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摘要：中华传统文化中蕴含了丰富的知识素材，将其运用于教学实践能使得教学效益得到较大的提升。新课标强调借助真实情境载体培养学生化学学科核心素养，以结构—性质—用途为主线促进化学学科能力提升的有效落实。本文以古籍《齐民要术·笔墨》中“碳”的性质用途为真实情境，通过构建研读古籍——分析结构——核心物质——优劣对比——学科思政五个环节一体化的课堂教学模式，引导学生通过在真实情境运用化学知识中解决现实问题，并以“碳中和”和“碳达峰”为延伸案例，进行教学实践。本设计将传统文化与化学知识有机融合，为促进学生素养发展和能力提升提供参考方案。

关键词：《齐民要术》；中华传统文化；真实情境；学科能力

《齐民要术》是中华经典名著，也是我国农业专著之一，它全面记载了我国古时有关农业的生产及其农业技术。这本“国宝”级别的科史书中的古法技艺蕴藏了大量的化学原理，这对新时代的化学教育教学研究来说无疑不是一本很好的史书素材资料。本文在新课程标准理念的指导下，以“笔墨中的碳”为教学案例，借助古籍《齐民要术》等为真实情境载体来培养学生化学学科核心素养及学科能力[1]。

1.教学设计思路

以学习“碳”源为中心，包括研读古籍、分析结构、核心物质、优劣对比、学科思政五个环节；有2条主线：明线为学习“碳”的相关知识，暗线为化学学科核心素养及能力的培养；从教师和学生2个角度展开，教师方面涉及本体性知识和专业发展，学生方面涉及提升学科能力和发展核心素养。

2．教学实录

（1）情境引入——研读古籍

老师：同学们，从古至今我们书写的工具一直在不断更新，但是与其搭配使用的黑墨却是一直没有改变。那有没有同学知道黑墨是如何制备的呢？它又有哪些历史渊源呢？

老师：早在北魏时期中国杰出农学家贾思勰就在他的著作《齐民要术》第九十一节中撰写了笔墨的制备方法。请同学们阅读导学案中的“素材参考”，一起来了解一下古人是如何制墨的，同时仔细揣摩这段文字，完成[试题1]。

老师：通过这段素材，我们了解到了制墨的方法，真是不得不感叹生活中处处都充斥着化学，由此可见化学对我们是多么的重要啊！试题1是一道很简单的“阅读题”，正确答案就是同学们所选择的C选项。

【试题编制1】《齐民要术·笔墨》中记录墨的制备方法时曾提到：“好醇烟，捣讫，以细绢筛，于堈内筛去草莽（草莽：应依《太平御览》作“草芥”。草芥，小草。借指细微的事物。），若细沙尘埃。此物至轻微，不宜露筛，喜失飞去，不可不慎！”关于材料中的“醇烟”说法正确的是（  ）

A．“醇烟”是一种纯净物，其状态为气体。

B．得到“醇烟”的过程中只发生了化学变化。

C．“醇烟”中主要存在的元素是碳元素。

D．“醇烟”可以不密封保存。

参考答案：A.由译文可知“醇烟”属于混合物，状态为固体，该选项说法不正确；B.发生化学变化的过程必定伴随着物理变化，该选项说法不正确；C.由译文可知“醇烟”是制墨的主要原料，而墨的主要成分为炭黑，炭黑是由碳元素组成的物质，该选项说法正确；D.由译文可知“醇烟”极细极轻，不应当敞着，所以该选项说法不正确。

故选：C。

老师：我们都知道了黑墨和签字笔芯他们的主要成分都是“碳”，请同学们思考一下，生产生活中与碳有关的物质有哪些呢？

学生：木炭、金刚石、石墨、CO、CO2、CH4等物质。

老师：非常正确，这位同学列举了生活中碳的相关单知及化合物。本节课我们就一起来学习“碳的多样性”，一起探究一下碳到底有哪些性质和用途？

（2）分析结构——微观层面

老师：请大家回忆一下碳元素位于元素周期表哪个位置？自己在草稿纸上画一画碳的原子结构示意图。根据他的位置及原子结构你们能推测出碳有哪些性质？

学生：位于第二周期第ⅣA族。碳元素是一种非金属元素，常温下较稳定，能得电子也可以失电子。

老师：这位同学总结的很全面。就是因为碳在常温下具有稳定性，所以我国古代书法家和画家用墨书写和绘画的作品能保存很长时间不变色。

老师：请同学们思考一下导学案上的[试题2]，有没有同学主动起来分享一下你的答案？好，课代表你来说。

学生：是因为“墨”它是一种混合物，除了含有“碳”这种物质外还含有其他的物质，就比如素材里所提到的“胶”、“朱砂”和“麝香”，所以在形成墨锭的时候要严格相关条件。

老师：很好，课代表看来是有认真研读素材的，他总结的非常全面，对化学知识的掌控也很牢固。

【试题编制2】《齐民要术·笔墨》中记录墨的制备方法时曾提到：“合墨不得过二月九月，温时败臭，寒则难干潼溶（沾濡潮软），见风日解碎。”为什么在晾墨的时候环境的温度和湿度要严格控制呢？“碳”在常温下不是具有稳定性吗？

