袁芳

［摘 要］文章將傳統(tǒng)文化融入初中化學教學，以唐代文物“鎏金鐵芯銅龍”創(chuàng)設教學情境，圍繞“國寶選材”“鐵鑄內芯”“鐵上包銅”“國寶防護”“表面鎏金”等五個方面設計教學環(huán)節(jié)，借助實驗探究搜集實驗證據，進行推理并構建模型，進而挖掘傳統(tǒng)文化承載的化學知識及人文底蘊，引導學生感受我國古代勞動人民的科學智慧，發(fā)揮初中化學教學的育人價值。

［關鍵詞］傳統(tǒng)文化；初中化學；金屬的性質與利用；教學設計

［中圖分類號］ G633.8 ［文獻標識碼］? A ［文章編號］ 1674-6058（2023）26-0063-05

中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化是中華文明的智慧結晶和精華所在，是中華民族的“根”和“魂”。2021年教育部印發(fā)的《中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化進中小學課程教材指南》指出：化學是中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育的載體，在課程教材中結合學科特點有機融入中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，有助于培養(yǎng)學生勇于探索、自強不息的精神，堅定文化自信，增強民族自豪感［1］?！读x務教育化學課程標準（2022年版）》提出，化學課程要傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，厚植愛國主義情懷［2］。依據化學學科內容體系及其獨特的育人功能，將中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化融入初中化學課堂有助于化學學科育人目標的實現(xiàn)。

一、傳統(tǒng)文化融入初中化學教學的教育價值

（一）厚植人文底蘊，堅定文化自信

中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化是在中華民族長期發(fā)展過程中形成的、有著積極歷史作用、至今仍具有重要價值、體現(xiàn)中華民族特點的觀念、活動及行為習慣［3］。中華文明源遠流長，科技成就一度世界領先?！短旃ら_物》《夢溪筆談》等古代典籍中記載了眾多中國傳統(tǒng)科技的輝煌成就。將豐富燦爛的中國古代傳統(tǒng)科技滲透到初中化學教學的各個環(huán)節(jié)，可以讓學生在學習化學知識的同時感受傳統(tǒng)文化的深厚底蘊，激發(fā)民族自豪感，增強愛國情懷，堅定文化自信。

（二）弘揚科學精神，強化創(chuàng)新意識

中華傳統(tǒng)文化承載了古代勞動人民探索和改造世界的艱辛歷程，蘊含著學科知識的形成與演變。將傳統(tǒng)文化與化學教學有效融合，有助于學生感受人類探究能力的發(fā)展及科學思維的提升過程。挖掘傳統(tǒng)文化中與初中化學教學契合的素材，引導學生從學科角度初步分析并辯證認識傳統(tǒng)文化中的科技成就，提出自己的見解，可發(fā)展學生的創(chuàng)新思維能力，弘揚科學精神。

（三）豐富教學內容，促進學科融合

我國古代勞動人民在認識物質、分離物質、制造物質等方面的探索成果是中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的重要組成部分，蘊含著豐富的化學教學素材。傳統(tǒng)文化的載體形式主要有經典篇目、人文典故、科技成就、藝術與特色技能以及其他文化遺產等［4］。將傳統(tǒng)文化素材適當融入化學教學，不僅可以豐富化學教學內容，而且能將化學與文學、歷史、醫(yī)學、建筑等多個學科有效融合，培養(yǎng)學生的跨學科思維，有效激發(fā)學生的學習興趣。

二、傳統(tǒng)文化融入初中化學教學的案例呈現(xiàn)——以“金屬的性質與利用”教學為例

（一）教學內容分析

金屬是初中化學體系的重要組成部分之一，是《義務教育化學課程標準（2022年版）》“物質的性質與應用”專題中典型的物質。“金屬的性質與利用”的學習是學生由單一物質性質的學習遷移進階到一類物質性質研究的開端，可以指引后續(xù)探究的思維方向和路徑［5］。金屬材料是生產生活中常見的材料，學生對金屬的性質與利用已經有了一定的感性認識，亟待通過實驗探究等形式搜集實驗證據，借助實驗證據進行推理，由感性認識上升到理性認知，構建知識模型。

我國生產和使用金屬的歷史最早可以追溯至新石器晚期的銅石并用時代，紅銅、青銅、生鐵、鋼鐵、銅鋅合金等金屬材料的演變歷程是一部異彩紛呈的化學史［6］。傳統(tǒng)文化中與“金屬的性質與利用”相關的教學素材來源廣泛，形式多樣，部分素材見表1。

