铜文化地域特色与化学课程融合育人机制研究

崔 凯 盛可发 徐汪华

（安庆师范大学，安徽 安庆 230088）

党的十八大以来，习近平总书记曾多次在重要场合强调“中华传统文化是中华民族的精神命脉，是涵养社会主义核心价值观的重要源泉，也是我们在世界文化激荡中站稳脚跟的坚实根基”[1]。当前基础教育课程设计应该致力于发挥地域特色文化的引导作用，以“文”化人从而立德树人。铜陵作为中国古铜都，是青铜文化重要发源地之一，传播青铜文化，弘扬青铜精神，这不仅是文化自信的表现，也是建构文化自信的重要手段。地域特色文化蕴含着的丰富的课程资源和素材塑造了地方教育场所独特的精神内质，并不断开发出新的育人机制，更迭先进的教学理念。因此，对铜文化地域特色所蕴含的化学课程资源展开研究，并探究铜文化地域特色下育人机制的革新就有着重要的现实意义。

一、“铜文化”蕴含丰富的化学课程资源和素材

课程是教育活动的核心，并具有地域性的特点。杜威在设计儿童课程时，就进行了社会经济研究和乡土历史探讨。铜文化地域特色蕴含丰富的教育课程资源，并具有开放性、实践性和社会性的教学特点。

（一）青铜器的元素分析——元素分析方法

微量元素的分析方法被广泛应用于青铜器的分类和溯源工作中。通过采用波长色散射线荧光光谱法，我们可以检验青铜器、土壤、陶、泥芯等样品中的元素成分。该技术不仅成熟便捷，而且灵敏度较高，—次就能测定多个主量元素。同时，我们可以用电子显微镜技术帮助分析和观察物质表面化学和物理性质，来获取物质表面形态的信息。元素分析方法是学生解释宏观化学现象、辨析微观化学结构的重要化学分析方法。《普通高中化学课程标准（2017年版）》提出了化学核心素养：“宏观辨识和微观探析”“科学探究与创新意识”。核心素养要求学生从宏观层面掌握物质的性质和变化规律，从微观层面解析宏观现象的本质内因，同时培养学生利用化学方法解决生活实际问题的探究精神和创新意识。教师在教学过程中，可以以化学核心素养培养为导向，创设真实、科学的教学情境，利用化学仪器对青铜器进行元素分析，引导学生掌握测定未知化学物质的元素含量。同时，在学生的最近发展区内，遵循学生同化、顺应的心理认知规律，拓展出有机物相对分子质量的测量、红外光谱、核磁共振氢谱等物质检测的一般方法。

（二）青铜器是金属冶铸史上最早的合金——合金的认识

安徽省铜陵市出土了两件商代酒器，腹部饰有饕餮纹，给人以威严和神奇的时代感。这两件青铜器从纹饰到器形上看，与湖北黄陂盘龙城出土的商代前期的爵、斝基本相同，距今约3,500年左右。值得注意的是，两件器物的表面都呈铁锈色，显然是含铁量较高所致，这和铜陵出土的不少青铜器表面都为铁锈色的现象相吻合，因为铜陵地区矿体中的铜矿石含铁品位较高。青铜器实际上因为含有多种不同含量的元素，因此颜色和物理性质也表现出一定的差异性。例如在青铜器的炼制过程中加入一定量的锡元素，通过调节合金中铜与锡的配比，从而达到改变青铜器性能的目的，让青铜器的物性表现得更加坚硬。青铜器是学生认知金属及合金的良好素材。青铜器是金属冶炼史上最早的合金，青铜并非纯铜，而是掺入了多种元素的合金。青铜器作为合金物质的典型代表，它既是学生深度学习金属、合金的优秀案例，又是将青铜文化、青铜精神融入德育课程中的重要载体。新课标在《物质的性质与应用》中对金属与金属矿物的学习提出了要求，建议在教学情境中引入我国古代合金材料的铸造过程，了解古代劳动人民在金属及金属材料领域的研究成果，同时与时代科学前沿结合，引导学生了解金属、合金在人类生产生活、社会发展中重要作用。作为教育管理者，可以利用铜陵特色地域文化，将课堂移入青铜器实践教学基地，以物育人，通过对青铜器铸造遗迹的观察、讨论和实验，引导学生习得学科知识。以文化人，在对青铜铸造史的回顾中，感知古人勤奋坚毅、奋发图强的青铜精神，无声中熏染学生锲而不舍、坚忍质直的价值认知。

