古籍在化学教学的运用

　　古籍是传承和弘扬中华优秀传统文化的重要载体，蕴含着丰富的化学知识和和丰厚的文化底蕴。本文以苏教版《化学(必修1)》中金属冶炼、物质分离和提纯等内容为例，将古籍中的文字描述引入高中化学教学中，提高学生的学习兴趣以及对化学知识和原理的理解与记忆，促进学生化学核心素养的发展。

　　关键词：古籍;高中化学教学;运用;传统文化

　　《普通高中化学课程标准(2017年版)》在修订工作的指导思想和基本原则中指出：“继承和弘扬中华优秀传统文化、革命文化，发展社会主义先进文化，使学生坚定中国特色社会主义道路自信、理论自信、制度自信和文化自信”[1]。中国古籍世代相传，是我们传承和弘扬中华优秀传统文化的重要载体。从化学的角度看，众多流传千载的古籍文献中记载了中国古代化学在本草医药、冶金、陶瓷、四大发明、酿造等诸多方面取得的辉煌成就，蕴含着丰富的化学知识和和丰厚的文化底蕴，是发展学生化学核心素养的优质教学素材。在高中化学教学中，适当地将古籍中的相关文字描述有目的、自然地与高中化学课程内容进行融合，既能提升学生的化学学习兴趣，促进学生对化学知识和原理的理解与记忆，又能让学生在化学课堂中感悟中华传统文化的深邃与博大，将知识的学习、思想的养成与文化的自信和传承融为一体，实现化学学科独特的育人价值。[2]现以苏教版《化学(必修1)》中有关物质性质、金属冶炼、物质分离和提纯等内容为例进行探讨。

　　1借古籍学习物质性质

　　1.1硝酸、氨水性质与《本草纲目拾遗》

　　物质的性质是化学的重要研究内容，古代医学家在探索中草药成分和药效的实践过程中，发现了许多化学物质性质和用途，清代中草药著作《本草纲目拾遗》就是一个有力的佐证。书中记载了多种无机药物，包括一些无机酸、碱、单质、盐等化学物质的性质和用途，这些内容与今天学生学习的无机化合物知识有着密切的关联。例如，学生在学习苏教版化学1专题四中硝酸的化学性质时，教师可引用该书《拾遗》中“强水”条目下所介绍的硝酸性质：“性最烈，能蚀五金„„其水甚强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛”，并结合明末徐光启所著的《造强水法》中“水入五金，皆成水，惟黄金不化水中，加盐则化”，启发学生结合已学知识和古籍资料进行合理推测，猜想硝酸可能具有的化学性质，培养证据推理能力，并引导学生进一步设计实验方案进行探究。在此基础上还可以拓展介绍，中国古代的人们在掌握了硝酸、硫酸等物质的制造工艺后，还会利用它们特有的化学性质分离金、银，因此早期硝酸也被称作“分离水”。通过这样的教学环节设计，学生不仅对硝酸的化学性质有了清晰的认识，同时也感受到中国传统文化中所蕴含的丰富的化学知识。再如，在学习苏教版《化学(必修1)》专题四中氨水的性质时，可引用《本草纲目拾遗》在药物名为“鼻冲水”条目下所介绍的“贮以玻璃瓶，紧塞其口，勿使泄气，则药力不减，气甚辛烈，触入脑，非有病不可嗅”。从这段文字中学生可了解到氨是一种具有强烈刺鼻味的气体，氨水因极易挥发出氨气导致自身浓度减少，因此需要密封保存在玻璃瓶中。营造轻松愉快的化学课堂氛围、激发学生产生浓厚化学学习兴趣的同时，教师因势利导，借助古籍中人体吸入过量氨气对健康有害的介绍，引导学生关注规范操作化学实验的重要性，提高安全和环保意识。

　　1.2含硫化合物的性质与《物理小识²金石类》

　　化学史是化学教学内容的一部分，是培养化学学科素养的重要内容。[3]我国古代金属冶炼历史十分悠久，在学习二氧化硫、三氧化硫性质的时候，适时引入化学史：明末学者方以智的《物理小识•金石类》中记载“青矾厂气熏人，衣服当之易烂，载木不盛”。青矾其实是一种主要成分为硫酸亚铁晶体的天然矿物，青矾经过高温煅烧后分解生成的气体为什么会“熏人”，且腐蚀衣物，致使树木枯萎呢?通过引导学生根据电子得失守恒和元素守恒写出青矾高温分解的产物，自然进入苏教版《化学(必修1)》专题4中含硫化合物性质的学习中。以探究“青矾厂气”腐蚀衣物，致使树木枯萎背后的原理为问题情境，师生共同探讨硫酸型酸雨的形成过程，最后结合当前我国面临的生态环境问题，提出防治硫酸型酸雨的相应措施，由此提高学生的环保意识和可持续发展意识，培养科学态度与社会责任。通过引入古籍的学习探究的过程中，学生也能进一步体会到在总结古代人们在长期实践过程中留下的历史经验和教训中对当今社会的发展仍然具有重要意义。

