中华传统文化视域下的初中化学教学实践研究

袁芳

［摘 要］文章将传统文化融入初中化学教学，以唐代文物“鎏金铁芯铜龙”创设教学情境，围绕“国宝选材”“铁铸内芯”“铁上包铜”“国宝防护”“表面鎏金”等五个方面设计教学环节，借助实验探究搜集实验证据，进行推理并构建模型，进而挖掘传统文化承载的化学知识及人文底蕴，引导学生感受我国古代劳动人民的科学智慧，发挥初中化学教学的育人价值。

［关键词］传统文化；初中化学；金属的性质与利用；教学设计

［中图分类号］ G633.8 ［文献标识码］  A ［文章编号］ 1674-6058（2023）26-0063-05

中华优秀传统文化是中华文明的智慧结晶和精华所在，是中华民族的“根”和“魂”。2021年教育部印发的《中华优秀传统文化进中小学课程教材指南》指出：化学是中华优秀传统文化教育的载体，在课程教材中结合学科特点有机融入中华优秀传统文化，有助于培养学生勇于探索、自强不息的精神，坚定文化自信，增强民族自豪感［1］。《义务教育化学课程标准（2022年版）》提出，化学课程要传承中华优秀传统文化，厚植爱国主义情怀［2］。依据化学学科内容体系及其独特的育人功能，将中华优秀传统文化融入初中化学课堂有助于化学学科育人目标的实现。

一、传统文化融入初中化学教学的教育价值

（一）厚植人文底蕴，坚定文化自信

中华优秀传统文化是在中华民族长期发展过程中形成的、有着积极历史作用、至今仍具有重要价值、体现中华民族特点的观念、活动及行为习惯［3］。中华文明源远流长，科技成就一度世界领先。《天工开物》《梦溪笔谈》等古代典籍中记载了众多中国传统科技的辉煌成就。将丰富灿烂的中国古代传统科技渗透到初中化学教学的各个环节，可以让学生在学习化学知识的同时感受传统文化的深厚底蕴，激发民族自豪感，增强爱国情怀，坚定文化自信。

（二）弘扬科学精神，强化创新意识

中华传统文化承载了古代劳动人民探索和改造世界的艰辛历程，蕴含着学科知识的形成与演变。将传统文化与化学教学有效融合，有助于学生感受人类探究能力的发展及科学思维的提升过程。挖掘传统文化中与初中化学教学契合的素材，引导学生从学科角度初步分析并辩证认识传统文化中的科技成就，提出自己的见解，可发展学生的创新思维能力，弘扬科学精神。

（三）丰富教学内容，促进学科融合

我国古代劳动人民在认识物质、分离物质、制造物质等方面的探索成果是中华优秀传统文化的重要组成部分，蕴含着丰富的化学教学素材。传统文化的载体形式主要有经典篇目、人文典故、科技成就、艺术与特色技能以及其他文化遗产等［4］。将传统文化素材适当融入化学教学，不仅可以丰富化学教学内容，而且能将化学与文学、历史、医学、建筑等多个学科有效融合，培养学生的跨学科思维，有效激发学生的学习兴趣。

二、傳统文化融入初中化学教学的案例呈现——以“金属的性质与利用”教学为例

（一）教学内容分析

金属是初中化学体系的重要组成部分之一，是《义务教育化学课程标准（2022年版）》“物质的性质与应用”专题中典型的物质。“金属的性质与利用”的学习是学生由单一物质性质的学习迁移进阶到一类物质性质研究的开端，可以指引后续探究的思维方向和路径［5］。金属材料是生产生活中常见的材料，学生对金属的性质与利用已经有了一定的感性认识，亟待通过实验探究等形式搜集实验证据，借助实验证据进行推理，由感性认识上升到理性认知，构建知识模型。

我国生产和使用金属的历史最早可以追溯至新石器晚期的铜石并用时代，红铜、青铜、生铁、钢铁、铜锌合金等金属材料的演变历程是一部异彩纷呈的化学史［6］。传统文化中与“金属的性质与利用”相关的教学素材来源广泛，形式多样，部分素材见表1。