（三）陶范——传统的无机非金属材料

陶范是铸造青铜器的陶质模型。2012年，铜陵师姑墩遗址出土了陶范等冶铸遗物，是我国考古学界第一次在长江南岸用科学方法发现的铸铜痕迹[2]。范的材料主要是黏土，其次是细砂。从范的制作可以看出，烧瓷器的过程是瓷土中矿物从无规则混合状态到形成化学键成为部分结晶的过程，从其原料成分和制作工艺来判断，其主要成分和传统的无机非金属材料陶瓷一样，都是无机硅酸盐材料。传统的无机非金属材料是高中化学必修模块重要的学科知识。2022年化学新课程标准在《物质的组成和结构》中3.3中要求，教师要通过科学史体会科学家探索物质的组成与结构的智慧，初步学习利用物质的性质和化学反应探究物质组成的基本思路和方法。以铜文化元素为基点，将陶范的铸造引入化学课堂教学的情景中，创设陶范铸造的真实情景，认识无机非金属材料的组成、性质和应用，同时类比引入玻璃、水泥等传统无机非金属材料的性质和应用，如下表1。铜陵师姑墩遗址发掘出来的陶范，经过科学分析出富含多种常见、典型的金属和非金属氧化物。如下表2[2]。非金属氧化物和无机硅酸盐的知识融合，可以通过“陶范的组成是什么？”这一课题为介质，进行进阶式学习，引导学生在同化、顺应中进行自然认知。

表1 无机非金属材料知识表

表2 铜陵地区青铜器样品的注量元素XRF分析结果（%）

（四）青铜器的全面腐蚀——电化学腐蚀

青铜器往往都是埋藏在地下数千年之久，由于地下各种氧化剂和腐蚀物质的影响，都受到了一定程度的损坏。青铜器的腐蚀种类有很多，但是青铜病所造成的危害是最严重的，一般情况下青铜病的蔓延难以得到控制，轻则造成重要青铜器表面铭文图案被腐蚀，从而严重损害文物的考古价值，重则导致青铜文物腐化溃烂以至穿孔，丧失其存在价值。而青铜病的锈蚀机理之一便是电化学腐蚀[3]。课程体系中，电化学是《化学反应与能量》中重要的知识板块，是学生学习情况考察和评价内容中核心部分。同时，新课程标准对教师的教学过程也提出了新的要求，主张在引导学生掌握物质的变化规律和反应原理时，基于真实的教学情境，多角度地分析和解决生活、生产中的化学问题。基于此，在“原电池”的课堂教学中，可以利用青铜器电化学腐蚀的良好教学素材，以情景驱动教学，以素养设定导向，学习电化学学科知识的同时，培养学生的科学探究与创新意识的核心素养。

图1 青铜器电化学腐蚀微观解析图

青铜器电化学腐蚀的反应机理如下：

金属腐蚀类型之一吸氧腐蚀，其阴极为杂质形成的惰性电极，空气中的氧气通过接触电极材料参与反应，得到电子生成氢氧根进入电解质溶液中。

铜作为活泼电极优先参与反应，在实际腐蚀过程中，铜在电化学反应中作阳极，失去电子变成Cu2+/Cu+进入电解质溶液中。

如果阴极和阳极区域较近，铜离子就会与氢氧根离子发生反应，从而在青铜器表面生成氧化亚铜。其反应方程式为：2Cu++2OH-→Cu2O（铜锈）+H2O

（五）青铜精神——承载化学核心素养发展

铜陵作为中国古铜都，拥有久远的青铜发展历史，青铜文化也融入这个社会运行之中，青铜精神作为一种不懈奋斗、坚韧不拔的拼搏精神，像一个历久弥新的烙印，在城市的上空发光发亮[4]。学习青铜文化、青铜精神是培养化学核心素养的良好途径。教师带领学生参观安徽铜陵金牛洞古采铜遗址，通过亲身体验古时候简陋的生产方式和恶劣的生产环境，想象古代劳动人民仅仅靠着原始的粗糙的劳动工具，创造出灿烂古铜都文化的神奇，触发学生们对学习科学技术和实现崇高理想的剧烈共情，将古铜都精神融入德育培养中，引导学生树立正确的价值认知和良好的社会责任感。

二、“四线式”递进式教学模式

铜陵区域丰富的“铜文化”元素为中学化学教学活动提供了良好的课程素材和情境资源。教学活动设计应该以化学核心素养培养为导向，创设铜文化真实教学情景，建立“情境线”“活动线”“知识线”和“素养线”四线合一的教学模式（见图2）。

图2 “四线式”教学模式框架图

（一）情景线——创设真实情境，激活思维定式

新课标在全文多次对“教学情境”的创建提出要求。任何知识的产生都有其产生、发展的情景，任何知识的启发和获取都可以基于情境活动而展开，“情景线”是指教师根据铜文化地域特色，创设多种具有启发性的教学环境，引导课程活动的开展和理论知识的输出。铜文化历史和“屠呦呦的青蒿素”“侯德榜制碱法”等典型的教学素材一样，蕴含了中华民族传统文化与先进技术饱含的思想观念和人文精神。同样，教师在教学过程中，应该将教学情境创设在博物馆、铜文化遗址、铜文化景观或者图书馆等真实场景中，引导学生进行实地探究，引发情感和思想的共情，进而传承和弘扬青铜精神，树立正确的价值认知，发展学生创新意识、科学态度和社会责任等化学学科核心素养。

