基于項目式學習的中學化學校本課程開發

馬玥 莫尊理

摘要：新修訂的義務教育化學課程標準要求在化學課程中融入中國傳統文化。以“非物質文化遺產——鐵器時代保安腰刀的工藝探究”為項目學習總主題，分別從“保安腰刀的介紹鑒賞、制備原料、鍛造工藝、除銹措施、發展現狀”五個子項目，滲透化學、歷史、物理、藝術學科領域，幫助學生在跨學科的真實情境問題解決中理解科學技術與社會環境的相互關系，使傳統文化充分發揮其科學人文的育人價值。

關鍵詞：初中化學；項目式教學；保安腰刀鑄造工藝

文章編號：1008-0546（2022）12-0078-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.12.020

黨的十八大以來國家逐步重視對于中華優秀傳統文化的教育，提出學校進行育人的過程中要將優秀傳統文化的精髓提煉出來進行展示，實現文化育人的目標。2014年教育部也發布《完善中華優秀傳統文化教育指導綱要》，其中明確要求“化學等課程，應結合教學環節滲透中華優秀傳統文化相關內容”[1]。非物質文化遺產作為中國傳統文化的重要表現形式，通過對非物質文化遺產中的信息進行加工挖掘形成寶貴的課程資源，將其在化學課堂中進行充分利用，有效促進中華傳統文化達成育人的目標。本文針對地區性特色非物質文化遺產“保安腰刀”對其進行挖掘分析，利用項目式學習對保安腰刀進行具體教學實施，達到科學教育與人文教育相結合的目的。

一、保安腰刀的介紹及教學應用價值

保安腰刀作為重要的國家級非物質文化遺產，彰顯著中國特色少數民族保安族人民的智慧。據記載保安腰刀最早出現于元代，是蒙古軍隊中一支由保安族先民參加的“探馬赤軍”鍛制的刀具。保安腰刀的主要款式多樣，代表保安族腰刀最高制刀工藝水平的為“折花刀”，見圖1。其主要由刀刃、刀柄、刀鞘三部分組成，刀片由鐵、鋼鍛造而成。刀柄和刀鞘的原材料涉及很多，如銀、銅、鐵、紅銅、黃銅、木料、牛角、羊腿骨、塑料板等。[2]

保安腰刀的制作工藝十分繁瑣，制作簡單一點的保安腰刀要四十多道工序，復雜一點的，像折花刀要八十多道工序。其中主要有四個關鍵步驟，分別是“夾鋼背鐵”“淬火”“煮刀”。[3]其鑄造的精湛技藝見證著中國刀具冶煉史的重大技術革命，也凝結著代代工匠的智慧。作為中國少數民族的三大名刀之一，保安腰刀蘊含豐富的文化內涵，但隨著現如今現代化市場的沖擊，保安腰刀正面臨著鍛造難銷量低，后繼無人傳承的問題。[4]面對這沒落的民族文化瑰寶，對其進行挖掘讓學生在了解保安腰刀的鍛造工藝中進行真實情境問題的解決，培養學生的綜合能力，也能傳承弘揚保安腰刀文化，增強學生民族自信。

二、基于項目式學習的保安腰刀化學資源的挖掘與加工

項目式學習（Project-based learning，簡稱PBL）是建構主義理念指導下，以學生為中心的一種學習方式，主張學生通過一定時長的小組合作方式，解決一個真實世界中復雜的、具有挑戰性的問題，或完成一項源自真實世界經驗且需要深度思考的任務，在解決問題或完成任務的過程中，精心設計項目作品、規劃和實施項目任務，進而逐步習得包括知識、可遷移技能、高級思維能力、關鍵品格等在內的21世紀核心素養。

在保安腰刀的選料、冶煉、制作等工藝中體現著許多化學知識原理，本文對此進行梳理和總結，如表1所示。結合保安腰刀中的化學知識體系將其以項目式學習的方式進行教學設計，讓學生在復雜問題解決過程中了解保安腰刀的文化，感受保安族的工匠智慧。

