传统文化资源在中学化学教学中的应用

摘 要：中华优秀传统文化为中学化学教学提供了丰富的素材。文章以“古法炼铜”为主题，通过资料整理、原理分析、实验探究、知识巩固和拓展等教学过程讲述传统文化资源在中学化学教学中的应用，在一定程度上有利于弘扬中华民族优秀传统文化，培养学生的国家认同感，增加化学教学的多样性和趣味性，让学生了解化学在生产生活中的应用，开阔学生的视野，对提高学生学习化学的积极性和培养学生的化学学科素养也起到积极的作用。

关键词：传统文化;中学化学教学;“古法炼铜”

中图分类号：G633.8文献标识码：A文章编号：2095-624X（2021）37-0064-02

一、选择合适的主题

铜是人类最早使用的金属之一，也是生活中常见的金属。早在史前时代，人们就开始采掘露天铜矿，并用获取的铜制造武器、工具和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。在我国商周奴隶社会，青铜的冶炼技术已经有了很高的水平，河南安阳出土的司母戊鼎就反映了当时高水平的青铜冶铸技术，是世界上最大的青铜器。从科技角度上看，炼铜技术为接下来其他金属的冶炼作出了重大贡献，认识其发展过程有助于我们掌握科学发展的规律。关于铜的冶炼，中国历史上有着丰富的文字记录，炼铜过程涉及的化学反应主要为氧化还原反应，是中学化学知识的一个重要组成部分，所以炼铜是将传统文化融入中学化学教学的一个非常好的主题。

传统文化中可以借鉴的主题有很多，化学理论方面有：古元素学说——八卦说、阴阳说和五行说、古原子说、元气说等;物质的制备工艺方面有：造纸工艺、陶瓷工艺、酿酒工艺、铁的冶炼等;物质种类方面有：酸、木炭、煤炭、石油、黑火药等;因医药、炼丹等创造出来的新型器皿如：针灸针、拔罐、飞汞炉（如图1）等。

二、教学过程设计

（一）各环节开展形式

本课例是围绕铜的冶炼开展的项目式教学，主要内容包括：资料整理分享、原理分析、实验探究、知识巩固与拓展。通过情境线—问题线—探究线—素养线展开。情境线主要有：各种精美铜器（司母戊鼎、越王勾践剑等）的鉴宝环节;古代典籍诗句的欣赏环节;现代炼铜工艺的了解环节。问题线主要有：铜器能留存至今的原因;铜的冶炼方法有哪些;如何得到高纯度的铜。探究线有：铜的性质;活泼金属置换铜。素养线：始终贯彻宏观辨识与微观探析;证据推理与模型认知;实验探究与创新意识;科学精神与社会责任。

（二）资料整理和原理分析

学生通过查阅书籍和互联网，收集关于炼铜的资料，归纳整理后进行分类汇总。

1.冶炼方法：主要有火法炼铜和湿法炼铜。

2.记载关于铜的冶炼的典籍有很多，按年代部分抄选如下。

（1）白青得铁即化为铜。——汉·刘安《淮南万毕术》

（2）浸铜之法，以生铁煅成薄铁片，排置胆水槽中，浸渍数日，铁片为胆水所薄，上生赤煤。去刮赤煤入炉三炼成铜。大率用铁二斤四两得铜一斤。——《宋史·食货志》

（3）用矿二百五十箩，炭七百担，柴一千七百段，……入大旋风炉，连烹三日三夜，方见成铜。——明·陆容《菽园杂记》

（4）炼矿日扯铜，其法矿千斤用炭七八百斤不等，炉如夹墙，底作圆窠，铺以炭末……——清·张泓《滇南新语》

3.制备原理：火法炼铜最初利用高温焙烧含铜的化合物如黄铜矿（CuFeS2）、孔雀石[Cu2（OH）2CO3]等，通过氧化还原反应得到铜，后期为了提高铜的品质，将氧化矿石、硫化矿石冶炼，然后制成不同纯度的冰铜再冶炼;湿法炼铜则是利用比铜活泼的金属铁，将铜从溶液中置换出来，基本原理为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。

在整理资料的过程中，学生翻阅了许多古代相关化学著作，体会到了传统文化的博大精深。有的学生还分享了阅读获得的许多知识，如 3000多年前，我国古代劳动人民已经懂得利用将孔雀石与點燃的木炭接触分解产生氧化铜，将孔雀石还原成金属铜;中国古代最早记录“炼铜”一词并且可以考据的史书是《战国策·赵策一》;《梦溪笔谈》中关于炼铜的名句有“信州铅山县有苦泉，流以为涧。挹其水熬之，则成胆矾。烹胆矾则成铜;熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”;湿法炼铜始于唐末五代，盛于宋代，宋代期间湿法炼铜的运用缓解了铜荒;胆水中含铜浓度靠工匠们口尝胆水的苦涩程度来判定（辨以易牙之口，胆随味而不同，青涩苦以居上，黄醓而次中。——宋·洪咨夔《平斋文集·大冶赋》）;火法炼铜历史更久，应用时间更长，范围更广。

