依托青蒿素精神在化学教学中培养文化自信

杨玉叶　杨发福

［摘 要］充分挖掘知识的育人价值，在教学过程中培养学生的文化自信是新课程改革的必然要求。将我国科学家在研究过程中所展现的科学态度和科学精神融入化学课堂，有助于丰富教学情境，提升学生的文化自信。文章以“物質的分离与提纯”教学为例，以科学家屠呦呦研究、提取青蒿素的历程为情境进行教学设计，培养学生的“科学态度与社会责任”化学学科核心素养，增强学生文化自信。

［关键词］菁蒿素精神；文化自信；化学教学；物质的分离；提纯

［中图分类号］    G633.8        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）05-0064-04

一、问题的提出

文化自信是一种精神力量，体现为人们对自身文化的高度认同和肯定。习近平总书记提出“人生的扣子从一开始就要扣好”［1］，要从小理解和认同我们的传统文化。因此，如何在中学教育教学活动中培养学生的文化自信，让学生深刻认识和理解文化自信的内涵，帮助学生树立正确的人生观和价值观，是各科教师在课堂教学中必须思考的问题。笔者查阅相关的文献发现，基于文化自信视域开展的教学多集中在语文、历史和地理等学科，其他学科相关的研究较少。《普通高中化学课程标准（2017年版）》明确指出，课程内容要有机融入社会主义核心价值观的教育内容，不断增强文化自信［2］。培养学生的“科学态度与社会责任”化学学科核心素养，有利于学生形成正确的价值判断和社会担当，增强学生对文化的认同感，坚定学生的文化自信。目前，基于“科学态度与社会责任”核心素养的化学教学设计，都会选取一定的真实情境，这样能更好地使学生体会化学的价值，激发学生的化学情感［3］。“科学态度”方面，主要展现实验流程的严谨步骤和科学家的艰辛历程，如以氧化还原反应概念的建立、原电池的发明、氯气的发现应用等的相关化学史创设情境［4］，从而培养学生直面困难、乐观积极的态度。“社会责任”核心素养的落实，所选取的情境多以生产生活中的化学问题为背景［5］，以此强化学生的社会责任意识。但是，目前教材所选取的有关科学家探究历程的教学情境多以西方科学家为主。其实，不论是我国传统文化还是近现代的科学研究中同样蕴含着丰富的教学情境资源，可将其提炼并融合于化学课堂中，让化学成为能落实学生核心素养、奠定文化自信的科学文化课程［6］。基于此，本文以“物质的分离提纯”教学为例，以科学家屠呦呦研究提取青蒿素的过程为情境进行教学设计，基于学生认知发展水平开展教学活动，进而提高学生的化学学科核心素养，涵养学生的科学态度和社会责任，增强学生的文化自信。

二、教学内容

通过对苏教版高中化学必修一专题2第一单元第二节“物质的分离提纯”教材内容的分析发现，“科学史话”栏目中展示的屠呦呦提取青蒿素的历程，正是开展文化自信教育教学的好情境，且与本节的教学内容高度契合。为此，本文在充分分析学情和教学目标的基础上，对“物质的分离与提纯”知识点进行融合，梳理教学逻辑，从疟疾及其治疗的历史切入主题，以屠呦呦提取青蒿素的历程为情境主线，串联教学流程，将化学知识的传授与文化自信的培养融合在一起。

三、学情分析与教学目标

（一）学情分析

知识储备：对于物质的分离，初中化学中的“身边的化学物质”和“科学探究”等主题已有涉及，学生已初步了解物质分离的方法，如过滤和蒸馏。但基于初中教学要求和学生认识水平，对物质的提纯没有展开深入探究。

能力水平：高一学生已经具备一定的实验探究能力与自主学习能力，但在具体情境中迁移知识的能力有待提升。

认知方式：学生总结和归纳的能力不够，对纯理论的知识无法理解，需要用实例来解释说明；对于新知识的学习，必须建立与原有知识的联系，这样才能产生更深层次的理解和记忆。

（二）教学目标

1.巩固溶解、过滤、结晶等操作，掌握萃取、分液和蒸馏等分离物质的方法。

2.能根据混合物的物理、化学性质选择合适的分离方法对物质进行分离，增强化学实验操作能力。

3.认识团队协作的重要性，树立团队合作意识，培养语言表达能力。

四、教学流程

本节课的主要教学流程如图1所示。

五、教学过程

环节一：直面困难，勇于担当——青蒿素提取的时代背景

［导入］屠呦呦因成功提取青蒿素获得2015年诺贝尔生理学或医学奖；介绍疟疾及其治疗的历史，以及提取青蒿素的时代背景：20世纪60年代初，世界不少地区出现恶性疟原虫对氯喹产生抗药性的问题 ［7］。1967年5月23日，“523”研发防治疟疾新药项目正式启动。