（二）活动线——设置活动任务，承载素养发展

“活动线”是基于情境线创设的真实问题情境，让学习者真实体验探究过程的预设活动。将教学课堂置于基于现存的珍贵的铜文化物质遗产，让学生通过参与实践活动而体验铜文化的悠久历史，亲身体验化学知识的伟大和厚重，进而设计活动探究，例如“铜锈的成分？”“青铜器颜色的奥秘”和“青铜器的电化学腐蚀”等，在学生新、旧知识的冲突中，通过小组实验、收集证据、认知推理等过程建立自己的认知结构，同时，学生们在进行科学探究时，也能体验古代劳动人民的刻苦钻研的崇高精神，培养学生们的科学态度和社会责任。

（三）知识线——关联教材知识，理论源于生活

“知识线”是学生在教学情境中通过活动的探究，获得亲身体验，根据实验数据进行分析处理和推理论证所获得新的知识的过程。通过情境激发学生浓厚的学习热情，引导学生挖掘铜文化历史中蕴含的丰富的化学知识和原理。铜文化所蕴含的理论知识丰富，涵盖了“金属与合金”“无机非金属材料”、“电化学”等模块知识，这些都属于高中阶段升学考试考察评价的重点内容。新课程标准主题2：常见无机化合物及其应用，课标要求结合实例认识金属、非金属及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值[5]。只有“以生为本”，让学生在真实情境中主体性地参与到知识的探究和同化的过程中，并熟练掌握“知识线”中的原理和规律，学生在各种升学考试中才可以做到游刃有余。

（四）素养线——核心素养导向，培养全人发展

课程教学内容分为显性教学内容和隐性教学内容，而隐性教学内容就是着力于发展学生核心素养，充分拓展学习的情景空间、表达空间和思维空间，使学生真正具备解决实际问题的能力。用铜文化素材创设真实教学情境，引导学生参与探究活动，在实践中获取理论知识、锻炼实验技能，提升文化情怀，发展动态思维。培养学生宏观辨识与微观辨析、证据推理与模型认知、科学精神和社会责任的核心素养。

三、铜文化地域特色下育人机制的探索

（一）打造地域特色校本资源，开发项目式学习课程

校本资源是指学校根据教学目标、学情分析和当地教育资源实际情况而建设的学校课程教学资源库。在化学学科的义务教育阶段，教育工作者可以利用铜文化地域特色资源建立校本资源库，诸如铜文化博物馆、图书馆、铜官府创意产业园、北斗铜街等一系列铜文化主题景点。“铜官山1978”文创园展现出了部分古铜都的文化历史，是古铜都矿工居民遗址的文创项目。文创园记载了老矿工们在历史长河中的点点滴滴，开采技术和冶炼工具蕴含了丰富的化学理论知识，生活场景也记载了古人对于化学冶炼的聪慧思想和坚韧精神。

铜陵正在和环球文旅集团进行合作，计划开展以“铜文化”为主要元素的研学课程，包含了《神秘图腾：铜的纹饰》《地质科考：岩石里的秘密》等13个精品特色研学课程，这种项目式学习是引导学生进行深度学习的有效方式。项目式教学的过程分为三个阶段，第一阶段是以问题为导向，创设与青铜器相关的真实问题情境，引导学生搜集课程资料，为实地探究夯实知识理论基础。第二阶段是实地调研，对兴趣问题展开探究和验证。学生通过对青铜文化的直观感受和情感体验，或者采取科学实验的方法进行验证。第三阶段是回归学科专业知识，提升化学学习思维。使其化学专业知识得到建构式的吸收。最后阶段是教师对学生在探究学习过程的表现进行过程性和结果性评价，同时对项目式学习的整个过程进行反思，确保在铜文化渗透学习的同时，完满地完成课程标准所要求的知识目标和素养目标。

（二）推动铜文化教育载体专业化，激活课程思政教育新生态

教育载体是教育过程中承载并传播教育内容，并被受教育者习得且实践的方法或实物形体。载体具有承载性、目的性和可控性，它所承载的内容是客观存在的，是有形的。并且，载体的教育目的和教育主体期望达到的目标是保持一致性的，同时载体的建设和使用受教育主体的设计和控制。教育者通过建设多样化的铜文化教育载体来注入持久的学习动机，同时将思想政治教育融入载体所呈现的学习内容之中，实现德育的培养和价值的引领。

