唯物辩证法在高中化学教学中的应用

　　[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）。
　　 　　
　　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。
　　 　　
　　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。