銅文化地域特色與化學課程融合育人機制研究

崔 凱 盛可發 徐汪華

（安慶師范大學，安徽 安慶 230088）

黨的十八大以來，習近平總書記曾多次在重要場合強調“中華傳統文化是中華民族的精神命脈，是涵養社會主義核心價值觀的重要源泉，也是我們在世界文化激蕩中站穩腳跟的堅實根基”[1]。當前基礎教育課程設計應該致力于發揮地域特色文化的引導作用，以“文”化人從而立德樹人。銅陵作為中國古銅都，是青銅文化重要發源地之一，傳播青銅文化，弘揚青銅精神，這不僅是文化自信的表現，也是建構文化自信的重要手段。地域特色文化蘊含著的豐富的課程資源和素材塑造了地方教育場所獨特的精神內質，并不斷開發出新的育人機制，更迭先進的教學理念。因此，對銅文化地域特色所蘊含的化學課程資源展開研究，并探究銅文化地域特色下育人機制的革新就有著重要的現實意義。

一、“銅文化”蘊含豐富的化學課程資源和素材

課程是教育活動的核心，并具有地域性的特點。杜威在設計兒童課程時，就進行了社會經濟研究和鄉土歷史探討。銅文化地域特色蘊含豐富的教育課程資源，并具有開放性、實踐性和社會性的教學特點。

（一）青銅器的元素分析——元素分析方法

微量元素的分析方法被廣泛應用于青銅器的分類和溯源工作中。通過采用波長色散射線熒光光譜法，我們可以檢驗青銅器、土壤、陶、泥芯等樣品中的元素成分。該技術不僅成熟便捷，而且靈敏度較高，—次就能測定多個主量元素。同時，我們可以用電子顯微鏡技術幫助分析和觀察物質表面化學和物理性質，來獲取物質表面形態的信息。元素分析方法是學生解釋宏觀化學現象、辨析微觀化學結構的重要化學分析方法。《普通高中化學課程標準（2017年版）》提出了化學核心素養：“宏觀辨識和微觀探析”“科學探究與創新意識”。核心素養要求學生從宏觀層面掌握物質的性質和變化規律，從微觀層面解析宏觀現象的本質內因，同時培養學生利用化學方法解決生活實際問題的探究精神和創新意識。教師在教學過程中，可以以化學核心素養培養為導向，創設真實、科學的教學情境，利用化學儀器對青銅器進行元素分析，引導學生掌握測定未知化學物質的元素含量。同時，在學生的最近發展區內，遵循學生同化、順應的心理認知規律，拓展出有機物相對分子質量的測量、紅外光譜、核磁共振氫譜等物質檢測的一般方法。

（二）青銅器是金屬冶鑄史上最早的合金——合金的認識

安徽省銅陵市出土了兩件商代酒器，腹部飾有饕餮紋，給人以威嚴和神奇的時代感。這兩件青銅器從紋飾到器形上看，與湖北黃陂盤龍城出土的商代前期的爵、斝基本相同，距今約3,500年左右。值得注意的是，兩件器物的表面都呈鐵銹色，顯然是含鐵量較高所致，這和銅陵出土的不少青銅器表面都為鐵銹色的現象相吻合，因為銅陵地區礦體中的銅礦石含鐵品位較高。青銅器實際上因為含有多種不同含量的元素，因此顏色和物理性質也表現出一定的差異性。例如在青銅器的煉制過程中加入一定量的錫元素，通過調節合金中銅與錫的配比，從而達到改變青銅器性能的目的，讓青銅器的物性表現得更加堅硬。青銅器是學生認知金屬及合金的良好素材。青銅器是金屬冶煉史上最早的合金，青銅并非純銅，而是摻入了多種元素的合金。青銅器作為合金物質的典型代表，它既是學生深度學習金屬、合金的優秀案例，又是將青銅文化、青銅精神融入德育課程中的重要載體。新課標在《物質的性質與應用》中對金屬與金屬礦物的學習提出了要求，建議在教學情境中引入我國古代合金材料的鑄造過程，了解古代勞動人民在金屬及金屬材料領域的研究成果，同時與時代科學前沿結合，引導學生了解金屬、合金在人類生產生活、社會發展中重要作用。作為教育管理者，可以利用銅陵特色地域文化，將課堂移入青銅器實踐教學基地，以物育人，通過對青銅器鑄造遺跡的觀察、討論和實驗，引導學生習得學科知識。以文化人，在對青銅鑄造史的回顧中，感知古人勤奮堅毅、奮發圖強的青銅精神，無聲中熏染學生鍥而不舍、堅忍質直的價值認知。

