對立統一規律在物理化學課程教學中的應用

摘" 要：應用唯物辯證法基本原理開展物理化學教學，既有利于培塑學生的世界觀和方法論，又有助于培養熟練掌握物理化學基本知識體系和內在規律的高素質專業人才。該文論述對立統一定律在物理化學中的應用，著重探討融入對立統一規律的切入點，以唯物辯證法的視角來講解物理化學知識點，強化學生辯證思維，實現知識傳授與價值觀培塑的同頻共振。

關鍵詞：物理化學；唯物辯證法；對立統一規律；課程教學；課程實踐

中圖分類號：G640" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-000X（2023）29-0135-04

Abstract： Applying the basic principles of material dialectics to Physical Chemistry teaching is conducive to shaping students' worldview and methodology as well as cultivating highly qualified professionals who are proficient in the basic knowledge system and intrinsic laws of Physical Chemistry. This paper discusses the application of the law of unity of opposites in Physical Chemistry， focuses on the entry point of incorporating the law of unity of opposites， explains Physical Chemistry knowledge points from the perspective of materialistic dialectics， strengthens students' dialectical thinking， and realizes the resonance of knowledge transfer and values cultivation.

Keywords： Physical Chemistry; materialistic dialectics; law of unity and opposition; course teaching; course practice

基金項目：湖南省普通高等學校課程思政建設研究項目“應用唯物辯證法原理開展《物理化學》教學的研究與實踐”（HNKCSZ-2020-0005）

第一作者簡介：尹昌平（1980-），男，漢族，安徽馬鞍山人，博士，教授。研究方向為樹脂基復合材料。

*通信作者：劉鈞（1974-），男，漢族，湖南長沙人，博士，教授。研究方向為樹脂基復合材料。

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，“辦好我們的高校，必須堅持以馬克思主義為指導”“要堅持不懈傳播馬克思主義科學理論，抓好馬克思主義理論教育，為學生一生成長奠定科學的思想基礎”“各類課程要與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”[1]，明確指出了各類課程的“育人”作用。

物理化學是化學及材料、生物、環境等專業的基礎理論課程，是從物質的物理現象和化學現象的聯系入手，用物理的研究方法和試驗方法來探求化學變化基本規律的一門科學。教學過程中教師應注意科學把握課程思想政治教育的豐富內涵，充分挖掘課程知識體系所蘊含的思政元素[2-3]。針對物理化學課程的特點，可凸顯馬克思主義哲學的世界觀和方法論，使學生養成良好的科學思維習慣，挖掘唯物辯證法與課程內容之間的融入點，實現知識傳授與價值引領的同向而行。

一" 物理化學教學中融入唯物辯證法的必要性

（一）" 有利于營造多方位、科學世界觀的培育環境

科學的世界觀的培育，不是一朝一夕之功；學生的唯物辯證法教育，不僅要堅持現有的政治理論課堂教學，還要努力營造一種多方位的、全角度的學習環境。傳統的唯物辯證法原理等思想政治理論課程雖然是各個大學開設的公共基礎課程之一，偏重于基本理論和基本概念，學生的興趣不大，對于唯物辯證法原理的基本內容掌握得并不牢固，更不用說用唯物辯證法原理來分析和解決遇到的各種問題。在物理化學教學過程中融入唯物辯證法思想，利用唯物辯證法基本原理來觀察和分析各種物理化學問題及重要定律，使學生在傳統的思想政治理論課堂教學外，增加了接觸、了解和學習唯物辯證法原理的途徑和方法，如此實現課堂教學目標與課程思政目標的相互融合，如圖1所示。

（二）" 有利于學生進一步理解和應用唯物辯證法基本原理

唯物辯證法既是自然科學和社會科學的概括和總結，也是觀察、分析、解決各種問題的方法，是馬克思主義哲學的核心組成部分，包括三大定律（對立統一規律、量變質變規律、否定之否定規律），五大范疇（現象和本質、內容和形式、原因和結果、偶然性和必然性、可能性和現實性）[4-5]。課堂教學中融入唯物辯證法，可促使學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養學生的思辨思維、提高其分析和解決實際問題的能力[6]。

物理化學的基本概念、定律及其內在機理等，蘊含著豐富的辯證唯物主義思想，如聯系的普遍性原理、世界是永恒發展的原理和相互轉化原理普遍存在于物理化學教學內容之中。在物理化學教學過程中，在傳授自然科學知識的同時，可以融入和貫穿唯物辯證法思想。這種結合實際事例分析演繹的唯物辯證法思想教育，“言之有物”，相較于傳統的唯物辯證法思想教育，更容易起到“潤物細無聲”的作用，有利于學生學習、掌握和應用唯物辯證法原理。

