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２０１２年第９期化学教育·１３５·中国古代化学的重大科技成就张文朴（北京师范大学化学学院１００８７５）史前考古学家Ｖ．Ｇ．Ｃｈｉｌｄｅ认为，哺乳动物以改变自身如长皮毛御寒，长灵牙利爪御敌和捕食以求生存和繁衍，而人则是发展智慧，积累和传递知识，提高能力以求生存和持续发展，并指出：“火、衣服、房屋、火车、飞机、望远镜和枪炮等等，都不是人自身的一部分。……它们不是从生物学的意义上由遗传得来的，但其生产与使用时所需的技术，却为我们社会遗产之一部分，为积累了许多时代的传统之结果，系藉语言和文字来遗传，而非藉血液来遗传。”［１］使用和制作棍棒等简单工具在灵长类动物中已有发现，但尚未见会用火的动物，而且都怕火、避火。保持火种、点火和用火，都是人告别猿类走上人类社会持续发展关键的技术。随这些初始技术的提高，人类逐渐进入运用化学规律加快社会持续发展的道路。据考古发现，中华先人约在距今１８０万年至７０～２０万年前，学会用火和保持火种，在距今约１．８万年前掌握了钻木取火法。这一技术对原始人来讲难度颇大，即便是今人若不经传授或培训也不易掌握。可喜的是，海南黎族同胞至今仍保留原始的钻木取火法，现已作为我国一项非物质文化遗产加以保护。中华先人在掌握初始的用火技术后，历经漫长的悠悠岁月，在有关以化学为核心的诸多领域，如燃料、食品、医药、火药、纸张、油漆、纺织、色料、冶金和陶瓷等方面都取得了辉煌成就，为中华民族乃至整个人类社会的发展，做出了杰出贡献。这些成就实为当今深化化学教育改革，践行ＳＴＳＥ理念，增进学生民族自豪感和培育创新能力的珍贵资源。实践表明，通过对传统产品的制作、分析以及探索改进方法等活动（如制陶器、造纸、做豆腐、提取植物药或色素，以及进行产品分析等），能使学生对有关产品、制法及其基本原理等有较深了解，有效地增进学生学习化学的兴趣和实践能力。我国化学史与化学教育界历来重视化学史与化学史教育的研究探索，并取得众多成果，积累了丰富经验。本文限于篇幅，仅在认真学习的基础上，举例简要介绍我国化学史上的几项重大发明创造（表１），供交流探讨，望能对化学教育工作有所助益，并请指正。表１中国古代化学的某些重要成就简介名称发明年代、主要成就与意义陶我国最原始的陶器约出现在距今１２０００年前，历经红陶、黑陶、硬陶、白陶，到商代创制出釉陶和原始瓷器，东汉发明了符合现代标准的瓷器。古陶瓷承载着自远古以来中华文化与科技发展信息，为国内外争相收藏的珍贵文物。在古陶瓷技术基础上所瓷制研发的各种无机非金属材料为现代高新科技不可或缺。陶瓷蕴藏着中华先人丰富的化学智慧，是我国古代一项最具代表性的伟品大发明，中国因而被誉称为瓷国。大豆腐，创始年代不详，说为汉刘安所发明未得到学术界公认。豆腐至迟在唐末开始普及。各种豆制品弥补了我国以农为主而肉豆食的不足，对民族健康发挥了重要作用。在传统豆腐制法基础上，现已研发出浓缩大豆蛋白、分离大豆蛋白、组构化大豆蛋食品白、大豆磷脂、（、蛋白纤维纺织品等）等总共有１万多种制品。大豆异黄酮以及大豆化工产品可降解餐具酒、曲和醋———发明粮食酿酒法是在农业兴起之后，约在公元前２０００年以前。富含葡萄糖、蔗糖等的水果，在自然界酵母菌作用下能转化成酒，但谷物淀粉需先转化为葡萄糖、麦芽糖等后才能转化为乙醇酿成酒。我国先民发明了有糖化和酒化双功能的酒曲，解决了这个问题，同时发明了沿用至今的固体发酵－固体蒸馏独特的白酒酿造法。这都是杰出的科技成就，为近代发酵科学奠定了基础。乙醇在醋酸菌作用下，可被空气氧化为醋酸，但制醋工艺较复杂。醋始于西汉，历史上形成的多种名品流传至今，如山西陈醋、镇江香醋等，蜚声海内外。发酱和酱油———在周初可能已有酱。传承到现代的做豆酱法，是先用面粉做酱曲（黄蒸），其中含分解蛋白能力较强的酶，而后用它发酵做酱。制酱油法跟制酱法基本相同，约创始于汉代，酱油原来是用作医药，出现调味酱油不晚于５世纪。酵食腐乳———将发酵法用于豆制品，发明了腐乳，至今流传多个品种。发酵时蛋白质分解为氨基酸并有维生素Ｂ２、Ｂ１２等生成，品研究表明，腐乳对增进人体健康有较大作用，特别是能使有关血液病发病率降低。红曲———红曲是红米霉菌在秈米上繁殖所产生，发现和制取红曲很难，但它在较高温度和酸败的大米上优势明显，古人经长期观察和探索创制成功红曲并用于酿红酒和制红腐乳。