中心教學法在大學化學通識教學中的運用

徐偉明+李萬梅+邱化玉

（杭州師范大學材料與化學化工學院，浙江 杭州 311121）

摘要：本文以美術中的化學教學為例，采取中心教學法，提出繪畫工具中的化學、繽紛色彩來源中的化學以及動漫的元素周期表為線索，依次進行詮釋。讓教案變得更加豐富和生動，使學生學得更加有趣。

關鍵詞：筆刷；基本色；量子點效應；動漫元素周期表

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）24-0130-02

世界是多姿多彩的，充滿著各種色彩。色彩是繪畫藝術創作與欣賞中重要的元素，它的魅力是無限的，可以讓本身平淡無味的東西變得有情調、更有感染力。但不論是哪一個畫種，哪一個畫派的繪畫作品都離不開化學。而化學是研究物質的組成、結構、性質、以及變化規律的科學，是人類用以認識和改造物質世界的主要方法和手段之一，它是一門歷史悠久而又富有活力的學科，它的成就是社會文明的重要標志。

一、畫筆中的化學成分

1.鉛筆中的化學成分。說起繪畫中的化學，我們就從最基本常見的鉛筆說起。鉛筆在畫圖中起著至關重要的作用。幾乎所有的紙質繪畫，在繪圖的初期都會用鉛筆進行草圖的繪畫。鉛筆內芯的主要成分是石墨和粘土。石墨為著色劑，利用其滑膩性和可塑性，制成鉛芯能劃出黑色痕跡，粘土有一定的粘結力，將石墨粘附在紙面上，但能用橡皮擦掉。

鉛筆型號根據軟硬和黑色程度劃分：“H”即英文中的“hard”，“H”前的數字越大就表示鉛筆芯中粘土比例越高，筆芯越硬，字跡越不明顯；“B”表示“black”—石墨，其之前的數字越大，字跡越黑，芯質越軟。目前，“6B”最為最軟最黑的一種內芯，便常用于繪畫。

2.筆墨中的化學成分。中國古代的繪畫藝術是水墨畫，所用的就是筆墨，我們都知道古墨的種類按照制墨的原料劃分，可分為松煙墨、桐煙墨、漆煙墨等。古墨自身化學性質的差異，決定了他們用處的不同。墨汁的主要原料包括炭煙、膠料、添加劑和溶液等。炭煙的種類繁多，包括各種礦物及動植物原料經煅燒或高溫熱解而成；膠料多采植物膠（阿拉伯膠）或各種合成膠如壓克力膠、聚醇樹脂等；添加劑則包含各類穩定劑、滲透劑、濕潤劑、防腐劑、芳香劑等。

3.油畫中的化學成分。而西方古典繪畫則主要是以油畫為主，所用的顏料自然是油畫顏料。據傳，西方諸多油畫大師多短命長壽者晚年指甲嚴重變形，是有毒油畫顏料侵害的結果。那么油畫顏料的主要成分是什么呢？首先是打底的白膠聚醋酸乙烯脂膠，一般情況下是低毒的；然后是松節油等溶劑，多數會嚴重損傷腎臟。在美術課上，聽老師提到凡高在作畫過程中會經常地吞食油畫顏料。凡高的精神狀態一直很低迷，并且時常出現幻想，這大概就是過量食入油畫顏料，導致了鉛中毒，所以才使思維混亂，最終導致自殺的悲劇。

二、色彩的來源

在感受繪畫藝術帶給我們美的享受的同時，不可忽略化學在其中的重要影響，如果沒有這些化學材料的參與，我們也就不會欣賞到古今中外那么多優秀的作品。各種各樣的化學物質早就了色彩的千變萬化。不同色系，以及同種色系中的不同色彩都由于所含物質的不同，呈現出了其各自的特色。

