“博物馆中的科学”校本课程实践

【关键词】课程基地；协同教育；校本课程

【中图分类号】G637  【文献标志码】B  【文章编号】1005-6009（2024）23-0041-03

【作者简介】顾晔，南京市江宁高级中学（南京，211112）教师，高级教师，江苏省教学名师，南京市化学学科带头人。

南京市江宁高级中学以建设高品质特色高中为引领，构建基于“协同教育”的科技类校本课程体系，指向学科融合协作的变革和学生学习方式的转型，培养学生应用多学科知识解决实际问题的能力。本文以“博物馆中的科学”课程为例，介绍学校多学科协同合作校本课程的实施。

一、建设校本课程实践的场域空间

南京市江宁高级中学2022年申报江苏省课程基地“涵育科学精神的科学史研学中心”，该中心包括东西方科学发展馆、中国科学家文化走廊和科学论辩中心等三大场所。本项目拟通过东西方科学发展馆的建设，提高科学发展史料的使用质量；借助科学发展史素材，引导学生进行基础逻辑与分析训练，使课堂更具挑战性；通过科学论辩中心，增强学生的逻辑推理能力，发展学生的批判性思维；通过中国科学家文化走廊，让学生了解中国科学家对科学发展作出的贡献，深入理解科学家精神的内涵。

“博物馆中的科学”校本课程立足场馆设计，旨在打造具有学科特色的专门功能教室。场馆内储藏了部分博物馆藏品的仿制品和珍贵历史图片，营造基于科学发展史，涵盖民族科技内容的科学探究氛围。场馆建设为“博物馆中的科学”校本课程提供实施空间。

二、开发校本课程实施的科学主题

《完善中华优秀传统文化教育指导纲要》中提出：“地理、数学、物理、化学、生物等课程，应结合教学环节渗透中华优秀传统文化相关内容。”国家鼓励各地各学校充分挖掘和利用本地中华优秀传统文化教育资源，开设专题的地方课程和校本课程。南京市江宁高级中学位于南京市江宁区内的高新园区，区内出土的珍贵文物很多，如“元青花萧何月下追韩信图梅瓶”“明洪武釉里红岁寒三友纹梅瓶”“明代鎏金喇嘛塔”等。除此之外，南京博物院、江宁东晋博物馆等均藏有陶瓷类、字画类和青铜器类的镇馆之宝。这些藏品身上有哪些化学知识呢？陶瓷的釉色和部分金属元素化合价有何关系？青铜礼器可以用于物质的分离和提纯吗？我们将这些问题转化为课程的科学研究主题。

1.课程目标

本课程面向高一、高二学生，教师通过科普讲座、交流互动等，在文物、壁画、古代科技典籍赏析中，渗透陶瓷的釉色，铜器的鎏金工艺，敦煌壁画颜料成分和蒸馏、结晶等现代化学工艺，引导学生认识科学发展受国家文化、环境、技术水平等因素的影响，帮助学生理解科学本质，提升学生应用所学化学知识解决实际问题的能力。

2.课程内容

“博物馆中的科学”课程包括五个方面的内容：（1）陶瓷系列博物馆藏品（青瓷、釉里红等），主要学习上釉技术中的温度控制，铜、铁元素氧化物的价态、颜色与温控的关系；（2）壁画系列藏品（敦煌壁画），主要学习壁画中红色颜料、绿色颜料与敦煌周边土壤元素含量的关系，了解数字修复技术在壁画保护中的应用；（3）宫灯、铜灯系列藏品，引导学生从环保视角认识青铜雁鱼等的内部构造与烟气处理技术，了解化学镀与电刷镀技术在鎏金铜器修复中的应用；（4）青铜蒸馏器藏品，带领学生从蒸馏器结构认识三种蒸馏技术，即蒸馏、水蒸气蒸馏和分馏；（5）古代科技典籍选读，学习《肘后备急方》《天工开物》等典籍中萃取、结晶等物质分离和提纯的常见实验操作。［1］

三、任务驱动下的跨学科校本课程实践

1.从化学学科视角分析壁画色彩原料

【情境创设】莫高窟壁画中的铅丹、 朱砂等红色颜料，由于受到各种环境因素的影响，产生了严重的变色病害。特别是红色颜料中的铅丹 （Pb3O4） ，在高湿度、光照等因素的影响下，变色尤为严重。

