將姑蘇文化融入化學課堂

摘要：整理姑蘇文化中的化學資源及其在教材中對應的知識點，發現明清時期陸慕的御窯金磚燒制工藝中包含鐵的氧化物發生氧化還原反應的化學原理。而這部分內容正是初中化學教學與考試中的一個重點和難點，于是設計了“御窯金磚的燒制與鐵及其氧化物”專題復習教學。教學過程分為五個環節：拋“金磚”引制作工藝；提煉資料中的物質信息；探究“金磚”顯色的成因；找出化學反應原理并寫出化學方程式；回歸教材，尋疑解惑。

關鍵詞：姑蘇文化御窯金磚化學教學鐵及其氧化物

一、教前思考

近年來，隨著我國人口的頻繁流動、經濟的快速發展，為了增強人們對居住地歷史人文的了解與認識，提高人們對居住地的歸屬感與認同感，各地政府開始著力宣傳本土傳統文化，中小學校也相繼推出依賴于本土傳統文化的校本課程。

“上有天堂，下有蘇杭。”蘇州歷來是眾多文人墨客向往居住的古城。伴隨著2016年蘇州獲批國務院江蘇城鎮規劃特大城市，越來越多的外來人士開始扎根于蘇州，他們對蘇州的傳統文化有著濃厚的興趣。就筆者任教的兩個班級來說，調查表明：非蘇州籍學生占比均超過了50%，其中對姑蘇文化感興趣的學生占比又均超過了70%。

《義務教育化學課程標準（2011年版）》提出的基本理念之一是“注意從學生已有的經驗出發，讓他們在熟悉的生活情景和社會實踐中感受化學的重要性

，了解化學與日常生活的密切關系，逐步學會分析和解決與化學有關的一些簡單的實際問題”。

有著2500年悠久歷史的姑蘇文化孕育了一大批與化學工藝相關的技術門類

：陶瓷、冶金、造紙、印染等。春秋時期吳國先進的鑄劍術、明清時期陸慕的御窯金磚燒制工藝、桃花塢的木刻年畫、花色繁多的吳綾等都蘊含著豐富的化學知識原理。

受此啟發，筆者嘗試將姑蘇文化融入化學課堂，從而在充實教學內容的同時，為學生增添久違的親切感，激起他們的情感共鳴，提高他們的學習興趣，并且在一代又一代的精神傳承中，彰顯姑蘇文化包容古今、持久不息的生命力。

整理姑蘇文化中的化學資源及其在教材中對應的知識點，筆者發現明清時期陸慕的御窯金磚燒制工藝中包含鐵的氧化物發生氧化還原反應的化學原理。而這部分內容正是初中化學教學與考試中的一個重點和難點，于是筆者設計了“御窯金磚的燒制與鐵及其氧化物”專題復習教學。

二、教學過程

（一）拋磚引玉——拋“金磚”引制作工藝

（教師播放《故宮：養心殿》片段，展示相關圖片。學生欣賞。）

師同學們可知道御窯金磚？當年它可是大名鼎鼎的皇家御用，尋常百姓家根本用不起。

（教師PPT呈現如下材料。學生閱讀。）

1.“金磚”名稱的由來。

所謂金磚并非用黃金制作的磚頭，而是大型方磚的雅稱，是專為皇宮燒制的細料方磚。御窯金磚顆粒細膩、質地密實，敲之作金石之聲

。因其專運北京“京倉”，供皇室御用，所以稱為“京磚”，后逐步演化為“金磚”。因其產自蘇州相城陸慕御窯村，因此又名“御窯金磚”。

2.金磚制作工藝中的化學原理。

御窯金磚制作技藝繁復，工序多達二十余道，其中主要工序有選泥、練泥、制坯、裝窯、燒制、窨水、出窯、打磨等。道道工序，環環緊扣，一道不達，前功盡棄。而這每一步的工序中，都包含著很多的化學知識。

3.紅磚的“紅”和青磚的“青”。

燒制磚瓦的原料黏土是包含了大量黑色腐殖質（主要成分是碳）和亞鐵鹽等物質的混合物。磚瓦分為紅磚和青磚兩類。

紅磚燒制過程中要不斷將空氣鼓入窯中。燃料燃燒提供了磚瓦燒制所需的高溫，而腐殖質中的碳也會與充足的氧氣結合形成二氧化碳，所以磚胚的黑色消失；同時過量的氧氣把+2價鐵的化合物氧化為紅色的三氧化二鐵，從而形成了紅色的磚體。

青磚燒制時要比紅磚燒制多一道工序，即磚胚被燒到一定溫度時，將水慢慢灌入窯頂。由于窯內溫度很高，水變成水蒸氣，大量的水蒸氣將空氣排出窯體，起到隔絕空氣的作用。這時，胚體在缺氧的環境下繼續加強熱，由于燃料燃燒缺少氧氣，導致燃料的不完全燃燒，從而產生一氧化碳，同時形成大量的炭黑顆粒；而水蒸氣遇到灼熱的炭黑顆粒也會產生一氧化碳，同時產生氫氣，這些氣體都具有強還原性，能將生成的三氧化二鐵還原為黑色的氧化亞鐵和黑色的四氧化三鐵。同時，還有一部分炭黑顆粒則慢慢滲入磚胚的縫隙中，最終形成了青灰色的青磚。

