楊玉葉　楊發(fā)福

［摘 要］充分挖掘知識的育人價值，在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的文化自信是新課程改革的必然要求。將我國科學(xué)家在研究過程中所展現(xiàn)的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神融入化學(xué)課堂，有助于豐富教學(xué)情境，提升學(xué)生的文化自信。文章以“物質(zhì)的分離與提純”教學(xué)為例，以科學(xué)家屠呦呦研究、提取青蒿素的歷程為情境進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生文化自信。

［關(guān)鍵詞］菁蒿素精神；文化自信；化學(xué)教學(xué)；物質(zhì)的分離；提純

［中圖分類號］? ? G633.8? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）05-0064-04

一、問題的提出

文化自信是一種精神力量，體現(xiàn)為人們對自身文化的高度認(rèn)同和肯定。習(xí)近平總書記提出“人生的扣子從一開始就要扣好”［1］，要從小理解和認(rèn)同我們的傳統(tǒng)文化。因此，如何在中學(xué)教育教學(xué)活動中培養(yǎng)學(xué)生的文化自信，讓學(xué)生深刻認(rèn)識和理解文化自信的內(nèi)涵，幫助學(xué)生樹立正確的人生觀和價值觀，是各科教師在課堂教學(xué)中必須思考的問題。筆者查閱相關(guān)的文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，基于文化自信視域開展的教學(xué)多集中在語文、歷史和地理等學(xué)科，其他學(xué)科相關(guān)的研究較少。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確指出，課程內(nèi)容要有機(jī)融入社會主義核心價值觀的教育內(nèi)容，不斷增強(qiáng)文化自信［2］。培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，有利于學(xué)生形成正確的價值判斷和社會擔(dān)當(dāng)，增強(qiáng)學(xué)生對文化的認(rèn)同感，堅定學(xué)生的文化自信。目前，基于“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)的化學(xué)教學(xué)設(shè)計，都會選取一定的真實(shí)情境，這樣能更好地使學(xué)生體會化學(xué)的價值，激發(fā)學(xué)生的化學(xué)情感［3］?！翱茖W(xué)態(tài)度”方面，主要展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)流程的嚴(yán)謹(jǐn)步驟和科學(xué)家的艱辛歷程，如以氧化還原反應(yīng)概念的建立、原電池的發(fā)明、氯氣的發(fā)現(xiàn)應(yīng)用等的相關(guān)化學(xué)史創(chuàng)設(shè)情境［4］，從而培養(yǎng)學(xué)生直面困難、樂觀積極的態(tài)度?！吧鐣?zé)任”核心素養(yǎng)的落實(shí)，所選取的情境多以生產(chǎn)生活中的化學(xué)問題為背景［5］，以此強(qiáng)化學(xué)生的社會責(zé)任意識。但是，目前教材所選取的有關(guān)科學(xué)家探究歷程的教學(xué)情境多以西方科學(xué)家為主。其實(shí)，不論是我國傳統(tǒng)文化還是近現(xiàn)代的科學(xué)研究中同樣蘊(yùn)含著豐富的教學(xué)情境資源，可將其提煉并融合于化學(xué)課堂中，讓化學(xué)成為能落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)、奠定文化自信的科學(xué)文化課程［6］。基于此，本文以“物質(zhì)的分離提純”教學(xué)為例，以科學(xué)家屠呦呦研究提取青蒿素的過程為情境進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，基于學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平開展教學(xué)活動，進(jìn)而提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，涵養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任，增強(qiáng)學(xué)生的文化自信。