【学科视角】敦煌壁画的变色原因错综复杂，也是壁画保护面临的一大难题。经过对莫高窟壁画变色颜料的分析测试和模拟实验，对红色颜料中的铅丹、朱砂（HgS）和土红 （Fe2O3） 的变色问题得出初步的结论。

【合作交流】思考影响化学反应速率的因素，小组讨论可能导致敦煌壁画变色的原因。

【资料查询】经过对莫高窟壁画中Pb3O4变色状况的资料调查、分析测试，以及多次的模拟实验，我们知道了高湿度是影响Pb3O4变色的最主要因素。当然，光照对Pb3O4变色的影响也是不可忽视的，另外还有二氧化碳、霉菌等微生物生长的代谢过程中所产生的过氧化氢等污染物都可能对Pb3O4的变色产生影响。［2］

2.从美术学科视角欣赏敦煌壁画

敦煌莫高窟艺术是集建筑、彩塑、壁画于一体的综合艺术。彩塑是敦煌石窟艺术的重要组成部分，是外来艺术和中国雕塑艺术的完美结合，在形体、空间、材质等方面传递出特殊的精神价值取向，最大限度地满足了当时的信徒及后世观众的文化需求。1987年12月，敦煌莫高窟被联合国教科文组织列入“世界文化遗产名录”，这是世界对敦煌莫高窟价值的认可。

课程依托学校“徐志敏美术特色发展班”教师团队，组织开展对莫高窟第45窟彩塑菩萨的美学赏析教学，包括壁画的构图、色彩及所处年代的人文宗教等背景。

3.结合信息技术学科知识研究壁画的修复和保护

【情境创设】敦煌壁画的保护是一个世界性的难题，由于气候变化、游客参观等外界因素的影响，壁画已经受到不同程度的破坏。在授课过程中，教师选择播放相关纪录片，解释敦煌壁画的保护现状，引导学生结合故宫文物保护的经验，思考有没有现代技术可以延续文物的生命。

【资料查询】彩塑三维重建是精确获取文物的三维几何和纹理信息的数字化技术，对于文物保护、数字档案建立、考古研究、展览展示，以及移动数字博物馆建设等都具有重要的意义。莫高窟彩塑作为一种不可移动的文物，受采集空间及丰富的纹理信息的影响，现有的三维重建方法尚不能在保证重建精度的基础上，准确还原文物表面的色彩信息。为此，通过双相机结构光的FOTOMOULD三维重建系统，对莫高窟第45窟彩塑菩萨进行三维重建，在获取高精度几何信息的同时，达到了色彩、纹理、细节等高度还原的效果。［3］

【模拟实践】利用学校科创中心学习空间，带领学生用三维重建技术为自己喜爱的绘画作品建档，并对比建档前后的色彩、纹理、细节，同组同学相互评价。

四、学生主体的校本课程评价

“博物馆中的科学”课程评价将过程评价和结果评价相结合，分别从“课堂表现、团队合作、阶段成果展示”三方面进行综合测评。考评中将学生自评、同学互评、指导教师评价结合起来，最后形成综合评定等级。

首先是过程性评价。高一，学生分组学习。每个学习小组每节课都要进行分享，主要是补充教师讲授之外的知识点，拓宽大家的视野。高二，学生基于学案，在回顾基本实验操作的基础上介绍文物设计中的技术应用，教师跟进学生的学习情况，并进行等级评价。

其次是终端性评价。每学期结束时，教师面向全体选课学生进行课程评价，结合学生的学习反思和平时的汇报表现、学案完成情况等进行综合评价。

【参考文献】

［1］顾晔. 我国古代科技典籍中化学实验素材的开发和使用［J］.化学教育（中英文）， 2021，42（19）：111.

［2］李最雄，樊再轩，盛芬玲.铅丹朱砂和土红变色研究的新进展［J］.敦煌研究，1992（1）：89.

［3］余生吉，吴健，王春雪，等.敦煌莫高窟第45窟彩塑高保真三维重建方法研究［J］.文物保护与考古科学，2021，33（3）：10-18.