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        古詩文中化學(xué)教學(xué)資源的開發(fā)與利用*

        2021-02-07 02:41:52吳晗清孫夢婷
        關(guān)鍵詞:化學(xué)教學(xué)學(xué)生

        吳晗清,孫夢婷,唐 波

        (1.首都師范大學(xué)教師教育學(xué)院,北京 100037;2.貴陽市第二十一中學(xué),貴州 貴陽 550002)

        0 引 言

        化學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?,詩是浪漫的,古人以獨特的視角,將?yán)謹(jǐn)?shù)幕瘜W(xué)知識融入浪漫精美的詩歌中,留給了后人極其珍貴的筆墨.古人通過對化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)的悉心觀察與獨特的文學(xué)審美,以及對化學(xué)在社會生活中應(yīng)用的精彩描述,創(chuàng)作了無數(shù)優(yōu)美的詩篇[1].在中華傳統(tǒng)文化中,與化學(xué)相關(guān)的工藝包括制陶、煉銅、煉鐵、釀酒、燒煤、造紙、瓷器和火藥等[2],古詩文是古代科學(xué)文化記載與傳承的一種形式,許多古詩文中蘊含著大量有趣的化學(xué)知識.因此,化學(xué)與古詩文有著不解之緣.習(xí)近平總書記到北京師范大學(xué)考察時明確提出,“我很不希望把古代經(jīng)典的詩詞和散文從課本中去掉……我覺得‘去中國化’是很悲哀的.應(yīng)該把這些經(jīng)典嵌在學(xué)生的腦子里,成為中華民族的文化基因.”中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化是習(xí)近平總書記十八大中講述治國理念的重要源點,傳統(tǒng)文化早已經(jīng)從歷史中重新走了出來,擁有了新時代的豐富內(nèi)涵[3].古詩文是中華傳統(tǒng)文化的一部分,其擁有悠久的歷史文化內(nèi)涵,且已深入到人們的日常生活中.隨著新課程改革和素質(zhì)教育的不斷深入,古詩文在當(dāng)前的教育教學(xué)中受到了高度的重視.

        將古詩文引入中學(xué)化學(xué)教學(xué),不僅是落實《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》[4]中強調(diào)的“注重挖掘中華民族傳統(tǒng)文化蘊含的思想觀念、人文精神,增強文化自信,提升人文素養(yǎng)”,還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、活躍課堂氣氛,拉近化學(xué)與生活的距離[5],引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會、自然、環(huán)境、能源、資源、健康和安全等問題,在化學(xué)教學(xué)中滲透人文精神,促進(jìn)學(xué)生人文素質(zhì)與科學(xué)素質(zhì)的同步提高[6],達(dá)到人性與知性的統(tǒng)一[7].可見,進(jìn)行化學(xué)相關(guān)的古詩文教學(xué)具有學(xué)科教育和文化傳承的雙重功能.

        現(xiàn)有與化學(xué)相關(guān)的古詩文教學(xué)研究,主要包括對古詩文的解讀和化學(xué)教學(xué)情景引入等.吳茂江[8]通過解讀唐太宗李世民的《詠燭二首》,詳細(xì)地介紹了該詩中所涉及的化學(xué)知識,包括蠟燭的來源、結(jié)構(gòu)、主要成分及燃燒時的化學(xué)變化等;吳茂江和吳文瑞[9]通過解讀明代于謙的《詠煤炭》,介紹了煤炭的生成、分類、化學(xué)組成和用途等;王國崢[10]通過對明代于謙的《石灰吟》進(jìn)行解讀,闡述石灰的制取和用途;馬娟娟[11]以高三一節(jié)氧化還原反應(yīng)課的教學(xué)設(shè)計為例,將古詩文中有關(guān)氧化還原反應(yīng)的素材引入教學(xué)中,構(gòu)建信息情境,把化學(xué)課堂與古詩文結(jié)合起來,使課堂更具詩情“化”意;吳志勇和楊廣斌[12]將古詩文引入化學(xué)課堂的教學(xué)模式,展示化學(xué)學(xué)科之美,以希冀改變學(xué)生對化學(xué)的片面認(rèn)識,提高化學(xué)學(xué)科的吸引力,使更多學(xué)生選修化學(xué),培養(yǎng)更多社會所需的化學(xué)人才;鮑繼才[13]根據(jù)教學(xué)實踐,總結(jié)出在化學(xué)教學(xué)中可以用古詩文導(dǎo)入、激趣、營造意境、探究和總結(jié)等.