（三）陶范——傳統的無機非金屬材料

陶范是鑄造青銅器的陶質模型。2012年，銅陵師姑墩遺址出土了陶范等冶鑄遺物，是我國考古學界第一次在長江南岸用科學方法發現的鑄銅痕跡[2]。范的材料主要是黏土，其次是細砂。從范的制作可以看出，燒瓷器的過程是瓷土中礦物從無規則混合狀態到形成化學鍵成為部分結晶的過程，從其原料成分和制作工藝來判斷，其主要成分和傳統的無機非金屬材料陶瓷一樣，都是無機硅酸鹽材料。傳統的無機非金屬材料是高中化學必修模塊重要的學科知識。2022年化學新課程標準在《物質的組成和結構》中3.3中要求，教師要通過科學史體會科學家探索物質的組成與結構的智慧，初步學習利用物質的性質和化學反應探究物質組成的基本思路和方法。以銅文化元素為基點，將陶范的鑄造引入化學課堂教學的情景中，創設陶范鑄造的真實情景，認識無機非金屬材料的組成、性質和應用，同時類比引入玻璃、水泥等傳統無機非金屬材料的性質和應用，如下表1。銅陵師姑墩遺址發掘出來的陶范，經過科學分析出富含多種常見、典型的金屬和非金屬氧化物。如下表2[2]。非金屬氧化物和無機硅酸鹽的知識融合，可以通過“陶范的組成是什么？”這一課題為介質，進行進階式學習，引導學生在同化、順應中進行自然認知。

表1 無機非金屬材料知識表

表2 銅陵地區青銅器樣品的注量元素XRF分析結果（%）

（四）青銅器的全面腐蝕——電化學腐蝕

青銅器往往都是埋藏在地下數千年之久，由于地下各種氧化劑和腐蝕物質的影響，都受到了一定程度的損壞。青銅器的腐蝕種類有很多，但是青銅病所造成的危害是最嚴重的，一般情況下青銅病的蔓延難以得到控制，輕則造成重要青銅器表面銘文圖案被腐蝕，從而嚴重損害文物的考古價值，重則導致青銅文物腐化潰爛以至穿孔，喪失其存在價值。而青銅病的銹蝕機理之一便是電化學腐蝕[3]。課程體系中，電化學是《化學反應與能量》中重要的知識板塊，是學生學習情況考察和評價內容中核心部分。同時，新課程標準對教師的教學過程也提出了新的要求，主張在引導學生掌握物質的變化規律和反應原理時，基于真實的教學情境，多角度地分析和解決生活、生產中的化學問題。基于此，在“原電池”的課堂教學中，可以利用青銅器電化學腐蝕的良好教學素材，以情景驅動教學，以素養設定導向，學習電化學學科知識的同時，培養學生的科學探究與創新意識的核心素養。