（二）教學設計思路

龍是中華民族的圖騰，是祥瑞與威儀的象征。通過播放紀錄片《如果國寶會說話》介紹唐代國寶“鎏金鐵芯銅龍”，該國寶以鐵鑄造內芯，鐵上包銅，外層鎏金，整個龍身飛揚舒展，反映出唐代高超的鑄造工藝。以“鎏金鐵芯銅龍”創(chuàng)設教學情境，以“國寶選材”“鐵鑄內芯”“鐵上包銅”“國寶防護”“表面鎏金”等五個關鍵詞為教學主線，賞析古人在器物造型方面的藝術成就，贊賞古人在使用金屬材料方面的杰出智慧。通過一系列科學探究活動，有效提升學生的學科核心素養(yǎng)。教學流程如圖1所示。

（三）教學目標

（1）通過了解國寶的造型特點及材料選擇，激發(fā)學習興趣，初步形成性質決定用途的觀念，感受中國古代的高超工藝，增強民族自豪感。

（2）通過分析用鐵鑄造內芯的原因，將實驗證據與生活經驗相結合，推理構建金屬與氧氣反應的一般模型，有效提升證據推理與模型認知能力。

（3）通過探究鐵上包銅的工藝，從“宏—微—符”結合的視角分析并表示反應原理，初步形成元素觀、微粒觀等化學觀念。

（4）通過尋找國寶的防護方法，探究金屬與稀鹽酸、稀硫酸的反應，培養(yǎng)實驗設計及實驗操作的能力，初步養(yǎng)成注重實證、嚴謹求實的科學態(tài)度，形成勇于修正或放棄錯誤觀點的科學精神。

（四）教學過程

環(huán)節(jié)一：了解“國寶選材”的目的

【播放視頻】讓學生觀看視頻1，了解“鎏金鐵芯銅龍”（見圖2）的歷史淵源、藝術特色及主要材質。

【提出問題】一件器物為何要選用鐵、銅和金三種不同的金屬？請結合鐵、銅和金的顏色、密度、硬度等性質綜合分析。

學生1：三種金屬中鐵的硬度最大，能夠保持龍的飛揚的姿態(tài)，不易變形。

學生2：金硬度小，易變形，但是可以使銅龍有美麗的金色光澤。

【提出問題】三種金屬的共同使用使銅龍兼具美麗的色澤和飛揚的形態(tài)，那么，三種金屬是如何完美結合的呢？

設計意圖：通過創(chuàng)設“國寶選材”的教學情境，引導學生運用金屬的物理性質的共性與差異性分析選材目的，讓學生真切感受到利用已有知識解決實際問題的樂趣和成就感，同時滲透愛國情懷，起到弘揚和發(fā)展傳統(tǒng)文化的作用。

環(huán)節(jié)二：分析“鐵鑄內芯”的原因

【播放視頻】讓學生觀看視頻2，了解“鐵鑄內芯”“鐵上包銅”“外層鎏金”等制作工藝。

【提出問題】為何是“鐵鑄內芯”，而不是“鐵制外層”？你的判斷依據是什么？

學生3：與空氣中的氧氣有關，鐵在空氣中容易生銹。

【提出問題】其他金屬是否也有類似現(xiàn)象？

學生4：鎂條表面容易與空氣中的氧氣反應形成氧化膜。

學生5：用久了的鋁制水壺表面往往比較灰暗，失去金屬光澤，應該也是與氧氣有關。

【實驗探究】通過實驗探究鋁在空氣中的反應，觀察并總結實驗現(xiàn)象。

【分組實驗1】加熱鋁片。

【實驗現(xiàn)象】鋁片加熱后熔融而不滴落。

【提出問題】請結合鋁和氧化鋁的熔點、酒精燈火焰溫度等信息分析為何會出現(xiàn)“熔融而不滴落”的現(xiàn)象，熔化的是什么，未熔化的物質的結構等。

學生6：鋁熔化而氧化鋁未熔化。

學生7：氧化鋁結構致密，包裹住熔化的鋁。若將鋁片換成鋁粉，反應可持續(xù)進行。

【演示實驗1】鋁粉燃燒。

【提出問題】“表面鎏金”也是為了在表面形成致密的氧化膜嗎？

【播放視頻】讓學生觀看視頻3，了解黃金加熱后的現(xiàn)象。

教師：請結合上述視頻及實驗證據，構建金屬與氧氣的反應模型。

學生8：金屬+氧氣→金屬氧化物，屬于化合反應。

學生9：金屬的性質、金屬與氧氣的接觸面積、金屬氧化物的結構等因素均會影響金屬與氧氣的反應。

設計意圖：以“鐵鑄內芯”為問題情境，從鎂、鐵與氧氣反應等已有知識出發(fā)，通過“提出猜測→實驗驗證→證據推理→構建模型”等流程，引導學生初步了解認識物質性質的一般思路與方法并構建金屬與氧氣反應的認知模型。

