張譯丹　王悅　崔克宇

摘 要：為了強(qiáng)化跨學(xué)科融合、提高化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，挖掘了《天工開物》中與中學(xué)化學(xué)教材相關(guān)的內(nèi)容，并整理列舉了該書在中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)及課后習(xí)題中的應(yīng)用，同時(shí)提出了現(xiàn)階段教師與學(xué)生面臨的問題與挑戰(zhàn)，鼓勵(lì)學(xué)生用辯證與科學(xué)的態(tài)度學(xué)習(xí)古人的觀點(diǎn)，從而有效提升學(xué)生的文化素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：《天工開物》；傳統(tǒng)文化；中學(xué)化學(xué)教學(xué)

文化是一個(gè)國(guó)家發(fā)展的重要根基，也是民族的靈魂。一個(gè)國(guó)家的文化不僅包含語言、文字、思想、道德，還有它經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間演變最終形成的歷史過程和發(fā)展脈絡(luò)。中國(guó)作為四大文明古國(guó)之一，一直具有強(qiáng)大的生命力，灼灼光輝從未黯淡，主要的原因就是具有包容性、多元性和強(qiáng)大的凝聚力。

1?中華傳統(tǒng)文化對(duì)化學(xué)教育實(shí)現(xiàn)文化價(jià)值的必要性

中國(guó)上下五千年歷史蘊(yùn)含著從古至今人類所凝結(jié)的智慧，具有深厚的文化底蘊(yùn)。中學(xué)生正值青春年華，對(duì)新鮮事物具有強(qiáng)烈的好奇心，因此，更應(yīng)該將中華傳統(tǒng)文化的精神內(nèi)涵傳遞給他們?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》修訂的基本原則中明確指出“修訂原則和更新內(nèi)容應(yīng)當(dāng)繼承和弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，使學(xué)生堅(jiān)定中國(guó)特色社會(huì)主義文化自信”[1]，《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中的目標(biāo)導(dǎo)向明確提到“準(zhǔn)確理解和把握黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于教育改革的各項(xiàng)要求，全面落實(shí)習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想，將社會(huì)主義先進(jìn)文化、革命文化、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、國(guó)家安全、生命安全與健康等重大主題教育有機(jī)融入課程，增強(qiáng)課程思想性”[2]。在科技迅速發(fā)展的大背景下，如今的化學(xué)已經(jīng)成為自然科學(xué)領(lǐng)域中一門“中心的、實(shí)用的和創(chuàng)造性的”基礎(chǔ)科學(xué)，但是在學(xué)生們的刻板印象中，往往提到“科學(xué)”這一代名詞時(shí)，直接聯(lián)想到的是西方國(guó)家的愛因斯坦、阿伏伽德羅、門捷列夫等著名科學(xué)家，很少會(huì)提到我國(guó)的科學(xué)家。為了順應(yīng)教育改革與發(fā)展的形勢(shì)，將古代化學(xué)史和一些科技類古籍與化學(xué)課程內(nèi)容相結(jié)合已成必然趨勢(shì)，并且在課堂中要滲透一些思想政治教育，讓青少年的思想覺悟、社會(huì)責(zé)任感和創(chuàng)新精神都得到一定程度的提高，使其進(jìn)一步認(rèn)識(shí)社會(huì)主義核心價(jià)值觀。

2?《天工開物》與中學(xué)化學(xué)內(nèi)容的契合性

《天工開物》是我國(guó)明朝末年繼李時(shí)珍《本草綱目》、徐光啟《農(nóng)政全書》問世以來，文壇出現(xiàn)的又一部奇書，是世界上第一部關(guān)于農(nóng)業(yè)和手工業(yè)生產(chǎn)的綜合性科技著作，被譽(yù)為“中國(guó)17世紀(jì)的百科全書”，其作者宋應(yīng)星被稱為“中國(guó)的狄德羅”。書中記述了當(dāng)時(shí)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一些先進(jìn)的科技成果，體現(xiàn)了作者在農(nóng)業(yè)、化學(xué)等方面的理論修養(yǎng)[3]。書中許多章節(jié)都與化學(xué)緊密相關(guān)，其主要內(nèi)容包含“蔗品”（基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）、“造糖”（酸和堿的中和反應(yīng)）、“礬石、白礬”（水的凈化和環(huán)境保護(hù)）、“火藥料”（氧化還原反應(yīng)）、“曲蘗”（乙醇和乙酸）等[4]。