圖1 青銅器電化學腐蝕微觀解析圖

青銅器電化學腐蝕的反應機理如下：

金屬腐蝕類型之一吸氧腐蝕，其陰極為雜質形成的惰性電極，空氣中的氧氣通過接觸電極材料參與反應，得到電子生成氫氧根進入電解質溶液中。

銅作為活潑電極優先參與反應，在實際腐蝕過程中，銅在電化學反應中作陽極，失去電子變成Cu2+/Cu+進入電解質溶液中。

如果陰極和陽極區域較近，銅離子就會與氫氧根離子發生反應，從而在青銅器表面生成氧化亞銅。其反應方程式為：2Cu++2OH-→Cu2O（銅銹）+H2O

（五）青銅精神——承載化學核心素養發展

銅陵作為中國古銅都，擁有久遠的青銅發展歷史，青銅文化也融入這個社會運行之中，青銅精神作為一種不懈奮斗、堅韌不拔的拼搏精神，像一個歷久彌新的烙印，在城市的上空發光發亮[4]。學習青銅文化、青銅精神是培養化學核心素養的良好途徑。教師帶領學生參觀安徽銅陵金牛洞古采銅遺址，通過親身體驗古時候簡陋的生產方式和惡劣的生產環境，想象古代勞動人民僅僅靠著原始的粗糙的勞動工具，創造出燦爛古銅都文化的神奇，觸發學生們對學習科學技術和實現崇高理想的劇烈共情，將古銅都精神融入德育培養中，引導學生樹立正確的價值認知和良好的社會責任感。

二、“四線式”遞進式教學模式

銅陵區域豐富的“銅文化”元素為中學化學教學活動提供了良好的課程素材和情境資源。教學活動設計應該以化學核心素養培養為導向，創設銅文化真實教學情景，建立“情境線”“活動線”“知識線”和“素養線”四線合一的教學模式（見圖2）。

圖2 “四線式”教學模式框架圖

（一）情景線——創設真實情境，激活思維定式

新課標在全文多次對“教學情境”的創建提出要求。任何知識的產生都有其產生、發展的情景，任何知識的啟發和獲取都可以基于情境活動而展開，“情景線”是指教師根據銅文化地域特色，創設多種具有啟發性的教學環境，引導課程活動的開展和理論知識的輸出。銅文化歷史和“屠呦呦的青蒿素”“侯德榜制堿法”等典型的教學素材一樣，蘊含了中華民族傳統文化與先進技術飽含的思想觀念和人文精神。同樣，教師在教學過程中，應該將教學情境創設在博物館、銅文化遺址、銅文化景觀或者圖書館等真實場景中，引導學生進行實地探究，引發情感和思想的共情，進而傳承和弘揚青銅精神，樹立正確的價值認知，發展學生創新意識、科學態度和社會責任等化學學科核心素養。

（二）活動線——設置活動任務，承載素養發展

“活動線”是基于情境線創設的真實問題情境，讓學習者真實體驗探究過程的預設活動。將教學課堂置于基于現存的珍貴的銅文化物質遺產，讓學生通過參與實踐活動而體驗銅文化的悠久歷史，親身體驗化學知識的偉大和厚重，進而設計活動探究，例如“銅銹的成分？”“青銅器顏色的奧秘”和“青銅器的電化學腐蝕”等，在學生新、舊知識的沖突中，通過小組實驗、收集證據、認知推理等過程建立自己的認知結構，同時，學生們在進行科學探究時，也能體驗古代勞動人民的刻苦鉆研的崇高精神，培養學生們的科學態度和社會責任。

（三）知識線——關聯教材知識，理論源于生活

“知識線”是學生在教學情境中通過活動的探究，獲得親身體驗，根據實驗數據進行分析處理和推理論證所獲得新的知識的過程。通過情境激發學生濃厚的學習熱情，引導學生挖掘銅文化歷史中蘊含的豐富的化學知識和原理。銅文化所蘊含的理論知識豐富，涵蓋了“金屬與合金”“無機非金屬材料”、“電化學”等模塊知識，這些都屬于高中階段升學考試考察評價的重點內容。新課程標準主題2：常見無機化合物及其應用，課標要求結合實例認識金屬、非金屬及其化合物的多樣性，了解通過化學反應可以探索物質性質、實現物質轉化，認識物質及其轉化在自然資源綜合利用和環境保護中的重要價值[5]。只有“以生為本”，讓學生在真實情境中主體性地參與到知識的探究和同化的過程中，并熟練掌握“知識線”中的原理和規律，學生在各種升學考試中才可以做到游刃有余。