红曲是优质食物防腐剂，还能治疗赤白痢疾和消食活血，是迄今唯一微生物食用色素，现已用于制红肠等肉制品，其应用领域在不断拓宽。馒头———馒头被誉为中国面食文化的象征，其蒸制温度不超过１００℃，故营养价值优于面包，不过保鲜性不如面包，传统的老面发酵－碱中和法，难以控制ｐＨ，可改用酵母，现在着重研发营养强化、保鲜性好、货架期较长和能规模化生产的新品种。·１３６·化学教育２０１２年第９期名称发明年代、主要成就与意义传说神农尝百草，发现药材，教民以种植和治病之术。最早的医药经典《黄帝内经》已载有方剂、丸、散、膏、丹及药材加工中法。《》总结前人成果，收集了１８９２种药材和近４０种剂型。当今已有５０００多种中药，其中９８％为有机药物，无明本草纲目药机药物约占２％。中药成分及其作用机理复杂（如麝香含麝香酮仅１．２％～３．５％，还有３０多种不一定有疗效的有机物），是我国重要的物质文化遗产，至今在继续发展并发挥重要作用。研究其成分和作用机制是当代开发新药的重要途径。金丹术———分炼金和炼丹２部分，起源于秦汉，唐宋鼎盛，炼丹家葛洪、陶弘景、孙思邈等也是著名医药学家，他们做了金大量实验，制取了一系列自然界本没有的化合物和不少试剂，金丹术虽然最后消亡，但留下了对化学的原始思考，是化学的原始形态，唐宋时经阿拉伯传入欧洲，在１８世纪中期到１９世纪初，发展为化学科学，为现代化学奠定了基础。丹术火药———火药为我国金丹家在唐中期所发明，由硝石、硫黄、木炭组成，关键是硝石（）。早在战国时硝石已用作医与ＫＮＯ３火药，金丹家常用硝石做实验，陶弘景首创鉴定硝石的火焰法。宋初火药始用于武器，宋末提纯硝石有所进步，因而用火药制成药了而后传到欧洲中国火药为现代火药发展的起点是我国古“”。，。，霹雳炮等较强武器１２２１－１２４８年间火药制法传入阿拉伯代影响世界的一项重大发明。我国先民养蚕用次茧制丝绵，为此漂絮时留于篾席的残絮薄片（絮纸）可书写，但少而贵，后来运用加工麻纤维的经验，到西汉时创制出麻纸，其产量也小，不能推广。东汉蔡伦发明用树皮、麻头、破布和废渔网等为原料造纸新工艺，使纸业开始了大造的发展，且造纸术经中亚逐渐传遍全球。在中国造纸术基础上发展起来的现代造纸技术可满足当今社会对各类纸制品不断增长纸的需求。造纸术成为我国享誉世界的另一项重大发明。应该看到，蔡伦发明利用破布、废渔网等造纸是利用可再生资源发展循环经济的先驱，具有重要的历史意义。［４］曹元宇．中国化学史话．南京：江苏科学技术出版社，参考文献１９７９：２１７－２５０［５］张文朴．中国古代陶瓷．北京：北京科学技术出版社，［１］柴德尔．远古文化史．上海：上海文艺出版社，１９９０：２１１９９５：１－８［２］赵匡华．中国古代化学．北京：商务印书馆，１９９６：８８－［６］张文朴．从金丹术到工业化学．北京：北京师范大学出版１３２社，２０１０：３－１０［３］周嘉华．文物与化学．北京：商务印书馆，２０００：１８２－２１６（上接第１２５页）檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴由表３可见，围绕这一核心概念，“学习进程”将许多相关的知识（如事实、概念、理论、技能等）统整起来，随着学段，经历４个水平：从简单到综合，从生活化到学科化（化学），从朴素到科学，从宏观到微观，逐步建构学生的微粒观，从而循序渐进地促进学生从宏观、表面现象转变到从微观、本质的角度理解和分析物质。美国作为世界强国，不仅表现在综合国力上，科学教育发展也走在世界前列。新提出的《框架》基于现代社会变化，紧随科学技术的发展，吸收最新的教育研究成果，提出了许多科学教育的新理念，掀开了科学教育发展的新篇章，以期为培养新一代具有高科学素养的人才奠定基础，为应对越来越激烈的国际竞争输送强有力的后备军。《框架》中提出的不少观点对我国科学教育的发展也有积极的启示，值得我们的思考、讨论和借鉴。参考文献［１］ＮａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｏｕｎｃｉｌ．ＡＦｒａｍｅｗｏｒｋｆｏｒＳｃｉｅｎｃｅＥｄｕｃａ－ｔｉｏｎ，ＡＦｒａｍｅｗｏｒｋｆｏｒＫ－１２ＳｃｉｅｎｃｅＥｄｕｃａｔｉｏｎ．２０１１．ｈｔ－ｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎａｐ．ｅｄｕ／ｏｐｅｎｂｏｏｋ．ｐｈｐ？ｒｅｃｏｒｄ＿ｉｄ＝１３１６５＆ｐａｇｅ＝Ｒ１，２０１１－０７－１９