摘 要： 以“青銅器”為例，從黃河文化的重要組成部分——青銅文明出發(fā)，聚焦青銅的冶煉鑄造，立足化學(xué)學(xué)科，分析跨學(xué)科融合點(diǎn)，提煉驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，構(gòu)建項(xiàng)目化任務(wù)，設(shè)計(jì)和實(shí)施系統(tǒng)化教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生打破學(xué)科壁壘，探究先人改造、應(yīng)用物質(zhì)的智慧，發(fā)展綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)解決真實(shí)問(wèn)題的高階思維能力，培育核心素養(yǎng)，深化對(duì)黃河文化的體驗(yàn)，堅(jiān)定民族自信。

關(guān)鍵詞： 中學(xué)化學(xué)； 跨學(xué)科實(shí)踐； 核心素養(yǎng)； 黃河文化； 青銅文明

文章編號(hào)： 10056629（2024）10005206

中圖分類(lèi)號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

黃河流域是中華文明的重要發(fā)祥地。中共中央國(guó)務(wù)院印發(fā)的《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》指出，要通過(guò)黃河文化充分展現(xiàn)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的獨(dú)特魅力，深入傳承黃河文化基因，展示黃河流域在建筑營(yíng)造、傳統(tǒng)工藝等領(lǐng)域的文化成就……建設(shè)跨學(xué)科、交叉型、多元化創(chuàng)新研究平臺(tái)［1］?！读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（下稱(chēng)“化學(xué)課標(biāo)”）提出，要重視跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，要反映人類(lèi)探索物質(zhì)世界的化學(xué)基本觀念和規(guī)律，傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，厚植愛(ài)國(guó)主義情懷［2］。可見(jiàn)，跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)是傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的重要途徑。

崛起于黃河流域的青銅器，是中華文明史上濃墨重彩的一筆?；瘜W(xué)課標(biāo)在“中國(guó)古代史”主題中指出，“商朝的青銅冶煉技術(shù)和甲骨文代表早期中華文明的輝煌成就”，要求通過(guò)了解青銅銘文典型器物知道夏商西周王朝的建立與發(fā)展［3］?；瘜W(xué)課標(biāo)在學(xué)習(xí)主題二“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”的教學(xué)提示中，明確建議使用“對(duì)我國(guó)古代金屬冶煉成就的描述，我國(guó)古代合金材料的制造（如鑄造錢(qián)幣、青銅器等）”等情境素材［4］?？梢?jiàn)，青銅器的冶煉鑄造中蘊(yùn)含的知識(shí)有顯著的學(xué)科融合特質(zhì)，既是實(shí)施中華傳統(tǒng)文化教育的重要載體，又可作為開(kāi)展跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的良好素材，以此為主題設(shè)計(jì)跨學(xué)科教學(xué)可有助于學(xué)生構(gòu)建跨學(xué)科大概念，體驗(yàn)黃河文化、賡續(xù)中華史脈、堅(jiān)定民族自信?；诖?，我們立足化學(xué)學(xué)科，設(shè)計(jì)了“黃河流域的青銅文明”跨學(xué)科教學(xué)。

1 教學(xué)內(nèi)容分析

“黃河流域的青銅文明”是針對(duì)九年級(jí)學(xué)生開(kāi)展的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，需4課時(shí)完成。學(xué)生在歷史課中已了解青銅器的高超工藝。從化學(xué)學(xué)科的角度，它主要對(duì)接了魯教版教材八年級(jí)化學(xué)第六單元“燃燒與燃料”、九年級(jí)化學(xué)第四單元“金屬”的相關(guān)內(nèi)容，承載了化學(xué)課標(biāo)中“物質(zhì)的化學(xué)變化”“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”等主題的大概念與核心知識(shí)，同時(shí)也涉及了“化學(xué)與社會(huì)·跨學(xué)科實(shí)踐”主題中化學(xué)與資源、材料等相關(guān)內(nèi)容，在查閱資料與實(shí)證推理中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、變化觀與元素觀等化學(xué)基本觀念、守正傳承的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感。從跨學(xué)科的角度，本活動(dòng)立足化學(xué)，融合物理、地理、語(yǔ)文、歷史、藝術(shù)等多學(xué)科的相關(guān)內(nèi)容（見(jiàn)表1），協(xié)同持續(xù)發(fā)展“物質(zhì)與能量”“比例與定量”“結(jié)構(gòu)與功能”“原因與結(jié)果”等跨學(xué)科大概念。其多功能的育人價(jià)值如圖1所示。

