思想教育与能力培养基本功

怎样对学生进行辩证唯物主义思想教育

辩证唯物主义思想在一切自然科学中是客观存在的。在化学科学中的表现尤为丰富、生动。中学化学教学中恰当而有成效地进行这方面的教育,对于青少年形成科学的世界观和掌握正确的方法论,具有极其重大的意义。本文从物质观、发展观、矛盾观和认识观四个方面包含十个基本观点,阐述对学生进行辩证唯物主义教育的内容和方法。

一、培养学生唯物辩证的物质观

唯物辩证法认为,自然界是不依赖于意识而存在的客观世界,处于不断的运动和发展之中。

(一)关于“物质第一性、意识第二性”的观点

世界是物质的。物质是不依赖于人的意识而存在的客观实在,意识是人脑对客观现实能动的反映。因此,物质是第一性的,意识是第二性的。

这个观点要求我们在写分子式和化学方程式时,必须以客观实验事实为基础,决不可凭空设想、随便臆造事实上不存在的物质和不存在的化学反应。有的学生书写和配平化学方程式时,图方便或想当然,往往改动分子式里的小数码。例如把镁条在空气里燃烧写成:Mg+O2=MgO2。分子式是反映物质组成的文字符号。物质一般有固定的组成。氧化镁这种物质中镁和氧的原子个数比是 1∶1,这是客观存在,因此只能写 MgO, 不能写 MgO2。

这个观点要求我们在讲述像质量守恒定律、元素周期律时,一方面要尽力做到从丰富生动的感性材料出发,另一方面要注意语言的准确性。譬如决不能说某人发明或创造了某定律,而应该说发现了某定律, 使学生认识到定律是客观存在的。人不能创造定律,只能认识定律,在行动中遵从定律。

(二)关于“运动是绝对的、永恒的”观点

运动是物质存在的形式,是物质固有的属性。运动是绝对的、永恒的,静止则是相对的、暂时的和局部的。宇宙中所发生的一切变化和过程都是物质运动的表现。我们周围的物质世界处在不断的运动变化之中。

在中学化学教材中到处都呈现着物质不断运动的科学事实:原子中的电子以每秒钟几十万米的速度在原子核周围的空间中运动着;气体中分子运动速度每秒几百米,并以每秒钟几十亿次之多相互撞击着;构成晶体的离子或原子也在平衡位置附近往复振动着,甚至在绝对零度也不

会停止。把一粒高锰酸钾晶体放入水中溶解,让一滴液溴在瓶中蒸发扩散⋯⋯都可让学生观察到物质* 微粒运动所产生的真情实景。

这个观点要求我们要从“动”而不是“静”的角度来讲化学键的形成。当我们给学生讲解氢原子和氯原子形成共价键结合成氯化氢分子时,讲钠原子和氯原子通过电子转移形成离子键结合成离子对或离子晶体时,都应该指出在分子里的原子和晶体里的离子仍然在不停地振动着!引起这种振动的原因在于化学键内部存在着矛盾对立面的斗争,后面还会谈到。

在讲到化学平衡、溶解平衡、电离平衡等课题时,更应该揭示平衡态只是正反应速度和逆反应速度相等时的动态平衡,并非化学反应的绝对终止。在中学条件下直接用演示实验来证实这两个相反的、动的过程的存在是有困难的,但可以告诉学生用示踪原子法是可以做到的。

再如,讲到惰性气体(现已改称稀有气体或贵重气体)时,应指出过去曾认为它们没有参与化学反应的能力,这种错误看法阻碍了人们对于惰性气体的研究长达六十年之久。直到 1962 年以后,人们才发现惰性气体也能和其它物质发生化学变化生成化合物。这个事实雄辩地证明: 包括惰性气体在内的一切物质无一例外地存在着化学运动(化学反应) 的固有属性。

二、培养学生唯物辩证的发展观

(一)关于“自然界的各种物质和各种现象相互联系、相互制约” 的观点

物质世界是普遍联系的统一整体,其中任一事物都和周围事物有条件地联系着,相互制约和相互转化着,孤立的事物是没有的。正是事物内部和外部存在着的各种联系构成了事物运动发展的原因。

