本文原载于《化学教育(中英文)》2023年第44卷第21期,作者为江西师范大学化学化工学院的袁珍与姜建文。这是一篇关于校本课程开发的教学研究论文,系统介绍了一门以“印染工艺”为主题、以中华优秀传统文化为核心的化学校本课程的设计与实施方案。下文将从课程开发背景、开发思路、课程目标、课程内容、课程特色及实施建议等方面进行详细阐述。
文章首先阐述了校本课程的开发背景。在中华优秀传统文化日益受到教育领域重视的宏观环境下,相关政策文件如教育部《完善中华优秀传统文化教育指导纲要》等均强调了传统文化传承的重要性。北京师范大学与美国21世纪学习联盟提出的21世纪5C核心素养(5C Core Competencies)模型中,文化理解与传承素养(Cultural Competence)被置于核心地位。然而,现有的与化学相关的传统文化校本课程多存在主题间联系松散、缺乏时间深度、以学科知识本位为主等不足,未能系统展现传统文化的发展变迁过程。鉴于此,作者选择“印染工艺”作为课程主题。传统印染技艺历史悠久,绞缬(扎染)、蜡缬(蜡染)、夹缬及蓝印花布等已被列入非物质文化遗产名录。文章从“染”字的会意结构入手,解析了传统印染的原料、溶液与多次浸染的工艺特征。文中详细列举了天然染料的分类,包括植物染料、动物染料和矿物染料,并以表1形式展示了红花、靛蓝(Indigo)、茜草素等主要色素的化学属类与结构。作者指出,传统印染受植物生长时节限制,但靛蓝还原染色技术的发明使其突破了时间限制。近代合成染料的引入虽提高了效率,却也带来了环境污染与安全风险,这为重新审视传统印染工艺的环保价值提供了现实背景。
在课程开发思路上,作者明确了“确定主题—可行性分析—明确课程目标—规划课程内容”的逻辑路径。可行性分析部分,系统梳理了印染工艺中蕴含的可供中学生学习的化学知识,如色素提取与分离、氧化还原反应、酸碱盐及有机化合物的应用、靛蓝回收与废水处理等。文章以植物靛蓝的提取与还原染色为例,详细解析了从蓝草中提取不溶性靛蓝、在碱性条件下用还原剂将其还原为可溶性靛白隐色盐(Leuco-Indigo Salt)吸附于织物、最后在空气中氧化固着的完整化学过程,并给出了相应的化学反应原理图。此外,还介绍了保险粉(连二亚硫酸钠,Na₂S₂O₄)还原、米酒发酵产氢等不同还原方法的化学原理。可行性分析还论证了该课程适用于高一及以上年级学生,因其已具备物质分类、氧化还原反应等基础知识与基本实验技能。
课程目标部分设定了五个维度:其一,通过自主获取信息与实地参观,了解印染工艺发展史,感受科技与文化变迁,树立文化自信;其二,掌握印染工艺中的化学基本原理,以小组合作形式开展色素提取、染料合成与废水处理等实验;其三,积累艺术知识,培养审美能力,能独立设计印染作品;其四,能有意识地将现代技术与传统工艺结合,解决传统工艺中的问题;其五,学会发现与提出问题,树立绿色观念与可持续发展意识。
课程内容被规划为四个章节。第一章“印染发展史”包括古代与现代印染发展史及走进染坊或博物馆,引导学生结合社会生产力探究不同年代衣物与染料的特点,涉及染料提取与染色原理等知识。第二章“染料的获取”涵盖染料分类、从蓝草中提取植物靛蓝、菠菜中叶绿素的分离与提取、普鲁士蓝的合成四个小节。这部分以实验活动为主,分别代表传统植物色素提取、现代植物色素提取及现代合成染料制备三种路径,旨在提高学生实验技能,培养创新与问题解决意识。第三章“印染工艺流程”包括传统与现代印染工艺、常用助剂及印染与环保等内容。其中,详细介绍了软水剂、促染剂、匀染剂等各类助剂的作用机理,并专门探讨了印染废水的回收技术与处理方法,如利用稀硫酸调节pH、鼓入空气氧化及加入明矾絮凝过滤以回收靛蓝。第四章“印染作品设计”是实践环节,学生需使用自制染料完成扎染或蜡染作品设计,并自行设计实验方案处理染色过程中产生的废水,直至达标排放。
文章将课程特色归纳为四点:一是学科知识与社会问题结合,通过印染与环保等章节将学科知识与污水处理等社会热点相融合,引导学生树立绿色化学观念;二是重视实验探究与科学方法培养,通过传统与现代不同色素获取方法的对比实验,助力学生建构物质制备与提纯的一般模型;三是柔化学科界限,融合历史学、生物学、化学与艺术学等多学科知识;四是古今结合,在印染工艺的历史发展脉络中理解传统文化,鼓励学生用现代技术改进传统工艺的问题,在创造中传承。
最后,文章提出了校本课程开发与实施的五项建议:充分进行需求调查与资源评估,对校内外资源进行全方位考量;依据资源合理选择内容并动态调整,根据学生与环境的反馈不断更新课程;挖掘学科联系,如与劳动实践课程或研究性学习相结合,充分利用社会资源;关注学生发展,建立素养导向的多维度评价体系,注重过程性评价与结果性评价的有机结合;转变教学方式,采用翻转课堂等形式落实核心素养,促进学生全面而个性的成长。全文将中华优秀传统文化与化学学科知识深度融合,为相关校本课程的开发提供了一个结构完整、理论与实践并重的范本。