中国古代诗词作品在分析化学酸碱滴定法教学中的应用

黄臻臻，贾琼，郑海娇，薛瑞松

吉林大学化学学院，长春 130012

引导高校学生接纳和传承中华民族优秀传统文化是坚定文化自信、增强文化认同感的必要环节。然而，由于目前高校理工类专业课程所包含的知识体系大多源自西方现代科学，在教学活动中往往重科技而轻人文，因此如何将更多的人文元素，尤其是具有鲜明中华文化特色的人文元素，有机地融入高校理工类课程的教学活动，是我国高等教育改革中的热点和难点问题之一[1]。近年来，伴随我国基础教育中优秀传统文化作品比重的不断增加，以及“中国诗词大会”“经典咏流传”等大型文化公益类节目的火爆，以诗词为代表的优秀传统文化作品焕发出新的活力，对各年龄阶段学生的吸引力与日俱增。这些文学作品不仅描绘了历史的兴衰更替与人物的悲欢离合，也记载了许多自然和科学知识。因此，越来越多的教育工作者开始将目光转向我国优秀传统文化作品，将相关内容引入到各个层次的理工类教学活动之中，在提高学生学习兴趣、增强文化认同感方面起到了积极的推动作用。如郑敏艺等[2]等将我国非物质文化遗产中的茶、油纸伞、铜艺引入到中学化学教学。林丽萍[3]将中华传统酒文化引入到高校有机化学醇类化合物的教学设计中。广大教育工作者进一步将我国优秀传统文化作品与理工类学科基础课程相互融合，对增强学生的学习兴趣、坚定文化自信具有非常积极的意义[4]。

分析化学是吉林大学化学专业以及材料、生物、制药、医学等非化学专业的重要基础课程。该课程旨在教授学生掌握定量分析化学的相关理论、方法和实验技能，树立“准确”“定量”的科学思维[5]。但在目前的课程教学中，往往忽视了人文元素的引入和融合。因此，本文以分析化学课程体系中的重要章节——酸碱滴定法为例，将以古诗词为代表的优秀文学作品引入到酸碱滴定法概述、酸碱指示剂、酸碱滴定分析实验等知识模块的导课、习题和课程思政等教学环节。通过诗词入“化”的方式，旨在激发学生对分析化学课程的学习兴趣，加深对相关知识点的理解和应用，以及增强学生的文化认同感。

酸碱滴定法是分析化学课程的重要组成部分。该方法是以酸碱反应为基础建立的滴定分析方法，具有操作简便、分析速度快、滴定指示剂选择范围广等优点，因而在生产和科研中应用广泛[5]。酸碱滴定法概述是酸碱滴定法一章中的起始章节，旨在概括介绍酸碱滴定法的含义和基础概念。在进行酸碱滴定法概述教学中，可通过在导课部分介绍我国古代文学作品中与“醋”相关的内容，从而引出课程知识点。

导课实例1：宋代吴自牧在《梦粱录》中提到：“盖人家每日不可阙者，柴米油盐酱醋茶。”其中的“醋”就是我们日常熟悉的酸味调味品，主要是以米、麦、高粱等酿制而成。据传醋的酿造起源于商周时期，汉唐时代的醋被视为贵重的奢侈品，也称“酢”“苦酒”等。自宋朝之后，醋逐渐成为日常生活的必需品，被视为“早晨起来七件事”(元·武汉臣·《玉壶春》)之一，如“芜荑酱醋吃煮葵”(唐·颜真卿·《七言滑语联句》)、“持螯更喜桂阴凉，泼醋擂姜兴欲狂”(清·曹雪芹·《螃蟹咏》)。从古至今，醋都是调味、佐餐的妙品。从化学的角度而言，食醋的主要成分为醋酸，即乙酸，是一种一元弱酸。醋的酸味口感强度取决于其乙酸含量。依据我国酿造食醋的国家标准(GB18187-2000)，酿造食醋的总酸(以乙酸计)含量不小于3.50 g/100 mL。那如何来测量食醋中的乙酸含量呢？在我国，食醋中乙酸含量测定的国家标准方法就是酸碱滴定法，即以氢氧化钠标准溶液为滴定剂，酚酞为指示剂，利用氢氧化钠和乙酸发生的酸碱中和反应，通过滴定方法测得食醋中的乙酸含量。

