傳統(tǒng)洗滌工藝融入中學(xué)化學(xué)課堂的微資源設(shè)計(jì)

摘 要：傳統(tǒng)洗滌工藝是化學(xué)改善人類生活的重要體現(xiàn)，充分體現(xiàn)了化學(xué)知識的社會價值，是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識不可多得的素材.本文通過設(shè)計(jì)了三個教學(xué)片段將“草木灰肥皂”“豬胰子皂”等微資源融入化學(xué)教學(xué)中，豐富了課堂教學(xué)過程，幫助學(xué)生理解相關(guān)的化學(xué)知識，為化學(xué)課堂增添人文氣息，同時提升學(xué)生的民族自豪感，增強(qiáng)學(xué)以致用的意識與能力.

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)；洗滌；工藝；化學(xué)；微資源；設(shè)計(jì)

中圖分類號：G632

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-0333（2024）33-0107-03

收稿日期：2024-08-25

作者簡介：朱穎（1993.9—），女，江蘇省南通人，碩士，中學(xué)一級教師，從事化學(xué)教學(xué)研究.

基金項(xiàng)目：江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃課題“民族科技微資源融入中學(xué)化學(xué)教學(xué)的實(shí)踐研究（D/2021/02/252）”.

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出“應(yīng)注意挖掘中華傳統(tǒng)文化蘊(yùn)含的思想觀念、人文精神，傳承、弘揚(yáng)工匠精神和技術(shù)創(chuàng)新思想”^[1].與舊人教版高中化學(xué)必修教材相比，新版中傳統(tǒng)文化有著更廣泛、更多樣的呈現(xiàn)方式，教學(xué)功能更加注重發(fā)揮引導(dǎo)學(xué)生探索研究、深化理解的作用.所以，我們化學(xué)教師應(yīng)當(dāng)努力收集與化學(xué)相關(guān)的傳統(tǒng)科技，并努力將其融入化學(xué)教學(xué)中，以增強(qiáng)學(xué)生的民族自信和文化自信，同時培育人文底蘊(yùn)和科學(xué)精神.

1 傳統(tǒng)洗滌工藝融入課堂教學(xué)的價值

我國古代的紡織技術(shù)在世界上遙遙領(lǐng)先，絢麗多彩的綾羅綢緞使得古代人民早早穿上了華麗的衣服，但是再華麗的衣物還需要靠“洗滌”才能煥然一新，所以“洗滌”是人們生活中不可缺少的一部分^[2].可見古代人的聰明才智，也是對化學(xué)世界的初步探究，若是將傳統(tǒng)洗滌工藝融入化學(xué)課堂中則可以體現(xiàn)化學(xué)改善人類生活的科學(xué)價值.

早期的“肥皂”不是用皂化反應(yīng)制備的，而是古代人民通過不斷探索和實(shí)踐，利用天然材料加工制得的，有草木灰、豬胰臟、皂莢等.草木灰能夠去污是因?yàn)镵₂CO₃水溶液呈堿性，由此可以設(shè)計(jì)成鹽類水解的問題情境，后來人們在草木灰中添加了貝殼灰，即CaCO₃高溫分解生成的CaO，從而經(jīng)過一系列反應(yīng)生成KOH進(jìn)一步提升去污效果，由此可以設(shè)計(jì)成物質(zhì)轉(zhuǎn)化的問題情境.豬胰臟中含有許多消化酶，可以分解油脂從而具有去污效果，后來人們又在此基礎(chǔ)上添加了碳酸鈉、豬油等40 ℃下反應(yīng)生成高級脂肪酸鈉，這就與現(xiàn)代肥皂比較接近了.由此，可以設(shè)計(jì)成油脂水解的拓展閱讀，并且還可以圍繞“為什么高級脂肪酸鹽具有去污效果”展開討論，認(rèn)識親水基團(tuán)和疏水基團(tuán).而皂莢由于成分復(fù)雜，不宜深究，但可以給學(xué)生普及“肥皂”一詞的來源，拓展學(xué)生的知識面.教師也可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己的興趣愛好，在課后借助互聯(lián)網(wǎng)去了解這方面的知識，一方面拓展了學(xué)生的知識面，另一方面幫助學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)這方面的知識.

2 傳統(tǒng)洗滌工藝的微資源設(shè)計(jì)

2.1 草木灰“肥皂”

早在周代人們就用草木灰洗滌衣物，利用了K₂CO₃溶液呈堿性的特點(diǎn)來除油污，由此可以設(shè)計(jì)成鹽類水解的問題情境.鹽類的水解是《水溶液中的離子反應(yīng)與平衡》一章中最為抽象的一節(jié)內(nèi)容，是很多學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，所以需要建立有趣的問題情境來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.趣味性的化學(xué)小故事可以營造積極的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，再加上草木灰洗滌的趣味小實(shí)驗(yàn)，可進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的求知欲，幫助學(xué)生理解難點(diǎn)知識.具體設(shè)計(jì)如下：

[資料卡片]我國史書中最早的肥皂是草木灰（主要成分是K₂CO₃），周代《禮記·內(nèi)則》中記載：“冠帶垢，和灰清漱；衣裳垢，和灰清浣.”譯文是“帽帶臟了，和著草木灰洗；衣服臟了，和著草木灰洗”^[3].草木灰具有洗滌作用是因?yàn)镵₂CO₃水溶液呈堿性，油脂在堿性條件下容易發(fā)生水解.

