將姑蘇文化融入化學(xué)課堂

摘要：整理姑蘇文化中的化學(xué)資源及其在教材中對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)明清時(shí)期陸慕的御窯金磚燒制工藝中包含鐵的氧化物發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)原理。而這部分內(nèi)容正是初中化學(xué)教學(xué)與考試中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，于是設(shè)計(jì)了“御窯金磚的燒制與鐵及其氧化物”專題復(fù)習(xí)教學(xué)。教學(xué)過程分為五個(gè)環(huán)節(jié)：拋“金磚”引制作工藝；提煉資料中的物質(zhì)信息；探究“金磚”顯色的成因；找出化學(xué)反應(yīng)原理并寫出化學(xué)方程式；回歸教材，尋疑解惑。

關(guān)鍵詞：姑蘇文化御窯金磚化學(xué)教學(xué)鐵及其氧化物

一、教前思考

近年來，隨著我國人口的頻繁流動(dòng)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為了增強(qiáng)人們對(duì)居住地歷史人文的了解與認(rèn)識(shí)，提高人們對(duì)居住地的歸屬感與認(rèn)同感，各地政府開始著力宣傳本土傳統(tǒng)文化，中小學(xué)校也相繼推出依賴于本土傳統(tǒng)文化的校本課程。

“上有天堂，下有蘇杭。”蘇州歷來是眾多文人墨客向往居住的古城。伴隨著2016年蘇州獲批國務(wù)院江蘇城鎮(zhèn)規(guī)劃特大城市，越來越多的外來人士開始扎根于蘇州，他們對(duì)蘇州的傳統(tǒng)文化有著濃厚的興趣。就筆者任教的兩個(gè)班級(jí)來說，調(diào)查表明：非蘇州籍學(xué)生占比均超過了50%，其中對(duì)姑蘇文化感興趣的學(xué)生占比又均超過了70%。

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》提出的基本理念之一是“注意從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，讓他們?cè)谑煜さ纳钋榫昂蜕鐣?huì)實(shí)踐中感受化學(xué)的重要性

，了解化學(xué)與日常生活的密切關(guān)系，逐步學(xué)會(huì)分析和解決與化學(xué)有關(guān)的一些簡單的實(shí)際問題”。

有著2500年悠久歷史的姑蘇文化孕育了一大批與化學(xué)工藝相關(guān)的技術(shù)門類

：陶瓷、冶金、造紙、印染等。春秋時(shí)期吳國先進(jìn)的鑄劍術(shù)、明清時(shí)期陸慕的御窯金磚燒制工藝、桃花塢的木刻年畫、花色繁多的吳綾等都蘊(yùn)含著豐富的化學(xué)知識(shí)原理。

受此啟發(fā)，筆者嘗試將姑蘇文化融入化學(xué)課堂，從而在充實(shí)教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，為學(xué)生增添久違的親切感，激起他們的情感共鳴，提高他們的學(xué)習(xí)興趣，并且在一代又一代的精神傳承中，彰顯姑蘇文化包容古今、持久不息的生命力。

整理姑蘇文化中的化學(xué)資源及其在教材中對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，筆者發(fā)現(xiàn)明清時(shí)期陸慕的御窯金磚燒制工藝中包含鐵的氧化物發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)原理。而這部分內(nèi)容正是初中化學(xué)教學(xué)與考試中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，于是筆者設(shè)計(jì)了“御窯金磚的燒制與鐵及其氧化物”專題復(fù)習(xí)教學(xué)。

二、教學(xué)過程

（一）拋磚引玉——拋“金磚”引制作工藝

（教師播放《故宮：養(yǎng)心殿》片段，展示相關(guān)圖片。學(xué)生欣賞。）

師同學(xué)們可知道御窯金磚？當(dāng)年它可是大名鼎鼎的皇家御用，尋常百姓家根本用不起。

（教師PPT呈現(xiàn)如下材料。學(xué)生閱讀。）

1.“金磚”名稱的由來。

所謂金磚并非用黃金制作的磚頭，而是大型方磚的雅稱，是專為皇宮燒制的細(xì)料方磚。御窯金磚顆粒細(xì)膩、質(zhì)地密實(shí)，敲之作金石之聲

。因其專運(yùn)北京“京倉”，供皇室御用，所以稱為“京磚”，后逐步演化為“金磚”。因其產(chǎn)自蘇州相城陸慕御窯村，因此又名“御窯金磚”。

2.金磚制作工藝中的化學(xué)原理。

御窯金磚制作技藝繁復(fù)，工序多達(dá)二十余道，其中主要工序有選泥、練泥、制坯、裝窯、燒制、窨水、出窯、打磨等。道道工序，環(huán)環(huán)緊扣，一道不達(dá)，前功盡棄。而這每一步的工序中，都包含著很多的化學(xué)知識(shí)。