教学实例说明：在分析化学课程中，酸碱滴定法的相关知识点不仅是本章的学习重点，而且也是学习后续章节的重要基础内容。我们以“醋”，这一具有丰富文化历史底蕴的日常调味品为切入点，通过介绍诗词名句，较为自然地引出“酸碱滴定法”“标准溶液”“滴定剂”“指示剂”等酸碱滴定法概述中的基础知识点。在实际教学中，导课实例1中所引用的诗词可根据课堂实际情况进行删减，一般可在2分钟甚至更短时间之内完成。与经典分析化学教材导课中介绍的“美国环境保护局酸雨计划进展报告”相比[6]，诗词入“化”式导课更具中国文化特色，能够迅速拉近学生与分析化学课程的文化距离，使学生从较为熟悉的文化、生活语境和进入到分析化学世界，起到激发学习兴趣和增强学习效果的作用。

酸碱指示剂的颜色变化是酸碱滴定法中最为重要的实验现象，能够用于判断滴定终点的到达，进而得出所消耗的滴定剂体积，计算被分析物的浓度。从化学角度而言，酸碱指示剂通常为有机弱酸或弱碱，其酸式和碱式具有明显不同的颜色。当溶液酸度发生改变时，指示剂失去质子由酸式变成碱式，或者得到质子由碱式变成酸式，由于结构的改变从而引起颜色的变化[5,7]。在讲授该部分内容时，可通过在导课阶段介绍诗词作品中的相关经典名句以引入酸碱指示剂的特征现象，还可进一步设计与古诗词相关的练习题。

导课实例2：唐代著名诗人韩愈有传世名句“草树知春不久归，百般红紫斗芳菲”；
明代汤显祖《牡丹亭·惊梦》中写到：“原来姹紫嫣红开遍”。文学作品中这些色彩绚丽的花卉世界大多源自一类具有酸碱指示剂性质的化学物质，即花青素。花青素的基本结构为2-苯基苯并吡喃的糖基化多羟基或聚甲氧基衍生物。常见的花青素有矢车菊色素、天竺葵色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛花色素和锦葵色素等[8,9]。鲜花的颜色大多取决于花瓣中花青素的种类及其所处环境的pH。以矢车菊色素为例，如表1所示，在pH ＜ 7的酸性条件下，矢车菊色素为花结构，呈现出红色；
当溶液pH在8-10的碱性环境下，则为醌式结构，呈现蓝色[10]。唐代王维在《红牡丹》一诗中描绘“绿艳闲且静，红衣浅复深”。牡丹艳丽的红色即来自于酸性环境下花青素的色彩。而在碱性溶液中，花青素呈现出蓝色，若碱性较强，甚至会呈现蓝黑色。清代诗人程先贞描绘的黑牡丹：“春烟笼宝墨，入夜看来难。恐奏清平调，杨妃砚滴干”。黑牡丹的独特色彩正是来自于碱性环境中花青素的颜色。酸碱指示剂不但为我国古代文学作品提供了丰富的灵感来源，也是分析化学酸碱滴定中的重要知识点。

表1 矢车菊色素在不同pH条件下的结构和颜色

练习题实例：墨菊是中国十大名菊之一，花色紫中透黑。《全宋诗》中收录有《墨菊》：“不争春色不争芳，不媚时欢作紫黄。朵朵如拳深墨色，秋风舞罢斗寒霜”。明代著名画家、书法家、诗人唐寅在《墨菊图》一诗中也提及“白衣人换太元衣，浴罢山阴洗研池。铁骨不教秋色淡，满身香汗立东篱”。现代科学研究发现，墨菊的颜色来自于花瓣中的花青素。花青素在酸性条件下呈红色，而碱性呈蓝紫色。根据上述内容，下列描述有误是()。

A.墨菊花瓣的细胞液pH ＞ 7

B.将墨菊花瓣浸泡在酸性溶液中，花瓣可能会变成红色

C.墨菊花瓣的提取液有可能作为酸碱指示剂

D.将墨菊花瓣浸泡在中性溶液中，花瓣会变为无色

答案解析：D。由题目叙述可知，花青素在碱性条件下呈蓝紫色，而墨菊花瓣的颜色偏紫，可推断墨菊花瓣的细胞液pH ＞ 7；
改变环境pH，如将墨菊花瓣浸泡在酸性溶液中，花瓣中花青素所处环境变为酸性，其颜色有可能会随之发生变化，由蓝紫变红。这一现象与酸碱指示剂的特征十分吻合。因此选项A、B、C正确。而D选项中，将墨菊花瓣浸泡在中性溶液中，花青素所处环境由碱性变为中性，颜色会发生改变，但并不会变为无色。因此D选项描述有误，答案应为D。