1.开发活动载体

活动载体是指教育主体为了完成特定的教育目标，有组织、有计划地开展活动，以铜文化地域特色为主题元素，寓化学学科知识于其中，并使受教育者阶段性的提升化学核心素养。苏联教育学家苏霍姆林斯基认为课外活动是学生“智力活动的策源地”，是“学生个性发展的一个重要条件”。中小学教育管理者可以根据学生不同的个性爱好需求，开设不同的铜文化主题社团组织。社团可以定期去文化遗址进行实地研学，并开展化学实验探究。此外，社团也可以定期举行主题演讲、文艺演出等特色活动，鼓励学生宣扬新时代新铜都人的崇高的精神信念和美好的希冀向往。在活动的开展和思想的宣扬中，铜文化内涵和青铜精神已经慢慢渗透到学生们的每一个细胞中，他们对地域文化充满自信并身肩使命[6]。

2.建设物化载体

铜文化物化载体是能够辅助教育者传递教育信息，记录铜文化历史事迹或者蕴含青铜精神的文化遗址和人文建筑。对于校园而言，我们可以兴建具有精神文化底蕴和相关理论知识的人文景观和科学展馆。将古铜都传统元素与现代教学知识体系融入一体。在教学建筑、学校公园、校园展馆等地方融入青铜元素，通过展览墙等形式讲解青铜器所涉及的化学背景、专业知识和客观规律，使物化载体达到实用功能、美学功能、教育教学的有机统一。

3.创新精神载体

铜文化的精神载体是指通过学习、理解和践行，潜移默化中对学生施加德育教育，进行文化熏陶，坚定文化信仰的。创建精神载体的形式多样化，如创建铜文化社团、校歌校训、演讲竞赛和青铜文化读书节等。通过了解这些饱受历史和岁月积淀的青铜历史，在潜移默化中给予学生坚定操守，磨炼意志的精神熏陶，“润物细无声”地提高学生的化学素养和价值认知。在搭建多样化、专业化的铜文化教育载体时，要契合学生的身心发展特点和认知规律，把课程思政教育巧妙的引入到真实的情景中，德育内容既要有足够的深度和广度，也要使个体具有富足的参与感和体验感。在思政课的理论传授和能力培养之下，通过搭建“活动载体”“物化载体”和“精神载体”，创设多种教学情境，激活课程思政教育的新生态。

（三）提升教师队伍铜文化教育素养，加强教学过程铜文化价值认知

百年大计，教育为本。教育大计，教师为本。基础教育阶段，教师在育人过程中的主导作用是不可撼动的，教师队伍的铜文化教育素养是学生掌握铜文化学科知识和涵养青铜文化精神的关键。古铜都的历史和文化一脉相承，除了极具特色的青铜物质遗产，还有愈加宝贵的精神文化财富。教育工作者要提高铜文化底蕴，就要持续的、与时俱进地汲取铜文化前沿理论和精神积淀，从中丰富教学思想、完善学科知识、涵养个人内涵，将铜文化所蕴含的理论知识和青铜精神结合个人的亲身经历，讲解给学生们聆听，知行合一的践行古铜都锲而不舍的精神，心系社会发展，用教学、生活中的一言一行以身示范，以此教育学生、感化学生。学生是未来国家发展和社会进步的中坚力量，在教学过程中强化学生对铜文化精神的价值认知，培养学生传承铜文化的使命感和责任感，是发挥地域文化的教育价值的关键。同时，我们应当以危机意识来强化基础教育阶段的地域文化特色教育。铜文化的研究、教育和传播绝大多数都在科研圈，在当地教育中普遍缺乏深度和广度，缺乏老师引导下的亲身践行，教师和学校管理者也不是特别重视。因此，作为未来社会的重要建设者，学生应该肩负铜文化传承使命，不断提高青铜精神的价值认知。

（四）加强铜文化教育教学研究，建立健全评价－交流－反馈体系

增强铜文化地域特色的教育价值，要从更加宽广的视角去对待课程构建的诸多环节和过程。铜文化地域特色教育价值的实现，不仅需要思想的共同基础，也需要制度和体系的保障。我们应该思考教育研究者和决策者、教育者和学习者之间的关联性，建立教育活动的评价－交流－反馈体系，避免教学活动开展的随意性。当前，铜文化地域特色没有发挥很好的教育价值，很重要的原因在于没有建立教育管理者、教育研究者、教育工作者等群体之间共同合作和交流的平台，缺乏制度和体系去保障其运行。诸如，如何制定铜文化地域特色教育的教学－学习－评价目标，如何消除教育研究者、教育决策者和教育工作者之间的交流障碍，形成交流机制，是否拨发专项资金由于建立铜文化教育基础建设和研究工作等等。这些都是铜文化地域特色融入基础教育的理论和实际问题[7]。建立健全评价－交流－反馈体系，保障铜文化地域特色的教育功能，处理实际教育过程中各种不适切问题，为进一步提升地域文化的教育价值提供交流、研判和抉择的共享平台。