“博物館中的科學”校本課程實踐

【關鍵詞】課程基地；協同教育；校本課程

【中圖分類號】G637 【文獻標志碼】B 【文章編號】1005-6009（2024）23-0041-03

【作者簡介】顧曄，南京市江寧高級中學（南京，211112）教師，高級教師，江蘇省教學名師，南京市化學學科帶頭人。

南京市江寧高級中學以建設高品質特色高中為引領，構建基于“協同教育”的科技類校本課程體系，指向學科融合協作的變革和學生學習方式的轉型，培養學生應用多學科知識解決實際問題的能力。本文以“博物館中的科學”課程為例，介紹學校多學科協同合作校本課程的實施。

一、建設校本課程實踐的場域空間

南京市江寧高級中學2022年申報江蘇省課程基地“涵育科學精神的科學史研學中心”，該中心包括東西方科學發展館、中國科學家文化走廊和科學論辯中心等三大場所。本項目擬通過東西方科學發展館的建設，提高科學發展史料的使用質量；借助科學發展史素材，引導學生進行基礎邏輯與分析訓練，使課堂更具挑戰性；通過科學論辯中心，增強學生的邏輯推理能力，發展學生的批判性思維；通過中國科學家文化走廊，讓學生了解中國科學家對科學發展作出的貢獻，深入理解科學家精神的內涵。

“博物館中的科學”校本課程立足場館設計，旨在打造具有學科特色的專門功能教室。場館內儲藏了部分博物館藏品的仿制品和珍貴歷史圖片，營造基于科學發展史，涵蓋民族科技內容的科學探究氛圍。場館建設為“博物館中的科學”校本課程提供實施空間。

二、開發校本課程實施的科學主題

《完善中華優秀傳統文化教育指導綱要》中提出：“地理、數學、物理、化學、生物等課程，應結合教學環節滲透中華優秀傳統文化相關內容。”國家鼓勵各地各學校充分挖掘和利用本地中華優秀傳統文化教育資源，開設專題的地方課程和校本課程。南京市江寧高級中學位于南京市江寧區內的高新園區，區內出土的珍貴文物很多，如“元青花蕭何月下追韓信圖梅瓶”“明洪武釉里紅歲寒三友紋梅瓶”“明代鎏金喇嘛塔”等。除此之外，南京博物院、江寧東晉博物館等均藏有陶瓷類、字畫類和青銅器類的鎮館之寶。這些藏品身上有哪些化學知識呢？陶瓷的釉色和部分金屬元素化合價有何關系？青銅禮器可以用于物質的分離和提純嗎？我們將這些問題轉化為課程的科學研究主題。

1.課程目標

本課程面向高一、高二學生，教師通過科普講座、交流互動等，在文物、壁畫、古代科技典籍賞析中，滲透陶瓷的釉色，銅器的鎏金工藝，敦煌壁畫顏料成分和蒸餾、結晶等現代化學工藝，引導學生認識科學發展受國家文化、環境、技術水平等因素的影響，幫助學生理解科學本質，提升學生應用所學化學知識解決實際問題的能力。

2.課程內容

“博物館中的科學”課程包括五個方面的內容：（1）陶瓷系列博物館藏品（青瓷、釉里紅等），主要學習上釉技術中的溫度控制，銅、鐵元素氧化物的價態、顏色與溫控的關系；（2）壁畫系列藏品（敦煌壁畫），主要學習壁畫中紅色顏料、綠色顏料與敦煌周邊土壤元素含量的關系，了解數字修復技術在壁畫保護中的應用；（3）宮燈、銅燈系列藏品，引導學生從環保視角認識青銅雁魚等的內部構造與煙氣處理技術，了解化學鍍與電刷鍍技術在鎏金銅器修復中的應用；（4）青銅蒸餾器藏品，帶領學生從蒸餾器結構認識三種蒸餾技術，即蒸餾、水蒸氣蒸餾和分餾；（5）古代科技典籍選讀，學習《肘后備急方》《天工開物》等典籍中萃取、結晶等物質分離和提純的常見實驗操作。［1］

三、任務驅動下的跨學科校本課程實踐

1.從化學學科視角分析壁畫色彩原料

【情境創設】莫高窟壁畫中的鉛丹、 朱砂等紅色顏料，由于受到各種環境因素的影響，產生了嚴重的變色病害。特別是紅色顏料中的鉛丹 （Pb3O4） ，在高濕度、光照等因素的影響下，變色尤為嚴重。