環(huán)節(jié)三：探究“鐵上包銅”的工藝

【資料1】西漢古籍《淮南萬畢術》中有“曾青得鐵則化為銅，外化而內不化”的記載，“曾青”是硫酸銅溶液。

【分組實驗2】實驗探究鐵釘與硫酸銅溶液的反應，觀察并總結實驗現(xiàn)象。

學生10：鐵釘表面覆蓋一層紅色物質，溶液顏色變淺。

學生11：溶液顏色由淺藍色逐漸變?yōu)闇\綠色。

教師：請結合資料2，從微觀角度分析產物并用化學方程式表示反應原理。

【資料2】含有Cu2+的溶液呈藍色，含有Fe2+的溶液呈淺綠色。

學生12：鐵釘表面的Fe與硫酸銅溶液中的Cu2+相互作用，F(xiàn)e變?yōu)镕e2+，同時Cu2+變?yōu)镃u覆蓋于鐵釘表面。隨著鐵釘表面覆蓋的Cu的增加，鐵釘表面出現(xiàn)紅色，溶液中Cu2+減少而Fe2+增多，溶液顏色變淺，完全反應后溶液變?yōu)闇\綠色。

學生13：每個Fe失去2個電子變?yōu)镕e2+，每個Cu2+得到2個電子變?yōu)镃u，反應中存在電子得失。

學生14：CuSO4 + Fe＝Cu + FeSO4。

設計意圖：以“鐵上包銅”為問題情境引入鐵與硫酸銅溶液的反應，引導學生從反應現(xiàn)象、元素守恒、宏微結合等多個角度綜合分析物質變化過程及其微觀實質，初步形成認識化學變化的系統(tǒng)性思維。

環(huán)節(jié)四：尋找“國寶防護”的方法

教師：“鎏金鐵芯銅龍”保存至今，實屬難得。博物館是如何妥善保存國寶的呢？請閱讀資料3，推測其原因并說明依據。

【資料3】博物館保存金屬藏品時必須嚴格控制空氣中二氧化硫、二氧化氮等容易形成酸的氣體的含量。

學生15：根據鎂可與食醋反應，推測多數金屬應該能與酸反應。

學生16：用不同的金屬與不同的酸反應進行實驗，可以進一步驗證金屬與酸是否反應。

【分組實驗3】分別將1 mL稀鹽酸（或硫酸）注入盛有相同大小的鎂、鋅、鐵和銅等金屬片的注射器中，觀察并總結實驗現(xiàn)象。實驗裝置見圖3。

教師：請結合資料4分析產生氣體的成分，說明推測依據，最好能給出驗證方法。

【資料4】通常狀況下，氯氣為黃綠色氣體。

學生17：從元素守恒的角度推斷，產生的氣體可能是氫氣或氯氣。因為產生的氣體是無色的，所以可以排除氯氣，應該是氫氣。

學生18：氫氣可以用點燃或與空氣比較密度大小的方法來驗證。

【分組實驗4】檢驗鎂與稀鹽酸（或硫酸）生成的氣體是否具有可燃性。操作過程見圖4。

【演示實驗2】利用鎂與稀鹽酸（或硫酸）生成的氣體吹肥皂泡，對比其與空氣的密度。實驗現(xiàn)象見圖5。

學生19：氣體可燃且密度小于空氣，生成的氣體是氫氣。

【提出問題】除了氫氣，另一種生成物是什么呢？

學生20：從元素守恒的角度分析，鎂與稀鹽酸反應生成的另一種物質是氯化鎂。

教師：請閱讀資料5，完成鎂、鐵、鋅與稀鹽酸（或硫酸）反應的化學方程式并從物質類別角度分析反應物與生成物。

【資料5】鐵粉與稀鹽酸（或硫酸）反應一段時間后，溶液由無色逐漸變?yōu)闇\綠色。

學生21：從物質類別分析，此類反應均為單質與化合物生成新的單質與化合物。

【小結】鎂、鋅、鐵等金屬活動性強，均能與稀鹽酸（或硫酸）反應，因此需減少金屬制品與酸接觸。金屬與稀鹽酸（或硫酸）的反應、鐵與硫酸銅的反應都屬于置換反應。

設計意圖：以“國寶防護”為問題情境引入，利用創(chuàng)新實驗探究金屬與稀鹽酸（或硫酸）的反應，通過對比實驗的方式探究金屬與酸的反應，引導學生從元素守恒角度推測產物、從物質性質角度檢驗物質，提升學生的“科學探究”“證據推理”“創(chuàng)新意識”等核心素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)五：感悟“表面鎏金”的意義