二、教學(xué)內(nèi)容

通過對蘇教版高中化學(xué)必修一專題2第一單元第二節(jié)“物質(zhì)的分離提純”教材內(nèi)容的分析發(fā)現(xiàn)，“科學(xué)史話”欄目中展示的屠呦呦提取青蒿素的歷程，正是開展文化自信教育教學(xué)的好情境，且與本節(jié)的教學(xué)內(nèi)容高度契合。為此，本文在充分分析學(xué)情和教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，對“物質(zhì)的分離與提純”知識點(diǎn)進(jìn)行融合，梳理教學(xué)邏輯，從瘧疾及其治療的歷史切入主題，以屠呦呦提取青蒿素的歷程為情境主線，串聯(lián)教學(xué)流程，將化學(xué)知識的傳授與文化自信的培養(yǎng)融合在一起。

三、學(xué)情分析與教學(xué)目標(biāo)

（一）學(xué)情分析

知識儲備：對于物質(zhì)的分離，初中化學(xué)中的“身邊的化學(xué)物質(zhì)”和“科學(xué)探究”等主題已有涉及，學(xué)生已初步了解物質(zhì)分離的方法，如過濾和蒸餾。但基于初中教學(xué)要求和學(xué)生認(rèn)識水平，對物質(zhì)的提純沒有展開深入探究。

能力水平：高一學(xué)生已經(jīng)具備一定的實(shí)驗(yàn)探究能力與自主學(xué)習(xí)能力，但在具體情境中遷移知識的能力有待提升。

認(rèn)知方式：學(xué)生總結(jié)和歸納的能力不夠，對純理論的知識無法理解，需要用實(shí)例來解釋說明；對于新知識的學(xué)習(xí)，必須建立與原有知識的聯(lián)系，這樣才能產(chǎn)生更深層次的理解和記憶。

（二）教學(xué)目標(biāo)

1.鞏固溶解、過濾、結(jié)晶等操作，掌握萃取、分液和蒸餾等分離物質(zhì)的方法。

2.能根據(jù)混合物的物理、化學(xué)性質(zhì)選擇合適的分離方法對物質(zhì)進(jìn)行分離，增強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作能力。

3.認(rèn)識團(tuán)隊協(xié)作的重要性，樹立團(tuán)隊合作意識，培養(yǎng)語言表達(dá)能力。

四、教學(xué)流程

本節(jié)課的主要教學(xué)流程如圖1所示。

五、教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：直面困難，勇于擔(dān)當(dāng)——青蒿素提取的時代背景

［導(dǎo)入］屠呦呦因成功提取青蒿素獲得2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎；介紹瘧疾及其治療的歷史，以及提取青蒿素的時代背景：20世紀(jì)60年代初，世界不少地區(qū)出現(xiàn)惡性瘧原蟲對氯喹產(chǎn)生抗藥性的問題 ［7］。1967年5月23日，“523”研發(fā)防治瘧疾新藥項(xiàng)目正式啟動。

［提問］進(jìn)行極高難度的科學(xué)研究任務(wù)需要哪些條件？20世紀(jì)60年代的中國，物質(zhì)資源極端貧乏，科學(xué)家需要具備哪些精神來克服物質(zhì)上的困難呢？

［展示］屠呦呦提取青蒿素的簡樸實(shí)驗(yàn)室圖片與現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)室的對比。

［學(xué)生活動］思考討論，交流自己的感想。

設(shè)計意圖：通過介紹青蒿素提取的時代背景，展現(xiàn)科技工作者吃苦耐勞、勇于擔(dān)當(dāng)?shù)木?；他們身上不懼失敗、積極探索的精神能夠啟迪學(xué)生，有助于學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

環(huán)節(jié)二：團(tuán)結(jié)協(xié)作，凝心聚力——青蒿素提取的團(tuán)隊力量

［講解］前面我們介紹了受限于當(dāng)時的生產(chǎn)力發(fā)展水平，一個人或者一個團(tuán)隊是無法完成如此龐大的任務(wù)的?！?23”項(xiàng)目組匯集了全國60多個單位的500余名科研人員， 他們頑強(qiáng)拼搏、團(tuán)結(jié)合作，歷時數(shù)十年才攻克難題，體現(xiàn)了我國科學(xué)家的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神［8］。