（三）" 有利于學生理解和掌握紛繁復雜的物理化學知識

物理化學具有知識點多、內容龐雜、原理和公式復雜等特點，其涉及面廣，易學難記，既吸引人們的研究熱情，又常令初學者望而生畏。學生們普遍反映物理化學課“學不會，還記不住”。即使勉強記住了，在面臨實際問題時也難以采用物理化學知識去分析和解決問題，這其中的癥結就在于對物理化學知識缺乏正確的理解和系統地掌握。

引導學生運用唯物辯證法的基本原理來對物理化學知識進行梳理、歸納和總結，建立知識網絡，了解掌握紛繁復雜的物理化學定律和公式背后的對立統一規律，有利于培養學生以辯證的觀點理解物理化學知識點，防止理解的片面化、教條化，有利于學生整體把握物理化學的知識脈絡體系，對學生學習和掌握物理化學知識起到了事半功倍的效果。

二" 對立統一規律融入課程教學的實踐

對立統一規律揭示了事物運動變化發展的內在動力。高校教師在科學研究和教學過程中既要抓住事物的主要矛盾，又要看到事物的次要矛盾，積極引導學生用一分為二的觀點看問題；同時把握矛盾的特殊性原理，堅持具體問題具體分析，不犯“一刀切”的錯誤，引導學生為掌握科學的學習方法打下良好的基礎。

（一）" 對立與統一

矛盾即對立統一，是指事物內部兩個方面既統一又對立的關系。以熱力學平衡為例，某一體系反應達到物理上的熱力學平衡之后，其反應物、產物的濃度都是定值，從宏觀上觀察該體系是靜止的、不變的；但實際上，從微觀角度觀察，其正反應和逆反應并沒有停止，仍然處于不斷的運動中[7]。從該例給出的經驗可知，事物體系的特征是既對立又統一，可以相互轉化，因而在教學過程中要善于運用辯證的、一分為二的觀點來看待事物的運動變化和發展，由表及里，透過事物的表象把握其本質，并統籌宏觀和微觀兩個方面[8]。

在事物發展的過程中，矛盾雙方既對立又統一，內部矛盾發展推動事物的發展，如陰離子與陽離子、金屬與非金屬等都是對立統一的關系，且化合與分解、氧化與還原等也都可以歸結為化學吸引與排斥的對立統一[9]。

以氫氣燃燒和水的電解反應為例，氧化、還原這兩個過程共存于一個氧化還原反應體系中，還原劑被氧化的同時，氧化劑被還原，伴隨著元素化合價的升高和降低， 氧化與還原既是兩個相反的、對立的過程，又是共存于同一個氧化-還原反應統一體中。化學反應過程，實際上是物質內部結構和外部條件這一對矛盾斗爭的過程，當反應進行到一定程度時，矛盾斗爭也就趨于統一，即為化學反應的對立統一規律。

在講解化學平衡時，正、逆反應是兩個相反的過程，是相互對立的一對矛盾，共存于一個化學反應體系中，正、逆反應速率的大小決定著平衡移動的方向。當化學反應進行至一定程度時，正、逆反應速率相等，化學反應達到平衡。因此，一切化學平衡都是基于特定條件下的特定運動的動態平衡，因為平衡是相對的、有條件的，而不平衡是絕對的、永恒的，維持平衡的雙方互相牽制，是對立統一關系，若平衡條件被打破，化學平衡也就不復存在，這就是對立統一規律在化學平衡中的體現。

（二）" 矛盾的同一性與斗爭性

矛盾的斗爭性是絕對的、無條件的，而矛盾的同一性則是有條件的、相對的，事物的運動變化與發展是矛盾相對的同一性和絕對的斗爭性的辯證統一[10]。在化學反應過程中，如同一反應物可以有多個發生反應的部位，其中的斗爭性就體現在反應按哪條路徑進行，而其中的同一性則表現為所有的化學反應都是朝著生成更加穩定的產物的方向進行。

在講解電化學中的極化時，可以指出當電流通過電極時，由于陽極和陰極的極化程度不同，電極表現出不同的正負性（如圖2所示），但其中也包含著同一性，即電極電位都會偏離平衡值，體現出了同一性與斗爭性之間的關系。

在講解合成氨反應時，基于化學熱力學視角，溫度越低，平衡轉化率就越高；基于化學動力學視角，溫度越低，反應速度越慢。改變反應溫度，可以抑制副反應，但會顯著降低主反應速率，影響生產效率。由此可知，溫度對合成氨反應的平衡轉化率和反應速率的影響是一對矛盾，但也是統一的，矛盾的統一在于既要保證高的平衡轉化率，又要維持高的反應速率。該反應如果正向進行，則系統體積是縮小的，因此，高壓有利于反應的正向進行。但是壓力越高，對系統設備及其材料等的要求也就越高，因此，工業生產上一般采用中等壓力，如此矛盾雙方在此條件下得到統一。