［提问］进行极高难度的科学研究任务需要哪些条件？20世纪60年代的中国，物质资源极端贫乏，科学家需要具备哪些精神来克服物质上的困难呢？

［展示］屠呦呦提取青蒿素的简朴实验室图片与现代化实验室的对比。

［学生活动］思考讨论，交流自己的感想。

设计意图：通过介绍青蒿素提取的时代背景，展现科技工作者吃苦耐劳、勇于担当的精神；他们身上不惧失败、积极探索的精神能够启迪学生，有助于学生“科学态度与社会责任”核心素养的培养。

环节二：团结协作，凝心聚力——青蒿素提取的团队力量

［讲解］前面我们介绍了受限于当时的生产力发展水平，一个人或者一个团队是无法完成如此庞大的任务的。“523”项目组汇集了全国60多个单位的500余名科研人员， 他们顽强拼搏、团结合作，历时数十年才攻克难题，体现了我国科学家的团结协作精神［8］。

［任务］以小组为单位，合作完成教材第30页的“交流与讨论1”，设计实验方案回收KCl和MnO2。

［学生活动］根据KCl和MnO2在水中的溶解度不同，选择过滤的方法进行分离。

［追问］大部分学生只是将两种物质进行了分离，但我们需要回收这两种物质，还需要什么实验步骤呢？請进一步完善实验方案。

［学生活动］采用蒸发结晶的方法回收KCl；MnO2则需要洗涤烘干。

［任务］以小组为单位，合作完成教材第30页的“交流与讨论2”，根据溶解度曲线设计实验方案提纯混有少量KCl的KNO3。

［学生设计］由于两种物质都溶于水，所以不能用过滤的方法分离。根据溶解度曲线可知，二者溶解度随温度的变化情况不同，可用加热溶解、冷却结晶的方法分离。

［点评］大家在设计实验方案的时候，要充分考虑物质的物理性质和化学性质，选择合适的方法；此外，还要注意实验步骤的顺序和实验操作要点。

设计意图：这一环节通过展现“523”项目组中众多科研人员在极为艰苦的条件下团结协作的历程，培养学生团队合作的意识与强烈的社会责任感。同时布置小组任务，让学生设计实验方案，进行加深对过滤和结晶等有关知识的理解，培养学生获取信息的能力。

环节三：传承精华，勇于创新——青蒿素的创新性萃取

［展示］在屠呦呦进入项目组前， 项目组已经开展了两年的研究， 却没有找到理想的药物。科学家尝试从博大精深的中医学中寻找方向，于是搜集了数以千计的中草药单方和验方。屠呦呦团队挑选出640多个可能的抗疟药方，并从中提取了380多种提取物，用来筛选抗疟药物［9］。

［提问］大家都知道屠呦呦提取青蒿素的方法是受到了东晋时期炼丹家葛洪的《肘后备急方》的启示。这是否意味着她是根据葛洪用水提取青蒿汁的方法提取出了青蒿素呢？

［任务］请你根据古文的意思，对葛洪的方法提出你的想法。

［学生1］青蒿应该有很多品种，葛洪没有说明是哪一种。

［学生2］“渍”如果是浸泡的话，就要考虑温度和时间。可是，青蒿素在水中会溶解吗？

［讲解］同学们的思考很全面。其实，我国从植物中提取物质的方法历史久远，我们通过对“染”的分析，可以得出染色就是用水分离草木中的染料并对布帛、绢丝等进行多次浸染的过程。这种方法也称为“浸取”，属于固-液萃取［10］。萃取是一种常用的分离和提纯有机物的实验操作，它利用溶剂从混合物质中溶解出待分离组分。

［资料卡片］①四氯化碳（CC14）是一种难溶于水的无色油状液体，密度比水大，常用作溶剂；②碘在四氯化碳中的溶解度比在水中的溶解度大。

［学生活动］根据教师准备的实验仪器和药品，进行实验操作：取两支试管，分别加入2 mL碘水，其中一支试管再滴加1 mL CCl4，振荡，静置后观察实验现象。

［提问］除了观察到滴加CCl4的试管中出现了分层，还看到了什么变化？

［讲解］由于CC14和水互不相溶，而碘在CCl4中的溶解度远大于在水中的溶解度，因此通过滴加CCl4的方法可以将水和碘分离，这种分离方法就叫作“萃取”。

［提问］屠呦呦从葛洪所说的“以水绞汁”中想到的是避高温或酶解的办法，由此决定采用低沸点溶剂乙醚进行提取。请根据刚才学过的知识，说说为什么改用乙醚可以提高青蒿素的浓度。

［学生］因为青蒿素在乙醚中的溶解度更大。

［过渡］萃取好的两种物质如何分离？

［学生活动］阅读教材第31页，结合所学知识初步认识“分液”这一实验方法。

［讲解］在混合体系中，密度不同、互不相溶的液体会出现分层现象，可以通过分液的方法进行分离。分液时要用到分液漏斗，请同学们观察分液漏斗的构造，思考分液操作的注意事项。

