例談中學化學教學中的哲學觀念教育

盧曉平

摘要：提出化學教學中蘊含學科本體基本觀念、科學共用觀念和哲學觀念三個層次的科學觀念。結(jié)合教學實際，列舉中學化學教學中蘊含的辯證唯物主義觀念的具體表現(xiàn)和教學意義，認為辯證唯物主義哲學觀念教育將有助于學生理解和養(yǎng)成其他層次的科學觀念。

關鍵詞：科學觀念；哲學觀念；辯證唯物主義

文章編號：1008-0546（2016）05-0011-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.004

化學教學中蘊含著眾多科學觀念，大體上可以分為三個層次：關于學科本體的化學基本觀念如化學元素觀、化學微粒觀、化學能量觀、化學變化觀等；自然科學與人文社會科學共同適用或分別適用的科學觀念如科學本質(zhì)觀、科學價值觀、科學方法觀等；具有普遍意義的適用范圍最廣的哲學觀念如物質(zhì)觀、世界觀、人生觀、價值觀等。科學觀念的這三個層次從個別到一般，從特殊到普遍，既互相區(qū)別又互相聯(lián)系。

目前，我國中學化學教學中科學觀念教育的研究主要集中上述科學觀念的第一層次和第二層次上[1-3]，而對科學觀念的第三層次即哲學觀念教育的研究鮮見報道。由于哲學是對世界整體的概括，它揭示了自然界、人類社會、人類思維發(fā)展最一般的規(guī)律，因此具有普遍意義的哲學觀念往往滲透到上述科學觀念的第二層次乃至第一層次，作為其世界觀和方法論基礎。正如恩格斯所說：“自然科學家可以采取他們所愿意采取的那種態(tài)度，他們還是得受哲學的支配。[4]”在學科教學過程中挖掘哲學觀念教育契機，理解哲學對實際生活和學習的普遍意義，將有助于學生理解和養(yǎng)成其他層次的科學觀念。本文結(jié)合教學實際，試圖從不同教育情境包括化學史教育、化學理論教育、化學探究實踐活動等角度，通過舉例說明討論哲學觀念在中學化學教學中的具體表現(xiàn)和教學意義。

一、化學史教育中的辯證唯物主義哲學觀念

中學化學教學中的化學史教育，主要包括介紹化學概念、理論的提出和演化過程，化學元素的發(fā)現(xiàn)歷史等，從中至少獲得兩方面的哲學認識：

一是科學知識，包括教科書中的化學知識，并不是絕對正確的，需要不斷地補充、發(fā)展和完善。有些理論或假說在一定歷史條件下看來是正確的，但隨著時代的進步，科學技術手段的發(fā)展，也有可能被證明是錯誤的，因此，在科學知識的學習過程中應采用辯證唯物主義的發(fā)展的觀點來看問題。例如人類對原子結(jié)構(gòu)的認識，從最初道爾頓認為的原子不可再分，到湯姆生、盧瑟福發(fā)現(xiàn)電子和原子核，再到玻爾及近代量子力學模型建立，以及夸克的發(fā)現(xiàn)，隨著科學技術的發(fā)展，人類對原子結(jié)構(gòu)的認識不斷發(fā)展、變化，也許今后還有可能在新技術的支持下發(fā)現(xiàn)新的微粒或?qū)ΜF(xiàn)在認識的原子結(jié)構(gòu)模型進行修正。

二是通過科學家的研究故事理解和掌握一系列的科學方法的應用，樹立敢于質(zhì)疑、不畏艱辛、嚴謹求實的科學精神。例如凱庫勒對有機結(jié)構(gòu)的研究，大家較為熟知的情況是他通過夢的啟示提出苯分子結(jié)構(gòu)假說，但這并非偶然。凱庫勒先是學習建筑學而后改學化學，這使他成為一位具有濃厚“建筑”構(gòu)造特色的化學家[5]。在研究苯分子的結(jié)構(gòu)時，凱庫勒先后提出了幾十種可能的排法，但經(jīng)過仔細推敲后，都被他一一否決。在疲憊不堪的情況下，他在安樂椅上睡著，夢見六個碳原子組成的“蛇”咬住自己的尾巴。凱庫勒驚醒后，立即畫出幾種可能的結(jié)構(gòu)，根據(jù)他本人提出的碳是四價元素，最終確定苯分子中的碳原子是單雙鍵交替的環(huán)狀結(jié)構(gòu)[6]。所謂“日有所思，夜有所夢”，正是凱庫勒不斷地思考、論證，才會在夢中獲得靈感，產(chǎn)生頓悟。科學發(fā)現(xiàn)的過程往往是在原有經(jīng)驗知識的基礎上，敢于質(zhì)疑、善于假設、不斷檢驗的過程，是繼承與創(chuàng)新的對立統(tǒng)一[7]。