【學科視角】敦煌壁畫的變色原因錯綜復雜，也是壁畫保護面臨的一大難題。經過對莫高窟壁畫變色顏料的分析測試和模擬實驗，對紅色顏料中的鉛丹、朱砂（HgS）和土紅 （Fe2O3） 的變色問題得出初步的結論。

【合作交流】思考影響化學反應速率的因素，小組討論可能導致敦煌壁畫變色的原因。

【資料查詢】經過對莫高窟壁畫中Pb3O4變色狀況的資料調查、分析測試，以及多次的模擬實驗，我們知道了高濕度是影響Pb3O4變色的最主要因素。當然，光照對Pb3O4變色的影響也是不可忽視的，另外還有二氧化碳、霉菌等微生物生長的代謝過程中所產生的過氧化氫等污染物都可能對Pb3O4的變色產生影響。［2］

2.從美術學科視角欣賞敦煌壁畫

敦煌莫高窟藝術是集建筑、彩塑、壁畫于一體的綜合藝術。彩塑是敦煌石窟藝術的重要組成部分，是外來藝術和中國雕塑藝術的完美結合，在形體、空間、材質等方面傳遞出特殊的精神價值取向，最大限度地滿足了當時的信徒及后世觀眾的文化需求。1987年12月，敦煌莫高窟被聯合國教科文組織列入“世界文化遺產名錄”，這是世界對敦煌莫高窟價值的認可。

課程依托學校“徐志敏美術特色發展班”教師團隊，組織開展對莫高窟第45窟彩塑菩薩的美學賞析教學，包括壁畫的構圖、色彩及所處年代的人文宗教等背景。

3.結合信息技術學科知識研究壁畫的修復和保護

【情境創設】敦煌壁畫的保護是一個世界性的難題，由于氣候變化、游客參觀等外界因素的影響，壁畫已經受到不同程度的破壞。在授課過程中，教師選擇播放相關紀錄片，解釋敦煌壁畫的保護現狀，引導學生結合故宮文物保護的經驗，思考有沒有現代技術可以延續文物的生命。

【資料查詢】彩塑三維重建是精確獲取文物的三維幾何和紋理信息的數字化技術，對于文物保護、數字檔案建立、考古研究、展覽展示，以及移動數字博物館建設等都具有重要的意義。莫高窟彩塑作為一種不可移動的文物，受采集空間及豐富的紋理信息的影響，現有的三維重建方法尚不能在保證重建精度的基礎上，準確還原文物表面的色彩信息。為此，通過雙相機結構光的FOTOMOULD三維重建系統，對莫高窟第45窟彩塑菩薩進行三維重建，在獲取高精度幾何信息的同時，達到了色彩、紋理、細節等高度還原的效果。［3］

【模擬實踐】利用學校科創中心學習空間，帶領學生用三維重建技術為自己喜愛的繪畫作品建檔，并對比建檔前后的色彩、紋理、細節，同組同學相互評價。

四、學生主體的校本課程評價

“博物館中的科學”課程評價將過程評價和結果評價相結合，分別從“課堂表現、團隊合作、階段成果展示”三方面進行綜合測評。考評中將學生自評、同學互評、指導教師評價結合起來，最后形成綜合評定等級。

首先是過程性評價。高一，學生分組學習。每個學習小組每節課都要進行分享，主要是補充教師講授之外的知識點，拓寬大家的視野。高二，學生基于學案，在回顧基本實驗操作的基礎上介紹文物設計中的技術應用，教師跟進學生的學習情況，并進行等級評價。

其次是終端性評價。每學期結束時，教師面向全體選課學生進行課程評價，結合學生的學習反思和平時的匯報表現、學案完成情況等進行綜合評價。

【參考文獻】

［1］顧曄. 我國古代科技典籍中化學實驗素材的開發和使用［J］.化學教育（中英文）， 2021，42（19）：111.

［2］李最雄，樊再軒，盛芬玲.鉛丹朱砂和土紅變色研究的新進展［J］.敦煌研究，1992（1）：89.

［3］余生吉，吳健，王春雪，等.敦煌莫高窟第45窟彩塑高保真三維重建方法研究［J］.文物保護與考古科學，2021，33（3）：10-18.