李佳燕 袁 華
(湖南科技大學化學化工學院 湖南 湘潭 411100)
中華民族五千多年的文明史孕育了獨具特色的中華傳統(tǒng)文化,這些博大精深的中華文化是我們的根與魂。為了永續(xù)中華民族的根與魂,2014年4月教育部印發(fā)的《完善中華傳統(tǒng)優(yōu)秀文化指導綱要》強調要分學段有序推進中華傳統(tǒng)優(yōu)秀文化教育,并將其系統(tǒng)地融入課程和教材體系。[1]自此,各級各類學校在教學中開始重視中華傳統(tǒng)優(yōu)秀文化教育工作。2021 年1月,教育部頒布的《中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化進中小學課程教材指南》指出要結合各學科的特點,在學科課程中有機融入相應的中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化內容,并在附錄中明確了各學科的具體要求,為在學科教學中滲透傳統(tǒng)文化指明了方向??梢?,黨和國家高度重視中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的傳承與發(fā)展。因此,非常有必要在化學教育中滲透傳統(tǒng)文化,在試題中加重對傳統(tǒng)文化中化學知識的考查,讓學生意識到化學的發(fā)展與中華傳統(tǒng)文化的發(fā)展息息相關,引導他們感受其中蘊含的民族智慧,接受文化的熏陶,提高文化素養(yǎng),堅定民族文化自信。本文以人教版高中化學必修第二冊中“硫及其化合物”相關內容為例,基于中華傳統(tǒng)文化素材設計教學活動,探究硫及其化合物的性質。
中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化源遠流長,蘊含豐富的化學知識。因此,將中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化融入化學課堂是賡續(xù)文化基因的重要渠道,具有獨特的育人價值。
《普通高中化學課程標準(2017 年版2020 年修訂)》(以下簡稱“新課標”)指出課程內容要落實習近平新時代中國特色社會主義思想,融入社會主義核心價值觀、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、革命文化和社會主義先進文化等教育內容。[2]在新課標的指導下,化學教師要提高自身的文化素養(yǎng),深入學習并提煉中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中與化學教學相契合的文化素材,采取符合學生認知特點的教學方法將傳統(tǒng)文化融入化學課堂,引導學生在文化情境中學習化學知識,培養(yǎng)學生科學思維,弘揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化,落實新課標要求,實現立德樹人的目標。
中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化是新時代鑄魂育人的寶貴財富,是發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)的重要課程資源。教師在化學課堂中有機融入古代實踐探索的技術文明、古籍記載、詩詞歌賦、哲學思想等,有利于豐富教學內容,增強課堂的互動性,提高學生的學習積極性,讓學生在掌握化學知識的基礎上,加強對傳統(tǒng)文化中化學文化的深層次理解和運用,提升學生的專業(yè)水平和文化素養(yǎng),提高學生分析和提取信息的能力,堅定文化自信。
盡管國家對傳承優(yōu)秀傳統(tǒng)文化給予高度重視,但目前在實際教學中,傳統(tǒng)文化在化學教學中的應用情況不容樂觀。文靜[3]、任靜茹[4]、賈潔[5]等通過問卷調查法和訪談法向師生了解傳統(tǒng)文化融入化學教學的現狀,發(fā)現該領域存在諸多問題。首先,從教師層面來看,教師盡管知道在教學中融入傳統(tǒng)文化具有重要意義,但由于自身在傳統(tǒng)文化方面的知識基礎不扎實,缺乏對傳統(tǒng)文化知識和素材的積累,所以在化學課堂上很難游刃有余地融入傳統(tǒng)文化。其次,從學生層面來看,學生對不同類別的傳統(tǒng)文化的關注度存在差異,他們對與生活相聯系的傳統(tǒng)飲食和傳統(tǒng)工藝比較感興趣,而對抽象的哲學思想缺乏探索的欲望。同時,部分學生對化學教材中的傳統(tǒng)文化知識的學習缺乏主動性,不愿意挖掘中華傳統(tǒng)文化中隱藏的化學知識。因此,將傳統(tǒng)文化帶進課堂對廣大教師提出了更新、更高的要求。教師必須不斷提高自身文化素養(yǎng),增強傳統(tǒng)文化知識儲備,找準契合點,合理融合傳統(tǒng)文化與化學知識,創(chuàng)新化學課堂,讓學生在輕松愉快的教學情境中運用化學知識理解傳統(tǒng)文化的內涵,激發(fā)學生的民族自豪感和自信心,進一步繼承和發(fā)揚中華優(yōu)秀文化。
