中國傳統文化視角下的中學化學教學設計

朱海燕 劉志平 湯希雁

摘? ?要：從陶瓷中挖掘與硅酸鹽的組成、性質、制備等相關的化學知識，以陶瓷的美和化學為主線，設置四個子任務，“古籍閱讀賞陶瓷”“追本溯源識陶瓷”“探索真知造陶瓷”“趁熱打鐵懂陶瓷”，將學科知識和傳統文化相結合，在提升學生核心素養的同時培養學生科學與美學和諧統一的人文素養。

關鍵詞：高中化學；陶瓷；傳統文化；硅酸鹽

中國傳統文化博大精深、源遠流長，時至今日仍然發揮著巨大的價值，將傳統文化和學科知識相聯系是當今教育改革的重點?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版2020年修訂）》強調：教材內容應體現科學與人文的融合，注重挖掘中華民族優秀傳統文化蘊含的思想觀念、人文精神，傳承和弘揚工匠精神和技術創新思想[ 1 ]。將中國傳統文化融入高中化學課堂，對于傳承、弘揚中國傳統文化，培養學生科學的人生觀、價值觀和世界觀具有重要意義。文章對近幾年的高考卷試題分析，能夠發現試題與傳統文化的融合，高考試題的變革，也指明了傳統文化融入課堂教學的重要性。

1? 教學分析

陶瓷屬于人教版高中化學必修第二冊第五章第三節“無機非金屬材料”的內容。陶瓷和中國（China）英文同名，它是中國傳統工藝與中國古典美學的結晶，彰顯了中國的古老文化。新型陶瓷材料在航天、能源和醫療等領域發揮著重要作用，因此陶瓷這節內容對于學生課程的學習發展具有重要意義，對于培養學生的人文素養和愛國主義情懷，堅定文化自信具有深遠影響。本節教學設計選取了陶瓷美和化學作為主線，開設“古籍閱讀賞陶瓷”“追本溯源識陶瓷”“探索真知造陶瓷”“趁熱打鐵懂陶瓷”四個子任務來進行中國陶瓷精湛工藝流程的教學。

目前，教材中對陶瓷的相關介紹較少，在人教版高中化學必修第二冊第五章中概述了陶瓷的主要成分和相關應用，學生對陶瓷的工藝了解較少。為此，本研究選取陶瓷為教學資源的開發對象，以陶瓷的成分、結構、燒制為載體，挖掘其中與硅酸鹽相關的知識，將硅酸鹽的教學內容與陶瓷有機融合，引導學生感受中國傳統工藝品蘊含的美和化學，提升學生化學學科核心素養，實現化學學科的育人目標。

2? 教學目標

2.1? 教學目標

（1）總結硅酸鹽材料的性質，學習硅酸鹽材料的結構，深化學生“結構決定性質，性質決定用途”的化學觀念。

（2）學習硅酸鹽氧化物表示方法，從微觀角度認識硅酸鹽組成；類比碳酸鈉性質，推測硅酸鈉性質，進行實驗探究，培養學生科學探究的學科核心素養。

（3）通過從宏觀和微觀角度探析青瓷釉面金屬氧化物顏色改變原因，培養學生宏觀辨識與微觀探析的化學科學核心素養。

（4）以陶瓷為切入點，創設傳統文化情境，學習硅酸鹽相關性質，增強學生的人文素養，提高民族文化認同感。

2.2? 素養目標

學生通過閱讀明代學者高濂的《燕閑清賞箋》，觀看《我是你的瓷兒》視頻，賞析素雅青瓷，了解青瓷的燒制工藝，感受我國古典工藝的不斷精進，培養學生的審美情趣和人文素養，體會我國傳統文化的博大精深，厚植愛國主義情懷，增強民族自豪感。

3? 教學思路

4? 教學設計

[學習任務1]? 古籍閱讀賞陶瓷。

[創設情境]? 陶瓷的英文與中國（China）同名，是我國古代文化遺產的象征。目前，我國擁有先進的制陶技術，從景德鎮出產的陶瓷制品更是享譽海外。古往今來有許多文人墨客留下了許多關于陶瓷的記載。青瓷（如圖2）是最早燒制的瓷器種類，在明代學者高濂的《燕閑清賞箋》中如是記錄青瓷：