[實(shí)驗(yàn)方案]①在燒杯內(nèi)壁刷上少量油，再加入適量冷水和草木灰洗滌，用手觸摸一下燒杯內(nèi)壁，判斷油污是否清洗干凈；②再加入適量熱水和草木灰洗滌，判斷油污是否清洗干凈；③測一測K₂CO₃溶液的pH值.

[思考與討論]①為什么K₂CO₃溶液呈堿性？②為什么草木灰洗滌時用熱水效果更好？

2.2 草木灰“肥皂”的改進(jìn)

秦朝則是在草木灰洗滌的基礎(chǔ)上混合了“貝殼灰”的物質(zhì)，即CaCO₃高溫分解生成的CaO，CaO和水反應(yīng)生成Ca（OH）₂，K₂CO₃再和Ca（OH）₂發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成CaCO₃和KOH，KOH是強(qiáng)堿，堿性比K₂CO₃強(qiáng)，所以去污效果優(yōu)于草木灰.由此可以設(shè)計(jì)成物質(zhì)轉(zhuǎn)化的問題情境.物質(zhì)轉(zhuǎn)化這節(jié)課的重點(diǎn)不僅僅在于知道由金屬轉(zhuǎn)化到鹽、非金屬轉(zhuǎn)化到鹽的方法，更重要的是建立元素守恒的觀念.從新課改后的試題來看，很多無機(jī)工藝流程的推斷對于我們來說是陌生的，這種情況下物質(zhì)轉(zhuǎn)化的已有知識在這類情境中用處不大，而是要運(yùn)用元素守恒的規(guī)律進(jìn)行推斷，所以我們得在平時教學(xué)中建立陌生情境引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用元素守恒的觀念.具體設(shè)計(jì)如下：

[思考與討論]我國的絲綢早在古代就已經(jīng)聞名天下，美輪美奐的絲綢體現(xiàn)了古代人民做工的精巧，也體現(xiàn)了高超的印染技術(shù)，而印染關(guān)鍵就在于印染前的精練，先秦科技著作《周禮·考工記》中記載：“練帛，以欄為灰，渥淳其帛，實(shí)諸澤器，淫之以蜃，清其灰而盝之……” 簡言之，就是將蚌殼（CaCO₃）煅燒分解得到蚌殼灰，再用水浸泡得到蚌殼灰水，然后再與草木灰（K₂CO₃）混合反應(yīng)生成KOH來除絲膠中的油污以及其他雜質(zhì)，起到洗滌的作用.請同學(xué)們用化學(xué)方程式表示由CaCO₃到KOH的轉(zhuǎn)化過程.

對于基礎(chǔ)比較薄弱的同學(xué)還可以借助問題鏈降低思考與討論的難度，并且要成立合作小組，由組長帶來組員一起研究.組員既包括化學(xué)成績較好的學(xué)生，也包括學(xué)困生，以在相互交流中實(shí)現(xiàn)班級學(xué)生整體進(jìn)步，具體設(shè)計(jì)如下：

問題1：蚌殼灰水與草木灰（K₂CO₃）發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成KOH，根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象和學(xué)生的化學(xué)知識，可以推斷蚌殼水含有什么物質(zhì)？

問題2：蚌殼灰水是蚌殼灰和水反應(yīng)得來，根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象和學(xué)生的化學(xué)知識，可以推斷蚌殼灰含有什么物質(zhì)？

問題3： CaCO₃分解還生成了什么物質(zhì)？

問題4：書寫陌生情境方程式時要用什么方法？

2.3 皂莢

皂莢是皂莢樹的果實(shí)，具有洗滌的功效，早在魏晉時期就已經(jīng)有人用皂莢洗滌.現(xiàn)代有研究者提取了皂莢的汁液進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)皂莢汁液中含有多種表面活性物質(zhì)，它們引起的協(xié)同作用使得皂莢有著良好洗滌功能.這部分內(nèi)容雖然不涉及高中化學(xué)，但可以在皂化反應(yīng)中作為拓展知識，幫助學(xué)生進(jìn)一步理解表面活性物質(zhì)的化學(xué)屬性，以及在具體生活中的應(yīng)用.這個教學(xué)過程讓學(xué)生知道“肥皂”一詞的由來，理解化學(xué)知識，增強(qiáng)課堂的趣味性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情.具體設(shè)計(jì)如下：

[資料卡片]“肥皂”一詞源于一種植物——皂莢，古時候人們就采摘皂莢用于洗滌，而“肥皂”則意味著“肉多肥厚的皂莢”.李時珍《本草綱目》中記載了“肥皂莢”的特征以及“肥皂團(tuán)”的加工方法：“肥皂莢生高山中，樹高大，葉如檀及皂莢葉，五六月開花，結(jié)莢三四寸，肥厚多肉，內(nèi)有黑子數(shù)顆，大如指頭，不正圓，中有白仁，可食.十月采莢，煮熟搗爛，和白面及諸香作丸，澡身面，去垢而膩潤，勝于皂莢也.”

