新课标视域下传统文化与初中化学教学的融合——以《金属的化学性质》为例

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1.杜晓媛 2. 杨艳霞

天水师范学院(甘肃省天水市) 741000

摘要

新课标背景下,将传统文化融入初中化学教学,已成为了提升学生综合素养的重要途径。本文通过分析传统文化与化学学科的内在联系并结合《金属的化学性质》这一教学内容,具体探讨了如何通过讲解古代金属应用、与金属相关的传统技术以及传统文化故事,帮助学生理解金属的基本性质及其化学反应。


关键词

传统文化;初中化学;金属的化学性质

正文


《义务教育化学课程标准(2022年版)》强调以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,对中华优秀传统文化进课程教材进行整体规划,并指导落实,将中华优秀传统文化等有机融入课程,以增强课程思想性,落实立德树人根本任务[1]。要求各课程标准基于义务教育培养目标,将党的教育方针具体化细化为本课程应着力培养的核心素养,全面落实有理想、有本领、有担当时代新人[2]

在新课标背景下,传统文化的融入为初中化学教学提供了新的视角与路径。通过结合《金属的化学性质》这一教学内容,不仅能够帮助学生更好地理解化学反应的规律,还能激发他们对传统文化的兴趣与认知。课程标准指出,在教学过程中,教师需要灵活地采用各种方法,把传统文化和化学知识进行整合,促进学生的综合全面发展。

将传统文化与化学教学融合有许多潜在优势,但在实践过程中也面临一些挑战,例如,如何挖掘出适合的传统文化要素、如何寻找切入点。教师需要了解传统文化与化学知识之间的内在联系,深入挖掘和展现教材中所蕴含的传统文化元素,思考如何将传统文化和化学知识有机结合,并掌握相关的教学策略[3]。在教学中,教师在传授化学知识的同时,通过教育活动提升学生的传统文化素养,可以帮助学生在学习化学学科知识的过程中,体会到文化与科学的交融。

1 金属与传统文化的内在联系

1.1金属的应用与文化象征

中国的传统文化对金属有很深的寓意。金属在古代的工艺品、器物的制作和古代人们的日常生活中,都承担了重要的角色。例如,铜、铁、金、银等金属,它们不但与人类的生产、生活息息相关而且它们在文化含义层面也被赋予了如“坚固”、“贵重”、“神圣”等象征意义。在初中化学课程中,金属的化学性质,如金属的导热性、延展性、化学反应等知识,可以与传统文化中的金属象征意义进行结合。例如,中国古代的青铜器文化,就体现了金属冶炼和铸造技术在传统文化中的重要作用。在化学教学中,结合青铜器的历史背景和化学原理,有助于学生更好地理解和掌握金属的物理和化学性质。

1.2传统中医与金属化学反应

中国传统文化中的中医学说和金属化学反应有很大的关系。中医药的很多理论和实践,尤其是金属矿物质的应用,往往涉及化学反应的基本概念。例如,传统中药中有些药物成分来自矿石类物质,如朱砂硝石、明矾等。这些矿物的化学性质与中医药的使用方法可以作为初中化学教学中的切入点,帮助学生理解化学物质的性质及其变换规律掌握部分化学物质的俗称

1.3中国古代的化学实践探索

中国古代文化中有着丰富的科学实践,如铸剑技术炼丹术等,这些活动虽然带有一定的神秘色彩,但实际上也蕴含着早期人们对于化学的实验研究。炼丹术中包含的化学原理在于对金属和矿石的冶炼与变化,涉及金属的氧化还原反应、合金的制备等内容。例如,古代的“丹砂”(硫化汞)和“汞丹”曾被古人用作炼金材料,这些实践与化学中的反应、元素的变化等概念有一定的融入点。在此基础上,结合教学实例,帮助学生更好地了解化学过程中所蕴含的科学规律。

1.4五行理论与物质性质

中国传统文化中的五行学说(木、火、土、金、水)对事物的分类及其内在联系具有独到的认识。例如,五行中的“金”对应金属,金属的导电性、延展性、硬度等物理性质在某种程度上可以通过五行理论中的“金”元素与其他元素(如“水”)进行类比。通过这种跨学科的融合,学生能够从更为宽广的视角理解金属的化学性质,同时也能增强他们对中国传统文化的认同感。

1.5传统工艺与现代化学技术的结合

中国传统的工艺技术,如陶瓷、染料、丝绸和玻璃的制作等,涉及到多种化学过程。例如,陶瓷的烧制、染料的提取与使用、金属的冶炼等,都与化学反应紧密相关通过将这些传统工艺与现代化学教学相结合,教师可以帮助学生从实际生活中找到化学知识的应用实例,增强学生的学习兴趣和实验动手能力。举例如今的陶瓷”制作中涉及的成分、金属氧化物等问题,正是化学与传统工艺的结合,在这一过程中,帮助学生对物质的变化反应等有更深刻认识。

