對金銀花露制法的收載制取金銀花露，掌握蒸餾的基本操作并分析其實驗原理，體會蒸餾操作在生產(chǎn)生活中的廣泛應用。

（3）通過對“分餾”原理的學習，深入理解蒸餾操作的本質(zhì)，建立沸點不同的物質(zhì)間分離提純的認識模型。

四、教學流程

基于以上分析，設計教學流程見表1。

表1 “蒸餾”的教學流程

五、教學過程

環(huán)節(jié)一：學習基本操作

【引入】中醫(yī)藥文化博大精深，歷經(jīng)千年傳承而不衰，直到今天仍以其獨特的優(yōu)勢與西醫(yī)相互補充，并在新型冠狀病毒感染的預防和治療中有著不可替代的作用。

【教師】中藥有各種各樣的劑型，露劑就是其中的一種。金銀花在我們的日常生活中十分常見，今天我們就試著用金銀花制備金銀花露。

【素材】金銀花露。

【處方】金銀花。

【制法】取金銀花62.5 g，用水蒸氣蒸餾，收集蒸餾液約1000 mL，取蒸餾液，調(diào)節(jié)pH 值至約4.5，加矯味劑適量，過濾，制成1000 mL，灌封，滅菌，或滅菌，灌封，即得〔規(guī)格（1）〕。

【功能與主治】清熱解毒。用于暑熱內(nèi)犯肺胃所致的中暑、痱疹、癤腫，癥見發(fā)熱口渴、咽喉腫痛、痱疹鮮紅、頭部癤腫。［10］

【教師】《中華人民共和國藥典》是中國醫(yī)藥科技出版社出版的藥學工具書，由一部、二部、三部和四部組成，其中一部收載了2711種中藥。以上是《中華人民共和國藥典》（一部）收載的關于金銀花露的部分內(nèi)容。

【任務】參考《中華人民共和國藥典》的相關內(nèi)容用金銀花干花制取金銀花露。

（1）選擇實驗裝置并說明理由；

（2）設計實驗步驟；

（3）總結(jié)實驗注意事項。

【學生】小組討論。

【教師】請小組代表分享討論結(jié)果。

【學生】在素材中所采用的制取方法是蒸餾，在初中我們學過制備蒸餾水的裝置，可以用這套裝置制取金銀花露。

【教師】水蒸氣蒸餾是蒸餾的一種。水蒸氣蒸餾一般分為3種形式：水氣蒸餾、水上蒸餾和水中蒸餾。同學們選用的這套裝置中水蒸氣發(fā)生裝置和蒸餾裝置合為一體，屬于水中蒸餾。

【學生】具體操作步驟：稱取適量金銀花放入圓底燒瓶中，加入適量碎瓷片，再加蒸餾水至圓底燒瓶的1/2 處，組裝好儀器。先打開水龍頭往直形冷凝管中通水，再點燃酒精燈給圓底燒瓶加熱。圓底燒瓶應放在石棉網(wǎng)上加熱，確保受熱均勻。

【教師】如果圓底燒瓶中的物質(zhì)是純液體，就需要加碎瓷片防止暴沸。但我們放進去的金銀花已經(jīng)能夠起到防止暴沸的作用，所以就不用再加入碎瓷片了。

【學生】冷凝管中的水應該從下口進，上口出，這樣冷凝效果比較好。

【教師提醒】那溫度計的位置有什么要求嗎？

【學生】應該放在支管口處。

【教師】具體地說，溫度計水銀球的上緣應與支管處的下緣平齊。這樣就能隨時監(jiān)控氣相餾出混合液，也就是冷凝液的沸點。

【教師】稱取10 g金銀花放入500 mL圓底燒瓶中，加水至圓底燒瓶的1/2 處，組裝好儀器，進行蒸餾操作。

【教師】由于蒸餾所需時間較久，我們先繼續(xù)進行下個環(huán)節(jié)的學習，等下課了我們再看看蒸餾產(chǎn)物。（到下課時錐形瓶中收集到約25 mL 無色透明且氣味較濃的金銀花露）

環(huán)節(jié)二：分析實驗原理

【素材】“凡物之有質(zhì)者，皆可取露。露乃物質(zhì)之精華，其法始于大西洋，傳入中國。大則用甑；小則用壺，皆可蒸取。其露即所蒸物之氣水，物雖有五色不齊，其取之露無不白，只以氣別，不能以色別也。時醫(yī)多有用藥露，取其清冽之氣，可以疏瀹靈府，不似湯劑之膩滯腸膈也?！薄侗静菥V目拾遺》［11］