師老師先考一考同學們：咱們蘇州的陸慕金磚屬于紅磚還是青磚？

生青磚。

[設計意圖：這一環節旨在使學生通過閱讀資料，了解陸慕御窯金磚的燒制工藝，并為下一個環節的教學做準備。]

（二）移花接木——提煉資料中的物質信息

師閱讀完上述材料后，請大家來試一試：上述閱讀材料中涉及哪些初中化學學過的物質？

（學生回答。）

師（出示表1）

請同學們完成表格，嘗試將這些物質進行分類。

（學生完成后，教師實物投影一名學生的表格內容并請另一名學生做點評。）

師（出示圖1）剛才我們對這些物質進行了初步分類，現在請同學們繼續完成物質類別的思維導圖。

[設計意圖：這一環節，教師帶領學生復習了有關物質分類的知識，為后續環節

復習物質的性質做了必要的準備；引導學生正確地書寫化學式，也為下面環節書寫化學方程式

做了準備。]

（三）層層遞進——探究“金磚”顯色的成因

師通過閱讀文獻資料，同學們已經了解到紅磚和青磚的制作工藝。紅磚的“紅”和青磚的“青”分別是由哪些物質引起的？

生紅磚的“紅”是由

Fe2O3引起的，青磚的“青”是由FeO、Fe3O4和炭黑顆粒共同引起的。

師同學們，這里涉及幾種鐵的氧化物？

生三種。

師你能標出鐵元素在這三種氧化物中的化合價嗎？

（學生標注化合價。）

師你能將三種氧化物按照鐵元素含量由低到高的順序排列嗎？

生鐵元素含量由低到高：Fe2O3

師通過計算，你能歸納出元素種類相同的化合物中所含某種元素質量分數高低的判斷方法嗎？

生比較化合物中所含元素的原子個數比。

師請同學們反過來判斷一下三種含鐵氧化物中氧元素含量的高低。

生氧元素含量由高到低：Fe2O3>Fe3O4>FeO。

[設計意圖：這一環節，教師由“金磚”的顏色說起，引導學生復習了三種鐵的氧化物，并將化合價與質量分數的計算融合了進來，拓寬了專題復習的知識面。]

（四）環環相扣——找出化學反應原理并寫出化學方程式

師請同學來回答：哪一種氧化物是富氧環境下的產物？

生Fe2O3。

師判斷準確！因此紅磚和青磚哪一個在富氧環境中生成？哪一個在缺氧環境中生成？

生紅磚在富氧環境中生成，青磚在缺氧環境中生成。

師如果要使Fe2O3轉變為FeO和Fe3O4，我們該怎么做？

生加入還原劑奪氧。

師還原劑可以是什么物質？

（學生思考。）

師（提示）文獻資料中有提過哦！

生C、CO和H2。

師現在讓我們回到資料，請大家再次閱讀青磚燒制工藝流程，找出你能寫出的化學反應方程式，寫在學案上。

（學生寫出：C+H2O高溫CO+H2；C+2Fe2O3高溫4FeO+CO2；C+6Fe2O3高溫4Fe3O4+CO2；

CO+Fe2O3高溫2FeO+CO2；CO+3Fe2O3高溫2Fe3O4+CO2；H2+Fe2O3高溫2FeO+H2O；H2+3Fe2O3高溫2Fe3O4+H2O；C+CO2高溫2CO。）

[設計意圖：這一環節設計了一組化學方程式的書寫，以開放性的答題方式，不僅提升學生書寫和配平化學方程式的能力，而且促使學生關注化學方程式發生的具體情境，讓學生學會在真實的情境中發現問題和解決問題，實踐化學知識運用于生產、生活實際的學科理念。]

（五）反思提高——回歸教材，尋疑解惑

師在實驗室中，我們用CO還原Fe2O3來模擬煉鐵。（出示表2）查閱資料，可知在不同的溫度下還原的產物不同。結合我們寫出的化學反應方程式和查閱的資料，你能對CO還原Fe2O3后得到的黑色粉末做個猜想嗎？假定黑色粉末由一種物質組成。

生取樣，用吸鐵石吸引。

生取樣，加入足量稀鹽酸。

師我們一起來看滬教版初中化學九年級上冊第124頁介紹的產物檢驗的方法。據此，你能得到什么啟示？

生不能僅用吸鐵石吸引來檢驗產物。

生檢驗產物時加入的稀鹽酸要足量。

生反應可能得到的還原產物種類較多，因此必須控制好溫度，不能用酒精燈代替酒精噴燈。

師大家總結得都不錯。請大家課后繼續完成學案上與此有關的一道中考模擬題。

[設計意圖：教材既應是復習的出發點，也應是其歸宿點。設計這一環節旨在讓學生回歸教材。]

參考文獻：

[1] 鮑琳.在“吳地茶文化”情境下的“物質的檢驗”高三復習教學與評價——讓地方文化真正融入中學化學教學中[J].化學教與學，2013（12）.

[2] 孫葉，王偉群.地方文化背景下化學教學資源的開發[J].化學教與學，2010（5）.