3.紅磚的“紅”和青磚的“青”。

燒制磚瓦的原料黏土是包含了大量黑色腐殖質(zhì)（主要成分是碳）和亞鐵鹽等物質(zhì)的混合物。磚瓦分為紅磚和青磚兩類。

紅磚燒制過程中要不斷將空氣鼓入窯中。燃料燃燒提供了磚瓦燒制所需的高溫，而腐殖質(zhì)中的碳也會(huì)與充足的氧氣結(jié)合形成二氧化碳，所以磚胚的黑色消失；同時(shí)過量的氧氣把+2價(jià)鐵的化合物氧化為紅色的三氧化二鐵，從而形成了紅色的磚體。

青磚燒制時(shí)要比紅磚燒制多一道工序，即磚胚被燒到一定溫度時(shí)，將水慢慢灌入窯頂。由于窯內(nèi)溫度很高，水變成水蒸氣，大量的水蒸氣將空氣排出窯體，起到隔絕空氣的作用。這時(shí)，胚體在缺氧的環(huán)境下繼續(xù)加強(qiáng)熱，由于燃料燃燒缺少氧氣，導(dǎo)致燃料的不完全燃燒，從而產(chǎn)生一氧化碳，同時(shí)形成大量的炭黑顆粒；而水蒸氣遇到灼熱的炭黑顆粒也會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，同時(shí)產(chǎn)生氫氣，這些氣體都具有強(qiáng)還原性，能將生成的三氧化二鐵還原為黑色的氧化亞鐵和黑色的四氧化三鐵。同時(shí)，還有一部分炭黑顆粒則慢慢滲入磚胚的縫隙中，最終形成了青灰色的青磚。

師老師先考一考同學(xué)們：咱們蘇州的陸慕金磚屬于紅磚還是青磚？

生青磚。

[設(shè)計(jì)意圖：這一環(huán)節(jié)旨在使學(xué)生通過閱讀資料，了解陸慕御窯金磚的燒制工藝，并為下一個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)做準(zhǔn)備。]

（二）移花接木——提煉資料中的物質(zhì)信息

師閱讀完上述材料后，請(qǐng)大家來試一試：上述閱讀材料中涉及哪些初中化學(xué)學(xué)過的物質(zhì)？

（學(xué)生回答。）

師（出示表1）

請(qǐng)同學(xué)們完成表格，嘗試將這些物質(zhì)進(jìn)行分類。

（學(xué)生完成后，教師實(shí)物投影一名學(xué)生的表格內(nèi)容并請(qǐng)另一名學(xué)生做點(diǎn)評(píng)。）

師（出示圖1）剛才我們對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行了初步分類，現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們繼續(xù)完成物質(zhì)類別的思維導(dǎo)圖。

[設(shè)計(jì)意圖：這一環(huán)節(jié)，教師帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)了有關(guān)物質(zhì)分類的知識(shí)，為后續(xù)環(huán)節(jié)

復(fù)習(xí)物質(zhì)的性質(zhì)做了必要的準(zhǔn)備；引導(dǎo)學(xué)生正確地書寫化學(xué)式，也為下面環(huán)節(jié)書寫化學(xué)方程式

做了準(zhǔn)備。]

（三）層層遞進(jìn)——探究“金磚”顯色的成因

師通過閱讀文獻(xiàn)資料，同學(xué)們已經(jīng)了解到紅磚和青磚的制作工藝。紅磚的“紅”和青磚的“青”分別是由哪些物質(zhì)引起的？

生紅磚的“紅”是由

Fe2O3引起的，青磚的“青”是由FeO、Fe3O4和炭黑顆粒共同引起的。

師同學(xué)們，這里涉及幾種鐵的氧化物？

生三種。

師你能標(biāo)出鐵元素在這三種氧化物中的化合價(jià)嗎？

（學(xué)生標(biāo)注化合價(jià)。）

師你能將三種氧化物按照鐵元素含量由低到高的順序排列嗎？

生鐵元素含量由低到高：Fe2O3

師通過計(jì)算，你能歸納出元素種類相同的化合物中所含某種元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)高低的判斷方法嗎？