（四）素養線——核心素養導向，培養全人發展

課程教學內容分為顯性教學內容和隱性教學內容，而隱性教學內容就是著力于發展學生核心素養，充分拓展學習的情景空間、表達空間和思維空間，使學生真正具備解決實際問題的能力。用銅文化素材創設真實教學情境，引導學生參與探究活動，在實踐中獲取理論知識、鍛煉實驗技能，提升文化情懷，發展動態思維。培養學生宏觀辨識與微觀辨析、證據推理與模型認知、科學精神和社會責任的核心素養。

三、銅文化地域特色下育人機制的探索

（一）打造地域特色校本資源，開發項目式學習課程

校本資源是指學校根據教學目標、學情分析和當地教育資源實際情況而建設的學校課程教學資源庫。在化學學科的義務教育階段，教育工作者可以利用銅文化地域特色資源建立校本資源庫，諸如銅文化博物館、圖書館、銅官府創意產業園、北斗銅街等一系列銅文化主題景點。“銅官山1978”文創園展現出了部分古銅都的文化歷史，是古銅都礦工居民遺址的文創項目。文創園記載了老礦工們在歷史長河中的點點滴滴，開采技術和冶煉工具蘊含了豐富的化學理論知識，生活場景也記載了古人對于化學冶煉的聰慧思想和堅韌精神。

銅陵正在和環球文旅集團進行合作，計劃開展以“銅文化”為主要元素的研學課程，包含了《神秘圖騰：銅的紋飾》《地質科考：巖石里的秘密》等13個精品特色研學課程，這種項目式學習是引導學生進行深度學習的有效方式。項目式教學的過程分為三個階段，第一階段是以問題為導向，創設與青銅器相關的真實問題情境，引導學生搜集課程資料，為實地探究夯實知識理論基礎。第二階段是實地調研，對興趣問題展開探究和驗證。學生通過對青銅文化的直觀感受和情感體驗，或者采取科學實驗的方法進行驗證。第三階段是回歸學科專業知識，提升化學學習思維。使其化學專業知識得到建構式的吸收。最后階段是教師對學生在探究學習過程的表現進行過程性和結果性評價，同時對項目式學習的整個過程進行反思，確保在銅文化滲透學習的同時，完滿地完成課程標準所要求的知識目標和素養目標。

（二）推動銅文化教育載體專業化，激活課程思政教育新生態

教育載體是教育過程中承載并傳播教育內容，并被受教育者習得且實踐的方法或實物形體。載體具有承載性、目的性和可控性，它所承載的內容是客觀存在的，是有形的。并且，載體的教育目的和教育主體期望達到的目標是保持一致性的，同時載體的建設和使用受教育主體的設計和控制。教育者通過建設多樣化的銅文化教育載體來注入持久的學習動機，同時將思想政治教育融入載體所呈現的學習內容之中，實現德育的培養和價值的引領。

1.開發活動載體

活動載體是指教育主體為了完成特定的教育目標，有組織、有計劃地開展活動，以銅文化地域特色為主題元素，寓化學學科知識于其中，并使受教育者階段性的提升化學核心素養。蘇聯教育學家蘇霍姆林斯基認為課外活動是學生“智力活動的策源地”，是“學生個性發展的一個重要條件”。中小學教育管理者可以根據學生不同的個性愛好需求，開設不同的銅文化主題社團組織。社團可以定期去文化遺址進行實地研學，并開展化學實驗探究。此外，社團也可以定期舉行主題演講、文藝演出等特色活動，鼓勵學生宣揚新時代新銅都人的崇高的精神信念和美好的希冀向往。在活動的開展和思想的宣揚中，銅文化內涵和青銅精神已經慢慢滲透到學生們的每一個細胞中，他們對地域文化充滿自信并身肩使命[6]。