参考答案：“墨”是一种混合物，除了含有“碳”这种物质外还含有其他的物质，就比如素材里所提到的“胶”、“朱砂”和“麝香”，所以在形成墨锭的时候要严格控制相关条件。但是在书写和绘画的时候我们要先把墨进行研磨，最后书写和绘画着色成分主要是炭黑，由于“碳”元素在常温下化学性质稳定，所以书法及绘画作品可以保存很长的时间而不会褪色。

老师：请同学们继续思考一下，是不是由同种元素组成的物质其结构都相同呢？

老师：大家都给出了否定的答案。是不是用碳的三种同素异形体——金刚石、石墨和C60就可以推翻这个假设呀！所以我们可以通过分析物质的结构来推测它的性质和用途，这也是我们化学上非常重要的一个学习规则和方法，结构决定性质，性质决定用途。

（3）核心物质——能源和材料

老师：请同学们从能源和材料的角度思索一下，与碳有关的物质有哪些呢？给大家十分钟的时间，以小组的形式进行讨论，稍后依次进行汇报分享。

学生：化石能源（煤、石油和天然气），木材等。

老师：这一小组的同学他们所列举的是我们传统的能源和材料，也是目前我们能源的主力军，但由于化石燃料不仅不可再生，而且在使用时还会对环境造成一定的污染，因此科学家们就不断地探索出了许多新的能源的材料。请同学继续上来分享一下！

学生：我们小组了解到一种新的无机非金属材料——碳纳米材料。它在能源、信息、医药等行业和领域有较为广阔的应用前景，主要包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯等。

老师：看来同学们平时都积极关注科技发展的动向，这是非常值得肯定的。

老师：碳纳米材料作为21世纪的新型材料，其作用和价值都是巨大的，他运用于多个领域，为我们的生活带来的许多改善和提高。

老师：想必大家都能发现这些能源材料的主要元素一直都没有发生改变，但是通过科学家们的不断探究，越来越多的新能源和新物质被发掘和应用。所以，希望同学们在未来能够始终保持创新和实践的初心，发现更多更优异的能源和材料，为民族和国家的发展贡献自己的力量，让中国永远屹立在世界舞台的中央，传承中华民族优秀文化历史。

（4）优劣对比——“碳”的两面性

老师：同学们，既然“碳”单质及其化合物有如此丰富的价值，那是不是就证明它对我们只有利没有弊呢？如果有弊，你能否举例说明呢？

学生：不是，例如燃烧会产生二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳会造成温室效应，而一氧化碳是一种有毒气体。

老师：这位同学回答的非常好，他所陈述的问题也是目前我们所面临的环境问题，是我们叩待解决的生态难题。所以，任何事情或物质他都具有两面性，我们须秉承发扬优势，避开劣势的办事原则，如此才能实现可持续发展。

老师：请同学们总结一下“碳”单质及其化合物的优势和劣势。

学生：优势包括①燃料：提供热能、电能、化学能；②动植物的主要供能者：为机能正常运转提供能量；③新型材料：为不同的领域的发展助力（在医学、农学和生物学等领域运用较广泛）。劣势主要是会产生二氧化碳影响大气环境。

老师：这位同学回答的非常全面！那谁能告诉我们采取哪些措施可以避免这些环境问题呢？

学生：使用新能源汽车；用清洁能源代替化石能源；多植树造林。

老师：很好，看来同学们对我们的社会问题非常的关注，请大家继续保持，争做爱护环境的先行者！

（5）学科思政——“碳达峰和碳中和”

老师：党在二十大报告中提出：“要积极稳妥推进碳达峰碳中和”。力争于2030年达到碳达峰，努力争取在2060前年实现碳中和[2]。为实现这一目标，我们应该怎么做呢？

学生：出行尽量坐公交车，少开车，多走路。我们要节约粮食，积极参与光盘行动。

老师：大家提出的措施都非常中肯，我们国家每年浪费的粮食约180亿公斤，他们分解后产生的二氧化碳数据令人难以想象，汽车尾气所引起的环境问题也受到了国家的重点关注。所以我们必须从自身做起，节约资源，保护环境。

老师：同学们，希望你们在学习过本节课的内容后要有强烈的环保意识，保护环境是我们每个人的责任和义务，作为中华民族的一份子我们要积极响应党的号召，为国家的发展贡献属于自己的力量。

老师：本节课到这里就要结束了，你都收获了哪些内容呢？请大家下课后写一份课堂总结和感受。

3.结语

情境教学是化学教学的重要组成部分，化学来源于生活又服务于生活，以传统文化为真实情境开展化学知识的学习，不仅能够发展学生的学科核心素养同时也能有效提高学生的化学学科能力。以专题的形式开展教学更加有利于学生知识框架的建构和知识的记忆。以生活实际用途来映射“碳”的化学性质和结构，有效构筑了化学知识的骨架，有利于学生核心素养及学科能力的培养。

参考文献

[1]黄玥，黄紫洋.《齐民要术》中古代农业融入中学化学教学的资源挖掘[J].中学化学，2023（11）：8-11.

[2]储志信.学科核心素养导向的中学思政教育教学[J].中学政治教学参考，2023（45）：89.

[作者简介]李林林（2000-）女，重庆云阳人，学科教学（化学）专业研究生。

*通讯作者，牟新利（1979-）男，湖北利川人，副教授，从事化学与环境方面教学科研工作。