（三）" 矛盾具有普遍性、特殊性

矛盾的普遍性和特殊性相互關聯，在一定條件下可以相互轉化。教學中要堅持矛盾普遍性原理的指導，分析矛盾的特殊性，實現矛盾的普遍性與特殊性、共性和個性的統一[11]。從“一與多”的角度來解讀這個問題，認為“一”可包括一切，反應了矛盾的普遍性，而“多”可概括一切，反應了具體矛盾的特殊性，“一”的包含一切正是通過多樣的“多”來體現出來[12]。

以上不同之處在于物質的標準態及活度的內涵。教學中，讓學生加深了解矛盾的普遍性和特殊性的辯證關系，做到具體問題具體分析，既抓住其共性（普遍性），又不能一概而論，更不能以偏蓋全。

在講解熵概念時，就是由先從Carnot循環談起（如圖3所示）。

把可逆循環和不可逆循環定量進行區分，為新的性質發現奠定基礎。當小Carnot循環無限多（？啄Qr→0）時便成為此循環，如圖4所示。

結果就用熵將第二類永動機不可能表達成一個式子，將第二定律這個高雅的定律變成一個老百姓可以使用的工具。為了銘記Clausius對于熱力學的卓越貢獻，月球上的Clausius環形山就以他的名字命名。在自然科學界和哲學界，人們將永久銘記Clausius于1865年用過的兩句名言：“宇宙的能量是恒定的”“宇宙的熵趨向一個最大值”。

（四）" 事物發展的內因與外因

唯物辯證法原理告訴我們，內因是事物發展變化的根據，外因是事物發展變化的條件，其能加速或延緩事物發展的進程，但必須通過內因而起作用。明白了內因與外因的辯證關系，引導學生運用唯物辯證法的基本原理來對物理化學知識進行梳理、歸納和總結，建立知識網絡，了解掌握紛繁復雜的物理化學定律和公式背后的對立統一規律。

化學反應方程式是物質進行化學變化的一種化學符號表達式，教師在教學過程中可運用內因和外因的辯證關系來進行講授，便于學生理解。物質性質決定反應的產物，這是內因；溫度、濃度、介質等外部條件是外因（如圖5所示），向學員指出外部條件不同，反應產物不同，要根據不同條件正確書寫方程式。要準確把握內因與外因的辯證關系，把握化學反應發生的主次條件，從而使反應朝著設計的目標方向進行。

金屬結晶過程中的形核率對于工業生產十分重要，而形核率的大小在不同的條件下受到不同主導因素的影響。一方面，隨著過冷度的從低到高，形核率會呈現出先上升后下降的趨勢；另一方面，當過冷度達到一定值時，影響形核率的主導因素就變成了原子的擴散能力。

三" 教學實施效果

在湖南省普通高等學校課程思政建設研究項目啟動后，課程教學團隊總結了物理化學教學內容中蘊含的唯物辯證法原理和基本方法，整理、修訂了相關原理的表述，融入了新版物理化學課程標準。自2021春始，國防科技大學材料科學與工程專業學員的物理化學課程皆按照修訂后的教學大綱實施教學計劃，在教學過程中，教員注意采用對立統一原理和方法從整體教學內容、章節教學內容和具體知識點等多個層次，引導學員運用對立統一原理和方法分析、梳理、總結、理解和運用物理化學反應規律，特別是熱力學第一二定律、化學平衡、相平衡等章節的學習中，以往糾纏不清的變化規律，在內因與外因的對立統一思想的指導下，脈絡分明，便于理解和掌握。

學員普遍反應基本掌握了物理化學的基本原理和方法，能夠清晰把握物理化學反應規律的變化脈絡，不僅使任課教員進一步理清了講課思路，增強了授課內容的邏輯性和前后聯系，也使聽課學員不再迷茫，構建起比較完整、清晰的物理化學知識體系結構，增強了學員進一步學好材料專業其他后續課程的信心。主講教師也得到聽課學員的優良評價，并多次獲得學校教學督導組給予的校優課程評價。

四" 結束語

應用唯物辯證法基本原理開展物理化學教學的研究與實踐，既是對當代大學生思想政治教學體系的有益補充，也是提高學生學習和掌握唯物辯證法原理以及物理化學基礎知識的必然選擇。應用唯物辯證法基本原理開展物理化學教學，有利于培養出既具有正確的世界觀、人生觀、價值觀，又熟練掌握物理化學基本知識體系和內在規律的高素質專業人才，對于提高人才培養質量和效率、更好地滿足軍隊及國民經濟發展對新型復合人才的需要具有重要意義。

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