教師：請嘗試構建金屬性質與利用的知識框架。

學生22：分組討論，建構知識框架（如圖6）。

教師：請結合上述框架，重新分析“表面鎏金”的作用與意義。

學生23：黃金的光澤，讓國寶有了美麗的外觀。金不與氧氣、稀鹽酸、硫酸銅等物質反應，可以防止國寶被腐蝕。

學生24：鎏金的意義既體現(xiàn)在物理性質，又體現(xiàn)在化學性質。

教師：“鎏金鐵芯銅龍”展現(xiàn)了古人利用金屬材料的智慧，汽車、高鐵、航天飛機是現(xiàn)代人利用金屬材料的成就，而未來的金屬材料需要你們的研究與開發(fā)。

設計意圖：感悟“表面鎏金”的意義，不僅能引導學生初步構建金屬的知識體系，還能讓學生根據知識框架綜合分析制作工藝蘊含的化學原理，借此進一步挖掘國寶蘊含的育人價值，提升學生的“科學態(tài)度與責任”等核心素養(yǎng)。

三、教學反思

中華傳統(tǒng)文化融入初中化學課堂能充分調動學生的學習積極性，提升學生的人文素養(yǎng)，達到立德樹人的效果，但是需要教師的長期積累，在日常教學中深度挖掘傳統(tǒng)文化蘊含的學科價值。

（一）由“情境引入”到“境脈引領”的轉變

“情境引入”是指將傳統(tǒng)文化的素材作為情境引入新課，激發(fā)學生的學習興趣。但是如果情境與教學內容沒有內在聯(lián)系，將很難讓學生保持學習熱情。“境脈引領”則是選擇與教學內容適切的傳統(tǒng)文化素材，從中抽提出具體的、有邏輯關系的、能夠為教學所用的若干情境問題，經過串聯(lián)或并聯(lián)成為情境脈絡。情境脈絡的引領，有助于厘清知識脈絡，組織活動脈絡，形成結構化的課堂。“境脈引領”有利于充分挖掘傳統(tǒng)文化中的學科價值和育人價值，教學中圍繞傳統(tǒng)文化素材設置由易到難的問題鏈，可引導學生在解決問題的過程中發(fā)現(xiàn)知識間內隱的聯(lián)系，培養(yǎng)學生的問題解決能力，提升學生的核心素養(yǎng)。

（二）由“知識為先”到“證據為本”的轉變

“知識為先”是指以知識傳授為教學重點，注重解題能力的提升?！白C據為本”是指為學生創(chuàng)設探究情境，引導學生通過觀察、實驗、調查等手段收集證據，運用比較、分類、分析、歸納等科學方法綜合分析證據，推理物質及其變化，進而發(fā)展學生的學科思維。本課中的實驗證據與邏輯推理見圖7。

（三）由“重復驗證”到“創(chuàng)新實踐”的轉變

“重復驗證”主要是指按照教材中的實驗裝置、實驗步驟進行實驗，得出教材中給出的實驗結論。在實驗過程中，學生的實驗操作技能得到提升，但是科學探究能力方面的提升不足。只有基于實驗要求，引導學生對實驗裝置進行改進和創(chuàng)新，才能有效提升學生的創(chuàng)新實踐能力。傳統(tǒng)教學中，金屬與酸的對比實驗多在試管或井穴板中進行，以定性研究為主?！霸嚬堋睂嶒?，現(xiàn)象明顯，但金屬與酸的用量較大；“井穴板”實驗，藥品用量少，但不易檢驗生成氣體。利用注射器與醫(yī)用三通管進行發(fā)生裝置與收集裝置的一體化設計，優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下方面：（1）節(jié)約藥品。金屬片約0.5 cm2、稀鹽酸（或硫酸）約1 mL。（2）操作簡便。金屬片與稀鹽酸（或硫酸）等可以在課前準備，課上直接注入即可，提高了課堂實驗效率。（3）定量對比。注射器的刻度有助于學生定量對比加入稀鹽酸（或硫酸）的體積以及生成氣體的體積，實現(xiàn)“定性研究”向“定量研究”的轉變。（4）趣味性強?！包c燃肥皂泡”及“肥皂泡升空”等實驗操作兼顧了安全性與趣味性。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化進中小學課程教材指南［EB/OL］.（2021-01-08）［2023-08-28］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/202102/t20210203_512359.html．

［2］［5］? 中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準：2022年版［M］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［3］? 李群，王榮珍.論中小學中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化課程的開發(fā)與實施［J］.教育研究與評論（小學教育教學），2018（7）：95.

［4］? 孟潘，孫影，周維維.我國高中化學教科書中“文化自信素材”選擇的變遷［J］.化學教育（中英文），2023（13）：12-20.

［6］? 張子高.中國化學史稿［M］.北京：北京出版社，2021.