门捷列夫发现的元素周期律最清楚地表明了这个观点。这个定律揭示出,自然界存在的几十种化学元素,不是彼此孤立的、毫无联系的偶然的堆积,而是被元素的核电荷这个内在因素紧密地、有机地联系在一起的统一体。由于有了这个定律,在化学研究中才开创了一个新的时期, 这就是从一个元素与其它元素的相互联系中去把握元素及其主要化合物的性质。这对于新元素的发现、新农药的制备、寻找新型的冷冻剂、开发半导体材料和超导材料以及研究新型合金起了很大的指导作用。

中学化学教材所揭示出的无机物之间、有机物之间(如烃及其衍生物)、无机物与有机物之间(如从无机物合成尿素、高分子化合物等) 的多种多样的相互联系和转化,为制备化学和合成化学开阔了广阔的途径。

在原电池、电解池中的化学能与电能的相互联系和相互转换,是不同能量形态相互联系及转换的一个实例。自然界的任何一种能量形态都可以在一定条件下释放或转化为我们所需要的能量形态,这就为寻找新的能源、深索能量转化的更佳途径预示了无穷的可能性。

合成氨工业适宜生产条件的确定,是培养学生树立事物间相互联系和相互制约的一个极好机会。为了获得合成氨的较大产率,必须逐个分

析温度、压强、催化剂三者对合成氨反应速度及化学平衡的影响,还要考虑到实际生产过程中设备材料及操作技术条件诸因素,以使在选定的生产条件下可获得最大的经济效益。这样逐个分析温度、压强、催化剂等条件的作用,又综合考虑三者的影响,有利于培养学生对具体事物作具体分析,以及事物间相互联系、相互制约的辩证观点。

(二)关于“事物变化的内因和外因的辩证关系”的观点

唯物辩证法主张从事物的内部,从一事物与它事物的关系去研究事物的发展,认为事物的内部矛盾是事物发展的根本原因,外部矛盾是事物发展的第二位原因。外因是变化的条件,内因是变化的根据,外因通过内因起作用,内因也只有在一定外部条件下才能起到推动事物发展的作用。这就是内因和外因的辩证关系。

在氧气性质的教学中,碳能和氧气发生化学反应是内因,是变化的根据。但不经加热的木炭放到充满氧气的集气瓶中是看不到反应现象的

(没有反应的外因),将灼热的木炭放进氧气里就发生剧烈燃烧。但是红热的铂丝放进氧气里并不发生反应(没有变化的内因)。这些实验说明内因必须通过外因起变化,而外因通过内因起作用。我们向学生强调化学反应发生要有适当的条件,并在书写化学方程式时加以注明,就是强调内因只有在一定的外部条件下才能起到推动事物发展的作用。

决定化学反应速度快慢的各种因素深刻地反映出内因和外因的辩证关系。氢气和氟气即使在暗处和低温情况下也剧烈化合而发生爆炸。但氢气和氮气在常温觉察不到反应的进行,这是它们的内因(反应物的本性即分子结构)的不同所决定的。而温度、浓度、催化剂则是改变反应速度的外因。外因改变反应速度是通过活化能来实现的。活化能是反应物的组成和结构对反应速度的影响在能量上的表现,因此活化能是内因。正因为催化剂可降低反应的活化能从而极大地加快反应速度,这就说明了外因要通过内因去起作用。

(三)关于“自然界的变化是由量变到质变”的观点

事物和现象由于内部矛盾所引起的发展是通过量变和质变的相互转化而实现的。在化学运动中,这种量变到质变的规律表现得特别明显, 形式与内容又多种多样。其特点是由于量的构成的变化而发生质变。化学运动中量变到质变的内容,一种是因物质化学成分在量上的改变所引起的质变。如 CO 和 CO2、SO2 和 SO3、O2 和 O3、CI 和 CI-等;另一种是因物质结构形式在量上的改变,这主要是指原子的结合或排列方式或空间取向等的改变。这种改变导致化学键的类型和强度的改变,最终引起键能数值上的改变,因此,物质结构形式的改变归属量变。同素异形体金刚石和石墨物理性质上的极大差异,就在于这两种物质结构形式的不同;同分异构体在性质上的不同也是由于分子中原子结合或排列方式的不同所致。

中学化学教材中量变到质变的例子是很多的。例如,钠原子和钠离子仅差一个电子,但性质截然不同。前者有强还原性,和水剧烈反应,

后者无还原性、可存在于水中。浓硫酸和稀硫酸有不同的性质,同位素氕、氘、氚在物理性质上的差异,有机物同系列中增减若干个 CH2 原子团引起的质变等等,同样和量变有关。而有机物单体通过加聚反应生成性质跟单体全然不同的高分子化合物,是有机化合物领域中又一种比较典型的量变引起质变的表现。在中和滴定过程中出现“滴定突跃”是量变到质变的有说服力的另一实例。当用 0.1 摩/升 NaOH 溶液滴定同浓度 20 毫升 HCI 溶液时,从滴定开始到加入 19.98 毫升 NaOH 溶液时,反应液的酸性逐渐减弱但仍为酸性,这是量变的积累阶段。在这之后再加入一滴

