古代化學傳承與創新的復習策略研究

貴州 史光源

(作者單位：貴州省黔西第一中學)

教育部印發《中華優秀傳統文化進中小學課程教材指南》中提出“我國古人在認識與分離物質、合成物質、制造材料等方面的探索成果，為中華民族乃至整個人類的科技進步和文明發展作出了重要貢獻，是中華優秀傳統文化的組成部分。”《普通高中化學課程標準(2017版2020年修訂)》要求進一步精選學科內容，重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實。結合學生年齡特點和學科特征，落實中華優秀傳統文化等教育內容，努力呈現科技、社會等發展的新成就、新成果，充實豐富培養學生社會責任感、創新精神、實踐能力相關內容。核心素養導向下，學習我國古人在化學方面的探索成果和事跡，既能培養學生的邏輯思維，也能傳承優秀的傳統文化。

中華傳統文化博大精深，其中涉及很多的化學知識，本文用呂傳漢教授的“教體驗、教思考、教表達”(簡稱“三教”)理念指導，開展涉及化學的傳統文化傳承與創新的策略研究。

一、群閱經典名篇，關聯統攝分類

縱觀我國古代化學發展史，技術發明、材料加工、食品加工等均涉及化學知識運用，除現代新行業外，很多領域與現代的方向基本一致，如：制藥類(古代煉丹術或中草藥)、冶金類(古代打鐵法或濕法冶銅)、釀造(釀酒或醬油)、化妝類、繪畫類(顏料制作)、火藥以及造紙等，經搜集整理古代各個領域的生產經驗類的書籍，賞析古人加工過程中化學原理的分析，化學方法的介紹，化學變化的描述及方法論的總結，促使學生在閱讀文字材料時能敏銳地獲取化學信息。如，按行業大類，著名的古代書籍統計如表1所示：

表1 古代化學名篇及分類一覽

經典史料中部分關鍵字或詞組的歸納見表2。如，“凡白土曰堊土，為陶家精美器用”中“陶”是一種傳統硅酸鹽材料；“凡火藥，硫為純陽，硝為純陰”中“硫”指的是硫黃，“硝”指的是硝酸鉀；《本草綱目》中“冬月灶中所燒薪柴之灰，令人以灰淋汁，取堿浣衣”中的堿是K2CO3。

表2 經典史料歸納

續表

再如，《夢溪筆談·器用》原文“古人以劑鋼為刃，柔鐵為莖干,不爾則多斷折。劍之鋼者，刃多毀缺‘巨闕’是也,故不可純用劑鋼”。譯文為“古人做劍用劑鋼做刀刃,用柔鐵做劍身,不這樣,劍就容易斷折。過分剛硬的劍,劍刃容易毀缺，‘巨闕’就是這樣得名的,所以不能全用劑鋼。”由此看出，古代人民就知曉“劑鋼”是鐵的合金，“柔鐵”是純鐵。

二、賞詩學化學，絢麗綻光芒

涉及化學信息的古代文獻除了科技類文本外，在文學類文本中，也不乏例子，從唯美的詩歌中體驗絢麗化學。如，“煮豆燃豆萁，豆在釜中泣”，豆秸燃燒生成新物質的同時，將儲存的化學能釋放出來轉化為熱能、光能；“千淘萬漉雖辛苦，吹盡狂沙始到金”，既涉及混合物分離的基本操作，也說明了不活潑金屬的存在形式。“春蠶到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干”，蠶絲、石蠟在燃燒過程中均發生了氧化反應。“煮豆持作羹，漉之以為汁”中的“漉汁”，涉及的基本操作是過濾。

三、重溫經典成語，再現化學普及

刀耕火耨——古人在播種前放火燒去野草，用余灰肥田。“余灰”指主要成分草木灰K2CO3,還含有鈣、磷等元素，是一種可降低土壤酸性的高效肥料。

火樹銀花——火樹就是指焰火，俗稱煙花，它由上、下兩部分組成，上部裝燃燒劑、助燃劑、發光劑及發色劑，下部裝發射藥劑，發色劑內含不同金屬元素的化合物，燃燒時呈現各種各樣的顏色，稱之為“焰色反應”。

石破天驚——只有火藥爆炸才能產生“石破天驚”的效果。火藥是我國古代四大發明之一，火藥的基本成分為硝石(KNO3)、硫黃(S)及木炭(C)，三者按一定的比例混合加熱后，發生激烈的化學反應，產生大量的光和熱。