在中學(xué)化學(xué)教材中，氧化還原反應(yīng)、金屬材料、有機(jī)化學(xué)等內(nèi)容與《天工開物》有較高的契合度，同時(shí)，新人教版高中化學(xué)教材必修一在緒論和習(xí)題中也都提到了《天工開物》。筆者通過閱讀《天工開物》，整理并記錄了其與中學(xué)化學(xué)相關(guān)的內(nèi)容，歸納了書中與人教版教材的部分相關(guān)知識(shí)，如表1、表2所示。

3?《天工開物》在課堂中的滲入

3.1? 作為新穎素材進(jìn)行課堂導(dǎo)入

《天工開物》中的部分文字可以作為情境導(dǎo)入的素材，不僅可以豐富課堂內(nèi)容，還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新課的興趣。

例如書中“火藥料”篇的記載：“凡火藥以硝石、硫黃為主，草木灰為輔。硝性至陰，硫性至陽，陰陽兩神物相遇于無隙可容之中，其出也，人物膺之，魂散驚而魄齏粉?！盵5]大意是：火藥以硝石和硫黃為主、草木灰為輔。其中，硝石的陰性最強(qiáng)，硫黃的陽性最強(qiáng)。這兩種神奇的陰陽物質(zhì)在沒有一點(diǎn)空隙的地方相遇就會(huì)爆炸，不論人還是物，都要魂飛魄散、粉身碎骨。因?yàn)閷W(xué)生早就知道我國(guó)古代的四大發(fā)明，所以可以通過黑火藥引出新課，學(xué)生既不會(huì)覺得陌生又會(huì)對(duì)其產(chǎn)生興趣，更愿意進(jìn)一步了解新知。古代人將火藥爆炸理解為陰陽結(jié)合之后產(chǎn)生的爆炸，那么通過對(duì)化學(xué)反應(yīng)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以思考爆炸的真正原理，隨后便可以引出新課—氧化還原反應(yīng)。教師講解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)后，可以引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)新知分析出火藥原料分別為硝石、硫黃和草木灰。硝石的主要成分為KNO₃，硫黃的主要成分為S，草木灰是K₂CO₃，但是其中含有大量C。因?yàn)槟咎颗c硫黃劇烈燃燒，瞬間產(chǎn)生大量熱和N₂、CO₂等氣體，導(dǎo)致體積和壓力劇增，發(fā)生爆炸。所以，氧化還原反應(yīng)方程式寫為：

2KNO₃+S+3C=K₂S+N₂↑+3CO₂↑（1）

式中：KNO₃和S均為氧化劑，化合價(jià)降低；C為還原劑，化合價(jià)升高。

例如書中“青礬、紅礬、黃礬、膽礬”篇記載：“燒鐵器淬于膽礬水中，即成銅色也?！盵5]因?yàn)槌踔袑W(xué)生對(duì)文言文的積累相對(duì)較少，所以在講解九下第八單元課題二“金屬的化學(xué)性質(zhì)”時(shí)，可以作為新課導(dǎo)入并進(jìn)行分析。古代勞動(dòng)人民為了制取銅，經(jīng)過不斷嘗試發(fā)現(xiàn)，將燒紅的鐵器淬入膽礬水中，鐵器表面會(huì)鍍上一層銅膜。古人在高溫下進(jìn)行金屬置換，學(xué)生可思考將鐵放在銅溶液中就能置換出銅的原因、該反應(yīng)能否在常溫下進(jìn)行。其中，膽礬的主要成分是CuSO₄·5H₂O，該反應(yīng)的方程式為：

Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄（2）

該反應(yīng)為置換反應(yīng)，因?yàn)殍F比銅活潑，所以在常溫下可以將溶液中的銅離子置換出來變成金屬銅，從而引出金屬活動(dòng)性順序。

將化學(xué)史融入課堂能增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感。由于當(dāng)時(shí)社會(huì)的局限性，古人的經(jīng)驗(yàn)和見解可能會(huì)有錯(cuò)誤。正如之前所提到的內(nèi)容：古人認(rèn)為，硝石和硫黃之所以能反應(yīng)，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)所提倡的八卦陰陽之說導(dǎo)致二者產(chǎn)生爆炸，而實(shí)際上是兩種物質(zhì)發(fā)生了氧化還原反應(yīng)；由于古代生產(chǎn)力水平較低，人們認(rèn)為鐵與硫酸銅反應(yīng)只有在高溫條件下才能置換出銅，然而在學(xué)習(xí)的過程中可以發(fā)現(xiàn)，兩者在常溫下便可發(fā)生置換反應(yīng)。為了避免學(xué)生盲目相信書中所講知識(shí)，教師要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)辯證精神，鼓勵(lì)學(xué)生勤加思考，以辯證的角度看待問題。

3.2? 作為實(shí)驗(yàn)素材進(jìn)行新課講授

《天工開物》中記載了許多化學(xué)反應(yīng)的過程。在新課講授中，有時(shí)很難將所講解的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象依次做實(shí)驗(yàn)供學(xué)生觀察，因此，教師可以將書中提到的反應(yīng)過程口述給學(xué)生，這樣不僅能使講解更加直觀，還能更好地將中華傳統(tǒng)文化融入課堂中。

例如在講解九下第八單元課題一“金屬材料中的課外實(shí)驗(yàn)”時(shí)，可以將《天工開物》“治鐵”篇作為課堂知識(shí)拓展：“凡熟鐵、鋼鐵已經(jīng)爐錘，水火未濟(jì)，其質(zhì)未堅(jiān)。乘其出火時(shí)，人清水淬之，名曰健鋼、健鐵?！盵5]其大意為：熟鐵或者鋼鐵燒紅錘鍛之后，由于水火還未完全配合并且相互作用，質(zhì)地還不夠堅(jiān)韌。趁它們出爐時(shí)將其突然浸入清水中，使之急速冷卻（淬火），便是人們所說的“健鋼”和“健鐵”。因?yàn)檎n本中的課外實(shí)驗(yàn)所講解的是淬火和回火兩種金屬熱處理的方法，將古籍中所記載的“淬火法”[把金屬加熱到一定溫度后，將金屬浸入冷卻劑（水或鹽水）中急速冷卻]講給學(xué)生聽，并表明這一熱處理技術(shù)早在我國(guó)春秋時(shí)代就已發(fā)明，一方面使學(xué)生在心中增強(qiáng)民族自信，使其了解到古代中國(guó)在科技領(lǐng)域也是領(lǐng)先世界的，祖先都是充滿智慧的，正因如此才會(huì)有如今美好的生活；另一方面，使他們對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究產(chǎn)生濃厚的興趣，強(qiáng)化他們的創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)學(xué)生的思想政治教育產(chǎn)生積極的影響，促進(jìn)科技強(qiáng)國(guó)的建設(shè)，提高中學(xué)生形成“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”和“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”應(yīng)該具備的核心素養(yǎng)。