(约 0.04 毫升)NaOH 溶液时,反应液立即由酸性变成了碱性,发生了急剧的质变。

(四)关于“发展是前进、上升的运动”的观点

在多种多样的物质运动形式中,只有发展才体现了物质运动的本质。发展是由小到大、由简到繁、由低级到高级、由旧质到新质的运动变化过程,是前进的、上升的运动。

物理变化是较简单的运动形式,化学变化是较复杂的运动形式,因此物理变化先于化学变化。观察硫磺在空气中受热就可证实。硫磺先由固体熔化成液体并部分气化,这是物理变化,随之硫蒸气和氧气发生化学变化生成新物质二氧化硫。

在讲到元素性质随着核电荷数递增而呈现周期性变化时,应该强调元素性质的周期性并不是简单的重复,而是一种螺旋式上升的变化。我们知道,碱金属钠、钾、铷、铯都易和水反应,但剧烈的程度逐渐增大。钠在放出氢气的过程中一般不发生燃烧,钾则燃烧,铷、铯遇水发生爆炸,体现出它们在金属活泼性上既相似又有差别,是螺旋式上升的变化。

我们不仅应该以发展的观点来观察事物的变化和认识世界,还要以发展的观点安排教材的顺序以适应学生思维的发展性要求。例如,讲物质的组成由原子(或离子)、双原子分子到多原子分子,再到高分子; 物质的结构由原子结构、分子结构到晶体结构;物质变化由物理变化到化学变化等等。总之,都是由简单到复杂,由低级到高级地发展变化着。

三、培养学生用“对立统一规律” 来观察问题和解决问题

事物运动和发展的根本原因,在于事物内部的矛盾性。事物的矛盾法则即对立面的统一和斗争规律,是唯物辩证法最根本的规律,是辩证法的本质和核心。它承认自然界的一切现象具有矛盾着的、相互排斥的对立倾向。对立统一是有条件的、暂时的、过渡的,因而是相对的,对立面的斗争则是绝对的。矛盾着的对立面又统一,又斗争,由此推动事物的运动和变化。

在中学化学教学中,对学生进行对立统一规律教育时,应结合典型教材明确以下观点:

  1. 关于“矛盾普遍存在,矛盾着的双方互为依存条件”的观点

认识矛盾的普遍性使我们能认识诸种事物的共同本质及其运动发展

的普遍原因,并把握到科学地观察事物和解决问题的总方向。

原子内部的矛盾是什么呢?是吸引和排斥。一方面是带正电荷的原子核和带负电荷的电子之间的相互吸引,使电子不会离核远去;另一方面是电子在核外高速运动具有较大的动能对抗核的吸引起着排斥的作用,使电子不致落入核内。显然只有吸引和排斥这两种对立的倾向相互依存、达成统一,原子才能稳定存在,失去一方,原子不复存在。

在讲共价键的形成时,主要矛盾同样是吸引和排斥作用。两个有未成对电子(且自旋方向相反)的原子由于相互吸引而逐渐靠近。与此同时两个原子核外层电子云之间以及两核正电荷之间的斥力也逐渐加大, 终至吸引和排斥达成暂时平衡。键长、键角和键能因而有确定的平均值。成键的两个原子在平衡位置附近不停地振动着。当两个原子间距大于平均距离时,吸引力大于排斥力,原子被拉向平衡位置运动;当两原子间距小于平衡距离时,斥力大于吸引力,原子被推开向平衡位置运动。由此,我们清楚地认识到:共价键是吸引和排斥的对立统一体。吸引和排斥之间的斗争是原子在平衡位置往复不停振动的原因。各种类型的化学键都如是。

