[關鍵詞]化學教學;辯證思維;對立統一;質量互變。
一、化學與辯證法的關聯。
化學是自然科學的重要分支,在分子、原子層次上研究物質性質、組成、結構與變化規律等。從某種層面上講,辯證唯物主義(自然唯物主義)是化學學科的高度抽象,因而化學學科的知識體系、思想方法,均蘊含著很多辯證法原理。諸多化學概念、反應原理以及化學史的發展,都體現了對立與統一觀念、質量互變定律、否定之否定規律、聯系和發展的特征?!陡咧谢瘜W課程標準》中將形成辯證唯物主義的世界觀作為情感態度價值觀的目標之一,要求學生“樹立辯證唯物主義的世界觀,養成務實求真、勇于創新、積極實踐的科學態度,崇尚科學,反對迷信”,因此化學教學中的辯證法教育不僅可能,而且十分必要(兩者關系如圖1所示)。
物質第一性。辯證唯物主義強調世界是物質的,是客觀存在的,同時強調:實踐是檢驗真理的唯一標準?;瘜W研究的也是客觀實在的物質的一門自然學科,包括物質的組成、物質的結構、物質的性質以及物質之間的轉化關系,化學也強調實驗事實才是揭示物質變化原理的真實可信的依據。
對立統一。對立統一規律是唯物辯證法最根本的規律,也是辯證法的核心?;瘜W平衡中的正逆反應是對立統一的,正反應與逆反應反向進行,一定程度時達到動態平衡狀態。還有很多對立統一的概念:氧化和還原,酯化和水解,酸和堿,化合與分解等等。
質量互變。唯物辯證法認為,事物的發展總是由量變到質變,質變又引起新的量變,量變是質變的必要準備,質變是量變的必然結果。恩格斯說過:“化學可以說是研究物體由于量的成分的變化而發生質變的科學?!盵1]元素周期表中,同一周期從左往右核電荷數增加,電子層數不變,雖然最外層電子數增加,但依然是金屬性逐漸減弱,非金屬性增強,但是當最外層電子數增加到8的時候,性質突然變得很穩定,具有惰性。
普遍聯系。辯證唯物主義強調,物質具有普遍性和特殊性。普遍性和特殊性的關系是共性與個性、絕對性與相對性的關系,既相互聯系又相互區別,普遍性存在于特殊性之中,特殊性之中包含著普遍性。有機化學中的馬爾科夫尼可夫規則:不對稱烯烴與鹵化氫發生加成時,氫原子將加在含氫較多的碳原子上,這是一個普遍適用的規律;但當分子中存在較強的吸電子基團時,則情況恰恰相反,這是馬爾科夫尼可夫規則的一個特例,具有特殊性。
二、關于辯證法的實證研究。
本研究的對象為北京市某普通中學的高二年級學生,測試卷共發放188份,回收有效測試卷為172份,有效率約為91.2%.
測試卷包含四道大題,共含有14道小題,涵蓋了對氧化還原反應、化學鍵、氫氧化鋁等內容的考查。選擇這三部分內容的主要原因:首先,這三部分內容均為高中化學學習的重要內容,分別代表了化學反應的原理、化學物質的構成、元素及其化合物這三大知識內容;其次,三者蘊含的規律也與辯證唯物主義的原理規律高度相近。
考查的層面分為三個層次:下位的知識習得層面(即是否能掌握具體的化學知識)、中位的原理解釋層面(即能否用辯證法解釋相關化學知識)和上位的思維抽象層面(即能否從大量的化學案例抽象出上位的哲學觀點)。
數據統計采用Excel軟件進行分析。
1.下位的知識習得層面:大部分學生“知道”大部分知識。
(1)氧化還原反應。氧化還原反應的基礎知識包含書寫氧化還原反應的方程式(雙線橋表示),判斷氧化劑、還原劑,判斷氧化產物、還原產物,氧化反應和還原反應的同時發生等具體知識。
測試題呈現及結果分析:
請你寫出過氧化鈉和水反應的化學方程式,并用雙線橋表示,同時回答以下問題:
請指出氧化劑和還原劑;請指出氧化產物和還原產物;同一個反應中,判斷氧化反應和還原反應的發生順序。
從知識習得層面分析(如表1所示),學生對氧化還原反應的基礎知識掌握較好。其中,氧化還原反應方程式的書寫(雙線橋表示)、氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物的判斷,正確率均可達到80%以上,說明學生對氧化還 原 反 應 的 基 礎 知 識 掌 握 得 較 為 扎 實。 發 現 有36.05%學生認為氧化還原反應中先發生失電子的氧化反應,再發生得電子的還原反應。其實不然,過氧化鈉與水反應,氧化和還原過程發生的過氧化鈉與水的界面上,失電子只是反應的引發,電子的傳輸速度極快,飛秒級單位,失電子、得電子幾乎同時發生,故氧化還原反應同時發生。
通過數據分析和訪談,發現在學習氧化還原的知識時,教師注重化學方程式的書寫,對于雙線橋的表示有所忽略;學生在氧化產物、還原產物的判斷上存在問題,也說明了學生對于發生氧化反應得到氧化產物、發生還原反應得到還原產物這個原理不清楚,大部分學生是從“氧化還原口訣”來推導氧化產物和還原產物的,而非從得失電子的本質出發。