例如在講解“硫及其化合物”或者“環(huán)境保護(hù)”時(shí)，因?yàn)檫@兩節(jié)課的內(nèi)容都與含硫的相關(guān)反應(yīng)有關(guān)，所以實(shí)驗(yàn)發(fā)生的反應(yīng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，還會(huì)有一定的腐蝕性，存在危險(xiǎn)性。為了讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)，可以將《天工開物》中“青礬、紅礬、黃礬、膽礬”篇帶入新課中：“又山、陜燒取硫黃山上，其滓棄地，二三年后雨水浸淋，精液流入溝麓之中，自然結(jié)成皂礬。”[5]大意為：在山西、陜西等地?zé)螯S的山上，廢渣被隨地丟棄，兩三年后，其中的礬質(zhì)經(jīng)過雨水的浸淋溶解，流到山溝里，經(jīng)過蒸發(fā)就會(huì)自然結(jié)成皂礬。學(xué)生都知道硫黃的主要成分是S，可以思考硫黃經(jīng)過雨水沖刷的變化。S暴露在空氣中會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)：

S+O₂=SO₂（3）

SO₂與水反應(yīng)會(huì)生成亞硫酸：

SO₂+H₂O=H₂SO₃（4）

H₂SO₃在空氣中進(jìn)一步發(fā)生氧化反應(yīng)：

2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄（5）

經(jīng)過必修一的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了氧化還原反應(yīng)和一些金屬的反應(yīng)，可以輕松地將Fe2O3生成FeSO4的離子反應(yīng)寫出來：

3Fe₂O₃+S+10H⁺=6Fe²⁺+SO₄^2-+5H₂O（6）

這也是古籍里提到的“經(jīng)過雨水的浸淋就能溶解生成硫酸鐵”。

在教學(xué)過程中，教師要做好引導(dǎo)者，將書中的文言文有效融入課堂，引導(dǎo)學(xué)生在復(fù)雜的語言中提取有效信息，在學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的同時(shí)提高語文素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科融合，有利于學(xué)生愛國(guó)情懷、科學(xué)態(tài)度以及信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。

3.3? 作為題干素材進(jìn)行試題編寫

在對(duì)高考題進(jìn)行分析時(shí)，筆者注意到2019年和2020年全國(guó)二卷的選擇題題干都融入了傳統(tǒng)文化，并且新改版的人教版教材在緒論和課后習(xí)題中也都新增了許多與中華傳統(tǒng)文化相關(guān)的知識(shí)與題目。在國(guó)家的大政策下，試題出現(xiàn)了明顯的變化，同時(shí)橫向觀察，該現(xiàn)象在其他學(xué)科中也有所體現(xiàn)，這就要求學(xué)生在繁雜的題干中找到關(guān)鍵詞，從而更加準(zhǔn)確地分析試題，對(duì)學(xué)生自身的信息素養(yǎng)提出了更高的要求。

例如2020年全國(guó)二卷第一題的題干采用北宋沈括《夢(mèng)溪筆談》中記載濕法煉銅的一段話：“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?！北匦抟?9頁(yè)的習(xí)題將《天工開物》中關(guān)于火法煉鋅的工藝記載加到題干中，讓學(xué)生從題干中自主提取有用的信息，這更加體現(xiàn)了當(dāng)前新課改的趨勢(shì)[6]。

學(xué)生可以通過日常做題進(jìn)行訓(xùn)練，題目不再像以前一樣枯燥無味，而是充滿積極向上的情感、態(tài)度和價(jià)值觀，從側(cè)面強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)文化自信，使其將所學(xué)知識(shí)遷移到其他科目和生活中。雖然將化學(xué)史與試題相結(jié)合仍處于初步發(fā)展階段，但是將文化與題目相結(jié)合必然會(huì)成為未來教育發(fā)展的趨勢(shì)。