［任務(wù)］以小組為單位，合作完成教材第30頁的“交流與討論1”，設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案回收KCl和MnO2。

［學(xué)生活動］根據(jù)KCl和MnO2在水中的溶解度不同，選擇過濾的方法進(jìn)行分離。

［追問］大部分學(xué)生只是將兩種物質(zhì)進(jìn)行了分離，但我們需要回收這兩種物質(zhì)，還需要什么實(shí)驗(yàn)步驟呢？請進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)方案。

［學(xué)生活動］采用蒸發(fā)結(jié)晶的方法回收KCl；MnO2則需要洗滌烘干。

［任務(wù)］以小組為單位，合作完成教材第30頁的“交流與討論2”，根據(jù)溶解度曲線設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案提純混有少量KCl的KNO3。

［學(xué)生設(shè)計］由于兩種物質(zhì)都溶于水，所以不能用過濾的方法分離。根據(jù)溶解度曲線可知，二者溶解度隨溫度的變化情況不同，可用加熱溶解、冷卻結(jié)晶的方法分離。

［點(diǎn)評］大家在設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案的時候，要充分考慮物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，選擇合適的方法；此外，還要注意實(shí)驗(yàn)步驟的順序和實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)。

設(shè)計意圖：這一環(huán)節(jié)通過展現(xiàn)“523”項(xiàng)目組中眾多科研人員在極為艱苦的條件下團(tuán)結(jié)協(xié)作的歷程，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作的意識與強(qiáng)烈的社會責(zé)任感。同時布置小組任務(wù)，讓學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行加深對過濾和結(jié)晶等有關(guān)知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力。

環(huán)節(jié)三：傳承精華，勇于創(chuàng)新——青蒿素的創(chuàng)新性萃取

［展示］在屠呦呦進(jìn)入項(xiàng)目組前， 項(xiàng)目組已經(jīng)開展了兩年的研究， 卻沒有找到理想的藥物。科學(xué)家嘗試從博大精深的中醫(yī)學(xué)中尋找方向，于是搜集了數(shù)以千計的中草藥單方和驗(yàn)方。屠呦呦團(tuán)隊挑選出640多個可能的抗瘧藥方，并從中提取了380多種提取物，用來篩選抗瘧藥物［9］。

［提問］大家都知道屠呦呦提取青蒿素的方法是受到了東晉時期煉丹家葛洪的《肘后備急方》的啟示。這是否意味著她是根據(jù)葛洪用水提取青蒿汁的方法提取出了青蒿素呢？

［任務(wù)］請你根據(jù)古文的意思，對葛洪的方法提出你的想法。

［學(xué)生1］青蒿應(yīng)該有很多品種，葛洪沒有說明是哪一種。

［學(xué)生2］“漬”如果是浸泡的話，就要考慮溫度和時間?？墒牵噍锼卦谒袝芙鈫?？

［講解］同學(xué)們的思考很全面。其實(shí)，我國從植物中提取物質(zhì)的方法歷史久遠(yuǎn)，我們通過對“染”的分析，可以得出染色就是用水分離草木中的染料并對布帛、絹絲等進(jìn)行多次浸染的過程。這種方法也稱為“浸取”，屬于固-液萃?。?0］。萃取是一種常用的分離和提純有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)操作，它利用溶劑從混合物質(zhì)中溶解出待分離組分。

［資料卡片］①四氯化碳（CC14）是一種難溶于水的無色油狀液體，密度比水大，常用作溶劑；②碘在四氯化碳中的溶解度比在水中的溶解度大。

［學(xué)生活動］根據(jù)教師準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作：取兩支試管，分別加入2 mL碘水，其中一支試管再滴加1 mL CCl4，振蕩，靜置后觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

［提問］除了觀察到滴加CCl4的試管中出現(xiàn)了分層，還看到了什么變化？

［講解］由于CC14和水互不相溶，而碘在CCl4中的溶解度遠(yuǎn)大于在水中的溶解度，因此通過滴加CCl4的方法可以將水和碘分離，這種分離方法就叫作“萃取”。