2.建設物化載體

銅文化物化載體是能夠輔助教育者傳遞教育信息，記錄銅文化歷史事跡或者蘊含青銅精神的文化遺址和人文建筑。對于校園而言，我們可以興建具有精神文化底蘊和相關理論知識的人文景觀和科學展館。將古銅都傳統元素與現代教學知識體系融入一體。在教學建筑、學校公園、校園展館等地方融入青銅元素，通過展覽墻等形式講解青銅器所涉及的化學背景、專業知識和客觀規律，使物化載體達到實用功能、美學功能、教育教學的有機統一。

3.創新精神載體

銅文化的精神載體是指通過學習、理解和踐行，潛移默化中對學生施加德育教育，進行文化熏陶，堅定文化信仰的。創建精神載體的形式多樣化，如創建銅文化社團、校歌校訓、演講競賽和青銅文化讀書節等。通過了解這些飽受歷史和歲月積淀的青銅歷史，在潛移默化中給予學生堅定操守，磨煉意志的精神熏陶，“潤物細無聲”地提高學生的化學素養和價值認知。在搭建多樣化、專業化的銅文化教育載體時，要契合學生的身心發展特點和認知規律，把課程思政教育巧妙的引入到真實的情景中，德育內容既要有足夠的深度和廣度，也要使個體具有富足的參與感和體驗感。在思政課的理論傳授和能力培養之下，通過搭建“活動載體”“物化載體”和“精神載體”，創設多種教學情境，激活課程思政教育的新生態。

（三）提升教師隊伍銅文化教育素養，加強教學過程銅文化價值認知

百年大計，教育為本。教育大計，教師為本。基礎教育階段，教師在育人過程中的主導作用是不可撼動的，教師隊伍的銅文化教育素養是學生掌握銅文化學科知識和涵養青銅文化精神的關鍵。古銅都的歷史和文化一脈相承，除了極具特色的青銅物質遺產，還有愈加寶貴的精神文化財富。教育工作者要提高銅文化底蘊，就要持續的、與時俱進地汲取銅文化前沿理論和精神積淀，從中豐富教學思想、完善學科知識、涵養個人內涵，將銅文化所蘊含的理論知識和青銅精神結合個人的親身經歷，講解給學生們聆聽，知行合一的踐行古銅都鍥而不舍的精神，心系社會發展，用教學、生活中的一言一行以身示范，以此教育學生、感化學生。學生是未來國家發展和社會進步的中堅力量，在教學過程中強化學生對銅文化精神的價值認知，培養學生傳承銅文化的使命感和責任感，是發揮地域文化的教育價值的關鍵。同時，我們應當以危機意識來強化基礎教育階段的地域文化特色教育。銅文化的研究、教育和傳播絕大多數都在科研圈，在當地教育中普遍缺乏深度和廣度，缺乏老師引導下的親身踐行，教師和學校管理者也不是特別重視。因此，作為未來社會的重要建設者，學生應該肩負銅文化傳承使命，不斷提高青銅精神的價值認知。

（四）加強銅文化教育教學研究，建立健全評價－交流－反饋體系

增強銅文化地域特色的教育價值，要從更加寬廣的視角去對待課程構建的諸多環節和過程。銅文化地域特色教育價值的實現，不僅需要思想的共同基礎，也需要制度和體系的保障。我們應該思考教育研究者和決策者、教育者和學習者之間的關聯性，建立教育活動的評價－交流－反饋體系，避免教學活動開展的隨意性。當前，銅文化地域特色沒有發揮很好的教育價值，很重要的原因在于沒有建立教育管理者、教育研究者、教育工作者等群體之間共同合作和交流的平臺，缺乏制度和體系去保障其運行。諸如，如何制定銅文化地域特色教育的教學－學習－評價目標，如何消除教育研究者、教育決策者和教育工作者之間的交流障礙，形成交流機制，是否撥發專項資金由于建立銅文化教育基礎建設和研究工作等等。這些都是銅文化地域特色融入基礎教育的理論和實際問題[7]。建立健全評價－交流－反饋體系，保障銅文化地域特色的教育功能，處理實際教育過程中各種不適切問題，為進一步提升地域文化的教育價值提供交流、研判和抉擇的共享平臺。