2 内容分析

本节课是人教版《义务教育教科书·化学(下册)》第八单元课题2的内容,内容包括常见金属的化学性质的理解与掌握、明确置换反应的定义并辨别反应类型。这节课安排在进行金属其物理性质及了解了镁、铁与氧气的反应及贴在潮湿空气中容易生锈的基础上,更加系统深入地对金属的化学性质进行学习。使学生在获得知识的同时,解决实际问题的能力也获得提高,而且学好本课题为以后学习酸、碱、盐打下良好的基础。

3 学情分析

学生在之前接触过一些常见金属,知晓铁生锈等生活现象,对金属物理性质有认知,但对金属化学性质停留在表面,还未系统探究不同金属与氧气、酸等反应差异及规律概念陌生。九年级学生具一定逻辑思维,能观察实验现象、归纳总结,但抽象思维仍需强化,分析金属与不同物质反应本质及灵活运用知识解题还需引导。该阶段学生好奇心强、对实验兴趣浓厚,“金属化学性质”实验多,能激发热情、主动参与,遇到逻辑性较强如在方程式书写、反应先后判断上易出错。

4 教学目标

4.1理解并掌握金属与氧气的反应原理以及金属与盐酸,硫酸的置换反应。

4.2通过探究活动,培养学生的观察能力和实验操作能力,发展学生的科学思维,能将化学现象与实际生活、传统文化联系起来。

4.3激发学生对传统文化与科学结合的兴趣,理解古代先贤如何通过经验发现金属的化学特性。引导学生树立创新精神,鼓励将科学知识应用于日常生活和未来的科技创新中。

5 教学过程

课堂导入】当传统艺术遇见化学魔法——非遗打铁花

【教师】播放打铁花的视频。“打铁花”是流传于我国豫晋地区一项具有民族特色的传统民俗烟花技艺,被列为国家“非物质文化遗产”。该项传统技艺起源于宋朝,发展于明清,距今已经有一千多年的历史。表演者是通过敲击棒槌,将上千度以上的铁水用特殊的工具敲击抛向天空,金属液体在半空中炸开,就像是一朵盛开的鲜花,伴随着烟花和爆竹的声音,在夜空中形成了一幅极为壮观的画面。这一奇观是怎样形成的呢?其中又包含哪些化学反应呢?

【学生回答】铁水抛洒在空中,在飞溅过程中,接触氧气并发生反应,生成四氧化三铁等氧化物。产生不同形态、颜色火花。

【教师过渡】很棒!这些铁氧化物部分还会在高温下发出特定颜色的光,所以看到了非常壮观的景象,那大家思考一下,是否全部金属与氧发生反应?金属除了与氧发生反应外,还有什么其他的化学特性?这节课我们一起来探究一下。

性质一:金属与氧气的反应

【教师】除传统歌舞外,宋朝辛弃疾《青玉案·元夕》中也曾写过:“东风一夜,千树花落,星辰如雨。”通过他的描述,我们可以了解到古代人们使用火药的过程中发现了在火药中增加镁粉、铝粉,燃烧时即可发出亮光,制成烟花。我们之前已经学过金属镁、金属铁与氧气燃烧的反应了,哪位同学能来书写一下相关方程式呢?

【学生】    3Fe+2O2点燃()Fe3O4           2Mg+O2点燃()2MgO

【教师评价】两位同学的书写的非常正确。注意:铁在纯氧中燃烧生成的是四氧化三铁。

【教师过渡】那我们再思考一下,是不是所有的金属都和镁、铁一样,都能跟氧气发生剧烈的化学反应呢?请同学们以小组为单位完成实验探究。

【学生活动】以小组为单位,使用酒精灯进行灼烧铜丝的实验,观察颜色变化,并试着写出相应的化学方程式。

【学生】   2Cu+O2△()2CuO

【教师展示】教师使用酒精喷灯,展示灼烧打磨后铝条的实验,引导学生观察实验现象和书写相关化学方程式。

【学生回答】观察到铝融化但是没有滴落;4Al+3O2点燃()2Al2O3 

【教师讲解】铝燃烧生成的氧化铝具有很高的熔点,约为2054℃,而铝的熔点仅为660℃。在铝燃烧时,其表面生成的氧化铝会形成一层致密的保护膜,就像一个“壳”包裹在铝的表面。这层氧化膜能阻止内部的铝继续与氧气充分接触燃烧,同时由于它的熔点远高于铝,在铝已经熔化的情况下,它依然保持固态,从而兜住液态铝,使其无法滴落。

【教师展示】 多媒体展示陶瓷照片。教师讲解陶瓷蕴含的与金属性质相关的原理,金属氧化物的呈色作用铁氧化物,在陶瓷坯体或釉料中,铁元素以不同价态的氧化物形式存在,如三氧化二铁(Fe2O3)呈红色或棕色,四氧化三铁(Fe3O4)呈黑色,它们会影响陶瓷呈现的颜色。其次是金属对陶瓷性能的影响,增强机械性能:某些金属或它们的化合物用作陶瓷的添加剂,可以使陶瓷颗粒更细,从而改善陶瓷的硬度,强韧性。

【教师】结合刚才的实验以及古人所说的:“真金不怕火炼”,试着总结一下常见金属(镁、铝、铁、铜、金)和氧气反应的情况。

【小组回答】镁、铝等元素在室温下均可与氧发生反应;铁、铜等在室温下与氧基本不起作用,但在较高的温度下可与氧发生反应;金子甚至在热的情况下都不会和氧发生反应。所以说:镁和铝是活泼的,其次是铁和铜,金最不活泼。

性质二:金属与酸的反应

【教师过渡】中医学中也包含了不少与金属有关的化学知识。被称为“药圣”的李时珍提出“以铅入醋,得一治病良药,铅霜。”铅霜,即醋酸铅,是一种中药材,在传统医学中有一定用途。大家可以推测一下其中蕴含的化学反应原理是什么呢?