抱薪救火、火上澆油、杯水車薪、釜底抽薪這些講的都是可燃物與燃燒現象的關系：抱著柴火去救火，未隔離可燃物，肯定適得其反；向火上澆油，增加了可燃物，只能使火燒得更旺；用一杯水去滅一車柴產生的火焰，水汽化吸收的熱量不足以將溫度降至著火點以下；移走可燃物，釜底抽薪才能從根本上解決問題。

四、熟知造字原則，智慧推斷屬性

一些文學巨著中也有因情節需要提到的中藥方子、毒藥名、陶瓷器、染色法等，此類文本要注意古代化學物質的名稱與現代有所不同，現代文字有偏旁部首提示元素的性質，而古代俗名就需要自己區別了，如：朱砂的有效化學成分為HgO，砒霜的有效化學成分為As2O3。

首先，了解文字的構造原理。金屬的偏旁部首多為“钅”，液體的偏旁部首為“氵”或“水”如溴、汞，氣體的偏旁部首多為“氣”，了解漢字基本的構造原理，可對古文作出簡單判斷。

其次，了解一些物質的俗名。赤銅是純銅，也稱紅銅、紫銅;青銅是銅錫合金，最早利用的合金;黃銅是銅鋅合金;赤鐵是氧化鐵(Fe2O3);磁鐵礦是四氧化三鐵(Fe3O4);爐甘石是碳酸鋅(ZnCO3);倭鉛是鋅(Zn);硝石的主要成分為KNO3;礬是某金屬的硫酸鹽，例如明礬為鋁、鉀的硫酸鹽KAl(SO4)2·12H2O。

了解古文中物質的名稱，對于做題有很大幫助。

【例題】(2020·全國卷Ⅱ·7改編)北宋沈括《夢溪筆談》中記載:“信州鉛山有苦泉,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”。請用所學知識，解答下列問題：

(1)“熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”，該反應的離子方程式為__________________________，若在實驗室模擬“熬之則成膽礬”，所需主要儀器有酒精燈、鐵架臺和________、________。

(2)在東漢時期，古人用烹膽礬之法并將生成的氣體產物通入水中制得硫酸，涉及的化學方程式為__________、__________。

(3)上題描述中沒有涉及的化學反應類型是________

A.離子反應 B.置換反應

C.復分解反應 D.氧化還原反應

(3)C

本題以古代制銅的兩種途徑為情境，考查物質分類、物質的命名及相互轉化能力，落實“證據推理與模型認知”素養，“三教”理念的教學流程如下：

第一，教體驗——情境再現

第一步：建立物質變化框架

第二步：關鍵信息解讀

將苦泉水變成膽礬晶體，主要操作蒸發濃縮，高溫灼燒膽礬分解得到銅；用鐵制容器熬制膽礬，發生置換反應生成銅。

第二，教思考——模型建構

第三，教表達——“宏觀—微觀—符號”三重表征

【練習1】(2021·河北省學業水平選擇性考試·1)“灌鋼法”是我國古代勞動人民對鋼鐵冶煉技術的重大貢獻,陶弘景在其《本草經集注》中提到“鋼鐵是雜煉生钅柔作刀鐮者”。“灌鋼法”主要是將生鐵和熟鐵(含碳量約0.1%)混合加熱,生鐵熔化灌入熟鐵,再鍛打成鋼。下列說法錯誤的是

( )

A.鋼是以鐵為主的含碳合金

B.鋼的含碳量越高,硬度和脆性越大

C.生鐵由于含碳量高,熔點比熟鐵高

D.冶煉鐵的原料之一赤鐵礦的主要成分為Fe2O3

【參考答案】C

【練習2】晉朝葛洪的《肘后備急方》中記載:“青蒿一握,以水二升漬,絞取汁,盡服之……”,受此啟發為人類做出巨大貢獻的科學家是

( )

A.屠呦呦 B.鐘南山 C.侯德榜 D.張青蓮

【參考答案】A

【練習3】宋代《千里江山圖》描繪了山清水秀的美麗景色,歷經千年色彩依然,其中綠色來自孔雀石顏料(主要成分為Cu(OH)2·CuCO3),青色來自藍銅礦顏料(主要成分為Cu(OH)2·2CuCO3)。下列說法錯誤的是

( )

A.保存《千里江山圖》需控制溫度和濕度

B.孔雀石、藍銅礦顏料不易被空氣氧化

C.孔雀石、藍銅礦顏料耐酸耐堿

D.Cu(OH)2·CuCO3中銅的質量分數高于Cu(OH)2·2CuCO3

【參考答案】C