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唯物辩证法在高中化学教学中的应用

来源:现代中小学教育 作者:吴晗清;姚梦娟;赵冬青
发布于:2017-06-21 共7566字
  [摘要]树立辩证唯物主义的世界观是化学教育的重要目标之一。将知识习得、原理解释和思维抽象作为分析框架,以氧化还原、化学键、氢氧化铝为例,对北京市普通高中的172名学生进行实证研究。结果表明:大部分学生“知道”大部分知识,但是不能对其“解释”,只有极少学生能站在唯物辩证法的高度进行化学学习。基于此,建议教师应该提升自己的化学哲学素养,在教学中要引导学生思考知识背后的本质原理,从而将化学学科理论抽象为一般的辩证法。
  
  [关键词]化学教学;辩证思维;对立统一;质量互变。
  
   一、化学与辩证法的关联。
  
  化学是自然科学的重要分支,在分子、原子层次上研究物质性质、组成、结构与变化规律等。从某种层面上讲,辩证唯物主义(自然唯物主义)是化学学科的高度抽象,因而化学学科的知识体系、思想方法,均蕴含着很多辩证法原理。诸多化学概念、反应原理以及化学史的发展,都体现了对立与统一观念、质量互变定律、否定之否定规律、联系和发展的特征。《高中化学课程标准》中将形成辩证唯物主义的世界观作为情感态度价值观的目标之一,要求学生“树立辩证唯物主义的世界观,养成务实求真、勇于创新、积极实践的科学态度,崇尚科学,反对迷信”,因此化学教学中的辩证法教育不仅可能,而且十分必要(两者关系如图1所示)。
  
  图1 化学与唯物辩证法
  
  物质第一性。辩证唯物主义强调世界是物质的,是客观存在的,同时强调:实践是检验真理的唯一标准。化学研究的也是客观实在的物质的一门自然学科,包括物质的组成、物质的结构、物质的性质以及物质之间的转化关系,化学也强调实验事实才是揭示物质变化原理的真实可信的依据。
  
  对立统一。对立统一规律是唯物辩证法最根本的规律,也是辩证法的核心。化学平衡中的正逆反应是对立统一的,正反应与逆反应反向进行,一定程度时达到动态平衡状态。还有很多对立统一的概念:氧化和还原,酯化和水解,酸和碱,化合与分解等等。
  
  质量互变。唯物辩证法认为,事物的发展总是由量变到质变,质变又引起新的量变,量变是质变的必要准备,质变是量变的必然结果。恩格斯说过:“化学可以说是研究物体由于量的成分的变化而发生质变的科学。”[1]元素周期表中,同一周期从左往右核电荷数增加,电子层数不变,虽然最外层电子数增加,但依然是金属性逐渐减弱,非金属性增强,但是当最外层电子数增加到8的时候,性质突然变得很稳定,具有惰性。
  
  普遍联系。辩证唯物主义强调,物质具有普遍性和特殊性。普遍性和特殊性的关系是共性与个性、绝对性与相对性的关系,既相互联系又相互区别,普遍性存在于特殊性之中,特殊性之中包含着普遍性。有机化学中的马尔科夫尼可夫规则:不对称烯烃与卤化氢发生加成时,氢原子将加在含氢较多的碳原子上,这是一个普遍适用的规律;但当分子中存在较强的吸电子基团时,则情况恰恰相反,这是马尔科夫尼可夫规则的一个特例,具有特殊性。
  
  二、关于辩证法的实证研究。
  
  本研究的对象为北京市某普通中学的高二年级学生,测试卷共发放188份,回收有效测试卷为172份,有效率约为91.2%.
  
  测试卷包含四道大题,共含有14道小题,涵盖了对氧化还原反应、化学键、氢氧化铝等内容的考查。选择这三部分内容的主要原因:首先,这三部分内容均为高中化学学习的重要内容,分别代表了化学反应的原理、化学物质的构成、元素及其化合物这三大知识内容;其次,三者蕴含的规律也与辩证唯物主义的原理规律高度相近。
  
  考查的层面分为三个层次:下位的知识习得层面(即是否能掌握具体的化学知识)、中位的原理解释层面(即能否用辩证法解释相关化学知识)和上位的思维抽象层面(即能否从大量的化学案例抽象出上位的哲学观点)。
  
  数据统计采用Excel软件进行分析。
  
  1.下位的知识习得层面:大部分学生“知道”大部分知识。
  
  (1)氧化还原反应。氧化还原反应的基础知识包含书写氧化还原反应的方程式(双线桥表示),判断氧化剂、还原剂,判断氧化产物、还原产物,氧化反应和还原反应的同时发生等具体知识。
  
  测试题呈现及结果分析:
  
  请你写出过氧化钠和水反应的化学方程式,并用双线桥表示,同时回答以下问题:
  
  请指出氧化剂和还原剂;请指出氧化产物和还原产物;同一个反应中,判断氧化反应和还原反应的发生顺序。
  
  从知识习得层面分析(如表1所示),学生对氧化还原反应的基础知识掌握较好。其中,氧化还原反应方程式的书写(双线桥表示)、氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的判断,正确率均可达到80%以上,说明学生对氧化还 原 反 应 的 基 础 知 识 掌 握 得 较 为 扎 实。 发 现 有36.05%学生认为氧化还原反应中先发生失电子的氧化反应,再发生得电子的还原反应。其实不然,过氧化钠与水反应,氧化和还原过程发生的过氧化钠与水的界面上,失电子只是反应的引发,电子的传输速度极快,飞秒级单位,失电子、得电子几乎同时发生,故氧化还原反应同时发生。
  
  表1 氧化还原知识习得情况
  
  通过数据分析和访谈,发现在学习氧化还原的知识时,教师注重化学方程式的书写,对于双线桥的表示有所忽略;学生在氧化产物、还原产物的判断上存在问题,也说明了学生对于发生氧化反应得到氧化产物、发生还原反应得到还原产物这个原理不清楚,大部分学生是从“氧化还原口诀”来推导氧化产物和还原产物的,而非从得失电子的本质出发。
  
原文出处:吴晗清,姚梦娟,赵冬青. 化学教学中唯物辩证法教育的实证研究[J]. 现代中小学教育,2017,(03):47-52.
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