［提問］屠呦呦從葛洪所說的“以水絞汁”中想到的是避高溫或酶解的辦法，由此決定采用低沸點(diǎn)溶劑乙醚進(jìn)行提取。請根據(jù)剛才學(xué)過的知識，說說為什么改用乙醚可以提高青蒿素的濃度。

［學(xué)生］因?yàn)榍噍锼卦谝颐阎械娜芙舛雀蟆?/p>

［過渡］萃取好的兩種物質(zhì)如何分離？

［學(xué)生活動］閱讀教材第31頁，結(jié)合所學(xué)知識初步認(rèn)識“分液”這一實(shí)驗(yàn)方法。

［講解］在混合體系中，密度不同、互不相溶的液體會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，可以通過分液的方法進(jìn)行分離。分液時要用到分液漏斗，請同學(xué)們觀察分液漏斗的構(gòu)造，思考分液操作的注意事項(xiàng)。

［實(shí)驗(yàn)］教師先演示實(shí)驗(yàn)并講解分液漏斗操作時要先進(jìn)行檢漏，特別提醒上層液體需從上口倒出。學(xué)生認(rèn)真觀察并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，掌握使用分液漏斗進(jìn)行分液的方法。

設(shè)計意圖：我國傳統(tǒng)文化是一個巨大的寶庫，青蒿素正是科研工作者從傳統(tǒng)文化中傳承精華，并利用科學(xué)的思維和方法進(jìn)行改良、應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)成功提取。此環(huán)節(jié)能讓學(xué)生切實(shí)感受到傳統(tǒng)文化的勃勃生機(jī)以及科學(xué)思維的重要性，加強(qiáng)“科學(xué)態(tài)度”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

環(huán)節(jié)四：甘于奉獻(xiàn)，不計名利——青蒿素精神長青

［提問］我們剛才用萃取和分液的方法，得到了濃度較大的混合物，那么如何才能得到較為純凈的物質(zhì)呢？請閱讀教材第30頁“觀察思考”欄目中關(guān)于水的凈化的內(nèi)容。

［學(xué)生］可用蒸餾的方法，根據(jù)物質(zhì)的沸點(diǎn)不同進(jìn)行提純。

［講解］注意觀察教材中溫度計的放置位置，明白實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)裝置搭建的緊密聯(lián)系。冷凝管是我們新認(rèn)識的一個儀器，它能夠?qū)⒄魵饫淠秊橐后w，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)混合物的分離和提純。冷凝水進(jìn)出口的方向?qū)淠Ч麜a(chǎn)生較大影響，實(shí)驗(yàn)時需要特別注意。

［學(xué)生實(shí)驗(yàn)］以自來水為實(shí)驗(yàn)藥品進(jìn)行蒸餾操作，以獲取少量純凈的水。

［講解］我們根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，要選擇適合的實(shí)驗(yàn)方法。當(dāng)然，青蒿素的提取還要經(jīng)過更多的流程，最終才能成為能夠治療疾病的藥物。

［展示］播放屠呦呦等人以身試藥的視頻片段，講述1972年屠呦呦等3名科研人員成為首批人體試毒者的故事，這種無私奉獻(xiàn)的精神被稱為“青蒿素精神”。

［總結(jié)］如果你獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎后，你會停止研究去享受得到的獎金嗎？屠呦呦沒有停下腳步，“523”項(xiàng)目組的科研工作者們也沒有，他們繼續(xù)前行在攻克人類生命醫(yī)藥難題的道路上，繼續(xù)探索傳統(tǒng)醫(yī)藥的現(xiàn)代應(yīng)用價值。希望同學(xué)們能夠?qū)W習(xí)艱苦奮斗、甘于奉獻(xiàn)的青蒿素精神，讓青蒿素精神長青！