汝窯，余嘗見之，實為瑪瑙末入釉，汁水瑩厚如堆脂，然汁中棕眼隱若蟹爪，其釉色有天青、粉青，還有蔥綠和天藍等。粉青為上，天藍彌足珍貴。有“雨過天晴云破處”之稱譽，釉面可視碧玉，也不為過。所有歷代青瓷應以汝窯為冠。

——明高濂《燕閑清賞箋》

關于青瓷有一個浪漫的傳說，一日宋徽宗做了一個夢，夢到雨過天晴后，天空中出現了一抹神秘的天青色，于是寫下“雨過天晴云破處”，拿給工匠，要求他們燒出這樣的顏色。最后汝州工匠燒出了這玄幻的、詩意兼具美感的天青色，圓了皇帝的夢。

[設疑]? 如此清新而雋永的天青色究竟從而來？

設計意圖：學生從古籍中感受青瓷的清新素雅之美，從故事中體會工匠制瓷的精神追求，賞析青瓷，了解青瓷的歷史，提高學生審美價值情趣，培養學生勇于探索的精神。

[學習任務2]? 追本溯源識陶瓷。

[教師]? 陶瓷的原料是高嶺土，主要成分為Al2（Si2O5）（OH）4，該礦物屬于硅酸鹽，硅酸鹽的形式比較復雜，通常用氧化物的形式進行表示，具體順序：活潑金屬的堿性氧化物、較活潑金屬的堿性氧化物、兩性氧化物、酸性氧化物、水。將Al2-（Si2O5）（OH）4改寫成氧化物的形式即為Al2O3·2SiO2·2H2O[ 2 ]。

[鞏固練習]? （1）硅酸鈉（Na2SiO3）表示為Na2O·SiO2；（2）鎂橄欖石（Mg2SiO4）表示為2MgO·SiO2。

[視頻展示]? 播放《手造中國》視頻，重點介紹陶瓷物理性質（如圖3）。

[思考]? 展示硅氧四面體結構（如圖4），分析為什么硅酸鹽會具有高熔點、高耐熱性的物理性質？

圖 4? 硅氧四面體結構示意圖

[引導]? 硅酸鈉是最簡單的硅酸鹽，以硅酸鈉為例學習硅酸鹽的化學性質，引導學生從硅元素在元素周期表中的位置進行觀察，對硅酸鈉的化學性質進行推測[ 3 ]。

[學生猜想]? 硅和碳是處于同一主族，具有相似的化學性質。

小組1：碳酸鈉溶液能使紫色石蕊試液變藍，溶液顯堿性。

小組2：碳酸鈉能與酸發生反應生成碳酸。

[實驗探究]? 根據猜想，小組內進行實驗設計，觀察實驗現象，并填寫實驗表格。

[方案展示]? 如表1。

[思考與討論]? （1）實驗現象中出現混濁后呈凝膠狀的物質是什么？

（2）從以上的實驗中還可以得出什么結論？

[創設情境]? 古籍《列子書》記載：“火浣之布，浣知必投于火，布則火色，垢則布色。出火而振之，皓然疑乎雪”[ 4 ]。在火中火浣布就成了火紅色，而污垢仍跟布原來的顏色一樣，從火中取出抖動，火浣布就潔白如雪了。說明了火浣布具有什么性能呢？

[實驗展示]? 將濾紙條分別浸入裝有蒸餾水和飽和Na2SiO3溶液的燒杯中，取出濾紙條并瀝干水分，置于酒精燈外焰進行灼燒（如圖5）。

[解釋]? 古代的火浣布材質其實就是硅酸鹽材料，利用其具有耐高溫的性能，為此硅酸鹽也是制備木材防火劑的原料。

[學生活動] （1）根據猜想，設計實驗方案，進行實驗驗證；

（2）分析實驗產物，進一步得出硅酸的化學性質（圖6）；

（3）觀察硅酸鈉防火性實驗現象，得出實驗結論。

設計意圖：通過對硅酸鹽材料結構的學習，深化了“結構決定性質”的化學觀念，提升學生“宏觀辨識與微觀探析”的化學學科核心素養。通過硅和碳處于元素周期表的位置，將硅酸鈉和碳酸鈉的性質類比，推測硅酸鈉的性質并進行實驗驗證，培養學生的科學探究、證據推理兩大化學學科核心素養。