2 教學(xué)目標(biāo)

各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)的共同理念之一是聚焦核心素養(yǎng)組織課程內(nèi)容?？鐚W(xué)科教學(xué)更應(yīng)以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向整合多學(xué)科課程資源，基于整體性、綜合性協(xié)同育人。因

此，本教學(xué)目標(biāo)的制定，微觀上關(guān)注多學(xué)科知識(shí)內(nèi)容內(nèi)在關(guān)聯(lián)的外顯和融通，宏觀上明確各學(xué)科內(nèi)容對(duì)具體核心素養(yǎng)培育的貢獻(xiàn)。初中相關(guān)學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)提出的核心素養(yǎng)如表2所示。

結(jié)合上述內(nèi)容分析和對(duì)各學(xué)科核心素養(yǎng)的理解，制定教學(xué)目標(biāo)如下：

（1） 通過(guò)參觀調(diào)研、選擇特定青銅器推介等活動(dòng)，賞析青銅器的歷史文化價(jià)值，提高審美感知、歷史解釋和文化理解力。

（2） 通過(guò)探尋古銅礦采選、火法煉銅、青銅配比及熔鑄技術(shù)，探究制造青銅器過(guò)程中蘊(yùn)含的跨學(xué)科智慧，提升建模推理、科學(xué)探究與實(shí)踐、藝術(shù)表現(xiàn)、歷史解釋能力。

（3） 通過(guò)調(diào)研、展示青銅的現(xiàn)代應(yīng)用，樹(shù)立傳承青銅文明的社會(huì)責(zé)任感。

3 教學(xué)流程

本項(xiàng)目依據(jù)教學(xué)目標(biāo)凝練了系列驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生基于不同學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容、思想方法之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)進(jìn)行真實(shí)探究與實(shí)踐，任務(wù)線、問(wèn)題線、活動(dòng)線并舉，合力承載素養(yǎng)的發(fā)展，整體落實(shí)跨學(xué)科教學(xué)。具體如表3所示。

4 實(shí)施過(guò)程

4.1 賞析青銅器

［任務(wù)發(fā)布］教師提前兩周發(fā)布任務(wù)，給出驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題任務(wù)單：青銅器為什么多出土在黃河流域？“九鼎八簋”承載了怎樣的文化內(nèi)涵？你最喜歡哪一件青銅器？打算如何將它推介給公眾？學(xué)生以小組為單位參觀齊文化博物館并查閱相關(guān)資料，提交成果并進(jìn)行交流。

［小組1］黃河流域氣候適宜，擁有豐富水源和肥沃土地，為人類(lèi)的生存提供了得天獨(dú)厚的條件，是當(dāng)時(shí)的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心。

［小組2］鼎是最早用于烹煮食物的器具；簋是古代盛食物的器具。“天子九鼎八簋，諸侯七鼎六簋，大夫五鼎四簋，元士三鼎二簋”。鼎與簋使用數(shù)量的多寡代表著貴族等級(jí)的高低，鼎簋組合成為禮制的象征。

［小組3］猜猜圖中寶物的用途（見(jiàn)圖2）。這是古代汲酒器！使用時(shí)竹節(jié)形長(zhǎng)柄在上，球形器在下豎直放入酒中，酒順著荷蕾形器下方的圓孔進(jìn)入，空氣由上面的方孔排出。當(dāng)酒進(jìn)入球形器后，用拇指壓住方孔提起時(shí)滴酒不漏，松開(kāi)拇指時(shí)酒再流出。下面我們用兩端開(kāi)口的塑料滴管來(lái)模擬一下它的用法（見(jiàn)圖3）。

設(shè)計(jì)意圖：本活動(dòng)從歷史、語(yǔ)文、科學(xué)等角度，按照初步感知→理解→推介青銅器的邏輯線，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷從輸入到輸出的認(rèn)知進(jìn)階。通過(guò)鑒賞青銅器展現(xiàn)中華先祖的審美水平和創(chuàng)造力，學(xué)生對(duì)“藏禮于器”的商周禮制文化有了較深的理解。