（二）教学设计思路

龙是中华民族的图腾，是祥瑞与威仪的象征。通过播放纪录片《如果国宝会说话》介绍唐代国宝“鎏金铁芯铜龙”，该国宝以铁铸造内芯，铁上包铜，外层鎏金，整个龙身飞扬舒展，反映出唐代高超的铸造工艺。以“鎏金铁芯铜龙”创设教学情境，以“国宝选材”“铁铸内芯”“铁上包铜”“国宝防护”“表面鎏金”等五个关键词为教学主线，赏析古人在器物造型方面的艺术成就，赞赏古人在使用金属材料方面的杰出智慧。通过一系列科学探究活动，有效提升学生的学科核心素养。教学流程如图1所示。

（三）教学目标

（1）通过了解国宝的造型特点及材料选择，激发学习兴趣，初步形成性质决定用途的观念，感受中国古代的高超工艺，增强民族自豪感。

（2）通过分析用铁铸造内芯的原因，将实验证据与生活经验相结合，推理构建金属与氧气反应的一般模型，有效提升证据推理与模型认知能力。

（3）通过探究铁上包铜的工艺，从“宏—微—符”结合的视角分析并表示反应原理，初步形成元素观、微粒观等化学观念。

（4）通过寻找国宝的防护方法，探究金属与稀盐酸、稀硫酸的反应，培养实验设计及实验操作的能力，初步养成注重实证、严谨求实的科学态度，形成勇于修正或放弃错误观点的科学精神。

（四）教学过程

环节一：了解“国宝选材”的目的

【播放视频】让学生观看视频1，了解“鎏金铁芯铜龙”（见图2）的历史渊源、艺术特色及主要材质。

【提出问题】一件器物为何要选用铁、铜和金三种不同的金属？请结合铁、铜和金的颜色、密度、硬度等性质综合分析。

学生1：三种金属中铁的硬度最大，能够保持龙的飞扬的姿态，不易变形。

学生2：金硬度小，易变形，但是可以使铜龙有美丽的金色光泽。

【提出问题】三种金属的共同使用使铜龙兼具美丽的色泽和飞扬的形态，那么，三种金属是如何完美结合的呢？

设计意图：通过创设“国宝选材”的教学情境，引导学生运用金属的物理性质的共性与差异性分析选材目的，让学生真切感受到利用已有知识解决实际问题的乐趣和成就感，同时渗透爱国情怀，起到弘扬和发展传统文化的作用。

环节二：分析“铁铸内芯”的原因

【播放视频】让学生观看视频2，了解“铁铸内芯”“铁上包铜”“外层鎏金”等制作工艺。

【提出问题】为何是“铁铸内芯”，而不是“铁制外层”？你的判断依据是什么？

学生3：与空气中的氧气有关，铁在空气中容易生锈。

【提出问题】其他金属是否也有类似现象？

学生4：镁条表面容易与空气中的氧气反应形成氧化膜。

学生5：用久了的铝制水壶表面往往比较灰暗，失去金属光泽，应该也是与氧气有关。

【实验探究】通过实验探究铝在空气中的反应，观察并总结实验现象。

【分组实验1】加热铝片。

【实验现象】铝片加热后熔融而不滴落。

【提出问题】请结合铝和氧化铝的熔点、酒精灯火焰温度等信息分析为何会出现“熔融而不滴落”的现象，熔化的是什么，未熔化的物质的结构等。

学生6：铝熔化而氧化铝未熔化。

学生7：氧化铝结构致密，包裹住熔化的铝。若将铝片换成铝粉，反应可持续进行。

【演示实验1】铝粉燃烧。

【提出问题】“表面鎏金”也是为了在表面形成致密的氧化膜吗？

【播放视频】让学生观看视频3，了解黄金加热后的现象。

教师：请结合上述视频及实验证据，构建金属与氧气的反应模型。

学生8：金属+氧气→金属氧化物，属于化合反应。

学生9：金属的性质、金属与氧气的接触面积、金属氧化物的结构等因素均会影响金属与氧气的反应。

设计意图：以“铁铸内芯”为问题情境，从镁、铁与氧气反应等已有知识出发，通过“提出猜测→实验验证→证据推理→构建模型”等流程，引导学生初步了解认识物质性质的一般思路与方法并构建金属与氧气反应的认知模型。