        目前,將古詩文資源融合在中學(xué)化學(xué)教學(xué)的研究論文較少,且已有相關(guān)研究缺乏對古詩文中涉及的化學(xué)知識進(jìn)行體系化的歸納與整理,且從研究方法來看,均沒有涉及實證研究.因此,本研究以北京市中學(xué)生為研究對象,調(diào)查并分析中學(xué)生對古詩文中的化學(xué)認(rèn)知和知識現(xiàn)狀,在已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,整理中學(xué)教學(xué)中與化學(xué)學(xué)科相關(guān)的古詩文資源,并提出相應(yīng)教學(xué)建議.

        1 問卷調(diào)查

        1.1 調(diào)查對象

        以420名北京市普通高中三年級學(xué)生為研究對象,均為同一高中平行班學(xué)生,且都已在高考中選考化學(xué)學(xué)科.

        1.2 問卷設(shè)計

        問卷設(shè)計共包括學(xué)生對古詩文的化學(xué)感知和古詩文中相關(guān)化學(xué)知識點2部分內(nèi)容.

        1.2.1 學(xué)生對古詩文的感知

        古詩文的化學(xué)感知問卷部分包括學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)行為和認(rèn)知3個維度,以選擇題形式呈現(xiàn),采用李克特5點計分方式:1非常不符合、2比較不符合、3不確定、4比較符合和5非常符合,共8道試題,總分40分.詳細(xì)試題如表1所示.

        表1 學(xué)生對古詩文的化學(xué)感知

        1.2.2 古詩文中的化學(xué)知識點

        結(jié)合已有文獻(xiàn)研究及化學(xué)課程內(nèi)容的分類,本研究將古詩文中的化學(xué)知識點分成4個維度,即化學(xué)物質(zhì)、化學(xué)現(xiàn)象、化學(xué)原理和化學(xué)操作手段,問卷以問答題形式呈現(xiàn),學(xué)生需寫出相關(guān)古詩文所涉及的4個維度內(nèi)容,共10道試題,各10分,總分100分,詳細(xì)試題中涉及的詩句如表2所示.

        表2 古詩文中的化學(xué)知識點涉及的詩文

        1.3 數(shù)據(jù)處理

        利用Excel軟件分析數(shù)據(jù),分別計算2份問卷內(nèi)容的整體、每道題和每個維度下的得分情況.

        2 問卷調(diào)查結(jié)果

        2.1 調(diào)查整體情況

        共發(fā)放問卷420份,回收有效問卷408份,問卷有效率為97.14%.

        2.2 學(xué)生對古詩文的化學(xué)感知情況

        化學(xué)感知得分為7~40分,平均成績?yōu)?2分;在學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)行為和認(rèn)知3個維度的平均分分別為14、6和12分;比較符合和非常符合喜歡閱讀古詩文人數(shù)共計305人,占總?cè)藬?shù)74.75%;75.98%的學(xué)生認(rèn)為化學(xué)課堂上增加古詩文教學(xué)內(nèi)容后,課堂參與度提升、學(xué)習(xí)效率提高和文化自信增強,這表明學(xué)生對古詩文的態(tài)度非常積極.

        2.3 古詩文中的化學(xué)知識點測查

        化學(xué)知識點測查部分得分為10~100分,平均分為60分;化學(xué)物質(zhì)、化學(xué)現(xiàn)象、化學(xué)原理和化學(xué)操作手段的平均分分別為35、11、8和6分;第1和3題的平均分較高,分別是9和10分,第7和10題的平均分較低,分別是2和1分.數(shù)據(jù)顯示:學(xué)生對古詩文中的化學(xué)知識掌握情況不容樂觀,其中古詩文中蘊涵的化學(xué)物質(zhì)掌握的情況要明顯高于化學(xué)現(xiàn)象、化學(xué)原理和化學(xué)操作手段,得分較高的題是學(xué)生曾學(xué)習(xí)過,且是化學(xué)教學(xué)中出現(xiàn)頻率較高的經(jīng)典詩文.部分題干中蘊涵的化學(xué)知識是外顯的、教師課堂上引用或?qū)W生在練習(xí)時碰到過的,學(xué)生的平均分均較高;反之,需要學(xué)生加以分析推理才能得出的結(jié)論或生僻的古詩文,學(xué)生的平均分均較低.