2.4 豬胰子皂

魏晉之后，人們開始用豬胰子制成的澡豆洗滌衣物，也用于潔面.豬胰子之所以具有洗滌功能，是因?yàn)閯游锏囊认僦泻卸喾N消化酶，可以分解脂肪、蛋白質(zhì)和淀粉，主要是油脂的水解.明清時期人們又對澡豆進(jìn)行了改進(jìn)，在原有基礎(chǔ)上添加了碳酸鈉并且加熱，使得油脂在堿性條件下水解，即發(fā)生了皂化反應(yīng)，生成了和現(xiàn)在肥皂相同的成分——高級脂肪酸鹽.這部分內(nèi)容可以在討論完皂化反應(yīng)之后以資料卡片的形式展示，既拓展了學(xué)生的知識面，又增強(qiáng)了學(xué)生的民族自豪感，原來古代也有和現(xiàn)代肥皂相似的地方呀！這時肯定有部分學(xué)生好奇為什么高級脂肪酸鹽可以除油污，課堂的最后可以和學(xué)生討論親水基團(tuán)和疏水基團(tuán).具體設(shè)計(jì)如下：

[資料卡片]現(xiàn)代我們都用洗面奶洗去臉部皮膚逸出的油脂，古代沒有洗面奶人們用什么潔面呢？唐初孫思邈的醫(yī)方著作《千金要方》和《千金翼方》中記載了澡豆的制作方法：將洗凈的豬胰研磨成糊，拌以大豆粉、香料干燥而成.其中大豆粉的作用是氣泡，那么起到洗滌作用的就是豬胰子了，原因是豬胰子中含有相應(yīng)的酶使油脂發(fā)生了水解^[4].澡豆的用途十分廣泛，不僅可以用于潔面，還能用于沐浴、洗滌等，在當(dāng)時深受女子的喜愛.明清時期，人們又對豬胰子皂進(jìn)行了改進(jìn)，將豬胰、砂糖、天然碳酸鈉、豬油、香料等成分按比例共混研磨，并加熱到40 ℃下壓制成型，人們將它稱作“胰子”.由于碳酸鈉呈堿性使得部分油脂發(fā)生了皂化反應(yīng)生成了高級脂肪酸鹽，所以有著較好的去油效果，這就與我們現(xiàn)代的肥皂有些相似了.

[交流與討論]①“胰子”不僅具有良好的去油效果，在洗滌奶跡、汗跡等蛋白質(zhì)污漬的效果也很好，這是為什么？

②為什么高級脂肪酸鹽能夠去油污？

[課后閱讀]（以圖片的形式展示高級脂肪酸鹽的結(jié)構(gòu)）-COONa是親水基團(tuán)，可溶于水，烴基是疏水基團(tuán)，難溶于水但可以溶解油脂，所以在高級脂肪酸鹽的作用下，油脂被多個高級脂肪酸鹽微粒包圍起來，形成乳濁液，將油脂帶出衣物表面.

3 結(jié)束語

將我國傳統(tǒng)洗滌工藝融入課堂可以讓學(xué)生體會到化學(xué)的實(shí)用性，古代科技著作的引用可以為化學(xué)課堂增添人文氣息，同時還能提升學(xué)生的民族自豪感，以問題鏈的形式對基本原理進(jìn)行層層揭秘可以鍛煉學(xué)生的問題解決能力.這些教學(xué)過程和舉措，可以幫助學(xué)生脫離書本和教師的桎梏，充分理解化學(xué)知識的本質(zhì)內(nèi)涵和社會價值，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生更強(qiáng)的學(xué)習(xí)熱情，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性.總之，我國傳統(tǒng)科技與化學(xué)課堂的有機(jī)結(jié)合能夠高效地促進(jìn)內(nèi)容目標(biāo)、能力目標(biāo)和素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，未來還可以嘗試將多個微資源串聯(lián)起來設(shè)計(jì)成情境貫穿始終的一堂課，或者將某種傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)成校本課程，并且開展合適的課堂教學(xué)活動，帶領(lǐng)學(xué)生遨游于化學(xué)知識的海洋，以此拓展學(xué)生的知識面，增強(qiáng)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣.

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：83.

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[3] 榕嘉.肥皂古今科普談[J].四川絲綢，2023（4）：52-53.

[4] 沈國軍，金陽，張麗，等.皂莢提取液的理化性能研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（30）：17196-17197.

[責(zé)任編輯：季春陽]