4.2 探索古銅礦采選

該部分內(nèi)容在學(xué)校微機(jī)室內(nèi)完成，方便學(xué)生搜索、提煉網(wǎng)絡(luò)資料。

［情境創(chuàng)設(shè)］出示古代冶銅遺址圖。

［學(xué)生］鑄造青銅器的原料來(lái)源于南方；識(shí)礦的方法：觀察礦山表面是否生長(zhǎng)著銅草花或者尋找礦山斷面地層是否有孔雀石。

［教師］為中國(guó)青銅文明提供堅(jiān)實(shí)物質(zhì)基礎(chǔ)的是長(zhǎng)江中下游地區(qū)，“金道錫行”就是指專(zhuān)門(mén)運(yùn)輸青銅原料的南銅北輸路線。

［問(wèn)題引導(dǎo)］露天開(kāi)采畢竟有限，銅礦仍以地下開(kāi)采為主，古人采礦過(guò)程中有哪些驚艷的“黑科技”呢？

［情境素材］古代礦山地下采礦遺址圖、商代木轆轤圖。

［小組1］配合圖片介紹開(kāi)采工具及如何解決井下通風(fēng)、照明、排水問(wèn)題；結(jié)合曲折的坑道、繁復(fù)的木樁結(jié)構(gòu)介紹古人采礦中如何保障礦井的穩(wěn)定性（井巷支護(hù)工藝如圖4所示）。這些較成熟的采礦技術(shù)展示了我們的祖先已經(jīng)能運(yùn)用比較豐富的數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理等知識(shí)。

［小組2］礦石運(yùn)輸要靠木轆轤（結(jié)合視頻介紹）。隨著時(shí)代的發(fā)展，木轆轤逐漸演化成圖5形式。請(qǐng)看：輪轉(zhuǎn)動(dòng)的軌跡為大圓，軸轉(zhuǎn)動(dòng)的軌跡為小圓，r為重力臂，R為動(dòng)力臂，根據(jù)杠桿原理F2rF1R， R＞r，所以F1＜F2，因此省力。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)按照識(shí)礦→采礦→運(yùn)輸?shù)V石的邏輯線探索古銅礦的采選工藝，一是教會(huì)學(xué)生形成從真實(shí)情境中剝離無(wú)關(guān)內(nèi)容抽提關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行整合重構(gòu)的認(rèn)識(shí)思路，二是引導(dǎo)學(xué)生融合科學(xué)、技術(shù)、工程等知識(shí)解釋古代工匠的智慧，促進(jìn)知識(shí)的靈活遷移和應(yīng)用，形成基于陌生復(fù)雜情境的問(wèn)題解決思維模型［5］。

4.3 探索火法煉銅

［情境創(chuàng)設(shè)］在古銅礦遺址中，人們發(fā)現(xiàn)了孔雀石，其主要成分是堿式碳酸銅，化學(xué)式為Cu2（OH）2CO3。3000多年前，我國(guó)古代勞動(dòng)人民已經(jīng)會(huì)用孔雀石煉銅，其原理是什么呢？

［學(xué)生］把堿式碳酸銅和木炭混合加熱，具體原理如下：

（1） 加熱堿式碳酸銅生成氧化銅：Cu2（OH）2CO3△2CuO+H2O+CO2↑；

（2） 氧化銅與木炭在高溫下生成銅：C+2CuO高溫2Cu+CO2↑。

［教師］木炭的作用是什么？

［學(xué)生］還原劑，燃燒過(guò)程中提供熱量。

［情境素材］展示古冶煉場(chǎng)復(fù)原圖、煉銅豎爐圖。

［學(xué)生］配合圖片介紹煉銅豎爐工作原理。

［小組活動(dòng)］設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并模擬火法煉銅（見(jiàn)圖6）。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)按照分析煉銅原理→分析設(shè)備→煉銅的邏輯線引導(dǎo)學(xué)生整體性探索火法煉銅的原理，并在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬火法煉銅，旨在提升學(xué)生依據(jù)物質(zhì)變化規(guī)律改造物質(zhì)的科學(xué)觀念，以及實(shí)證、推測(cè)能力，增進(jìn)學(xué)生理解青銅冶煉中蘊(yùn)含的科學(xué)技術(shù)。