1.色彩最基本的紅黃藍三原色。紅色的顏料中主要含有的元素和物質是喹吖啶酮、金屬鎘、茜素、鐵等物質。首先是喹吖啶酮紅它有著色力強、避免容易滲色、耐光性和褪色的優點；茜素最早從茜草的根中提取，色彩明亮鮮艷但容易褪色，在在化學合成茜素后，這個問題便得到了很好解決；鎘紅的主要化學成分是硫化鎘和硒花鎘，其色彩飽和純正，且有著極強的著色力和遮蓋力，使得該類顏料具有多種標準色相；鐵紅是所有顏料中最穩定的一種，能抵抗高溫煅燒，陶瓷中紅色多為鐵離子存在，但與硫化物相遇容易引起色彩變化。黃色顏料似乎是三原色中分類最為復雜的一項。同樣的鎘和鐵也存在于黃色顏料中，鎘黃有著與鎘紅相類似的性質，但是它有一定的毒性；另外，鉻黃的毒性更加超過了鎘黃，并且色澤不穩定，容易發生化學變化；與鉻黃和鎘黃相比，鉍黃可謂是一種十分健康安全的顏料，可從根本上解決生產和使用時的毒害；偶氮類顏料是一類黃色有機顏料，大多色澤鮮艷，著色力和耐光性強。色譜范圍廣，通過改變取代基，顏色有淡黃、中黃和橘黃等，具有比較多的黃色色相，用途廣泛。所以多數偶氮類的黃色油畫顏料還有一些別名：如永固黃、耐曬黃、漢莎黃等。藍色的組成相對就比較簡單。鈷藍的主要成分為鋁酸鈷，色相亮麗，既耐堿，又耐酸，還有較好的耐侯性，能與其他各類顏料相混合。另外酞青藍是也優質的有機銅酞青顏料，有極佳的耐光力，并且能耐高溫和酸堿，是藍色顏料中性能最優越的。其色調深而透明，接近普藍，并與普藍具有相似的著色力。其他顏料在這三原色的調配之下便會一一呈現。

2.量子點效應。日常生活中顏色源自于太陽光的反射，通常可見光的波長范圍在400—760nm之間，這主要可由光的粒子性來解釋。由于光是具有波粒二相性的，所以當物體的顆粒小到一定程度時，光的波動性就不可以忽略了，不需要講解太多的原理，可以直觀讓學生了解改變量子點的尺寸可以使同一物質發射光譜發生改變。同一物質不同尺寸可以發不同的光（圖1）：以CdTe為例，當它的粒徑從2.5nm增加到4.0nm時，它的發射波長可以從510nm（綠色）移到660nm（紅色）。

而且由于量子點具有很好的光穩定性，目前已經在生物醫學研究的發光標記以及半導體器件的制備等領域發揮巨大的作用。

三、化學中的美學-動漫的元素周期表

化學研究和教學的核心都是元素周期表，所有化學家的研究都是在給元素周期表增添新的內容。一直以來，不斷涌現出各種各樣的元素周期表，最近，日本33位一流漫畫家，打破化學書從未上過排行榜的歷史記錄，將118個元素完全擬人化，嘔心泣血描繪了一份動漫版的元素周期表，蘿莉、女仆、少女戰士、天使、精靈、女巫……為你詳細解說不可不知的化學基礎知識。美術化后的元素周期表，每一個元素的英文都會對應一個動漫角色或者作品名，比如H（氫）就是涼宮春日（Haruhi）、Na（鈉）就是長門有希（Nagato）、硼（B）就是貝露丹迪（Belldandy）、氮（N）就是奈葉（Nanoha）、鈦（Ti）就是逢坂大河（人稱掌中老虎tiger）等，這樣對于美術專業的同學，元素周期表自然就容易記憶了，更體現化學與美術的完美結合

四、結束

根據核能的上述三根主線，中心教學方法能更快的將內容聯系在一起形成一個整體，幫助學者更快地建立自己的知識體系，達到事倍功半的效果。同時以點帶面的教學方法，更加有助于內容的擴展，拓寬學習者的知識面，讓教材變得更加豐富，使學生學得更加生動和有趣。