        3 教學(xué)資源開發(fā)

        現(xiàn)有調(diào)查結(jié)果表明,學(xué)生對化學(xué)相關(guān)的古詩文很感興趣,學(xué)習(xí)態(tài)度積極,但是對古詩文中的化學(xué)知識掌握情況不容樂觀,對其理解能力和水平較低.因此,對古詩文中的化學(xué)知識進(jìn)行系統(tǒng)地整理和合理教學(xué)是非常必要的,以下將從化學(xué)物質(zhì)、化學(xué)現(xiàn)象、化學(xué)原理和化學(xué)操作手段等4個方面搜集整理出若干古詩文實例以及相關(guān)應(yīng)用.

        3.1 化學(xué)物質(zhì)

        不同物質(zhì)在古詩文中的稱呼不同,本文將化學(xué)物質(zhì)按照單質(zhì)(金屬、非金屬)和化合物(無機物、有機物)區(qū)分,古詩文中常涉及的化學(xué)物質(zhì)詳細(xì)信息列于表3.如氧化鐵(Fe2O3)稱呼為赭,赭指赭土,又稱燒褐鐵礦、燒赭土、鐵丹、鐵紅和紅粉等,外觀為紅棕色粉末.《詩經(jīng)》有云“赫如渥赭,公言錫爵”,借Fe2O3的顏色形容人臉色紅潤.因此,教師在介紹Fe2O3的性質(zhì)時,在無實物的情況下,可以借助這句詩文直觀又形象地說明Fe2O3的顏色.金(Au)的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,一般情況下很難與其他元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng),因此,在自然界以游離態(tài)形式存在.淘金,是由于沙與Au的密度不同,把含有金屑的沙粒在水中蕩洗,沙子隨水蕩出后得到Au[14],將淘金的過程描述成詩句,就有了唐代劉禹錫的《浪淘沙》中膾炙人口的詩文,“千淘萬漉雖辛苦,吹盡狂沙始到金”.硝酸(HNO3),具有強氧化性、強酸性,能腐蝕大多數(shù)金屬.清代《本草綱目拾遺》中記敘“強水”為“性最烈,能蝕五金……其水至強,五金八石皆能穿漏,惟玻璃可盛.”這里的強水就是指HNO3.

        眾所周知,酒與詩有著不解之緣,《詩經(jīng)》收錄了311篇詩歌,其中與酒有關(guān)的詩歌有50篇左右;歷朝歷代的古詩文中都有酒的位置.酒是有機混合物,含糖物質(zhì)在酶的催化下(或谷物發(fā)酵)形成酒,其主要成分是乙醇(C2H5OH),酒香源自酯類的氣味.有關(guān)酒及氣味描述的詩歌包括:《大雅·江漢》中的“秬鬯一卣”,秬鬯是用黑黍和郁金香草釀成的一種香酒;《大雅·行葦》曰“酒醴維醹”,醹是酒味醇美的意思;曹操的《短歌行》“對酒當(dāng)歌,人生幾何?何以解憂,唯有杜康”;王維的《送元二使安西》“勸君更盡一杯酒,西出陽關(guān)無故人”;李白的《客中行》“蘭陵美酒郁金香,玉碗盛來琥珀光”等名句都是有關(guān)酒的描述.古詩文中有對酒的描述為“綠酒”,如白居易的《問劉十九》“綠蟻新醅酒,紅泥小火爐”;陶淵明的《諸人共游周家墓柏下》中“清歌散新聲,綠酒開芳顏”;王穉登的《新春感事》“紅顏薄命空流水,綠酒多情似故人”;晏殊的《清平樂·春花秋草》“勸君綠酒金杯,莫嫌絲管聲催”等.此處將酒的顏色描述為綠色,這與釀酒的過程和承酒的容器有關(guān),如在原料、酒麹和泉水搭配得當(dāng)是有可能釀造出綠色的美酒[15];古時常用青銅制品作為酒的承裝容器,容器中的銅(Cu)發(fā)生電化學(xué)腐蝕,生成的產(chǎn)物是堿式碳酸銅(Cu2(OH)2CO3),亦即銅綠.釀酒的過程中也會涉及過濾、蒸餾等實驗操作,食物的發(fā)酵、葡萄糖的分解諸如此類的化學(xué)反應(yīng)等,下文將會提及.

