辯證思維方法在高中化學教學中的應用
——以原子是如何構成形形式式的物質教學為例

傅愛華

（上海市華東師范大學附屬周浦中學 上海浦東 201318）

辯證思維方法又稱辯證分析方法，包括歸納與演繹、分析與綜合、抽象與具體、邏輯與歷史相統一。人類思維的發展，一般是由形象到抽象思維，再由抽象思維到辯證思維，辯證思維方法是最高層次的科學方法。辯證思維方法和我們新課標中化學學科素養中的宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知有很多不謀而合的地方。化學就是從物質的宏觀特征入手，對物質及其反應進行分類和表征，從物質的微觀結構說明同類物質的共性和不同類型物質性質差異及其原因，解釋同類的不同物質性質變化的規律。

瑞士心理學家皮亞杰建議教學時要用主動的方法，即要求學生去發現或重新建構講學習的事，這并不表示把學生和器材擺在一起即可，老師要扮演組織和創造呈現有用的問題情境的角色。筆者以原子是如何構成形形式式物質這一單元為例，講述如何利用辯證思維的方法進行高中化學教學，提高學習有效性，如何在高中化學教學中培養學生的辯證思維能力。

在初中時，學生學習了原子構成分子，分子組成物質的知識。進入高中后，還是有很多學生根深蒂固地認為所有的物質都是由分子組成的。所有物質都由分子構成的？都是原子構成分子，分子再構成物質？化學變化中的最小微粒“原子”是如何構成世界上形形式式的物質的？對于這部分內容，教師可以用辯證思維的方法進行單元教學設計，幫助學生了解微觀世界，并在微觀化學教學中提高學生歸納與演繹、分析與綜合、抽象與具體的思維能力。

辯證思維方法的特點：以抽象思維方法作為反映客觀現實的認識論基礎。沒有抽象思維，辯證思維根本就無法進行，而且辯證思維同樣也要遵從抽象思維的規則，并使思維概念在辯證運動中與客觀現實相符，以便能夠達到預期目的。

一、歸納與演繹中形成的“化學鍵”

經過對原子結構的認識、氧化還原的學習，學生心中已經埋下了“求穩”意識，不管是宏觀世界還是微觀世界，反應的最終目的是趨于“穩定”，化學鍵的學習就是歸納和演繹如何讓微觀世界的原子“穩定”。教師通過利用宏觀世界中學生能看到、感受到的實物，讓學生意識到微粒之間作用力的存在，食鹽固體、氯氣、金屬鈉、水……，構成這些物質的微粒，分子、原子、離子并沒有滿天飛，這些物質就在我們身邊，我們看得見、摸得著它們。那么，這些微粒之間是不是像磚塊建成高樓大廈那樣，有“石灰、水泥這樣的粘合劑”把他們“牽扯”到一起呢？

教師通過提出問題、引導學生重新建構微粒求穩的過程，可以促成有效學習。原子之間應該是存在互相牽扯的這種作用力的，這種看不見摸不著的作用力稱之為化學鍵。氯化鈉固體、氯氣、金屬鈉，都是真實存在的，只有構成物質的原子成為穩定結構，才能讓我們看到的這些物質穩定存在。大家都知道原子最外層為8電子是穩定的，化學鍵這種作用力是如何讓各原子結合，從而達到“八穩”的呢？

這種原子間的結合可能是你情我愿，也可能是合作共贏，抑或是共同富余的。

1.化學鍵之你情我愿篇——當鈉原子遇上氯原子

畫出鈉和氯的原子結構示意圖。從它們的結構中，看出它們并未達到我們之前了解到的“化學中的八穩”，鈉原子很想失去一個電子達到“八穩”，氯原子很想得到一個電子達到“八穩”，兩人一拍即合，你情我愿地結合到了一起。鈉原子失去一個電子后形成帶正離子，氯原子得到一個電子后形成帶負離子，正負相吸，像兩個戀人一樣看對眼了，互相靠近，但是它們可能無限靠近嗎？兩個離子核外的電子不允許，就像相愛的戀人一樣，若要長久，也得保留自我，有私人空間。鈉離子和氯離子之間這種即吸引又不完全融合的恰到好處的作用力把它們牽扯到了一起，這就是我們化學鍵中的離子鍵。

你情我愿達到“八穩”狀態，形象地演繹了離子鍵的成鍵過程。再稍加思考氯化鎂，硫化鈉的成鍵過程，學生很容易就歸納出活潑金屬和活潑非金屬元素原子之間通過得失電子形成離子，進而正負離子通過離子鍵結合形成物質。通過歸納和演繹，學生得出結論離子鍵怎么形成，什么樣的元素原子之間容易形成離子鍵。