生比較化合物中所含元素的原子個(gè)數(shù)比。

師請(qǐng)同學(xué)們反過來判斷一下三種含鐵氧化物中氧元素含量的高低。

生氧元素含量由高到低：Fe2O3>Fe3O4>FeO。

[設(shè)計(jì)意圖：這一環(huán)節(jié)，教師由“金磚”的顏色說起，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)了三種鐵的氧化物，并將化合價(jià)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算融合了進(jìn)來，拓寬了專題復(fù)習(xí)的知識(shí)面。]

（四）環(huán)環(huán)相扣——找出化學(xué)反應(yīng)原理并寫出化學(xué)方程式

師請(qǐng)同學(xué)來回答：哪一種氧化物是富氧環(huán)境下的產(chǎn)物？

生Fe2O3。

師判斷準(zhǔn)確！因此紅磚和青磚哪一個(gè)在富氧環(huán)境中生成？哪一個(gè)在缺氧環(huán)境中生成？

生紅磚在富氧環(huán)境中生成，青磚在缺氧環(huán)境中生成。

師如果要使Fe2O3轉(zhuǎn)變?yōu)镕eO和Fe3O4，我們?cè)撛趺醋觯?/p>

生加入還原劑奪氧。

師還原劑可以是什么物質(zhì)？

（學(xué)生思考。）

師（提示）文獻(xiàn)資料中有提過哦！

生C、CO和H2。

師現(xiàn)在讓我們回到資料，請(qǐng)大家再次閱讀青磚燒制工藝流程，找出你能寫出的化學(xué)反應(yīng)方程式，寫在學(xué)案上。

（學(xué)生寫出：C+H2O高溫CO+H2；C+2Fe2O3高溫4FeO+CO2；C+6Fe2O3高溫4Fe3O4+CO2；

CO+Fe2O3高溫2FeO+CO2；CO+3Fe2O3高溫2Fe3O4+CO2；H2+Fe2O3高溫2FeO+H2O；H2+3Fe2O3高溫2Fe3O4+H2O；C+CO2高溫2CO。）

[設(shè)計(jì)意圖：這一環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了一組化學(xué)方程式的書寫，以開放性的答題方式，不僅提升學(xué)生書寫和配平化學(xué)方程式的能力，而且促使學(xué)生關(guān)注化學(xué)方程式發(fā)生的具體情境，讓學(xué)生學(xué)會(huì)在真實(shí)的情境中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，實(shí)踐化學(xué)知識(shí)運(yùn)用于生產(chǎn)、生活實(shí)際的學(xué)科理念。]

（五）反思提高——回歸教材，尋疑解惑

師在實(shí)驗(yàn)室中，我們用CO還原Fe2O3來模擬煉鐵。（出示表2）查閱資料，可知在不同的溫度下還原的產(chǎn)物不同。結(jié)合我們寫出的化學(xué)反應(yīng)方程式和查閱的資料，你能對(duì)CO還原Fe2O3后得到的黑色粉末做個(gè)猜想嗎？假定黑色粉末由一種物質(zhì)組成。

生取樣，用吸鐵石吸引。

生取樣，加入足量稀鹽酸。

師我們一起來看滬教版初中化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)第124頁介紹的產(chǎn)物檢驗(yàn)的方法。據(jù)此，你能得到什么啟示？

生不能僅用吸鐵石吸引來檢驗(yàn)產(chǎn)物。

生檢驗(yàn)產(chǎn)物時(shí)加入的稀鹽酸要足量。

生反應(yīng)可能得到的還原產(chǎn)物種類較多，因此必須控制好溫度，不能用酒精燈代替酒精噴燈。

師大家總結(jié)得都不錯(cuò)。請(qǐng)大家課后繼續(xù)完成學(xué)案上與此有關(guān)的一道中考模擬題。

[設(shè)計(jì)意圖：教材既應(yīng)是復(fù)習(xí)的出發(fā)點(diǎn)，也應(yīng)是其歸宿點(diǎn)。設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)旨在讓學(xué)生回歸教材。]

參考文獻(xiàn)：

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[2] 孫葉，王偉群.地方文化背景下化學(xué)教學(xué)資源的開發(fā)[J].化學(xué)教與學(xué)，2010（5）.