        表3 古詩文中的化學(xué)物質(zhì)名稱匯總

        3.2 化學(xué)現(xiàn)象

        常規(guī)的化學(xué)現(xiàn)象也是古詩文描述的對象,如分子熱運動、丁達(dá)爾現(xiàn)象和膠體聚沉和電泳反應(yīng)等,詳細(xì)對應(yīng)詩句列于表4.分子熱運動描述的是分子的擴散現(xiàn)象,即一切物質(zhì)的分子都在不停地進(jìn)行無規(guī)則的運動.“遙知不是雪,為有暗香來”“零落成泥碾作塵,只有香如故”等詩句描述的就是這類現(xiàn)象.“江流宛轉(zhuǎn)繞芳甸,月照花林皆似霰”生動形象地展示出月光透過樹林枝葉間的縫隙照在鮮花上產(chǎn)生的丁達(dá)爾現(xiàn)象.“原其理,蓋巫咸乃濁水,入鹵中,則淤淀鹵脈,鹽遂不成,非有他異也.”講述的是鹵水(MgCl2、CaCl2)中加入巫咸水,鹽不會結(jié)晶,是由于巫咸水是濁水,含有大量的膠體,若與陽離子(Na+、K+、Ca2+和 Mg2+等)相遇,會立即凝聚形成沉淀,造成鹽離子(Na+、Cl-)含量減少,從而影響食鹽結(jié)晶,是膠體的聚沉現(xiàn)象.

        3.3 化學(xué)原理

        從人類會使用火開始,化學(xué)便與人類結(jié)下不解之緣.古詩文中描述化學(xué)反應(yīng)原理的詩句不少,本文將化學(xué)反應(yīng)分為非氧化還原反應(yīng)和氧化還原反應(yīng),與化學(xué)原理對應(yīng)的詩句如表5所示.杜甫在《客從》中記載:“客從南溟來,遣我泉客珠.珠中有隱字,欲辨不成書.緘之篋笥久,以俟公家須.開視化為血,哀今征斂無.”大致意思為客人送了一顆珍珠,時間過了很久,想打開箱子看一看,但珍珠卻不見了,化為烏有.這是由于珍珠的主要成分是碳酸鈣(CaCO3),當(dāng)周邊是酸性潮濕環(huán)境時,CaCO3會與空氣中二氧化碳(CO2)發(fā)生反應(yīng),溶解生成易溶于水的碳酸氫鈣(Ca(HCO3)2),造成珍珠消失[16],即 CaCO3+H2O+CO2======Ca(HCO3)2.

        表4 古詩文中的化學(xué)現(xiàn)象匯總

        表5 古詩文中的化學(xué)原理匯總

        古人從事冶煉、石油開采和黑火藥制備等都可以在古詩文中找到記載,如《秋浦歌十七首》“爐火照天地,紅星亂紫煙”中,描寫了當(dāng)時冶煉金屬的場景.我國在金屬冶煉方面歷史早、技術(shù)高,鋼和鐵先后在商朝、西漢出現(xiàn)并使用[17].關(guān)于石油最早的文字記載是沈括的《夢溪筆談》“鄺、延境內(nèi)有石油,舊說高奴縣出脂水,即此也.生于水際,沙石與泉水相雜,惘惘而出,土人以雉尾挹之,乃采入缶中.頗似淳漆,燃之如麻,但煙甚濃,所沾帷幕皆黑.”生動形象地描寫了石油燃燒的現(xiàn)象.《贈放煙火者》中“紛紛燦爛如星隕,赫赫喧豗似火攻”,描寫了燃放煙花的壯觀場面,金屬及其化合物在火焰上灼燒時呈現(xiàn)不同的顏色,現(xiàn)稱為焰色反應(yīng),各種鹽和金屬粉末混合在一起,燃放的時候就是萬紫千紅.這里的“喧豗”是指燃放爆竹時發(fā)出的聲響.黑火藥的主要成分是硝酸鉀(KNO3)、硫磺(S)和木炭(C),涉及的反應(yīng)為S+2KNO3+3C=燃=====燒3CO2↑+K2S+N2↑.《本草經(jīng)集注》中記載了區(qū)別硝石和樸消:“以火燒之,紫青煙起,乃真硝石也”,其描述了鈉(Na)與鉀(K)元素焰色反應(yīng)不同,即Na焰色反應(yīng)為黃色,K焰色反應(yīng)為隔著鈷玻璃為紫色.