环节三：探究“铁上包铜”的工艺

【资料1】西汉古籍《淮南万毕术》中有“曾青得铁则化为铜，外化而内不化”的记载，“曾青”是硫酸铜溶液。

【分组实验2】实验探究铁钉与硫酸铜溶液的反应，观察并总结实验现象。

学生10：铁钉表面覆盖一层红色物质，溶液颜色变浅。

学生11：溶液颜色由浅蓝色逐渐变为浅绿色。

教师：请结合资料2，从微观角度分析产物并用化学方程式表示反应原理。

【资料2】含有Cu2+的溶液呈蓝色，含有Fe2+的溶液呈浅绿色。

学生12：铁钉表面的Fe与硫酸铜溶液中的Cu2+相互作用，Fe变为Fe2+，同时Cu2+变为Cu覆盖于铁钉表面。随着铁钉表面覆盖的Cu的增加，铁钉表面出现红色，溶液中Cu2+减少而Fe2+增多，溶液顏色变浅，完全反应后溶液变为浅绿色。

学生13：每个Fe失去2个电子变为Fe2+，每个Cu2+得到2个电子变为Cu，反应中存在电子得失。

学生14：CuSO4 + Fe＝Cu + FeSO4。

设计意图：以“铁上包铜”为问题情境引入铁与硫酸铜溶液的反应，引导学生从反应现象、元素守恒、宏微结合等多个角度综合分析物质变化过程及其微观实质，初步形成认识化学变化的系统性思维。

环节四：寻找“国宝防护”的方法

教师：“鎏金铁芯铜龙”保存至今，实属难得。博物馆是如何妥善保存国宝的呢？请阅读资料3，推测其原因并说明依据。

【资料3】博物馆保存金属藏品时必须严格控制空气中二氧化硫、二氧化氮等容易形成酸的气体的含量。

学生15：根据镁可与食醋反应，推测多数金属应该能与酸反应。

学生16：用不同的金属与不同的酸反应进行实验，可以进一步验证金属与酸是否反应。

【分组实验3】分别将1 mL稀盐酸（或硫酸）注入盛有相同大小的镁、锌、铁和铜等金属片的注射器中，观察并总结实验现象。实验装置见图3。

教师：请结合资料4分析产生气体的成分，说明推测依据，最好能给出验证方法。

【资料4】通常状况下，氯气为黄绿色气体。

学生17：从元素守恒的角度推断，产生的气体可能是氢气或氯气。因为产生的气体是无色的，所以可以排除氯气，应该是氢气。

学生18：氢气可以用点燃或与空气比较密度大小的方法来验证。

【分组实验4】检验镁与稀盐酸（或硫酸）生成的气体是否具有可燃性。操作过程见图4。

【演示实验2】利用镁与稀盐酸（或硫酸）生成的气体吹肥皂泡，对比其与空气的密度。实验现象见图5。

学生19：气体可燃且密度小于空气，生成的气体是氢气。

【提出问题】除了氢气，另一种生成物是什么呢？

学生20：从元素守恒的角度分析，镁与稀盐酸反应生成的另一种物质是氯化镁。

教师：请阅读资料5，完成镁、铁、锌与稀盐酸（或硫酸）反应的化学方程式并从物质类别角度分析反应物与生成物。

【资料5】铁粉与稀盐酸（或硫酸）反应一段时间后，溶液由无色逐渐变为浅绿色。

学生21：从物质类别分析，此类反应均为单质与化合物生成新的单质与化合物。

【小结】镁、锌、铁等金属活动性强，均能与稀盐酸（或硫酸）反应，因此需减少金属制品与酸接触。金属与稀盐酸（或硫酸）的反应、铁与硫酸铜的反应都属于置换反应。

设计意图：以“国宝防护”为问题情境引入，利用创新实验探究金属与稀盐酸（或硫酸）的反应，通过对比实验的方式探究金属与酸的反应，引导学生从元素守恒角度推测产物、从物质性质角度检验物质，提升学生的“科学探究”“证据推理”“创新意识”等核心素养。

