李瑞哲 高紅艷 邱超

摘要：基于考古研究，了解化學學科在考古研究中的作用，開展“化學揭開歷史的神秘面紗”的教學設計，向學生展示化學學科在文物年代鑒定，文物保護，人文歷史領域的重大作用，為學生化學核心素養(yǎng)的養(yǎng)成提供了新思路。

關鍵詞：考古;化學;教學設計;化學核心素養(yǎng);同位素

文章編號：1008-0546（2022）02x-0034-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02x.009

一、人類文明的發(fā)展需要化學支持

三星伴月數千載，重啟發(fā)掘再探秘。三星堆遺址出土的神秘青銅神樹，迷人的青銅縱目面具，高大的青銅大立人，權杖等，震驚世人[1]。在面對這些文物的時候，不自覺地讓人深思是否真的有外星生物存在？古老文明到底是怎樣的？時隔三十五年，近期，所有人的目光又都重新聚集在再探三星堆遺址的這件事上，發(fā)掘當天，央視新聞也采取現場直播的方式向世人展現三星堆遺址的考古工作，經過考古人員的小心發(fā)掘，現場出土了大量的象牙制品，黃金面具殘片等珍貴文物，再次震驚世人，一連幾天三星堆考古的話題霸占熱搜，網友們更是稱此次發(fā)掘為“沉睡三千年，一醒驚天下”，然而我們不得不思考，人類文明到底是從何時起源？考古發(fā)現的文物是屬于哪個朝代的，距今有多少年的歷史？地下發(fā)掘的奇形怪狀的物品是來自外星嗎？如何保護這些發(fā)掘文物不受破壞等等一系列問題。這些問題我們不能隨意猜測和定論，如何科學的回答這些問題，就需要人們使用化學知識來進行測定和論證。

二、考古研究成果應用于教學的可行性

從學生學習興趣看可行性：創(chuàng)設良好的教學情境，能使學生厘清理論與實踐及新舊知識間的關系和矛盾，在認知方面，能更好處理形象與抽象，感性與理性之間的問題[2]。從學生的好奇心出發(fā)，讓學生如同身臨考古現場，感受考古發(fā)現的魅力，體會化學對人類文明的重要性，同時能夠激發(fā)學生的興趣，在問題探索中掌握知識，使課堂學習不再枯燥，同時能夠更理智地審視問題，用科學的態(tài)度和知識解釋問題。

從學生心理發(fā)展看可行性：初中生的思維更多的是抽象邏輯，對于所接受到的知識進行自我概括，歸納整理時總會用到具體的形象作為支撐，在過渡到高中階段后，學生思維方式發(fā)生重大轉變，從過去的經驗型變?yōu)槔碚撔停瑢τ谥R的理解更多是理論和經驗同時結合，發(fā)現規(guī)律，拓展視野，自我指導學習。創(chuàng)設考古研究背景，誘發(fā)學生的興趣，從感性和理性的層面上學習知識，能更好地掌握知識，發(fā)展學生的化學核心素養(yǎng)。

三、創(chuàng)設考古研究情境能發(fā)展學生的核心素養(yǎng)

《普通高中化學課程標準（2017年版）》提出化學五大核心素養(yǎng)[3]，并基于化學核心素養(yǎng)劃分了學業(yè)質量水平。首先，在科學態(tài)度和社會責任這一素養(yǎng)方面，明確學生要具有嚴謹的科學態(tài)度，通過不同層次的水平劃分，明確了學生逐漸從不迷信到崇尚真理，尊重科學倫理道德的學業(yè)質量標準，通過創(chuàng)設考古研究情景，體驗人類文明，感受化學魅力，不迷信鬼神傳說，養(yǎng)成科學態(tài)度，明確掌握化學知識后所能發(fā)揮的作用及要擔當的社會責任。其次，通過文物年代鑒定和文物保護，進一步加強學生的變化觀念和平衡思想?；诳脊叛芯壳榫敖虒W，通過提出由淺入深，引人入勝的包含化學知識的考古研究問題，再利用化學知識加以證實或證偽，引起學生關注問題，思考問題，以此使學生證據推理與模型認知素養(yǎng)得到發(fā)展。最后創(chuàng)設考古研究情景還能夠給學生樹立職業(yè)觀念，發(fā)展學生的人文素養(yǎng)和社會責任素養(yǎng)[4]。