4?教學(xué)反思

4.1? 豐富教師自身的知識(shí)儲(chǔ)備

教師應(yīng)該樹立終身學(xué)習(xí)的理念，現(xiàn)在學(xué)生自身的素質(zhì)越來越高，教師只有積極充實(shí)自己，才能在課堂上毫不露怯，有底氣地與學(xué)生交流。古籍中的文字大多晦澀難懂，試題轉(zhuǎn)型也很快，要想將難以理解的知識(shí)用簡(jiǎn)單明了的方式呈現(xiàn)出來，化學(xué)教師就要努力提高自己的文化素養(yǎng)、專業(yè)知識(shí)和理論知識(shí)儲(chǔ)備，將自己所學(xué)傳授給學(xué)生?！短旃ら_物》中有很多內(nèi)容都與化學(xué)教材相關(guān)，但是教學(xué)形式和方法都要靠教師來設(shè)計(jì)，以保證科學(xué)性和合理性，從而提高課堂的教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

4.2? 豐富課堂教學(xué)的素材來源

中華傳統(tǒng)文化博大精深，中國(guó)古代化學(xué)人才輩出，教師不能將目光局限在一本古籍上，例如李時(shí)珍的《本草綱目》、魏伯陽的《周易參同契》，都包含許多與化學(xué)相關(guān)的內(nèi)容，將這些素材加入課堂教學(xué)中，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的熱愛，開闊學(xué)生的視野，豐富他們的知識(shí)內(nèi)涵，還可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)文化的自豪感?；瘜W(xué)學(xué)科已經(jīng)滲透到生活中的方方面面，因此，教師應(yīng)借助古代科技著作，將科技與文化相結(jié)合，傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，在中華民族偉大復(fù)興的道路上，培養(yǎng)出一批批富有科學(xué)精神和文化素養(yǎng)的青年人[7]。

4.3? 提高學(xué)生的文學(xué)素養(yǎng)

當(dāng)前，初高中學(xué)生的學(xué)業(yè)壓力逐漸增大，沒有大量時(shí)間閱讀課本以外的書籍?；瘜W(xué)老師應(yīng)該多與語文老師和歷史老師溝通，在課堂教學(xué)中多強(qiáng)調(diào)一些專有名詞的解釋，使學(xué)生在平時(shí)學(xué)習(xí)的過程中有意識(shí)地積累，還可以培養(yǎng)學(xué)生的人文情懷和人文精神，使其了解更多的中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化。

5?結(jié)語

根據(jù)《天工開物》的相關(guān)內(nèi)容與化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，將其初步與課堂教學(xué)以及課后習(xí)題進(jìn)行結(jié)合，但是在現(xiàn)實(shí)課堂中仍然存在一些問題。多數(shù)教師仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)形式，不能較好地將課外內(nèi)容合理地運(yùn)用于課堂之中，并且文學(xué)素養(yǎng)較低、傳播中華傳統(tǒng)文化的意識(shí)相對(duì)薄弱，所傳授的知識(shí)千篇一律、不夠新穎；大部分學(xué)生對(duì)文言文的閱讀能力相對(duì)較弱，在做題或者上課時(shí)會(huì)產(chǎn)生畏懼心理，從而對(duì)化學(xué)失去信心。因此，在課堂教學(xué)和作業(yè)上要進(jìn)一步優(yōu)化和完善，應(yīng)用和考察形式要更加多樣，對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)也要多樣化，同時(shí)要將難度控制在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2017.

[2]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[3]朱汝葵，李碩，陳思靜.《天工開物》蘊(yùn)含的化學(xué)知識(shí)分析與應(yīng)用[J].廣西教育，2021（38）：119-120.

[4]戴家琪，鄭柳萍.《天工開物》在化學(xué)課堂中的應(yīng)用[J].化學(xué)教育，2021（5）：50-53.

[5]夏劍欽.天工開物[M].長(zhǎng)沙：岳麓書社，2022.

[6]人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究中心.普通高中教科書·化學(xué)·必修第一冊(cè)[M].北京：人民教育出版社，2019.

[7]李佳軒，鄒培杰，陳晗萏，等.化學(xué)類通識(shí)課程中“科技傳承”與“文化自信”的融合—以古代典籍《天工開物》在化學(xué)與人類文明中的詮釋為例[J].大學(xué)化學(xué)，2022（10）：34-42.