二、化學理論教育中的辯證唯物主義哲學觀念

化學理論教育是化學教育的最主要形式，在中學化學理論教育過程中充分體現(xiàn)了唯物辯證法的聯(lián)系、發(fā)展的觀點。

1. 化學理論教育中的聯(lián)系和發(fā)展的觀點

物質(zhì)世界的聯(lián)系是普遍又多樣的。事物的聯(lián)系通過它們之間的相互作用表現(xiàn)出來，構(gòu)成事物的運動，運動引起變化，變化的基本趨勢是發(fā)展[8]。例如在化學反應過程中通常都存在原子的重組、化學鍵的斷裂和形成，能量的變化，對于氧化還原反應還存在電子的轉(zhuǎn)移，即便同樣研究反應過程中的能量變化問題，不同類型的反應也可能表現(xiàn)出化學能、熱能、電能、光能等不同形式的能量轉(zhuǎn)化；化學微觀世界中原子內(nèi)核外電子圍繞原子核在一定的軌道上運動，原子通過得失電子形成能量更低的穩(wěn)定離子或通過共用電子對形成分子，無數(shù)原子、離子、分子通過不同的微粒間作用力構(gòu)成宏觀可見的物質(zhì)，物質(zhì)之間可以相互轉(zhuǎn)化，多種多樣的物質(zhì)及其相互轉(zhuǎn)化構(gòu)成了豐富多彩的物質(zhì)世界。

許多化學原理現(xiàn)象與其他科學原理現(xiàn)象相互聯(lián)系，共同體現(xiàn)了人類社會與自然界發(fā)展的哲學規(guī)律，例如元素周期律與自然界的四季交替、物理學上的簡諧振動、人的生老病死等共同體現(xiàn)了人類社會與自然界的周期性變化和發(fā)展的規(guī)律；化學平衡與生物代謝平衡、物種生態(tài)平衡、經(jīng)濟社會平衡等共同體現(xiàn)了運動與平衡的矛盾關系，世間萬物無不是在動態(tài)的平衡與不平衡之中不斷地運動發(fā)展的。

2. 化學理論教育中的矛盾規(guī)律

任何事物都是多種矛盾構(gòu)成的復雜體系。化學理論學習過程中存在著化合與分解、氧化與還原、正反應與逆反應、陰極與陽極、平衡與移動、吸熱與放熱、沉淀與溶解、靜電斥力與靜電引力等多種矛盾關系，各種矛盾關系之間的力量是不平衡的，有主次矛盾之分，事物的性質(zhì)由主要矛盾決定，主次矛盾相互制約、互相轉(zhuǎn)化。例如離子、原子構(gòu)成物質(zhì)時，靜電斥力和靜電引力是矛盾的雙方，兩者隨著微粒間距離的變化，雙方的主次地位也發(fā)生變化，最終達到靜電平衡，形成特定的晶胞結(jié)構(gòu)。再如弱酸酸式鹽（陽離子不水解）同時存在弱酸根的電離平衡和水解平衡兩個矛盾，當其電離平衡成為主要矛盾時溶液呈酸性如NaHSO3溶液，當其水解平衡成為主要矛盾時溶液呈堿性如NaHCO3溶液，不同溶液的具體條件不同，主要矛盾不同，將導致溶液酸堿性的變化。

3. 化學理論教育中的質(zhì)量互變規(guī)律

任何事物都是質(zhì)和量的統(tǒng)一。在化學中，物質(zhì)的量多種多樣，如原子量、分子量、電子數(shù)、質(zhì)子數(shù)、原子數(shù)、質(zhì)量、熔沸點、密度等。在一定限度內(nèi)，量變不會改變事物的質(zhì)，一旦超出這個限度，事物的量變，就將引起質(zhì)變。發(fā)生質(zhì)變后，新的質(zhì)在新的限度內(nèi)產(chǎn)生新的量變，從而推動事物的不斷發(fā)展。