4.4 探究青銅的組成及熔鑄

［情境創(chuàng)設(shè)］古人發(fā)現(xiàn)純銅制作的器具較軟，而錫延展性好，就在銅中添加錫制成青銅?！秴问洗呵铩分性涊d“金柔錫柔，合兩柔則剛”（金指銅單質(zhì)），這說(shuō)明青銅性能更優(yōu)良。合金到底具有哪些優(yōu)良性能呢？

［小組活動(dòng)］就“顏色”“硬度”“熔點(diǎn)”等常見(jiàn)性質(zhì)進(jìn)行猜想，根據(jù)提供用品設(shè)計(jì)方案，如圖7所示。

［學(xué)生］動(dòng)手實(shí)驗(yàn)并獲得結(jié)論：硬度大，青銅器機(jī)械性能好，耐用；熔點(diǎn)低，青銅容易熔化和鑄造。

［情境進(jìn)階］用途不同的青銅器成分配比不同?！敖鹩辛R，六分其金而錫居其一，謂之鐘鼎之齊；五分其金而錫居其一，謂之斧斤之齊；四分其金而錫居其一，謂之戈戟之齊；三分其金而錫居其一，謂之大刃之齊；五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊；金錫半，謂之鑒隧之齊”。請(qǐng)依照敘述計(jì)算所列舉合金中含銅、錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

［學(xué)生］完成計(jì)算，得出數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖8）。

［情境進(jìn)階］為掌控熔煉火候，古代工匠通過(guò)識(shí)別熔爐中可見(jiàn)光的顏色判斷溫度。據(jù)記載，“凡鑄金之狀，金與錫，黑濁之氣竭，黃白次之；黃白之氣竭，青白次之；青白之氣竭，青氣次之，然后可鑄也”［6］，請(qǐng)調(diào)查解釋出現(xiàn)各種可見(jiàn)光的原因。

［教師提示］物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，可從合金的組成進(jìn)行推測(cè)。

［學(xué)生］黑濁氣：原料上附著的木炭、樹(shù)枝等碳?xì)浠衔锶紵a(chǎn)22de76ca366d399d733ff3c09d3bc42d生的；黃白氣：熔點(diǎn)低的錫先熔化而產(chǎn)生的；黃白之氣竭，青白次之：溫度升高，銅熔化產(chǎn)生的青焰色混入故現(xiàn)青白氣；青白之氣竭，青氣次之：溫度再高，銅全熔化，只有青氣。

［教師］“爐火純青”一詞就來(lái)源于青銅熔煉過(guò)程中對(duì)可見(jiàn)光的描述，聰明的古人能通過(guò)觀測(cè)青銅熔煉時(shí)的可見(jiàn)光監(jiān)測(cè)爐溫，說(shuō)明當(dāng)時(shí)的熔鑄技術(shù)已達(dá)到很高的水準(zhǔn)。

設(shè)計(jì)意圖：本活動(dòng)按照認(rèn)識(shí)青銅的組成→探究合金性能→探究青銅元素配比→認(rèn)識(shí)青銅熔鑄的邏輯線從定性進(jìn)階到定量探究青銅的組成及熔鑄，幫助學(xué)生形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的化學(xué)觀念。

4.5 了解青銅的現(xiàn)代應(yīng)用

［情境創(chuàng)設(shè)］青銅的輝煌并沒(méi)有被歷史長(zhǎng)河淹沒(méi)，在現(xiàn)代社會(huì)中依然大放光彩。你知道青銅在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用嗎？

［小組1］現(xiàn)代青銅是由銅、錫、鋁、硅等多種金屬組成的合金材料。工業(yè)方面，廣泛用在船舶制造、航空航天、汽車(chē)、機(jī)械等行業(yè)，用于制造軸承、齒輪、管道、螺絲等零部件；建筑方面，廣泛用于建筑裝飾、建筑構(gòu)件、室內(nèi)外裝飾等方面；文化藝術(shù)方面，廣泛用于制作各種藝術(shù)品。

［問(wèn)題進(jìn)階］由古到今話青銅，你有何感悟？

［小組2］從青銅時(shí)代開(kāi)始，人類(lèi)擺脫了對(duì)天然材料的完全依賴(lài)，拉開(kāi)了利用科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造新材料的序幕，人類(lèi)的生產(chǎn)生活方式發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變。自此，人類(lèi)在利用化學(xué)變化改造舊物質(zhì)、創(chuàng)造新物質(zhì)新材料的開(kāi)拓創(chuàng)新路上高歌猛進(jìn)，推動(dòng)了歷史的迭代，譜寫(xiě)了科技力量推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的壯麗篇章。