三、基于PBL項目式學習的開發流程

1．項目目標的設置

本項目式學習課程從保安腰刀的冶煉工藝人手，尋找與化學相關的知識，了解文化傳統，激發興趣，掌握知識，力求達到培養學生核心素養的目的。

①從保安腰刀制作原材料出發，重點分析刀身、刀柄、刀鞘中的金屬材料及其性質用途，了解鐵的冶煉原理、反應、化學方程式以及冶煉過程中廢棄廢渣的處理，了解傳統文化與科學技術的關系。

②通過模擬“淬火”“煮刀”等技藝，科學探究其化學工藝中蘊含的原理知識，從化學的視角分析、解釋生產和生活中的實際問題。

③通過對保安腰刀歷史藝術美的鑒賞，提升學生對傳統文化的了解，通過對保安腰刀沒落的現狀調查，喚醒同學們對民族文化的保護傳承意識。

2．項目任務的拆解

項目式學習需要將學生的具體經驗調動起來，通過設置驅動式問題讓學生進行探索。本課題根據保安腰刀為內容載體，設計總目標為“非物質文化遺產——鐵器時代保安腰刀的工藝探究”。分別以五個項目作為教學重點，在項目中以驅動式問題讓學生在解決具體情境中學習到化學相關的知識，并且感受到保安族人民的智慧與勤奮。具體項目設計如圖2所示。

3．項目的具體實施

“鐵器時代一保安腰刀的工藝”課題從介紹保安腰刀的種類、用途、來源、材料人手學習鐵合金及鐵的冶煉，通過科學實驗“保安腰刀制作中‘煮刀工藝”來探究其中加入明礬的作用，了解金屬及金屬氧化物和酸的反應，通過保安腰刀藝人口述，喚醒非物質文化遺產的保護意識。

項目任務一：保安腰刀的介紹鑒賞

【教師活動】展示實物保安腰刀——折花刀，介紹保安腰刀的歷史：由優秀工匠組成“探馬赤軍”打造，種類繁多，其中著名的有三大種類——什樣錦、波日季、折花刀。保安腰刀鋒利無比，可以輕松剃發、剃須，本地居民所使用的宰羊剝皮的刀大都為保安族刀匠鍛制。

【學生活動】了解保安腰刀的歷史、種類、用途，觀察保安腰刀其刀鞘刀柄顏色搭配鑒賞，刀片刻制圖騰花紋，感受其藝術之美。

設計意圖：直觀鑒賞保安腰刀的藝術之關，激發對保安腰刀文化的好奇心；了解保安腰刀的歷史、種類，激發學生興趣；了解保安腰刀用途（當地學生家中大多有保安腰刀，用途也較為廣泛），激發學生以往生活經驗，引入項目主題。

項目任務二：保安腰刀的制作原料

【教師活動】提問：保安腰刀的原料是由哪些金屬材料制成的呢？

【學生活動】交流對比鐵合金、銅合金的種類、組成、性質、用途，理解性質與用途之間的關系。

【教師活動】提問：保安腰刀的刀身制作原材料需要生鐵和鋼，是怎么冶煉的呢？播放實驗室利用一氧化碳還原三氧化二鐵的視頻，通過中考題講解一氧化碳還原三氧化二鐵反應流程。

【學生活動】回顧鐵礦石的種類及鐵的冶煉，默寫其化學方程式、實驗現象、實驗注意點結合教材，思考實際鐵的生產中，所用的原料和產物一般都含有雜質，其主要雜質成分。

設計意圖：運用類比的方法對比合金種類、成份、用途，體會性質與用途的關系，深入挖掘保安腰刀制備中原料的來源，培養學生追根溯源的科學精神，結合中考題進行鐵的冶煉講解，體會中考中對知識點的考查方式，促進學生對知識的理解。

項目任務三：保安腰刀的制作工藝

【教師活動】播放視頻：保安腰刀的制作工藝，根據相關資料講解保安腰刀鍛造工藝中的關鍵步驟，炒煉生鐵、鍛打工藝、淬火技術，拋光刀刃。并提出問題——保安腰刀制作過程中炒煉生鐵的化學原理是什么？保安腰刀制作工藝中為什么要多次鍛打及夾鋼背鐵？保安腰刀中“淬火”的目的是什么呢？保安腰刀為什么刀刃要打磨為斜面呢？