例如同樣是氧原子組成分子，由于組成的氧原子數(shù)目的量變導致了氧氣與臭氧在質(zhì)上的區(qū)別，而這種質(zhì)的區(qū)別又引起兩者在熔沸點、顏色、氣味等量上的區(qū)別。這種由于原子組成數(shù)目的量變引起的質(zhì)變，在化學中比比皆是。比如H2O與H2O2、NO與NO2、PCl3與PCl5等，在有機物中這一點表現(xiàn)得更加明顯，隨著原子組成數(shù)目和連接方式的變化，組成了種類繁多的有機系列化合物。不僅如此，門捷列夫元素周期表的編制也被認為是質(zhì)量互變規(guī)律的應用。元素周期表中的元素的化學性質(zhì)的質(zhì)是由其原子量的量決定的，因此，門捷列夫根據(jù)原子量排列的元素系列中，發(fā)現(xiàn)各種空白，表明有相應的新元素尚待發(fā)現(xiàn)，并近似預言了它們的比重、原子量等性質(zhì)。無怪乎恩格斯稱化學為“研究物體由于量的構(gòu)成的變化而發(fā)生質(zhì)變的科學[4]”。

三、實驗探究活動中的辯證唯物主義哲學觀念

與其他自然科學一樣，化學是一門以實驗為基礎的學科，實驗探究活動貫穿化學教育的始終，是學生通過親身體驗，理解化學反應現(xiàn)象的本質(zhì)，提升綜合能力和科學素養(yǎng)的重要途徑。在實驗探究活動中應幫助學生建立以下兩方面的哲學認識。

首先，實踐是檢驗真理的唯一標準，通過實驗探究活動驗證或得出科學結(jié)論，所得的科學結(jié)論又進一步應用于實踐。實驗探究過程中有時會出現(xiàn)與預計現(xiàn)象不符的情況，此時應本著嚴謹求實的科學態(tài)度，實事求是地具體分析反應過程中是否涉及影響實驗結(jié)果的其他因素或副反應，而不能隨意篡改實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。例如研究原電池原理時，鋅銅原電池中若鋅片不純，往往在鋅片表面也會產(chǎn)生氣泡，這一與預計現(xiàn)象不同的情況，若學生養(yǎng)成在實驗中如實記錄并提問、研究的良好實驗習慣和科學精神，將是提出金屬腐蝕形成微電池原理的很好時機。

其次，實驗是一種科學實踐活動，在實驗探究的過程中要遵循一定的探究程序，綜合運用一系列的科學方法解決實際問題。實驗過程中除簡單的觀察和記錄等實驗方法外；往往用到復雜實驗的條件控制、比較、分類、歸納、概括等邏輯思維方法，甚至要利用數(shù)學工具如圖像、公式等進行研究。例如，測定反應速率的影響因素，可以定性的設計實驗，通過控制變量，分別討論濃度、溫度、催化劑對反應速率的影響；也可以定量地測定具體反應如硫代硫酸鈉與稀硫酸反應的沉淀生成時間，從而計算反應速率數(shù)據(jù)；甚至可以測定具體反應過程中的時間-速率圖，如用傳感器測定大理石與稀鹽酸的反應過程中二氧化碳體積隨時間變化的曲線，從而分析濃度、溫度對該反應同時作用時的情況。不同的層次的實驗，使用到不同層次的科學方法。

中學生對哲學的接觸比較粗淺，他們大致了解哲學的基本原理，但卻沒有意識到要將哲學思想應用于科學的學習過程中。因此，在中學化學教育中的哲學觀念應用不能靠生硬地說教，而應注重于將哲學教育與化學基礎教育的有機結(jié)合，如在化學史教育中注意呈現(xiàn)科學發(fā)現(xiàn)的前因后果，避免簡單羅列理論發(fā)展的演化歷史，使學生學會質(zhì)疑，樹立嚴謹?shù)目茖W研究精神；化學理論教學中避免將知識教得過死，而應當從聯(lián)系、發(fā)展的觀點，既論證其科學性，又闡明科學知識的發(fā)展性，啟發(fā)學生的科學創(chuàng)新精神；化學實驗探究活動的指導中注重學生科學實驗習慣、操作技能的養(yǎng)成，培養(yǎng)他們的鉆研能力和邏輯思維能力，從而潛移默化地形成嚴謹求實的科學作風。

參考文獻

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