  1. 关于“对立面双方的斗争是绝对的,统一是相对的”的观点

  2. 关于“对立面双方斗争的结果,无不在一定的条件下互相转化” 的观点

这两个观点合在一起来说明。对立面的斗争是指矛盾的对立面之间相互排斥。可逆反应中的正反应和逆反应在方向上是相反的,又必须同时存在、缺一不可,因此它们构成矛盾的两个方面互相依存着。正反应把反应物转变为产物,逆反应则把产物重新变成反应物,这是互相对立、互相排斥的两个过程,表现出正反应和逆反应之间的斗争。在一定的条件下,当进行到正、逆反应速度相等时,体系的宏观性质如浓度、颜色等不再改变,出现相对静止的状态。这时正、逆反应达成暂时的统一即平衡态。但运动没有停止,“静中有动”,正、逆反应仍在进行,是动态平衡。一旦外界条件改变,平衡即被破坏,正、逆反应有一方取得优势的、支配的地位,平衡就朝这一方向移动,体系的宏观性质出现显著的变动。由于平衡强烈地依赖于外界条件,因此平衡是有条件的、暂时的和相对的。但是,不论平衡还是不平衡,正、逆反应都以一定的速度在进行。不论外界条件如何改变,正、逆反应都有相应的速度在进行, 即两个相互排斥(斗争)的过程在进行,贯穿于全过程之中。这说明正、逆反应之间的斗争是无条件的、绝对的。

再举一个例子说明对立面通过斗争互相转化的观点。在酸碱反应这个过程中,酸和碱是相互对立的两个方面。按照质子理论:凡能给出质子的分子或离子都是酸;相反,凡是能接受质子的分子或离子都是碱。通过发生反应这个条件,酸转化为碱,碱转化为酸。如下式所示:

思想教育与能力培养基本功 - 图1

  1. 关于“主要矛盾及其主要方面决定事物性质”的观点

研究事物的发展过程,必须全力找出主要矛盾。矛盾着的两个方面中,必有一方面是主要的,其它方面是次要的。事物的性质由取得支配地位的矛盾的主要方面所规定的。

对于复杂的化学系统要找出主要矛盾,才能正确认识这个体系的性质。例如,在碳酸氢钠水溶液中存在着三对矛盾:

思想教育与能力培养基本功 - 图2H2O H++OH-

HCO - === H+ + CO2-

3 3

思想教育与能力培养基本功 - 图3HCO3-+H+(来自水的电离) H2CO3

由于第三个反应是主要矛盾,其向右进行的反应是该矛盾的主要方面, 结果 H+浓度降低,水的电离平衡向右移动,当这三个反应达成新平衡时, 溶液中氢氧(根)离子浓度大于氢离子浓度,所以碳酸氢钠溶液显出碱性。

四、培养学生用辩证唯物主义的认识论来认识世界,改造世界

(一)关于“实践第一”的观点

辩证唯物主义认为实践是认识的基础,认识从实践中产生,随着实践的发展而发展,它又转过来为实践服务,并在实践中得到检验和证明。由此可见,辩证唯物主义认识论把实践提高到第一的地位。

化学是一门以实验为基础的科学。实验方法是学习和研究化学最基本的方法。在中学化学教学中,化学实验是最重要、最常见的一种实践。应该努力提高对化学实验重要性的认识。讲课时尽力做到通过化学实验让学生获得生动、丰富的、印象深刻的感性知识,再通过分析和综合、抽象和概括得出对概念、原理的本质的、规律性的认识。例如,初中讲燃烧概念时,就是通过让学生观察木炭、硫磺、镁带、细铁丝、蜡烛等多种物质,在氧气里或空气里十分动人的燃烧景象,找出这些现象的共同特点,再概括出燃烧的初步概念。这样做了学生获得的概念亲切又深刻。接着,可以向学生介绍关于燃烧的“燃素学说”,和它被拉瓦西的“氧化学说”推翻的经过,以说明理论要受实践的检验和扬弃。根据人们长期对燃烧现象的观察,“燃素学说”正确地认识到燃烧伴有发光和发热,又根据大量物质(主要是有机物)燃烧后留下较轻的灰和燃烧时有火焰迸出,“燃素学说”错误地认为在燃烧过程中,有“燃素”带着其自身的重量从可燃物中逸出,而空气的作用仅仅是起着带走“燃素” 的助燃作用。“燃素学说”是在实践基础上提出的,能解释大量燃烧现象,是化学中第一个把化学现象统一起来的伟大原理。但是它在解释金属烧成灰(氧化物)时重量增加遇到很大的困难。对燃烧现象有浓厚兴趣并有丰富化学实践经验的拉瓦西,进行了锡在密闭器中灰化实验。他使用天平称量而得知:锡灰化时所增加的重量恰好等于密闭器中空气减少的重量。在这个实验的基础上结合其它事实,拉瓦西得出燃烧是与氧的化合作用、同时放出热和光的过程。“燃素学说”被“氧化学说”所代替了。从以上的讲述中,学生可以体会到关于燃烧过程的初步理论,

