傳統文化資源在中學化學教學中的應用

摘 要：中華優秀傳統文化為中學化學教學提供了豐富的素材。文章以“古法煉銅”為主題，通過資料整理、原理分析、實驗探究、知識鞏固和拓展等教學過程講述傳統文化資源在中學化學教學中的應用，在一定程度上有利于弘揚中華民族優秀傳統文化，培養學生的國家認同感，增加化學教學的多樣性和趣味性，讓學生了解化學在生產生活中的應用，開闊學生的視野，對提高學生學習化學的積極性和培養學生的化學學科素養也起到積極的作用。

關鍵詞：傳統文化;中學化學教學;“古法煉銅”

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A文章編號：2095-624X（2021）37-0064-02

一、選擇合適的主題

銅是人類最早使用的金屬之一，也是生活中常見的金屬。早在史前時代，人們就開始采掘露天銅礦，并用獲取的銅制造武器、工具和其他器皿，銅的使用對早期人類文明的進步影響深遠。在我國商周奴隸社會，青銅的冶煉技術已經有了很高的水平，河南安陽出土的司母戊鼎就反映了當時高水平的青銅冶鑄技術，是世界上最大的青銅器。從科技角度上看，煉銅技術為接下來其他金屬的冶煉作出了重大貢獻，認識其發展過程有助于我們掌握科學發展的規律。關于銅的冶煉，中國歷史上有著豐富的文字記錄，煉銅過程涉及的化學反應主要為氧化還原反應，是中學化學知識的一個重要組成部分，所以煉銅是將傳統文化融入中學化學教學的一個非常好的主題。

傳統文化中可以借鑒的主題有很多，化學理論方面有：古元素學說——八卦說、陰陽說和五行說、古原子說、元氣說等;物質的制備工藝方面有：造紙工藝、陶瓷工藝、釀酒工藝、鐵的冶煉等;物質種類方面有：酸、木炭、煤炭、石油、黑火藥等;因醫藥、煉丹等創造出來的新型器皿如：針灸針、拔罐、飛汞爐（如圖1）等。

二、教學過程設計

（一）各環節開展形式

本課例是圍繞銅的冶煉開展的項目式教學，主要內容包括：資料整理分享、原理分析、實驗探究、知識鞏固與拓展。通過情境線—問題線—探究線—素養線展開。情境線主要有：各種精美銅器（司母戊鼎、越王勾踐劍等）的鑒寶環節;古代典籍詩句的欣賞環節;現代煉銅工藝的了解環節。問題線主要有：銅器能留存至今的原因;銅的冶煉方法有哪些;如何得到高純度的銅。探究線有：銅的性質;活潑金屬置換銅。素養線：始終貫徹宏觀辨識與微觀探析;證據推理與模型認知;實驗探究與創新意識;科學精神與社會責任。

（二）資料整理和原理分析

學生通過查閱書籍和互聯網，收集關于煉銅的資料，歸納整理后進行分類匯總。

1.冶煉方法：主要有火法煉銅和濕法煉銅。

2.記載關于銅的冶煉的典籍有很多，按年代部分抄選如下。

（1）白青得鐵即化為銅?！獫h·劉安《淮南萬畢術》

（2）浸銅之法，以生鐵煅成薄鐵片，排置膽水槽中，浸漬數日，鐵片為膽水所薄，上生赤煤。去刮赤煤入爐三煉成銅。大率用鐵二斤四兩得銅一斤。——《宋史·食貨志》

（3）用礦二百五十籮，炭七百擔，柴一千七百段，……入大旋風爐，連烹三日三夜，方見成銅?！鳌り懭荨遁膱@雜記》

（4）煉礦日扯銅，其法礦千斤用炭七八百斤不等，爐如夾墻，底作圓窠，鋪以炭末……——清·張泓《滇南新語》

3.制備原理：火法煉銅最初利用高溫焙燒含銅的化合物如黃銅礦（CuFeS2）、孔雀石[Cu2（OH）2CO3]等，通過氧化還原反應得到銅，后期為了提高銅的品質，將氧化礦石、硫化礦石冶煉，然后制成不同純度的冰銅再冶煉;濕法煉銅則是利用比銅活潑的金屬鐵，將銅從溶液中置換出來，基本原理為：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。

在整理資料的過程中，學生翻閱了許多古代相關化學著作，體會到了傳統文化的博大精深。有的學生還分享了閱讀獲得的許多知識，如 3000多年前，我國古代勞動人民已經懂得利用將孔雀石與點燃的木炭接觸分解產生氧化銅，將孔雀石還原成金屬銅;中國古代最早記錄“煉銅”一詞并且可以考據的史書是《戰國策·趙策一》;《夢溪筆談》中關于煉銅的名句有“信州鉛山縣有苦泉，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”;濕法煉銅始于唐末五代，盛于宋代，宋代期間濕法煉銅的運用緩解了銅荒;膽水中含銅濃度靠工匠們口嘗膽水的苦澀程度來判定（辨以易牙之口，膽隨味而不同，青澀苦以居上，黃醓而次中?！巍ず樽少纭镀烬S文集·大冶賦》）;火法煉銅歷史更久，應用時間更長，范圍更廣。