【学生】由于醋中含有醋酸,铅会与醋酸发生反应而形成醋酸铅。

【教师评价】非常正确。除了制铅霜,过去人们为了鉴别黄金的真伪,可将黄金饰品放入醋酸或盐酸中浸泡,观察有无气泡产生便知真假。你认为有道理吗?这又是为什么呢?下面我们就来探究一下吧!

探究实验】学生进行探究实验,分别向四支试管中放入少量的镁、锌、铁、铜,再向其中加入适量的稀盐酸,观察现象比较反应的剧烈程度,及时记录

 

5-1金属与稀盐酸反应记录表1

【小组成果展示】

1.镁,锌,铁三种金属都可以和稀盐酸发生反应,并释放出氢气;但是铜不与稀盐酸反应。

2.在反应剧烈程度方面,镁、锌和铁与盐酸的作用强度各不相同,其中镁的作用最剧烈,锌的作用最剧烈,铁的作用缓慢。

 

5-2金属与稀盐酸反应记录表2

【教师提问】请同学们试着写出探究实验中涉及到的反应的化学方程式,推测产生的是什么气体。

【学生书写】Mg2HCl====MgCl2H2     Zn2HCl====ZnCl2H2   

Fe2HCl====FeCl2H2

【教师强调】注意:铁与稀盐酸的反应,是生成亚铁化合物

过渡】金属(镁、锌、铁、铜与稀硫酸的反应也是如此吗?我们继续通过实验探究一下吧

探究实验】学生以小组为单位完成实验探究,分别向四支试管中放入少量的镁、锌、铁、铜,然后再加入适量的稀硫酸,观察现象,并比较反应的剧烈程度。

【学生完成】学生完成实验记录,发现四重金属与稀硫酸和其与稀盐酸的反应现象相似。记录

 

5-3金属与稀硫酸反应记录表

【教师总结】从实验结果我们可以看出,镁、锌和铁与稀盐酸和稀硫酸反应的现象越来越剧烈;铜不与稀盐酸和稀硫酸反应。说明金属的活泼性各不相同,下节课我们会继续深入学习有关金属的活泼性比较及其应用的相关知识。

【教师提问】市售的假黄金的主要成分是黄铜(即铜锌合金),现在你知道为什么可用稀盐酸浸泡的方法来鉴别真伪了吧?

【学生回答】稳定,所以不会与盐酸发生化学反应;而假黄金中含有锌,它会与盐酸发生化学反应,放出气体。

【教师】通过对镁,锌,铁与稀盐酸,稀硫酸的反应,请同学们从反应物的种类,如单质,化合物等方面进行分析,找出它们的共性。试着将这类反应与化合反应、分解反应比较一下。

总结与交流

从单质、化合物等物质的种类来看,这些反应都是一种单质与一种化合物的反应,一种单质与一种化合物的反应,称为置换反应,如表5-4

 

5-4

【教师讲解】其实古代炼丹术也体现出古人对金属与其他物质的反应有一定研究和认识。例如,炼丹家们使用的铅、汞、铜等金属,与一些矿物、植物、酸性物质的反应,常常是炼丹的基础。如“铜绿”现象。铜绿是铜与某些酸性物质反应后生成的绿色铜盐。通过本节课的学习,我们一起学习了金属的化学性质,并且领会到了传统文化的魅力之处。

6

教育的根本任务是立德树人,树人树的是知识,立德立的是传统文化的根和魂。一线教师应广泛挖掘传统文化中具有学科属性与育人价值的情境化学教学既要重视知识的传授,又要注重培养学生的人文素质[4]。在未来的教学实践中,教师们应继续探索将优秀传统文化融入学科教学的多样路径,深化其在各学科领域的应用。我们要坚定文化自信,传承创新,在教学中持续地调动学生的学习积极性和思考潜能,使学生在掌握现代化的科技知识的同时加深他们对传统文化的了解,从而使学生在科学素养和文化素养上得到全面发展,为其终生学习和个性发展打下良好的基础。

 

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准 (2022年版)[M]. 北京:北京师范大学出版社,2022

[2] 钱扬义.《义务教育化学课程标准(2022年版)》解读——科学探究与化学实验[J].化学教育(中英文),2022,43(21):13-20.

[3] 汪玲,韩富军.例谈中华优秀传统文化融入化学教学[J].湖北教育(政务宣传),2024,(10):76+78.

[4] 吴冰玉,陈尚宝.弘扬传统文化的初中化学溶解度复习教学——走进《天工开物》中的井盐[J].化学教学,2024,(06):57-62.

 


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