基于核心素养跨学科交融培养的研究性课题成果报告——历史文物保护中化学方法的应用研究

基于核心素养跨学科交融培养的研究性课题成果报告——历史文物保护中化学方法的应用研究

朱梦晨

陕西省西咸新区秦汉中学，陕西西安， 712000

摘 要：基于新课程改革和立德树人的总体目标，通过STSE（科学(Science)，技术(Technology)，社会(Society)，环境(Environment)）教育等多种途径，以培养“全面发展的人”为核心，以文化背景为载体构建化学学科核心素养。对于高中生，我们既要培养学生具有自然科学素养，也要培养其具有人文艺术素养。纸质文物是文物彩绘的一种，承担着传承历史文化信息和延续历史文化精华的重要任务。然而，在历史长河洗礼中，因本身材质恶化（内因）的影响，加之受外界自然环境（外因）等诸多因素的长期影响，纸质文物发生了不可逆转的破坏，致使其文化价值大量丧失^[1]。其中，腐朽纸张酸化与缺损是诸多病害中最为常见的现象，直接影响应有信息的获取。文物保护研究将化学和历史两门学科有效的联系起来，实现了学科的交融，进而培养学生的综合素质。

关键词：核心素养；纸质文物；脱酸；加固

《普通高中化学课程标准》提出 ：“在人类文化背景下构建高中化学课程体系，充分体现化学课程的人文内涵，发挥化学课程对培养学生人文精神的积极作用”^[2]。化学课程是以人类文化为背景，以科学素养为基础，融科学、人文为一体的一种特殊文化。基于此本课题重点体现核心素养中的两个维度——科学探究与创新意识和科学精神与社会责任。

一、研究背景

中国历史源远流长，创造了灿烂的文化，遗留了珍贵的文物。这些文物不仅扮演着我们研究古代科技水平、文化艺术等方面的重要角色，同时也是提升民族凝聚力和自豪感的重要资源。但是，它们长期受自然环境诸多因素的影响，均不同程度地发生了触目惊心的损坏。其中，腐朽纸张酸化与缺损是诸多病害中最为常见的现象，直接影响获得重要的历史价值。为了避免给中华文化造成不可挽回的损失，我们需要及时采取科学合理的修复措施去保护这些珍贵的历史文化遗产。

二、研究内容和方法

1.查阅纸质文物污染的主要形式和类型。（文献检索法）

2.于学校和社会发放问卷调查，内容关于文物保护的认知和知识，归纳总结纸质文物脱酸和加固的相关的化学方法，对比其特点的优劣性。（问卷调查法）

3.于化学实验室制备纸质文物的模拟样品，并通过相关试剂和方法对其进行保护改进。（实验研究法）

4.参观陕西师范大学历史保护研究中心等，采访文物保护研究学者，并录制视频和音频，以供学习交流。（实践活动法）

5.普及用化学方法保护文物的重要性，提高人们文物保护意识。

三、研究的目的和意义

本课题通过化学方法对于文物材料进行保护，有效的将化学和历史学科结合起来，培养学生具有自然科学和人文历史素养。

四、研究成果

1.纸质文物的概述

纸质文物是由纸及写印色料所构成的文物，包括字画、书籍、报刊、档案等。

（1）影响纸质文物的耐久性的因素

表明纸张保持其化学稳定性仍然像最初状态的时间长短称为纸的耐久性。纸张保持原有性能的时间越长，其耐久性越好，其越能抵抗自身破坏和外来因素的侵蚀^[3]。纸质耐久性的影响因素包括内部因素和外部因素。

（2）纸质文物的主要病害

①微生物损害 ②锈蚀 ③水渍和污渍 ④变色 ⑤残缺

⑥折痕——纸张由于折叠或挤压形成的痕迹 ⑦粘连

⑧字迹扩散和模糊 ⑨晕色——颜色较深部位的呈色物质向浅色部位扩散或沾染的现象

⑩褪色——因物理、化学及生物等因素的作用，导致自己活颜料色度降低或改变

（3）纸质文物保护的主要方法：脱酸，去污，加固，修裱

①脱酸

水溶液脱酸是用碱性水溶液对纸张进行浸泡处理，达到中和去酸目的的一种脱酸方式。

②去污

去污可以分为机械去污和溶剂去污两大类。

③加固

加固是指当纸质文物老化到一定程度发生碎裂时，将碎裂的纸张部分结合起来，使之恢复原貌。

④修裱

修裱是指选择适宜的试剂或方法对破损的纸质文物载体进行修补、托裱，以恢复或增强其强度和耐久性的一种修复技术。

2.资料收集

本实验采用两种典型的纸张，其一为生宣纸，为典型的手工纸张；其二为旧书籍，为典型的机械纸张。脱酸试剂选用的是纳米MgO和碳酸氢镁，加固选用的是羟甲基纤维素（HMC）。

3．纸质文物模拟样的实验探究

（1）pH测试

分别测出未脱酸组（手工纸和机械纸），纳米MgO脱酸组，碳酸氢镁脱酸组pH值分析对比处理前后的变化，并得出相应的结论。

①手工纸——宣纸

②机械纸——旧书籍

实验证明手工纸和机械纸均具有一定的酸度，通过纳米MgO或碳酸氢镁脱酸处理后pH值均发生较大变化，说明以上两种试剂均具有较好的脱酸效果。

（2）纸张耐折度测试

①手工纸——宣纸

②机械纸——旧书籍

（3）应力应变测试

①手工纸——宣纸

2. 机械纸——旧书籍

4.实验小结：

本实验采用两种典型的纸张，其一是主要成分为纤维素的生宣纸，为典型的手工纸张；其二为旧书籍，为典型的机械纸张。脱酸试剂选用的是纳米MgO和碳酸氢镁，加固选用的是羟甲基纤维素（HMC）。主要基于以下考虑：(1) 局域较强碱性会引起纸张纤维水解的负面作用，HMC对纳米MgO具有包覆作用，一定程度上避免纳米MgO与纸张纤维直接接触，降低其对纸张纤维的影响；(2) HMC是纤维素衍生物的一种，与纸张纤维具有良好的相溶性，有利于与纸张纤维相互作用提髙加固效果；(3) HMC具有两亲性，在分散液处理过程中有利于纳米MgO在纸张中的均匀分布。基于以上因素，本课题利用HMC与纳米MgO分散体系相关性能及其脱酸加固效果进行了系统研究，实现了酸化糟朽纸张的脱酸与加固。

五、研究总结

随着高考课改的不断推进，化学与STSE教育是新高考的风向标和热点问题。处处留心皆化学，化学来源于生活，又服务于生活。为了增强学生探究化学的热情和兴趣，本课题依托于陕西师范大学历史文化遗产保护教育部工程研究中心——材料学院胡道道教授和李玉虎教授课题组，让学生实践纸质文物脱酸和加固的方法。基于核心素养指导下，本课题有效的实现了化学与历史学科的交融，培养了学生的自然科学素养和人文艺术素养，对于学生的综合素质的提高具有深远的意义。

参考文献：

[1] 奚三彩.纸质文物脱酸与加固方法的综述[J].文物保护与考古科学,2008,20(S1):85-94.

[2] 童文昭,王后雄.文化视角下化学科学素养的培养[J].现代中小学教育,2014,30(09):39-43.

[3] 饶媛兰.纸质文物保护修复的传统方式与现代技术[J].遗产与保护研究,2018,3(10):39-41.

本文系：陕西省西咸新区秦汉中学校级课题项目，课题名称：《文物保护中化学方法的重要性及应用研究》，（课题编号：QHZXKTLX-2020-34），研究成果结题报告。