本文選取“硫及其化合物”為載體,按照“位置-結構-性質-用途”的教學思路挖掘并梳理與硫及其化合物相關的古籍記載、傳統(tǒng)工藝以及飲食文化等素材,甄選優(yōu)秀傳統(tǒng)文化并巧妙地穿插于課堂教學中,從物質類別和元素價態(tài)的視角分析和學習硫及其化合物的性質和用途,設計教學思路如表1。
1.1 通過分析硫元素的“價-類”二維圖,預測硫及其化合物的化學性質,培養(yǎng)學生從物質類別和元素化合價的視角研究元素單質及化合物的性質,深化對物質轉化關系的認識;
1.2 通過分析古籍記載,學習單質硫及其化合物的性質和用途,感受化學工業(yè)發(fā)展對社會發(fā)展的重要性,培養(yǎng)學生的民族自豪感、專業(yè)認同感和社會責任感;
1.3 通過小組探究二氧化硫的氧化性和還原性實驗,培養(yǎng)學生的科學探究與創(chuàng)新意識;
1.4 通過了解酸雨對環(huán)境和生活的危害,掌握酸雨的形成過程以及防治方法,培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與社會責任的化學學科核心素養(yǎng)。
[新課引入]史料記載
南界有火山,山傍石皆焦熔,流地數十里乃凝堅,人取為藥,即石硫黃也。——《魏書》
研雄黃末,屑蒲根,和酒以飲,謂之雄黃酒。——《清嘉錄》
火藥乃焰消、硫磺、杉木炭所合,以為烽燧銃機諸藥者?!侗静菥V目》
[學生]分析古籍記載,總結單質硫的用途。
[過渡]硫在古代中國就被列為重要的藥材,除了在醫(yī)藥方面的應用,其他領域也有硫的身影。古人用雄黃酒來解毒殺蟲,用一份硫、兩份硝酸鉀和三份木炭混合來制黑火藥,其反應式為:
[設計意圖]通過分析史料,了解硫黃在生活中的用途,進而引入新課——走進重要的非金屬元素硫的世界。介紹端午節(jié)喝雄黃酒的風俗,了解雄黃酒的功效,激發(fā)學生學習化學的興趣;分析火藥的反應原理,使學生了解我國古代人民對化學物質及其性質的認識過程,進一步感受古代人民在科技方面取得的成就,加深對中國古代化學工藝技術的了解,傳承優(yōu)秀文化,增強文化自信。
2.1 聯系預測,認識硫單質的性質
[評價任務1]分析古籍中的化學知識,診斷并發(fā)展學生的提取信息和綜合應用的能力。
[布置任務,學生思考]硫黃在自然界中廣泛存在(圖1)。閱讀教材,總結硫單質的物理性質,并結合硫元素在自然界的存在形式,繪制硫元素的“價-類”二維圖,預測硫單質的化學性質。
圖1 硫元素在自然界存在的示意圖
[學生]學生歸納硫單質的物理性質,繪制二維圖(圖2),從化合價的角度看,硫單質既有氧化性又有還原性。
圖2 硫元素的“價-類”二維圖
[過渡]硫單質的化學性質比較活潑,能與許多金屬單質及非金屬單質發(fā)生反應。[7]古人也有如下記載:
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石硫黃,能化金銀銅鐵,奇物?!渡褶r本草經》
丹砂燒之成水銀,積變又還成丹砂。——《抱樸子》
[布置任務,學生思考]分析古籍中涉及的化學反應,思考如下問題。
(1)硫能與金屬單質發(fā)生反應,思考硫與鐵粉反應的產物;
(2)思考為什么變價金屬不能被硫氧化到最高價,而氯氣卻可以將變價金屬氧化到最高價。
(3)實驗室不小心打破溫度計的水銀球,該如何處理?
(4)在元素周期表中,S、Cl 處于同一周期且左右相鄰,參照氯氣與氫氧化鈉溶液的反應,從物質類別和化合價角度推測硫與氫氧化鈉溶液的反應。
[教師總結]教師評價,引導學生總結硫單質的物理性質和化學性質。
[設計意圖]古人的實踐探索中蘊含著古代勞動人民的化學智慧。借助古籍中硫能氧化銅、鐵等金屬,創(chuàng)設問題情境,掌握硫單質氧化性的強弱。分析古籍中丹砂加熱分解成水銀,積變成丹砂的反應原理,了解古人“煉丹術”的思想,感受古代人民在化學領域的探索精神,感悟化學和傳統(tǒng)文化的魅力,激發(fā)學生探索傳統(tǒng)文化中化學知識的好奇心。
2.2 實驗探究,認識二氧化硫的性質
[評價任務2]通過實驗探究,診斷并發(fā)展學生的科學探究與創(chuàng)新意識。
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澹水在磺山之下,日出磺氣上騰,東風一發(fā),感觸易病。雨則磺水入河,食之往往得病以死?!杜_海使槎錄》
[學生]分析古籍,總結二氧化硫的性質。
[追問1]二氧化硫有毒,那為什么要在食品中添加二氧化硫呢?