2.化學鍵之合作共贏篇——當氯原子遇上氯原子

畫出兩個氯原子的電子式。“我少了一個電子”“我也少了一個電子”“我們都沒達到八‘穩’”“怎么辦呢？”“讓我們每人拿出一個電子放在中間共用，就像共同分享快樂一樣共同擁有，合作共贏行嗎？”“我們一起組成一個快樂的氯氣分子”。非金屬元素的原子均有獲得電子的傾向，原子間可通過共用電子對使雙方最外層電子達到穩定結構。這就是我們化學鍵中合作共贏的共價鍵。

“合作共贏”，即通過合作，雙方都能有所收獲。原子間的共用電子對也是如此。氫原子和氫原子組成的氫氣分子、氯原子與氯原子組成的氯氣分子，中間的共用電子對受到兩邊“原子核對電子的吸引力”相同，即兩個原子的核電荷數相同，對電子的吸引力相同，共用電子沒有發生偏移，氫氣中氫顯0價、氯氣中氯顯0價。但是氫原子與氯原子構成的氯化氫分子，中間的共用電子對受到兩邊的作用力不同，很明顯氯原子的原子核對電子的吸引能力更強，所以這對共用電子對向氯原子那邊偏移了，氯化氫中氯原子帶部分負電荷顯-1價，氫原子帶部分正電荷顯+1價。

通過氯原子和氯原子通過共價鍵結合形成氯氣分子、氫原子與氫原子通過共價鍵結合形成氫氣分子、氫原子與氯原子通過共價鍵結合形成氯化氫分子，演繹中又稍加變化，歸納出：①非金屬與非金屬元素原子之間容易形成共價鍵；② 形成的共價鍵（共用電子對），如果是不同元素原子之間形成的，那么共用電子對偏向核電荷數大的原子。結合“合作共贏”，既有利于學生對知識進行理解和記憶，又提高了學生的人文素養，也使學科之間很好地融合。

3.化學鍵之共同富余篇——當鈉原子遇上鈉原子

“人人平等，共同走向富裕”這是我們所希望達到的理想的生活狀態，這種狀態在金屬中也實現了。再看一下鈉原子的結構示意圖，核外有三個電子層，最外層只有一個電子，鈉原子很想失去一個電子成為鈉離子而達到“八穩”，金屬鈉中的眾多鈉原子都是這樣的，都“富余”了電子。失去了電子形成穩定結構、帶正電荷的鈉離子和“富余”的帶負電荷的電子之間形成的這種作用力就是我們化學鍵中共同“富余”的金屬鍵。

金屬鈉的形成演繹到其他金屬單質的形成，學生通過所知道的金屬都是電的良導體這一常識，歸納出金屬及其合金都是由金屬正離子和自由電子通過金屬鍵結合形成的。教師在講解時把我們國家要帶領大家最終走向共同富裕的“裕”改成“余”，也彰顯出中華文字的奧秘之處，通過學科間滲透，不斷提高學生的人文素養及愛國情懷。

化學鍵中離子鍵、共價鍵、金屬鍵，本身就是對原子如何趨于穩定方式的歸納與演繹。氯化鈉演繹到活潑金屬和活潑非金屬元素原子之間；氯氣演繹到氫氣、氯化氫、非金屬元素原子之間；金屬鈉演繹到其他金屬單質以及合金，每一部分的講述都是使用辯證思維方法中的歸納和演繹。通過歸納和演繹，學生自己得出了三種化學鍵的本質，得出什么的元素原子之間會形成什么樣的化學鍵，理解并掌握了知識點。化學鍵的整體內容是通過歸納和演繹完成的，每一個化學鍵的學習中又蘊含著歸納和演繹的方法。這使學生體會到辯證方法中歸納和演繹的普遍性，相信在不斷應用之后，這一方法一定會深入人心，使學生在其他學科的學習中、在生活中也注意不斷進行歸納，思考復雜的知識點是否可以通過簡單的內容演繹來幫助理解和掌握。

二、分析與綜合——形形式式物質的構成

原子與原子之間通過不同的“求穩”方式，以及某種作用力結合，構建成了我們看得見、摸得著，穩定存在于我們身邊的各種物質。四大晶體的微觀構成正是將化學鍵的內容進行分析后進行綜合。打破常規教學模式，讓學生順著原子以什么樣的方式求穩后，通過作用力結合成物質的方向，討論思考原子構成物質的不同方式。