[學習任務3]? 探索真知造陶瓷

[教師]? 《天工開物》中宋子曰：“水火既濟而土合?！碧沾墒峭僚c火的結晶，火可以造就精美絕倫的瓷器，也可以將其摧毀成為一堆廢土。制瓷“共計一坯之力，過手七十二，方刻成器?！贝善鞯臒七^程十分復雜，得到精美絕倫的成品，少不了關鍵一環——瓷器釉色的燒制。釉指的是照在瓷器表面的一層光亮外衣，在普通釉料中加入一些重金屬離子，可制成彩釉。將彩釉涂在坯體上進行燒制可制成絢麗多彩的瓷器。

[解疑]青瓷外層是青釉，青釉采用的是Fe2O3作為著色劑，Fe2O3是紅棕色固體，可為何用它來做呈色劑最終燒制出來的顏色卻是天青色呢？

資料卡片

瓷器在燒制時，窯內的氣氛不同，成品也會出現差異。窯內氣氛可以分為氧化焰和還原焰，氧化焰指的是完全燃燒的火焰，窯內空氣供給充足；還原焰指的是不完全燃燒的火焰，此時窯內產生的H2和CO較多。

[視頻展示]? 觀看《我是你的瓷兒》視頻，重點介紹青瓷的燒制過程（如圖7）。

[解釋]對于青釉而言，窯內空氣不足，在還原氣氛下，Fe2O3被還原生成FeO，從而呈現出青色的色調。在燒制的過程中，作為瓷器呈色劑的金屬發生顏色的變化是因為發生了氧化還原反應。并將FeO和SiO2反應生成淡青色玻璃態物質FeSiO3，這就是天青色的來源。

[思考]? FeSiO3也是硅酸鹽，在實驗室中是如何制得硅酸鹽呢？以硅酸鈉為例。

[學生活動]? （1）猜想Fe2O3顏色改變原因是發生氧化還原反應，并用化學方程式表示；

（2）回顧前學知識，得出實驗室制備硅酸鈉的方法。

設計意圖：通過播放制瓷工藝視頻，學生體會中國工匠不斷創新，工藝不斷精進的科學文化精神。此外從氧化還原反應的角度解釋了天青色究竟從何而來這一問題，并從中學習硅酸鈉的制備方法，從科學的角度探究藝術品美麗背后的本質，從而培養學生的人文素養、提高學生的科學素養。

[學習任務4]? 趁熱打鐵懂陶瓷

[習題展示]? 趁熱打鐵，習題練習，反饋教學。

（1）陶瓷是火與土的結晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質與化學有著密切的關系。下列說法中錯誤的是（? ?）

A.“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色，來自氧化鐵

B.聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經高溫燒結而成

C.陶瓷是應用較早的人造材料，主要化學成分是硅酸鹽

D.陶瓷化學性質穩定，具有耐酸堿侵蝕，抗氧化等優點

（2）關于硅酸鈉以下說法不正確的是（? ?）

A.硅酸鈉與鹽酸反應的離子方程式：SiO32-+2H+=H2SiO3

B.硅酸鈉溶液俗稱“泡花堿”，其溶液顯堿性，滴加酚酞顯紅色

C.Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑說明硅酸酸性比碳酸強

D.水玻璃久置空氣中變質，是因為與空氣中的CO2發生反應

設計意圖：通過習題，可以鞏固學生本節學習的知識，強化學習效果，及時反饋教學成果。

5? 總結

本研究以陶瓷為載體，在教學過程中實現陶瓷和硅酸鹽教學的有機融合，不僅能夠激發學生的學習興趣，同時也可以使學生接受中華傳統文化的教育，感知藝術視覺背后的物質科學基礎。從青瓷歷史體會中國古典文物美學，從青瓷燒制感受中國古代工匠精益求精的精神追求。將中國傳統文化融入課堂教學，將知識獲取和古典文物、傳統工藝實現有機結合，使學生弘揚傳統文化，傳承化學技術，預見生活之美。

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

［2］ 劉欣冉. 在高中化學教學中融合中華優秀文化的研究[D].牡丹江：牡丹江師范學院，2022.

［3］ 李惠娟.讓硅擔當起不可或缺的角色：硅的教學設計案例[J].中學化學教學參考，2009（7）：36-38.

［4］ 邵傳強.基于人文背景融合學科核心素養的化學教學設計與實踐：以“含硅礦物與信息材料”教學為例[J].化學教學，2020（12）：41-45，51.