　　2借古籍学习金属冶炼

　　2.1古代胆水冶铜法

　　化学史是自然科学发展史和人类文明发展史的重要组成部分，蕴含了大量科学探究过程及人文历史背景。[4]在学习苏教版《化学(必修1)》专题3中铜的获取方法时，可向学生展示唐宋时期各式各样精美的铜制工艺品图片，激发学生学习兴趣，并自然引入古代“胆水浸铜法”技术工艺的发展史。中国古代首创的“胆水浸铜法”是湿法冶金术的先驱，是中国化学史上的一项重大发明。早在汉代，我国古代劳动人民就发现了利用金属铁从高浓度的可溶性铜盐溶液中置换出金属铜的方法，如西汉淮南王刘安在著作《淮南万毕术》中记载“曾青得铁，则化为铜，外化而内不化”，东汉《神农本草经》中记载“石胆能化铁为铜”。创设问题情境，引导学生思考胆铜法工艺的化学反应原理，拓展湿法炼锌等相关内容。胆铜法不但原材料易取，操作简便，而且成本低廉，所以很快在冶铜业中推广。到了宋代，以胆铜法为原理的生产工艺日臻成熟，人们已经可以运用该法开始大规模生产金属铜。通过这些介绍，学生不仅对湿法冶金的“前世今生”有了更清晰地认识，而且也能激发强烈的民族自豪感。

　　2.2碳还原法炼锌、锡与《天工开物》

　　在学习完苏教版《化学(必修1)》专题3中高炉炼铁的方法后，学生已经对高温还原法冶炼金属的生产工艺有了一定的知识基础。那么除了用一氧化碳作还原剂外，还可以用什么呢?以此为切入点，引入《天工开物》中碳还原法炼锌、锡的技术工艺。“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，„„冷定毁罐取出，„„即倭铅也”。火法炼锌的原材料炉甘石，其主要成分是碳酸锌，古代人们在高温条件下利用碳作还原剂从炉甘石中冶炼出“倭铅”，即金属锌，这项技术工艺世界上现存最早的关于“火法”冶炼锌的方法。古籍中出现的一些物质名称，如“炉甘石”、“倭铅”等，学生并不了解，教师在引入古籍内容时，还需将古文献中的物质名称与现代化学教材中的物质名称联系在一起，帮助学生理解古文献。[5]在《天工开物》“五金锡”中记载了金属锡的冶炼方法：“火力已到，砂不即熔，用铅少许勾引，方始沛然流注。或有用人家炒锡剩灰勾引者，其炉底炭末、瓷灰铺作平池，傍安铁管小槽道，熔时流出炉外低池”。锡砂高温难溶，古代人们利用铅锡合金的熔点比较低且流动性好的特点，向锡砂加入少量的铅，使锡形成铅锡合金而流出，炉底铺有还原性的炭末，从而炼出锡水。通过对碳还原法炼锡原理的介绍，学生不仅学习到古代运用高温还原法冶炼金属的技术工艺，复习巩固合金的有关知识，而且也深深为古代先贤们的智慧和我国古代所取得的化学成就到惊叹。

　　3借古籍学习物质分离和提纯

　　3.1蒸发浓缩、结晶与《开宝本草》

　　在学习苏教版《化学(必修1)》专题1物质的分离与提纯时，可结合宋代《开宝本草》中关于硝酸钾晶体的提纯方法：“此即地霜也，所在山泽，冬月地上有霜，扫取以水淋汁后，乃煎炼而成”。冬天温度降低时，固体混合物中的硝酸钾的溶解度也急剧下降，因此大量洁白的硝酸钾晶体像霜一样覆在地面上。收集析出的晶体并溶于水中，蒸发浓缩硝即可得到纯净的硝酸钾晶体。教师在课堂中通过介绍我国古代先溶解再结晶的方法提纯硝酸钾晶体的实例，自然的引导学生初步认识固体混合物的分离方法，同时为后续学生根据课文交流与讨论中KCl和KNO3的溶解度曲线，进一步迁移应用，自主设计提纯混有少量氯化钾的硝酸钾粉末作方法指引。

　　3.2萃取与《肘后备急方》

　　我国古代的医学家很早就使用中草药预防和治疗疾病，公元400年的东晋就已开始利用青蒿应对疟疾，在东晋葛洪所著的《肘后备急方》介绍道：“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁”，“渍”和“绞”分别表示浸泡、过滤的过程。在学习苏教版《化学(必修1)》专题1物质的分离与提纯时，以此引入过滤等实验操作方法，并进一步介绍，中国中医药学家屠呦呦从该书中得到启发，经过反复科学实验，创造性地采用低温提取的方法，用乙醚从青蒿中萃取出青蒿素，挽救了数以百万人的生命。以此为切入点，学生在学习到萃取的原理和方法的同时，也能感受到中国古代医学对促进当代科学发展的积极作用，提升文化自信。屠呦呦在临床试验时主动提出以身试药的做法，展现了中国科学家无私奉献的敬业精神，学生通过认识化学发展的历史，通过了解一代代化学家的奋斗经历，受到科学品质的熏陶，有助于树立良好的精神风貌。[6]

　　4结论

　　古籍寄托着文化血脉的传承，是中华民族传统文化中的瑰宝。结合高中化学课程内容和化学学科特点，充分挖掘古籍中蕴含的化学知识和人文精神并引入高中化学课堂教学中，对提高学生化学学习兴趣和学习效率有一定的促进作用，在科学与人文的融合中感受化学知识的“前世今生”，从而使中学化学学科在充分融入古籍的同时，有效地提高中学生化学学科的“科学探究与创新意识”和“科学精神与社会责任”核心素养。

　　参考文献

　　[1]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2018(2):89.

　　[2]王英.基于学科核心素养的化学平衡教学思考[J].中学化学教学参考,2018(7):01-03.

　　[3]李北辰.化学教学与传统文化融合的教学策略[J].中学化学教学参考,2018,482(22):20-21.

　　[4]徐龙胜.近二十年化学史教育的变迁及启示[J].中学化学教学参考,2018(21):34-37.

　　[5]陈磊磊.全国高考Ⅰ卷中化学与传统文化题的分析[J].化学教育(中英文),2019,40(05):11-13.

　　[6]付勇,房寿高,吴星.简析化学文化与化学教育[J].化学教育(6):12-14.

　　作者：黄雅静 黄紫洋