學生非常容易通過原子通過得失電子達到穩定狀態后，通過離子鍵結合形成物質，也就是離子晶體的構成方式：

原子和原子之間通過共用電子對達到穩定狀態，即以共價鍵結合成分子，那么這些分子是堆在一起就可以構成物質了嗎？有化學鍵作為基礎，冰、蔗糖這類由分子構成的物質也并不是分子滿天飛的，分子之間也肯定存在互相牽扯的作用力，即分子間作用力。分子晶體的構成方式也就呼之欲出了：

離子鍵、共價鍵都利用起來了，順其自然金屬鍵就進入我們的思考范圍，歸納出金屬晶體的構成方式：

分析化學鍵后，學生很容易得出離子晶體、分子晶體、金屬晶體的構成方式，教師稍加指引，他們就能把這三種晶體綜合起來。那么對于原子晶體的構成方式，如何讓學生更形象地掌握起來呢，筆者嘗試再次演繹：由CH4分子為基礎，將分子中的氫原子換成碳原子，每個碳原子都要形成4根共價鍵，那么換上去的碳原子就需要繼續以共價鍵和其他原子結合，如果結合的仍然是碳原子，在黑板上簡單地畫出模型后就能得到原子之間直接以共價鍵結合形成的無限延伸的空間立體結構——原子晶體金剛石。

物質的形成過程等于是把化學鍵的知識點掰碎了再進行分析綜合。通過辯證方法的分析與綜合，學生做到了知其然并知其所以然。我們學習其他的知識也是如此，通過分析和綜合，不僅看到了圓圈內的內容，是不是還能伸出觸角，探索一下圓圈外的世界。這便可以為學生的終身學習、終身發展埋下小小的種子。

三、抽象與具體——晶體性質上的差異

通過氯化鈉、氯氣、金屬鈉、金剛石宏觀物質確實存在，用較為抽象的微觀世界分析其中存在的作用力——化學鍵，現在又通過這些微觀世界的微粒、抽象的作用力，回到宏觀物質，宏微結合，學生自然而然發現構成微粒不同、作用力不同，那么組成的物質性質肯定也是不同的。筆者通過查閱資料給出典型晶體的熔點，讓事實說話，讓抽象的觀念具體化。

學生看到這幾個高低不同的數字時，不僅看到了大小不同，也看到了這些晶體構成微粒，微粒間作用力的不同，還可以從數字歸納出通常共價鍵的鍵能大于離子鍵，共價鍵和離子鍵的鍵能比分子間作用力都要大得多。

從具體到抽象又從抽象到具體，這本身就是人類對于知識認識、規律認識過程的詮釋。這部分單元的設計從宏觀具體物質出發，研究抽象的、看不見、摸不著的化學鍵，又通過抽象的化學鍵組成具體的物質（四大晶體），從具體物質的性質（熔點）證實抽象微粒、化學鍵的不同。高中化學中氧化還原、化學反應速率、限度、弱電解質的電離、鹽類水解等很多教學內容都可以使用辯證方法中抽象與具體這一方法[1]。

化學學科素養培養學生宏觀辨識與微觀探析水平中提到，能從物質的宏觀特征入手對物質及其反應進行分類和表征，能聯系物質的組成和結構解釋宏觀現象。結合辯證思維方法即演繹，分析與綜合，抽象與具體，對原子是如何構成世界上形形式式的物質這部分教學內容進行了單元設計。歸納與演繹微粒之間存在不同類型的相互作用，認識離子鍵、共價鍵、金屬鍵的本質；分析與綜合微粒的種類及微粒之間的相互作用，構成了我們身邊形形式式的物質；結合常見的離子晶體、分子晶體、金屬晶體、原子晶體的實例，認識物質的構成微粒、微粒間相互作用與物質性質的關系，從具體到抽象，再從抽象到具體，宏微結合，實現教學目標。

現代心理學研究指出，學生對知識的學習是以一種“心理重演”的方式再現知識的探索和發現過程。這表明學生的學習過程和科學家的探索過程在本質上是一樣的，都是一個發現問題、分析問題、解決問題的過程。反思我們的課堂，經常出現這樣的現象：為了把知識完整地呈現，教師從自己的思維出發設計課程，把自己的思維路徑和知識體系一股腦全部灌輸給學生，學生雖然聽課時明白了內容，但是缺少對知識的探尋過程，這樣不求甚解學習知識很快會被遺忘。學生應該是充滿探索和追求的，用辯證思維的方法進行這部分教學設計，就是要致力于讓學生通過辯證的方法去發現或重新建構這些知識，提高學習效率，讓學生從根本上理解，在理解的基礎上進行記憶并應用。這樣我們所教授的知識才能成為學生自己的知識，而不僅僅是印在課本上的文字[2]。