【學生活動】查找資料解釋：炒鐵過程是利用碳在高溫下性質不穩定發生反應生成二氧化碳，將含碳量高的生鐵轉變為含碳量低的鋼，鍛打利用滲碳作用、氧化作用，使鐵和碳相分離，生產出含渣少，軟硬不一，鋼鐵混為一體的毛坯。利用鋼針模擬刀片的“淬火”工藝的實驗，得出“淬火”的目的是提高鋼的強度、硬度、耐磨性。刀刃打磨為斜面則是根據物理力學中的受力原理分析。

設計意圖：通過對保安腰刀的制作工藝視頻的觀看，深入了解河州文化，感受河州手藝人的匠心精神，提高學生的中華民族自豪感。基于真實問題解決的模式讓學生對保安腰刀鑄造工藝進行進一步的了解和分析，理解鍛造技術背后的化學、物理原理，在跨學科的學習中對知識進行靈活運用，培養學生的高階思維。通過模擬“淬火”實驗，了解我國刀具制作的熱處理技術，理解知識與技術的關系，也培養學生的動手能力。

項目任務四：保安腰刀的除銹防銹

【教師活動】提問：保安腰刀的工藝“煮刀”步驟為什么加入明礬？明礬是什么物質呢？它還有什么用途呢？保安腰刀在生活中如何防銹呢？如果用“鹽酸”煮刀會發生什么現象？提供實驗器材與藥品：酒精燈、燒杯、石棉網、藥匙、開水、火柴、生銹刀片、pH試紙、玻璃棒、明礬。

【學生活動】小組交流明礬的作用、鐵銹的主要成分、除銹的原理。默寫稀鹽酸和稀硫酸除鐵銹的化學方程式。小組實驗模擬“煮刀”，并在此過程中，pH試紙檢測明礬溶于水后的酸度。

設計意圖：通過對“煮刀”步驟的深度剖析，感受文化與化學知識的連接性。體會化學推動著人類的發展和科技的進步，提高學生對化學知識的求知欲望通過對“煮刀”實驗進行模擬，感受工匠的辛苦，引導學生珍惜日常物品。通過對“煮刀”實驗原理的挖掘，培養學生的科學探究精神。并且在實驗過程中，提高學生的操作能力小組溝通合作能力，讓學生感受到生活處處有化學，生活處處有實驗。在規范填寫實驗記錄單中，培養學生嚴謹、認真的科學精神。

項目任務五：保安腰刀的傳承現狀

【教師活動】講述河州工匠馬師傅的故事：年近60歲從事保安腰刀制作30年，如今手藝后繼無人的故事。

【學生活動】調查保安腰刀的現狀及造成現狀的原因，由于設備老化，經濟效益低，手藝人越來越少，保安腰刀的傳承面臨著巨大的危機。全班同學針對我們能為保安腰刀的傳承做些什么，自由發言陳述觀點，并繪制關于保安腰刀的手抄報在學校展示。

設計意圖：喚醒同學們的民族文化自覺保護意識。通過全班討論，培養學生的理性思維邏輯與表達能力，也讓同學們在表達中感受到文化是由人類創造，對任何一種文化的保護與傳承，實際上是對人類自身的保護。

四、結語

保安腰刀制作工藝是保安族重要的非物質文化遺產，制作工藝高達80多個步驟，在長久的冶煉和鑄造中，優秀的保安族工匠們不斷完善改進制作工序，提高冶煉熔合技術，打造出精致實用的刀具。每一步精心的制作都體現著保安族人們淳樸、踏實、智慧的工匠精神。結合實際保安腰刀的生產生活和科學研究中的有關物質制備、轉化的實際問題，設計關于化學的真實情境和任務，促進學生多角度分析和解決問題，逐步發展學生的系統思維，增強學生的跨學科意識，促進核心素養的融合發展。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部．完善中華優秀傳統文化教育指導綱要[N]．中國教育報，2014，04（02）：03.

[2]童永東，汪常明．中國少數民族三大名刀的制作工藝[J]．金屬世界，2017 （5）：13-17.

[3]趙倩，掛于腰間的金色文化甘肅保安族腰刀多元一體設計文化探析[D]．重慶：重慶大學，2014．

[4] 汪龍鑫，陳麗麗，孟彤．沒落的民族瑰寶：保安腰刀的傳承與發展的問題研究[J]．新校園（上旬），2016（1）：74．