設(shè)計意圖：本節(jié)課以青蒿素的提取為情境，以水為對象進(jìn)行蒸餾操作，以青蒿素精神升華主旨，通過史實(shí)讓學(xué)生感受到科研工作者愛國為民和無私奉獻(xiàn)的精神，讓學(xué)生學(xué)習(xí)科研工作者以民族復(fù)興為己任的奮斗精神，樹立正確的人生觀和價值觀。

六、教學(xué)效果與反思

本節(jié)課以青蒿素的提取為情境，在福州市某中學(xué)高一年級兩個班級分別開展了教學(xué)實(shí)踐，并于課前和課后分別對學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，對問卷獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果如圖2和圖3所示。分析發(fā)現(xiàn)：教學(xué)活動能夠增強(qiáng)學(xué)生對文化自信的認(rèn)同感，增加對科學(xué)工作者的敬仰之情，提高自身的科學(xué)精神和社會責(zé)任。同時，結(jié)合課后作業(yè)反饋情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的信息處理能力有所提高。在掌握有關(guān)物質(zhì)分離與提純的實(shí)驗(yàn)方法后，學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案的能力逐步提高，團(tuán)隊協(xié)作和語言表達(dá)能力進(jìn)一步提升。

化學(xué)課堂不僅能夠傳授化學(xué)知識，還能夠弘揚(yáng)文化自信。我國文化源遠(yuǎn)流長，用中國近現(xiàn)代所取得的科技進(jìn)步激勵學(xué)生，讓學(xué)生以先輩為榜樣，學(xué)習(xí)他們身上所展現(xiàn)的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，是培養(yǎng)學(xué)生文化自信的應(yīng)有之義。當(dāng)然，在化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生文化自信，需要通過大量的教育教學(xué)實(shí)踐，更需要化學(xué)教師抓住化學(xué)課堂內(nèi)外的教育契機(jī)，深入挖掘化學(xué)教育的情境素材，將文化自信與知識深度融合，使化學(xué)教學(xué)做到知識傳授與價值引導(dǎo)同步進(jìn)行，以促進(jìn)學(xué)生更好地發(fā)展。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 習(xí)近平.青年要自覺踐行社會主義核心價值觀：在北京大學(xué)師生座談會上的講話［N］.人民日報，2014-05-05（2）.

［2］? 中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版2020年修訂［J］.北京：人民教育出版社，2020.

［3］? 何秋影，蘇倩文.高中化學(xué)“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”素養(yǎng)的培養(yǎng)策略［J］.基礎(chǔ)教育研究，2023（2）：34-36.

［4］? 周業(yè)虹.基于教科書化學(xué)史素材發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)策略［J］.化學(xué)教學(xué)，2020（9）：36-40.

［5］? 韋新平.涵育“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化設(shè)計：以“探析二氧化硫的功與過”教學(xué)為例［J］.化學(xué)教學(xué)，2023（1）：35-41.

［6］? 白云，鄧陽.論化學(xué)學(xué)科的文化自信培育：以我國化學(xué)成就為例［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2021（7）：7-10.

［7］? 蘇屹，林周周，李新，等.微小改變的累積：原始創(chuàng)新成果的產(chǎn)生：以屠呦呦諾貝爾獎為例［J］.科技進(jìn)步與對策，2016（23）：1-5.

［8］? 張伯禮.弘揚(yáng)“青蒿素精神”，促進(jìn)醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展［J］.科學(xué)通報，2017（18）：2020-2021.

［9］? 楊柳，張小溪.傳統(tǒng)物質(zhì)科學(xué)知識的篩選：來自青蒿素與古新星表的啟示［J］.自然辯證法研究，2016（1）：119-121.

［10］? 梁瑩瑩，黎泓波，盧章輝，等.傳統(tǒng)文化融入中學(xué)化學(xué)教學(xué)：“非遺印染技藝”的教學(xué)資源開發(fā)［J］.化學(xué)教育（中英文），2023（3）：92-99.

（責(zé)任編輯 羅 艷）