［实验］教师先演示实验并讲解分液漏斗操作时要先进行检漏，特别提醒上层液体需从上口倒出。学生认真观察并进行实验，掌握使用分液漏斗进行分液的方法。

设计意图：我国传统文化是一个巨大的宝库，青蒿素正是科研工作者从传统文化中传承精华，并利用科学的思维和方法进行改良、应用，最终实现成功提取。此环节能让学生切实感受到传统文化的勃勃生机以及科学思维的重要性，加强“科学态度”核心素养的培养。

环节四：甘于奉献，不计名利——青蒿素精神长青

［提问］我们刚才用萃取和分液的方法，得到了浓度较大的混合物，那么如何才能得到较为纯净的物质呢？请阅读教材第30页“观察思考”栏目中关于水的净化的内容。

［学生］可用蒸馏的方法，根据物质的沸点不同进行提纯。

［讲解］注意观察教材中温度计的放置位置，明白实验原理与实验装置搭建的紧密联系。冷凝管是我们新认识的一个仪器，它能够将蒸气冷凝为液体，进而实现混合物的分离和提纯。冷凝水进出口的方向对冷凝效果会产生较大影响，实验时需要特别注意。

［学生实验］以自来水为实验药品进行蒸馏操作，以获取少量纯净的水。

［讲解］我们根据物质的性质进行实验时，要选择适合的实验方法。当然，青蒿素的提取还要经过更多的流程，最终才能成为能够治疗疾病的药物。

［展示］播放屠呦呦等人以身试药的视频片段，讲述1972年屠呦呦等3名科研人员成为首批人体试毒者的故事，这种无私奉献的精神被称为“青蒿素精神”。

［总结］如果你获得了诺贝尔生理学或医学奖后，你会停止研究去享受得到的奖金吗？屠呦呦没有停下脚步，“523”项目组的科研工作者们也没有，他们继续前行在攻克人类生命医药难题的道路上，继续探索传统医药的现代应用价值。希望同学们能够学习艰苦奋斗、甘于奉献的青蒿素精神，让青蒿素精神长青！

设计意图：本节课以青蒿素的提取为情境，以水为对象进行蒸馏操作，以青蒿素精神升华主旨，通过史实让学生感受到科研工作者爱国为民和无私奉献的精神，让学生学习科研工作者以民族复兴为己任的奋斗精神，树立正确的人生观和价值观。

六、教学效果与反思

本节课以青蒿素的提取为情境，在福州市某中学高一年级两个班级分别开展了教学实践，并于课前和课后分别对学生进行问卷调查，对问卷获得的数据进行统计分析，结果如图2和图3所示。分析发现：教学活动能够增强学生对文化自信的认同感，增加对科学工作者的敬仰之情，提高自身的科学精神和社会责任。同时，结合课后作业反馈情况，发现学生的信息处理能力有所提高。在掌握有关物质分离与提纯的实验方法后，学生设计实验方案的能力逐步提高，团队协作和语言表达能力进一步提升。

化学课堂不仅能够传授化学知识，还能够弘扬文化自信。我国文化源远流长，用中国近现代所取得的科技进步激励学生，让学生以先辈为榜样，学习他们身上所展现的科学态度和科学精神，是培养学生文化自信的应有之义。当然，在化学教学中培养学生文化自信，需要通过大量的教育教学实践，更需要化学教师抓住化学课堂内外的教育契机，深入挖掘化学教育的情境素材，将文化自信与知识深度融合，使化学教学做到知识传授与价值引导同步进行，以促进学生更好地发展。

［   参   考   文   献   ］

［1］  習近平.青年要自觉践行社会主义核心价值观：在北京大学师生座谈会上的讲话［N］.人民日报，2014-05-05（2）.

［2］  中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准：2017年版2020年修订［J］.北京：人民教育出版社，2020.

［3］  何秋影，苏倩文.高中化学“科学态度与社会责任”素养的培养策略［J］.基础教育研究，2023（2）：34-36.

［4］  周业虹.基于教科书化学史素材发展学科核心素养的教学策略［J］.化学教学，2020（9）：36-40.

［5］  韦新平.涵育“科学态度与社会责任”的教学内容结构化设计：以“探析二氧化硫的功与过”教学为例［J］.化学教学，2023（1）：35-41.

［6］  白云，邓阳.论化学学科的文化自信培育：以我国化学成就为例［J］.中学化学教学参考，2021（7）：7-10.

［7］  苏屹，林周周，李新，等.微小改变的累积：原始创新成果的产生：以屠呦呦诺贝尔奖为例［J］.科技进步与对策，2016（23）：1-5.

［8］  张伯礼.弘扬“青蒿素精神”，促进医药事业发展［J］.科学通报，2017（18）：2020-2021.

［9］  杨柳，张小溪.传统物质科学知识的筛选：来自青蒿素与古新星表的启示［J］.自然辩证法研究，2016（1）：119-121.

［10］  梁莹莹，黎泓波，卢章辉，等.传统文化融入中学化学教学：“非遗印染技艺”的教学资源开发［J］.化学教育（中英文），2023（3）：92-99.

（责任编辑 罗 艳）