（三）實驗探究、知識鞏固與拓展

1.實驗探究

濕法煉銅就是利用金屬的活潑性不同，用較活潑的金屬將較不活潑金屬置換出來，實驗比較簡單。為了增加教學趣味性，教師可以讓學生將不同形狀的鐵制品放入硫酸銅溶液中觀察;火法煉銅受限于實際條件，無法現場演示，可從網上找到古法煉銅的實驗視頻，觀看學習，比較典型的有用孔雀石、木炭在高溫加熱下獲取。實驗結束后，教師可以從制作成本、反應條件、工藝流程、制作效率、產物循環利用等方面和學生一起對比分析，進一步提高學生對實驗探究效果的分析。

2.知識鞏固

以傳統文化知識為素材考查學生的知識掌握情況，在高中各級各類考試中經常出現。教師可以用古詩詞作為題目，考查學生對相關化學知識的理解情況。如2020年全國二卷第7題，用的就是北宋沈括《夢溪筆談》中的名句“信州鉛山縣有苦泉，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”，并以此設置四個選項：A.膽礬的化學式為CuSO4;B.膽礬可作為濕法煉銅的原料 ;C.“熬之則成膽礬”是濃縮結晶過程;D.“熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”是發生了置換反應。以古詩詞為題考查學生對基礎知識的學習情況。

教師也可以將銅的冶煉過程設置成相應的工業流程，并提出問題：①如何提高礦石浸取率;②浸取礦石的方程式怎么寫;③分離提純操作注意事項;④除雜調節溶液pH的方法;⑤流程中的循環使用;⑥流程中的優缺點分析等，以此加深學生對相關知識的理解，提高相應的解題能力。

3.知識拓展

近代煉銅技術比以前有了很大的提升，教師可與學生一起了解近代的煉銅工藝（如圖2），主要包括：①造锍熔煉：使鐵氧化，造渣除去。②銅锍（冰銅）吹煉：氧化冰銅、造渣脫鐵硫，生產粗銅。③粗銅火法精煉 ：氧化粗銅造渣進一步脫除雜質元素，產出陽極銅。④陽極銅電解精煉：通過引入直流電，使陽極銅溶解，在陰極析出純銅，使雜質進入陽極或電解液，從而實現銅和雜質的分離，產出陰極銅，其中關于電解精煉銅的知識是高中電化學的一個重要內容，可加以介紹。比較成熟的現代強化工藝煉銅技術有閃速爐熔煉法和熔池熔煉法，可簡單介紹。中學生通過學習煉銅史，能夠舉一反三，對金屬冶煉的方法也會有一定的了解，對其他金屬的學習也會有比較高的期待。煉銅工業技術的發展，同時也是科學進步的體現。通過學習，學生不僅掌握了中學必備的化學知識，同時也激發了探索化學、學習化學的興趣。

結語

勤勞、智慧的中華民族在漫長的發展過程中，形成的博大精深的中華優秀傳統文化，這是我們在世界文化激蕩中站穩腳跟的根基。青少年是祖國的未來、民族的希望，加強對青少年的中華優秀傳統文化教育，對于培養中華優秀傳統文化的繼承者和弘揚者，推動文化傳承創新，建設社會主義先進文化具有基礎作用。2014年3月，教育部頒布的 《完善中華優秀傳統文化教育指導綱要》指出，高中化學等學科“應結合教學環節滲透中華優秀傳統文化相關內容。鼓勵各地各學校充分挖掘和利用本地中華優秀傳統文化教育資源，開設專題的地方課程和校本課程”。 2017年2月，中宣部就《關于實施中華優秀傳統文化傳承發展工程的意見》答記者問指出：“把優秀傳統文化貫穿國民教育始終、滋養文藝創作、融入生產生活，并提出了一系列相關重點任務和措施，如構建中華文化課程和教材體系……”，教師要利用傳統文化資源，巧妙創設情境，科學地將中華傳統文化資源融入中學化學教學中，促使學生通過了解中華民族對世界化學史的貢獻，感悟中華民族不斷創新、勇于探索的精神，增強學生對傳統文化知識的理性認識，增強民族自信心和自豪感，提高學生分析問題和解決問題的綜合能力，為中華文明的延續和發展發揮自己的作用。

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課題項目：2019年龍巖市基礎教育教學研究立項課題“傳統文化與化學教學的融合”（JX2019002）。

作者簡介：廖華強（1985— ），男，福建龍巖人，碩士，研究方向：傳統文化與中學化學教學。