哲學思想在高中化學教學中的應用

龔宇 吳林

[摘 要]化學是基礎教育的重點學科，在化學教學中應用哲學思想，可為化學的學習研究和發展提供正確的思維方法和理論基礎。文章重點介紹辯證唯物主義思想，如矛盾的對立統一、運動規律、因果關系等在“化學平衡”教學中的體現和應用，指出不僅要傳授學生化學知識，還要對學生進行哲學教育，優化學生的思維方式，引導學生樹立正確的哲學觀。

[關鍵詞]哲學思想;化學平衡;高中化學

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2022）05-0060-03

在人類不斷認識、了解和改造自然的過程中，科學和哲學逐漸形成和發展起來，二者不同的是，科學研究的主要內容是某一具體領域的規律和本質，而將這些具體的規律和本質重新歸納和升華，并總結出理性思維的一般規律則是哲學研究的方向。由此可見，科學與哲學，雖有著表面的不同，但有著深層的統一。科學是哲學的基礎，哲學又為科學提供理論指導，兩者彼此滲透、相輔相成。化學的研究對象決定了化學既是一門自然科學，又是一門實驗科學。在不斷推動教育改革的進程中，培養學生高中化學學科核心素養的要求也逐漸被廣大教師所了解。高中化學學科核心素養包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任[1]，這些核心素養不僅會使學生對化學有更加深刻的理解，而且為他們走向社會和終身學習打下堅實的基礎。

“化學平衡”是化學體系中一個十分重要的內容。在實際教學中，教師可利用哲學思想引導學生更好地理解變化觀念與平衡思想，培養宏觀辨識與微觀探析的能力并形成健康科學地認識世界的態度。將哲學思想和高中化學教學有機結合起來，是實現新課改提出的“五維目標”的重要途徑。

一、利用“物質運動是永恒的”來理解化學平衡的本質

世界由物質組成，萬事萬物并不是絕對靜止的，而是一直處于永恒的變化中，即物質的固有屬性是運動，而化學平衡即蘊含了這種思想[2]。在一定條件下，許多化學反應都不能完全進行，當可逆反應進行到一定限度時，各物質的量均不再改變，同種物質的正逆反應速率相等，反應達到一個相對靜止和穩定的狀態，但這個狀態只是相對的，物質一直在做無規則運動，反應依然在進行，這就是化學平衡的基本特征，也是判斷化學反應是否達到平衡狀態的標志。當一個可逆反應達到平衡狀態后，反應物和生成物的濃度、物質的量、體系壓強等物理量均保持不變且不為零，但從微觀角度看平衡狀態時的反應物和生成物，它們之間的相互轉換從未停止。在一定條件下，對于一個處于平衡狀態的化學反應，其反應物與生成物之間滿足一種恒定比例關系，化學中將生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值稱為“化學平衡常數”，常用[Kθ]表示（實驗平衡常數用 [Kc]或[Kp]表示）。同時，由于分子是絕對運動的，反應達平衡狀態時，反應物和生成物之間始終保持相互轉換的關系，當改變其中某物的濃度時，便會引起平衡移動，而化學平衡常數只與溫度有關，因此濃度并不影響化學平衡常數的大小，即分子的絕對運動和特定條件下的平衡狀態構成了既對立又統一的關系[3]。在實際教學中，教師可以結合學生的原有認知選擇合適的切入點，引導學生逐步建立起完整的學習體系和知識框架。

因為“化學平衡是動態平衡”這一知識點比較抽象，所以學生理解起來較為困難。對此，教師要結合相關內容創設教學情境，幫助學生去更好地理解。例如，借助U形管壓力計，從一端緩慢注入密度均勻的液體后，通過調整U形管的空間高度，讓學生觀察U形管內兩側液面的高度差。因為液體會在U形管內流動，此時將U形管看成化學平衡中的可逆符號，教師就可以將抽象的動態平衡概念轉化成直觀的圖形問題，幫助學生建構化學平衡學習體系[4]。教師指導學生從雙向辯證的角度分析化學平衡，內容上由淺入深，結構上層層遞進，使學生在逐步積累相應的化學理論知識、培養基本的辯證思維的同時，結合生活常識與新舊知識建立起一個完整的知識框架。這樣不僅可以增強化學的趣味性和可理解性，還可以實現學生知識水平和思維意識水平的螺旋式上升。