四、創(chuàng)設考古研究情景的教學思考

首先，在人教版高中化學必修一第三章金屬及其化合物中，第二節(jié)的資料卡片提及了銅及銅的化合物，并且對于古代為何使用銅制器皿做了簡要說明，并在邊上附帶了考古出土的帶有銅綠[Cu（2OH）2CO3]的銅錢，在用途廣泛的金屬材料這一節(jié)知識內容中，著重介紹了青銅等合金材料，并介紹了河南殷墟出土的司母戊鼎，使學生了解中國古代文明，知道合金相對于單一金屬所具有的優(yōu)點。同時必修二第一章第一節(jié)元素周期表內容中，核素，同位素等知識點，介紹了C的同位素14C在考古文物年代測定中的作用。在學習必修二元素周期表知識的同時可回顧必修一合金的內容，因此筆者認為創(chuàng)設考古研究背景與人教版高中化學必修二第一章第一節(jié)核素的教學內容高度契合。另一方面，考古研究探索了人類文明，推進了歷史、人文、經濟等各方面的發(fā)展，文物保護使文明得以保存。而在考古工作中離不開化學的支持，因此學生在考古情景的學習中，增加化學知識的同時，也豐富各方面的視野，開拓眼界，感悟化學與生活、社會、文明等方方面面的聯系，加強學生對于化學這門學科的認同感。

本文的情景主要選取神秘的地下文物到考古發(fā)掘的文物年代鑒定再到考古發(fā)掘的青銅腐蝕原因及保護這一考古歷程，向學生展現化學知識如何在考古研究中發(fā)揮作用，感受一些科學原理和化學魅力。教學思路如表1所示：

五、教學流程

環(huán)節(jié)1：情境引入——神秘的地下文物[教師]同學們，正式上課之前我們先來看一些圖片（見圖1）觀看完這些圖片之后請同學們告訴老師你們有什么感想？

[學生]這些面具看上去不太像人類的長相，倒像是外星人，這些東西可能屬于外星文明。

環(huán)節(jié)2：文物年代的鑒定

[教師]同學們的猜測很好，碩大的耳朵，前凸的雙眼，咧到耳根的大嘴巴，這些東西從外觀上看確實和我們的面孔有很大的出入，但是專家解釋它們的確不是外星文明。它們距今4800年到3100年左右，是中華文明重要及璀璨的一部分，為古蜀文化[5]，細心的同學會問專家又是如何知道這些文物距今有多少年了呢？

[學生]書本上介紹可以用14C測定文物的年代。

[教師追問]是的，14C可以用于文物年代的測定，那么14126C又是什么關系呢？

[學生]他們都屬于C元素，因為他們的下角標都是6。

[教師]正確，12C和14C質子數相同，左下角可以看出，但中子數不同，前一個中子數是6，后一個是8，我們把質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子互稱為同位素，它們屬于同一種元素，同時，它們各自為核素，同學們結合老師說的和書本能說出核素的定義嗎？

[學生]核素是具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子。

[交流討論]小組交流討論以下問題：在6Li，7Li，23Na，24Mg，14C，14N中33111267

（1）上述中哪兩個互為同位素？（2）上述中哪兩個質量數相等，但不能互稱同位素？

（3）上述中哪兩個中子數相等，但質子數不等，不屬于同一種元素？

[學生]（1）36Li和37Li。

（2）14C和14N。67

（3）23Na和24Mg。1112

[教師]在了解同位素等相關概念后，為什么我們測定文物使用C的同位素14C而不使用C的其他同位素呢？請同學們從資料卡1[6]中獲得答案。

[教師]很顯然14C的半衰期最長，因此選擇它進行年代測定最合適。

[教師]生物死后，放射性碳物質與周圍環(huán)境的停止交換，其中14C含量遵從放射性衰變規(guī)律，逐漸變少?！?4C在產生和衰變過程中處于平衡，它的半衰期（劍橋半衰期）為5730年。經過5730年左右，其生物體內的碳十四會減少為原來的一半。我們可以根據衰變規(guī)律計算出生物與大氣停止交換的年代，知道生物死亡的絕對年代[7]”