        3.4 化學(xué)操作手段

        古詩文中涉及的大量化學(xué)實驗操作手段如表6所示,包括升華、蒸餾、重結(jié)晶、分液、萃取和過濾等操作.《本草衍義》中將升華操作描述為“取砒之法,將生砒就置火上,以器覆之,令砒煙上飛著覆器,遂凝結(jié)累然下垂如乳,尖長者為勝,平短者次之”,即用加熱的方法將被提純的固體直接轉(zhuǎn)化為氣體.《本草綱目》中“燒酒”條目中記載了蒸餾操作,“自元時始創(chuàng)其法,用濃酒和糟入甑,蒸令氣上……其清如水,味及濃烈,蓋酒露也”,這利用了互溶混合物的沸點差異進(jìn)行分離.《肘后備急方》中記載了利用水為溶劑萃取青蒿素的操作,“青蒿一握,以水二升漬,絞取汁,盡服之”,即用水萃取攪碎后的青蒿,過濾后取萃取液,即得到青蒿提取物,古籍中有關(guān)青蒿的記載也啟發(fā)了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎獲得者屠呦呦發(fā)現(xiàn)青蒿素.《太平惠民和劑局方》中記載了蠟的重結(jié)晶的過程;《天工開物》中記載了油水分離的方法.

        表6 古詩文中的化學(xué)操作手段匯總

        4 教學(xué)建議

        古詩文中的化學(xué)教學(xué)資源豐富多彩,適當(dāng)?shù)拈_發(fā)與利用能促進(jìn)化學(xué)學(xué)科的教學(xué)效果,在實際教學(xué)中仍需要注意一些問題.課前,教師應(yīng)選取適量且與學(xué)生閱讀能力匹配的古詩文,古詩文的引用量適度,不可偏離教學(xué)目標(biāo),同時所選擇的古詩文盡量通俗或已學(xué)習(xí)的內(nèi)容,便于學(xué)生理解其中蘊含的化學(xué)知識;課中,化學(xué)的教學(xué)與古詩文的講解要聯(lián)系生活實際,這樣可以拓展學(xué)生的視野并提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;課后,教師可以結(jié)合古詩句適當(dāng)且適量編制課后習(xí)題,幫助學(xué)生鞏固所學(xué)化學(xué)知識,引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成在學(xué)習(xí)古詩文時,挖掘化學(xué)知識的良好習(xí)慣,在潛移默化中提高理解問題、分析問題與解決問題的能力,提升學(xué)生的綜合素養(yǎng).

        素質(zhì)教育中,學(xué)科交叉的程度越來越深入;社會發(fā)展中,交叉學(xué)科的優(yōu)勢凸顯.開發(fā)古詩文為化學(xué)教學(xué)所用,也是學(xué)科交叉的一種體現(xiàn).將化學(xué)的知識性和古詩文的人文性“交相輝映”,可激勵學(xué)生在充滿神奇與奧秘的化學(xué)知識寶庫里不斷追尋[18-20],培養(yǎng)學(xué)科交叉學(xué)習(xí)意識.不過受時代的局限性,流傳下來的古詩文不全是有科學(xué)依據(jù)的,部分詩句背后可能還隱藏了一些錯誤解釋[21],所以利用古詩文進(jìn)行化學(xué)教學(xué)時,教師需進(jìn)行科學(xué)分析,謹(jǐn)慎選擇適量且恰如其分的古詩文應(yīng)用于教學(xué)過程中,活躍化學(xué)課堂教學(xué)氣氛.

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