二、利用“主次矛盾辯證統一”來理解化學平衡的宏觀表現

辯證唯物主義認為，事物的發展變化過程中存在著多種矛盾，主要矛盾主導并決定著事物的發展，同時影響其他矛盾的存在和發展;而對事物發展不起決定性作用的矛盾則稱為次要矛盾，處于從屬地位。主要矛盾和次要矛盾二者相互依賴、相互影響，并可以在一定的條件下相互轉化[5]。在高中化學教學中恰當地運用主要矛盾和次要矛盾關系原理，不僅可以使復雜問題變得簡單，易于理解，還可以幫助學生認識和掌握化學基本規律，進而提高課堂教學效率。

以碳酸鈣和相同濃度的鹽酸、醋酸的反應為例，通過觀察反應放出氣體的速度不難發現，碳酸鈣和鹽酸的反應更快一些，這是由物質本身的化學性質決定的。物質內因對化學反應的影響處于主導地位，可看成主要矛盾。對于碳酸鈣和醋酸的反應，加熱或提高醋酸濃度可以明顯加快二氧化碳的釋放速度。這是因為醋酸是弱酸，加熱可使醋酸向著電離的方向移動，進而提高溶液中氫離子的濃度，加快化學反應速率;提高醋酸濃度也可使醋酸向著電離的方向移動，加快化學反應速率。加熱或提高濃度屬于外因。因此對于一個化學反應的發生，不僅要考慮內因，還要考慮外因，只有辯證地看待內外因對于化學平衡的影響，才能真正了解化學反應的本質，確立正確的平衡觀念。在教學中適當地滲透辯證統一思想，是助力學生養成動態化學習態度的重要途徑。另外，讓學生運用所學知識解決日常生活中常見的一些小問題，例如“水垢的主要成分是碳酸鈣，如何去除水垢？”“為提高反應速率可采取哪些方法？”，以建立化學學習和生活實際的聯系，提高學生化學學習興趣。

以N2+3H2 [ ] 2NH3（正反應方向為放熱反應）為例，當反應達到平衡后，若向其中加入氮氣，則平衡會向著氮氣減少的方向進行，即平衡正向移動，但當體系重新建立起平衡后，新體系中的氮氣的濃度和原平衡相比依然是增大的。根據勒夏特列原理[6]“只要改變平衡體系的條件，平衡就會向著削弱這種改變的方向移動，但不能完全抵消這種改變”，此時加入氮氣是主要矛盾，平衡正向移動為次要矛盾。可見，在分析外界條件的改變對化學平衡的影響時，要抓住問題的主要矛盾，即外界條件的改變。該反應中外界條件的改變與平衡移動情況如表1所示。

在氨的實際生產中，雖然增大壓強會加快化學反應速率并提高轉化率，但是與之矛盾的是壓強過高會使生產設備需要滿足的條件過于苛刻而難以實現。因此，應結合轉化率和設備成本兩個因素選擇合適的壓力（20～50 MPa）。升高溫度可以加快正逆反應速率，但由于合成氨反應是放熱反應，升高溫度反而會導致平衡逆向移動，使氨的平衡產率下降。為了提高單位時間內氨的轉化率，綜合考量設備成本、產品收益等多方面影響，將實際生產溫度設置為500 ℃，此時溫度的變化是主要矛盾。催化劑鐵觸媒在500 ℃時活性最大，此時催化劑是主要矛盾。因此，氨的工業生產條件是：溫度為500 ℃，壓力為20～50 MPa，催化劑為鐵觸媒。主要矛盾和次要矛盾是會發生轉化的，我們應當學會區分主次矛盾，善于抓重點，集中力量解決主要矛盾，適當關注次要矛盾，學會全面地看待問題。