［小組3］我們運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)理解了青銅器制作過(guò)程中的奧秘，中華先祖憑借自己的經(jīng)驗(yàn)和聰明才智，不斷探索，創(chuàng)造出了燦爛的青銅文明，正如千古黃河滔滔不絕，我們要向先祖學(xué)習(xí)并將文明成果和創(chuàng)新精神傳承下去！

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)旨在了解青銅的現(xiàn)代應(yīng)用，啟發(fā)學(xué)生以更宏觀、更融合的視角看待青銅文明，激發(fā)傳承文明、開(kāi)拓創(chuàng)新之志。

5 教學(xué)效果與反思

本次跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)帶領(lǐng)學(xué)生穿越時(shí)空回歸青銅器時(shí)代，通過(guò)“鑒賞青銅→探究青銅→傳承青銅”的進(jìn)階，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷調(diào)查、賞析、探究、體驗(yàn)青銅文明，融合多學(xué)科知識(shí)對(duì)先人的智慧結(jié)晶進(jìn)行研究和解釋?zhuān)l(fā)展了科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)融合解決實(shí)際問(wèn)題的能力，形成了解釋真實(shí)問(wèn)題的跨學(xué)科思維方式，培育了學(xué)生的歷史視野、文化傳承與科學(xué)觀念等多學(xué)科核心素養(yǎng)，增強(qiáng)了對(duì)黃河文化的理解，激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的熱情，提升了中華民族文化的自信心。

5.1 跨學(xué)科學(xué)習(xí)是探索中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的有效方式

中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化博大精深，內(nèi)涵豐富，涵蓋文學(xué)、歷史、哲學(xué)、藝術(shù)、科學(xué)、工程等多個(gè)領(lǐng)域，靠單一學(xué)科難以獲得突破性進(jìn)展，而跨學(xué)科學(xué)習(xí)可以打破學(xué)科壁壘，融通各學(xué)科知識(shí)在解決真實(shí)問(wèn)題過(guò)程中實(shí)現(xiàn)深度探索。青銅器作為“禮器”，集政治、經(jīng)濟(jì)、科技、文化、藝術(shù)以及信仰、審美等多種訴求于一身。在“黃河流域的青銅文明”探索過(guò)程中，學(xué)生將各學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)有機(jī)整合成完整的知識(shí)體系，發(fā)展了融通跨學(xué)科知識(shí)去實(shí)證、建模、推測(cè)以及解決真實(shí)問(wèn)題的高階思維能力，更好地理解了黃河文化的內(nèi)涵和精髓，感受了中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的獨(dú)特魅力，增強(qiáng)了民族自信心和自豪感。

5.2 跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)需充分整合校內(nèi)、校外資源

校外資源能有效彌補(bǔ)校內(nèi)資源的不足，內(nèi)外聯(lián)動(dòng)能達(dá)成良好的育人效果。學(xué)生在賞析種類(lèi)繁多青銅器的用途、姿態(tài)各異的外形、豐富奇特的紋飾、厚重多維的歷史文化價(jià)值中更能觸發(fā)其探索青銅冶煉奧秘的熱情?；顒?dòng)開(kāi)展中通過(guò)整合校外資源如齊文化博物館，將校外實(shí)踐活動(dòng)與校內(nèi)學(xué)習(xí)任務(wù)作一體化設(shè)計(jì)，使校外實(shí)踐與校內(nèi)探究有效銜接、自然融合，協(xié)同式推進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

5.3 跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)需加強(qiáng)對(duì)學(xué)生運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源的指導(dǎo)

本次活動(dòng)中需大量搜集、查閱和提煉網(wǎng)絡(luò)資料。網(wǎng)絡(luò)資源一方面拓寬了學(xué)生的視野，豐富了信息量，另一方面海量的碎片化信息也加大了學(xué)生甄別、整合的難度，使學(xué)生難以高效地重構(gòu)系統(tǒng)化認(rèn)識(shí)，組與組之間也表現(xiàn)出較大的差距，這進(jìn)一步啟示我們對(duì)于組織開(kāi)展復(fù)雜真實(shí)問(wèn)題解決的活動(dòng)時(shí)要加大指導(dǎo)力度。

參考文獻(xiàn)：

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