环节五：感悟“表面鎏金”的意义

教师：请尝试构建金属性质与利用的知识框架。

学生22：分组讨论，建构知识框架（如图6）。

教师：请结合上述框架，重新分析“表面鎏金”的作用与意义。

学生23：黄金的光泽，让国宝有了美丽的外观。金不与氧气、稀盐酸、硫酸铜等物质反应，可以防止国宝被腐蚀。

学生24：鎏金的意义既体现在物理性质，又体现在化学性质。

教师：“鎏金铁芯铜龙”展现了古人利用金属材料的智慧，汽车、高铁、航天飞机是现代人利用金属材料的成就，而未來的金属材料需要你们的研究与开发。

设计意图：感悟“表面鎏金”的意义，不仅能引导学生初步构建金属的知识体系，还能让学生根据知识框架综合分析制作工艺蕴含的化学原理，借此进一步挖掘国宝蕴含的育人价值，提升学生的“科学态度与责任”等核心素养。

三、教学反思

中华传统文化融入初中化学课堂能充分调动学生的学习积极性，提升学生的人文素养，达到立德树人的效果，但是需要教师的长期积累，在日常教学中深度挖掘传统文化蕴含的学科价值。

（一）由“情境引入”到“境脉引领”的转变

“情境引入”是指将传统文化的素材作为情境引入新课，激发学生的学习兴趣。但是如果情境与教学内容没有内在联系，将很难让学生保持学习热情。“境脉引领”则是选择与教学内容适切的传统文化素材，从中抽提出具体的、有逻辑关系的、能够为教学所用的若干情境问题，经过串联或并联成为情境脉络。情境脉络的引领，有助于厘清知识脉络，组织活动脉络，形成结构化的课堂。“境脉引领”有利于充分挖掘传统文化中的学科价值和育人价值，教学中围绕传统文化素材设置由易到难的问题链，可引导学生在解决问题的过程中发现知识间内隐的联系，培养学生的问题解决能力，提升学生的核心素养。

（二）由“知识为先”到“证据为本”的转变

“知识为先”是指以知识传授为教学重点，注重解题能力的提升。“证据为本”是指为学生创设探究情境，引导学生通过观察、实验、调查等手段收集证据，运用比较、分类、分析、归纳等科学方法综合分析证据，推理物质及其变化，进而发展学生的学科思维。本课中的实验证据与逻辑推理见图7。

（三）由“重复验证”到“创新实践”的转变

“重复验证”主要是指按照教材中的实验装置、实验步骤进行实验，得出教材中给出的实验结论。在实验过程中，学生的实验操作技能得到提升，但是科学探究能力方面的提升不足。只有基于实验要求，引导学生对实验装置进行改进和创新，才能有效提升学生的创新实践能力。传统教学中，金属与酸的对比实验多在试管或井穴板中进行，以定性研究为主。“试管”实验，现象明显，但金属与酸的用量较大；“井穴板”实验，药品用量少，但不易检验生成气体。利用注射器与医用三通管进行发生装置与收集装置的一体化设计，优点主要体现在以下方面：（1）节约药品。金属片约0.5 cm2、稀盐酸（或硫酸）约1 mL。（2）操作简便。金属片与稀盐酸（或硫酸）等可以在课前准备，课上直接注入即可，提高了课堂实验效率。（3）定量对比。注射器的刻度有助于学生定量对比加入稀盐酸（或硫酸）的体积以及生成气体的体积，实现“定性研究”向“定量研究”的转变。（4）趣味性强。“点燃肥皂泡”及“肥皂泡升空”等实验操作兼顾了安全性与趣味性。

［   参   考   文   献   ］

［1］  中华人民共和国教育部.中华优秀传统文化进中小学课程教材指南［EB/OL］.（2021-01-08）［2023-08-28］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/202102/t20210203_512359.html．

［2］［5］  中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准：2022年版［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［3］  李群，王荣珍.论中小学中华优秀传统文化课程的开发与实施［J］.教育研究与评论（小学教育教学），2018（7）：95.

［4］  孟潘，孙影，周维维.我国高中化学教科书中“文化自信素材”选择的变迁［J］.化学教育（中英文），2023（13）：12-20.

［6］  张子高.中国化学史稿［M］.北京：北京出版社，2021.