教学实例说明：选取花青素这一自然界中常见的天然酸碱指示剂为教学实例，将酸碱指示剂的变色现象与古典文学作品中绚丽的花卉世界联系在一起，营造具有中华传统文化特色的课堂氛围。导课实例2旨在利用生活中常见的化学现象和耳熟能详的诗词名句将学生自然、迅速地引入崭新的分析化学世界，增进学习兴趣。同时希望以此为契机引导学生关注身边的自然现象，尝试利用所学的分析化学知识揭示自然奥秘，解决实际问题。此外，教学过程中可根据实际情况删减练习题实例中所引用的部分诗句，从而降低背景文字阅读量。

与其他化学分支学科相比，分析化学实验更加重视对实验细节的要求，更加要求学生具备耐心、细致的科研精神。在分析化学实验的教学中，可采用古代文学作品中的经典名句为切入点，联系教学实际内容开展课程思政。

课程思政实例1：“千里之堤毁于蚁穴”“一屋不扫，何以扫天下”是我们耳熟能详的经典名句。其中，“千里之堤毁于蚁穴”出自《韩非子·喻老》，“千丈之堤，以蝼蚁之穴溃；
百尺之室，以突隙之烟焚”。“一屋不扫，何以扫天下”源自清代刘蓉的《习惯说》，“一室之不治，何以天下家国为”。这些经典名句与分析化学实验教学中强调的“保持实验室整洁、实验安全无小事”等要求高度一致。例如实验台面、天平托盘不慎洒落试剂后一定要及时清理，以免毒性、腐蚀性试剂对自己或其他同学造成伤害。实验室地面一定要保持干燥清洁，防止滑倒。使用电热套、水浴锅等加热仪器时必须严格遵守实验规程，避免造成火灾风险等。

课程思政实例2：《礼记·经解》所言：“差若毫厘，谬以千里”。分析化学的相关实验操作中，对细节的掌握程度往往能决定实验的成败。如果在分析化学实验操作中忽视了对细节的把控，很可能会给分析结果造成误差。如用基准物碳酸钠标定盐酸溶液时，必须注意控制滴定速度。若滴定速度太快，附在滴定管壁的盐酸来不及流下来就读取滴定体积，则会导致所记录的盐酸消耗体积偏大，使得分析结果偏低。如果在滴定开始之前，忘记调节零点，盐酸溶液的液面高于零点，则会造成消耗盐酸体积偏小，分析结果偏高。

教学实例说明：在吉林大学分析化学实验课程体系中，酸碱滴定实验是第一个进行的基础性实验，通常会将该实验与安全教育课程合并教学，使得学生在完成第一个分析化学实验的过程中就树立良好的实验安全意识，培养良好的实验习惯。该部分所引用的古诗词内容同样适用于其他分析化学实验的安全教育。以古诗词作为切入点，通过介绍名句出处及其与分析化学实验的相关性，避免单纯强调实验安全、卫生和细节问题，以期实现课程思政与教学内容的有机结合。

坚定文化自信是我国高等教育的重要任务之一。我国优秀传统文学作品承载了中华民族世代相传的底蕴与智慧，是我国特色社会主义文化的重要组成部分。本文以当代大学生对“古风”“诗词”等文化概念的热情为契机，构建具有中国文化特色的分析化学课程体系。诗词入“化”不仅可作为教学手段来启发学生的学习兴趣，而且能够加深学生对相关知识点的记忆和理解。通过与学生的交流发现，学生普遍对古典诗词和分析化学的“跨界”融合具有较高的求知热情，教学效果良好；
相关课程内容也打破了学生对中国传统文化的一些刻板印象，使其对优秀传统文化与现代科学体系的相关性有了更加客观的认识，为分析化学的课程思政提供新的素材与出发点。由于作者能力和经验所限，现有体系尚存在很多不足之处，还需建立科学而系统的教学效果评价机制。在今后工作中，需要进一步收集、整理以及系统分析学生对诗词入“化”式教学内容的反馈信息，不断完善现有课程内容，提升教学质量。

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