根據勒夏特列原理分析反應條件的改變對化學反應的影響，不僅可以培養學生具體問題具體分析的能力，使學生更好地理解和掌握知識，還可以幫助學生建立理論聯系實際的思想觀念。教師要引導學生抓住矛盾的主要方面，分清哪些是影響反應的主要因素，哪些是次要因素，辨析事物間的相互聯系和制約，建立學習內容和實際生活的聯系，建構完整的學習框架和學習理念，更好地內化知識。

三、利用“一果多因、同果異因”來理解等效平衡的含義及應用

辯證唯物主義認為，世間萬物均存在普遍聯系且包含因果關系，化學中物質的變化也是彼此聯系、相互制約并不斷變化著的。“一果多因”指一個結果可能是由多種因素共同引發的。“同果異因”指事物發生的原因雖然不同，但結果相同。存在于世間的一切事件，無論是發生于自然界還是發生于社會，是物質事件還是意識事件，它們一定是某種原因造成的結果;同樣地，任何一個現象和事件，它必然是一定結果的原因。

同一可逆反應體系，不管是從正反應開始，還是從逆反應開始，或是從中間狀態（既有反應物又有生成物）開始，都可以建立相同條件下的同一化學平衡狀態，且平衡時各物質的濃度對應相等[7]。例如，恒溫恒容下，對于2SO2+O2 [ ] 2SO3的反應，各物質加入量如表2所示。通過實驗測定，發現達到平衡時三個體系中各物質的濃度均相等。

又例如，恒溫恒壓下，對于2SO2+O2 [ ] 2SO3的反應，各物質加入量如表3所示。通過實驗測定，發現達到平衡時三個體系中各物質的濃度、物質的量分數等物理量均相等。

再例如，恒溫恒壓下，對于I2+H2 [ ] 2HI的反應，各物質加入量如表4所示。通過實驗測定，發現達到平衡時三個體系中各物質的物質的量分數、濃度等物理量均相等。

由此可得出化學平衡很重要的一個特征：若改變平衡體系的一個條件，只要利用“一邊倒”原則進行換算，使各物質的初始物質的量分別相等或對應成比例，則平衡不發生移動，兩個體系中各物質的物質的量分數相同。可見，平衡的建立和途徑無關，不同的路徑可以得到相同的結果[8]。

總而言之，在高中化學教學中適當地滲透哲學思想，充分挖掘化學教學與哲學思想的內在聯系，有意識地引導學生從哲學的角度看待化學反應中物質的變化，分清主要矛盾和次要矛盾，認清兩者的辯證統一關系，可幫助學生樹立自主學習的意識，培養學生的“變化觀念與平衡思想”核心素養，貫徹落實新課標提出的核心素養要求。引導學生采用哲學的思維方式和理念對知識加以梳理，不僅能讓學生對化學有更為深入的理解，還能幫助學生建立系統的知識體系，同時提升學生的邏輯思維能力。一旦學生了解并掌握了哲學思想在化學學習中的運用規律，便會自發地將哲學思想應用于其他學科的學習，從而學會知識遷移，提高綜合素質，樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]? 陳艷.讓化學插上中華傳統文化的翅膀[J].中學化學教學參考，2020（9）：15-16.

[3]? 張雪嬌，楊黎燕，楊莉寧，等.辯證唯物主義哲學思想在化學平衡體系教學中的指導應用[J].廣州化工，2021（6）：128-130.

[4]? 程睦舜.談“化學平衡學習”中的辯證思維[J].當代教育實踐與教學研究，2017（3）：151，153.

[5]? 李春麗.哲學難點突破之“主要矛盾”與“矛盾主要方面”[J].教學考試， 2020（43）：14-16.

[6]? 張晨，沈甸.“勒夏特列原理”適用范圍的探討及教學建議[J].化學教學，2021（1）：93-97.

[7]? 康玉秀.哲學思想在化學平衡中的妙用[J].考試（教研版），2008（9）：97.

[8]? 王曉波.等效平衡規律總結和應用[J].數理化解題研究，2020（34）：92-93.

（責任編輯 羅 艷）