（三）实验探究、知识巩固与拓展

1.实验探究

湿法炼铜就是利用金属的活泼性不同，用较活泼的金属将较不活泼金属置换出来，实验比较简单。为了增加教学趣味性，教师可以让学生将不同形状的铁制品放入硫酸铜溶液中观察;火法炼铜受限于实际条件，无法现场演示，可从网上找到古法炼铜的实验视频，观看学习，比较典型的有用孔雀石、木炭在高温加热下获取。实验结束后，教师可以从制作成本、反应条件、工艺流程、制作效率、产物循环利用等方面和学生一起对比分析，进一步提高学生对实验探究效果的分析。

2.知识巩固

以传统文化知识为素材考查学生的知识掌握情况，在高中各级各类考试中经常出现。教师可以用古诗词作为题目，考查学生对相关化学知识的理解情况。如2020年全国二卷第7题，用的就是北宋沈括《梦溪笔谈》中的名句“信州铅山县有苦泉，流以为涧。挹其水熬之，则成胆矾。烹胆矾则成铜;熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”，并以此设置四个选项：A.胆矾的化学式为CuSO4;B.胆矾可作为湿法炼铜的原料 ;C.“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程;D.“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”是发生了置换反应。以古诗词为题考查学生对基础知识的学习情况。

教师也可以将铜的冶炼过程设置成相应的工业流程，并提出问题：①如何提高矿石浸取率;②浸取矿石的方程式怎么写;③分离提纯操作注意事项;④除杂调节溶液pH的方法;⑤流程中的循环使用;⑥流程中的优缺点分析等，以此加深学生对相关知识的理解，提高相应的解题能力。

3.知识拓展

近代炼铜技术比以前有了很大的提升，教师可与学生一起了解近代的炼铜工艺（如图2），主要包括：①造锍熔炼：使铁氧化，造渣除去。②铜锍（冰铜）吹炼：氧化冰铜、造渣脱铁硫，生产粗铜。③粗铜火法精炼 ：氧化粗铜造渣进一步脱除杂质元素，产出阳极铜。④阳极铜电解精炼：通过引入直流电，使阳极铜溶解，在阴极析出纯铜，使杂质进入阳极或电解液，从而实现铜和杂质的分离，产出阴极铜，其中关于电解精炼铜的知识是高中电化学的一个重要内容，可加以介绍。比较成熟的现代强化工艺炼铜技术有闪速炉熔炼法和熔池熔炼法，可简单介绍。中学生通过学习炼铜史，能够举一反三，对金属冶炼的方法也会有一定的了解，对其他金属的学习也会有比较高的期待。炼铜工业技术的发展，同时也是科学进步的体现。通过学习，学生不仅掌握了中學必备的化学知识，同时也激发了探索化学、学习化学的兴趣。

结语

勤劳、智慧的中华民族在漫长的发展过程中，形成的博大精深的中华优秀传统文化，这是我们在世界文化激荡中站稳脚跟的根基。青少年是祖国的未来、民族的希望，加强对青少年的中华优秀传统文化教育，对于培养中华优秀传统文化的继承者和弘扬者，推动文化传承创新，建设社会主义先进文化具有基础作用。2014年3月，教育部颁布的 《完善中华优秀传统文化教育指导纲要》指出，高中化学等学科“应结合教学环节渗透中华优秀传统文化相关内容。鼓励各地各学校充分挖掘和利用本地中华优秀传统文化教育资源，开设专题的地方课程和校本课程”。 2017年2月，中宣部就《关于实施中华优秀传统文化传承发展工程的意见》答记者问指出：“把优秀传统文化贯穿国民教育始终、滋养文艺创作、融入生产生活，并提出了一系列相关重点任务和措施，如构建中华文化课程和教材体系……”，教师要利用传统文化资源，巧妙创设情境，科学地将中华传统文化资源融入中学化学教学中，促使学生通过了解中华民族对世界化学史的贡献，感悟中华民族不断创新、勇于探索的精神，增强学生对传统文化知识的理性认识，增强民族自信心和自豪感，提高学生分析问题和解决问题的综合能力，为中华文明的延续和发展发挥自己的作用。

[参考文献]

[1]王后雄，孙建明.新课程化学教科书中传统文化元素的比较研究[J].化学教育，2014（1）：4-7.

[2]戴家琪，郑柳萍. 《天工开物》在化学课堂中的应用[J].化学教育（中英文），2021（5）：50-53.

[3]王占发.中学化学教学中优秀传统文化教育的渗透[J].中学化学教学参考，2014（18）：15-17.

课题项目：2019年龙岩市基础教育教学研究立项课题“传统文化与化学教学的融合”（JX2019002）。

作者简介：廖华强（1985— ），男，福建龙岩人，硕士，研究方向：传统文化与中学化学教学。