[追問2]二氧化硫僅僅是溶解在水中嗎?二氧化硫是否與水發(fā)生反應?如果反應,該如何證明?
[追問3]如果想要預測二氧化硫的化學性質,我們可以從哪些視角進行分析?
[追問4]如何設計實驗來證明二氧化硫的氧化性和還原性?
[實驗探究,分組實驗]證明二氧化硫的氧化性和還原性。
在點滴板中加1 滴實驗試劑,再將針筒中少量SO2水溶液注射到實驗試劑中。
實驗試劑:二氧化硫的水溶液、高錳酸鉀溶液、氯水、硫化氫溶液等。
[學生]設計實驗,觀察實驗現象,寫出化學反應方程式。
[教師]分析學生化學方程式的書寫情況。
[設計意圖]引導學生解釋古籍,總結二氧化硫的性質,提高學生提取信息能力。設計一系列問題引導學生思考為什么食品中會添加二氧化硫,呈現與學生認知相沖突的事實資料,使學生意識到化學對社會生活發(fā)展的重要性,促進學生觀察生活中的化學現象,并用化學知識解釋化學現象。
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楊梅及蘇木污衣,以硫磺煙熏之,然后洗,其紅自落?!苈木浮度何锲嬷啤?/p>
花果樹木有蟲蠹者,務宜去之。其法用鐵線作鉤取之,一法用硫磺、雄黃作煙熏之即死,或用桐油紙捻條塞之亦驗。——《嫁圃奇書》
[學生]嘗試解釋古文,總結二氧化硫的用途。
[教師]古人常用硫黃燃燒所產生的二氧化硫來漂白衣物和消毒殺蟲等。并且,在現代工業(yè)中也常用二氧化硫來漂白草帽、紙漿、毛絲等。[7]
[演示實驗]二氧化硫的漂白性
向二氧化硫的水溶液中滴加一兩滴品紅溶液,觀察實驗現象;加熱試管,再觀察溶液的變化。
[學生]觀察實驗現象,得出結論。
[追問1]二氧化硫漂白和氯水漂白有何不同?
[追問2]若將SO2、Cl2分別通入紫色石蕊溶液中,會觀察到什么現象?原理是什么?
[追問3]二氧化硫和氯水都具有漂白性,如果將二者等物質的量混合,漂白性是不是更強?將混合液通入紫色石蕊溶液中能觀察到什么現象?
[追問4]二氧化硫使高錳酸鉀溶液褪色和二氧化硫使品紅褪色的原理一樣嗎?
[追問5]嶄新的草帽為什么容易變成黃色?
[教師]點評學生的回答,總結二氧化硫的性質和用途。
[設計意圖]呈現古籍記載,讓學生意識到中國勞動人民在古代就認識到二氧化硫的漂白性,領悟傳統(tǒng)文化與化學的魅力,認識化學與中華文明的發(fā)展一脈相承,相得益彰。設置層層遞進的問題串,加強學生對二氧化硫漂白原理的理解,掌握不同漂白劑的漂白原理。
2.3 知識遷移,認識二氧化硫的影響
[評價任務3]通過認識酸雨對環(huán)境、生活的影響,診斷并發(fā)展學生的科學態(tài)度與社會責任的核心素養(yǎng)。
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青礬廠氣熏人,衣服當之易爛,栽木不茂,惟烏桕樹不畏其氣。——《物理小識》
[教師]青礬的主要成分是FeSO4·7H2O,思考為什么工廠周圍的草木不茂盛呢?
[學生]酸雨。
[追問1]酸雨是如何形成的?
[學生]酸雨是pH 小于5.6 的雨水,煤、石油和某些金屬礦物燃燒會產生二氧化硫,二氧化硫氣體溶于水會形成酸雨。[8]
[追問2]酸雨有什么危害?
[追問3]防治酸雨的方法有哪些?
[設計意圖]通過分析酸雨對環(huán)境的影響,進而思考酸雨的形成過程,學習酸雨的防治方法,增強學生的環(huán)保意識,并培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與社會責任的核心素養(yǎng)。
學校是青少年發(fā)揚優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的主陣地,教師是青少年繼承中華文明智慧結晶的引路人,青少年是發(fā)展中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的傳承者。在實際教學中,教師要積極挖掘與化學教材相關聯的傳統(tǒng)文化,并結合化學學科的特點,找準契合點,有意識地將傳統(tǒng)文化融入化學課堂中,引導學生理解和欣賞中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化,汲取其中蘊含的化學知識和精神品質,進一步感受古代人民的智慧,增強學生對民族文化的認同感,堅定文化自信,落實化學學科立德樹人的重要任務。