【教師】《本草綱目拾遺》中記載了大量的“藥露”，如“薄荷露”“佛手露”和“茉莉露”等。早在北宋時期，我國人民就已經(jīng)學會用蒸餾的方法制取香露。到明清之際，香露開始用于醫(yī)療。

【教師】人們?yōu)槭裁纯梢杂谜麴s的方式制取金銀花露等露劑呢？這與這些中藥中有效成分的什么性質(zhì)有關？

【學生】金銀花等中藥的有效成分具有揮發(fā)性，加熱到一定溫度時能揮發(fā)出來。

【教師】通過加熱，中藥飲片中沸點較低的有效成分與水一起汽化，再將混合蒸氣重新冷凝為液體，使之從中藥飲片中分離出來制得露劑。

【教師】這種將液態(tài)物質(zhì)加熱到沸騰變?yōu)檎魵?，又將蒸氣重新冷凝為液體的過程稱為蒸餾。運用該方法可以實現(xiàn)沸點相差較大的物質(zhì)間的分離。

環(huán)節(jié)三：內(nèi)化分離思路

【教師】通過水蒸氣蒸餾所得的“金銀花露”中往往含有大量的水。有什么方法可以進一步提高金銀花露中有效成分的濃度嗎？

【教師提示】金銀花中的有效成分沸點較低，具有揮發(fā)性。蒸餾時混合蒸氣中有效成分的比例大于燒瓶內(nèi)混合物中有效成分的比例。

【學生】可以將制得的金銀花露再多蒸餾幾次。

【教師】多蒸餾幾次確實能提高金銀花露中有效成分的濃度，但這樣重復操作較為復雜且能量損耗較大，有什么方法可以解決這個問題嗎？

【學生】可以設計一套能夠進行連續(xù)蒸餾的裝置。

【教師】人們已經(jīng)發(fā)明出具有類似功能的實驗儀器——分餾柱，使用分餾柱對物質(zhì)進行分離提純的操作叫做分餾。

【教師】（展示韋氏分餾柱）請大家仔細觀察分餾柱的特點，并試著解釋其原因。

【學生】分餾柱很長，柱內(nèi)有很多刺形的結(jié)構(gòu)，可能是為了增大接觸面積。

【教師】（播放分餾柱中熱交換的動畫）分餾的原理與蒸餾相同。柱內(nèi)具有各種增大表面積的結(jié)構(gòu)是為了增加回流液體和上升蒸氣的接觸機會。

【教師】在分餾過程中，蒸氣中沸點較高的物質(zhì)被柱外空氣冷卻為液體，冷凝液在回流途中與上升的蒸氣相遇，上升的蒸氣將熱量傳遞給冷凝液后蒸氣中沸點較高的物質(zhì)液化回流，在分餾柱中反復進行著“汽化-冷凝-回流”的過程，以至低沸點的物質(zhì)不斷上升而被蒸餾出來，而沸點較高的物質(zhì)不斷流回燒瓶里。［12］分餾柱的效率越高，到達分餾柱頂部的蒸氣純度就越高。

【教師】由于裝置構(gòu)造的不同，普通蒸餾要求各組分間沸點相差30 ℃以上，若要實現(xiàn)充分分離，須達到沸點相差110 ℃以上。而精密的分餾裝置已經(jīng)能夠?qū)Ω鹘M分沸點僅差1～2 ℃的混合物進行分離提純。相關的原理和操作將會在大學課程中進一步深入學習，現(xiàn)階段我們只需掌握蒸餾操作的基本原理即可。

【教師】中醫(yī)藥文化中還蘊含著許多物質(zhì)分離提純的方法，希望大家今后多從化學的視角觀察和思考周圍的事物，相信大家會有不一樣的收獲和感受！

六、反思總結(jié)

中醫(yī)藥文化源遠流長，是中華民族幾千年的智慧結(jié)晶。將中醫(yī)藥文化融入化學課堂教學，使學生在學習化學知識的同時感受中醫(yī)藥文化的魅力。本節(jié)課通過引用《本草綱目拾遺》和《中華人民共和國藥典》中關于露劑的相關內(nèi)容展開教學，借助“金銀花露”的制取幫助學生強化蒸餾基本操作，引導學生深入分析蒸餾操作原理，最后通過介紹“分餾”操作實現(xiàn)學生對該分離思路的內(nèi)化遷移。將學生的注意力從操作規(guī)范與實驗細節(jié)轉(zhuǎn)移到分離方法的本質(zhì)上，實現(xiàn)實驗教學發(fā)展學生思維的功能。