[總結]因此同位素雖屬于同一種元素，但是作用卻不相同。

環(huán)節(jié)3：青銅器的保護[教師]在考古研究中，發(fā)掘了大量的青銅器，青

銅是我國使用最早的合金，它是由銅，錫，鉛按照一定比例熔煉出的合金。那么合金有什么優(yōu)點呢？

[學生]相對于單一的金屬，合金在硬度方面可以大于組成它的金屬，在熔點方面也可以低于單一金屬。合金是使用不同的原料，按照一定的配比融合制成的，可根據生產及科研所需進行制備。

[教師]在考古研究中，發(fā)掘出來的青銅器常伴有淺綠色粉狀銹蝕物，如果青銅得不到好的保護，就會損壞掉。這就是常說的青銅病[8]，所謂的青銅病，就是青銅在氯化物，氧氣和水的作用下生成淺綠色粉狀銹蝕物，形成可以重復進行的循環(huán)反應，最終導致器物穿孔，粉化并能夠蔓延的腐蝕現象，氯化物是導致青銅并產生腐蝕現象的根本原因。銅和氯離子作用下形成的循環(huán)腐蝕反應見資料卡2。

銅+氯離子→氯化亞銅（灰白色蠟狀、活性很強）

氯化亞銅+水→氯化亞銅（紅棕色）+鹽酸

氯化亞銅+二氧化碳+氧氣+水→堿式碳酸銅（藍、綠色）

氧化亞銅+鹽酸+氧氣+水→堿式氯化銅（淺綠色粉狀）

氯化亞銅+氧氣+水→堿式氯化銅+鹽酸

銅+氧氣+鹽酸→氯化亞銅+水

[資料卡2]

[教師]青銅器是反映歷史文化內涵的重要文物，從中我們可以了解當時社會的政治、經濟、思想、文化等各個方面，具有極高的歷史文化及藝術價值，因此保護青銅文物，延緩腐蝕也是我們的責任之一。那么同學們能想到有什么保護青銅器的措施嗎？

[學生]控制青銅器所在環(huán)境，干燥，無氯的環(huán)境中有利于保護青銅器。

環(huán)節(jié)4：有朝氣的年青一代

[教師]觀察圖2中的信息，能引發(fā)同學們什么樣的思考？

[學生]在三星堆考古中，出現了更多年輕人的身影，年輕人逐漸擔負起社會責任，為祖國的發(fā)展貢獻了自己的價值。

[教師]國家的希望在青年，民族的未來在青年，社會中最積極，最有生氣的力量是青年，回首百年前的春天，五四青年的吶喊猶如一聲驚雷，喚醒了中國沉淪已久的民族精神，總書記指出“當代青年要有所作為，就必須投身人民的偉大奮斗，必須將個人夢融入國家夢，民族夢”，因此同學們要勤奮學習，用所學到的知識去奉獻自己，為國家的繁榮富強貢獻力量。

[教師]此次通過化學在考古中作用的學習，同學們了解了化學的價值，體會到了化學通過考古延伸出來的對社會、國家、人類文明的貢獻，最后，請同學們課后去查閱資料，思考化學還在社會生活中的哪些方面有著巨大作用，并進行討論。

參考文獻

[1]宋豪新.引人注目的“三星堆上新”考古過程[N].人民日報，2021-03-30（005）.

[2]馬圓，嚴文法，宋丹丹.真實情境與化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展——基于《普通高中化學課程標準（2017年版）》的解讀[J].化學教育（中英文），2019，40（19）：6-10.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[4]張軍.在高中化學教學中發(fā)展學生的社會責任素養(yǎng)[J].華夏教師，2019（28）：8-9.

[5]白路.滿天星斗三星堆光彩奪目[N].成都日報，2021-03-22（014）.

[6]藍高勇，王華，應啟和，楊會，唐偉，吳夏，涂林玲.14C的前世今生[J].中國礦業(yè)，2019，28（S2）：502-504.

[7]錢瑞.論碳十四測年法在考古學的應用和發(fā)展[J].齊齊哈爾師范高等?？茖W校學報，2014（04）：112-113.

[8]和佳樂.青銅銹的轉化及促進腐蝕或保護作用機理研究[D].北京：北京化工大學，2018.

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