是如何在实践中形成、受实践检验和在实践中发展的。

元素周期律的产生和发展,是辩证唯物主义认识论教育的又一好教材。从中我们可以突出的体会到实践是检验真理的唯一标准,而真理也在受实践的考验中树立权威。正是门捷列夫根据元素周期律的精神,大胆预言了多种未知元素的存在。尤其相当精确地预言了类铝(现称镓)、类硼(钪)、类硅(锗)等三种元素的存在以及它们的物理化学性质。这些预言为后来的实验发现所一一证实,其惊人的符合程度使科学界为之震动!通过实践的检验,元素周期律才被公认为真理,在化学中取得不可动摇的地位。当时有位科学家说:“镓元素的发现,可以说是元素周期系的就职仪式。”元素周期律成立之后并没有僵化,随着科学实践的发展,它经历了多次的改进、革新。用核电荷数代替了原子量表述元素周期律;新发现的许多元素在周期表中都找到了位置,元素周期表中的空位已逐渐被填上,元素周期体系日趋完整;近代原子结构理论的发展,又揭示了元素周期律的微观本质。这一切都巩固和发展了这个伟大的科学真理。

加强化学实验教学,培养学生敏锐的观察能力,加强实验过程中的理论思维,注意理论对实践的指导作用。逐渐使学生树立这样的信念: 理论的来源和归宿是实践。理论是否正确依实践的结果而定。实践,只有实践才是检验真理的唯一标准。

(二)关于“真理是相对的又是绝对的”的观点

真理是人们对客观世界及其规律的正确认识。相对真理是对客观世界有条件的、近似的、相对正确的认识。绝对真理是人们对客观世界的无条件的、绝对的、全面而完整的认识。绝对真理是由发展中的相对真理的总和构成的。每一科学真理尽管有相对性,其中都含有绝对真理的成分。

对学生进行真理的相对性和绝对性的教育,可以培植学生的改革意识,激励学生的革新观念和创造精神。

科学的原子模型已经经历了五个主要发展阶段:道尔顿模型、汤姆逊模型、卢塞福模型、玻尔模型和薛定谔模型。只要稍加分析就会发现, 按照历史发展顺序排列的这五个模型中,所含绝对真理的成分依次增多,而相对真理成分则随科学的进步不断变动和改进:道尔顿原子是坚硬不可分的实心小球;汤姆逊原子是可分的,有带负电的电子嵌在带正电均匀分布的小球里(如像葡萄干嵌在面包里);卢塞福原子模型有了原子核但只提到电子绕核运动,如行星环绕太阳运行。对电子的运动也没有确切的描述;到了玻尔模型就限制电子只能在某些许可的轨道上运动,还从理论上计算了这些许可轨道的半径,并得出运动着的电子在能量和角动量方而是量子化的结论。对电子的运动有了更丰富、更确切的描绘;薛定谔量子力学的原子模型对玻尔模型又作了扬弃。它否定了电子运动遵循确定轨道的概念,认为电子运动遵循统计规律,得用几率理论来描述电子的运动(电子云)。但又肯定玻尔理论的那些许可轨道恰好是电子运动最可能出现的空间区域,并以更自然、更合乎逻辑的方式得出玻尔理论所有正确的结果。

真理是在同谬误作斗争中产生和发展的。我们要教育学生,不要对错误的东西不屑一顾。错误往往是正确的先导,在批判旧世界中可以发现一个新世界。从上面介绍的关于燃烧过程的“燃素说”和“氧化说” 中,可以看到:没有“燃素”的谬论,就不能激起拉瓦西进行新的实验从而否定“燃素”的存在,正确的“氧化说”就不能建立。

通过进行这方面的教育,使学生认识到:要善于从错误中学习,这是一种更快、更有效的学习。真理是变动的、发展的、有活力的。任何真理都有正确和不正确的成分。真理既可信又可疑。世界上没有十全十美、完整无瑕的真理。真理所固有缺陷或迟或早要在实践中显露出来并得到改进。科学中的一切结论都有其正确的条件。没有一成不变的真理。

五、对学生进行辩证唯物主义教育的几点注意事项

进行辩证唯物主义教育要紧密结合基础知识和基本技能的教学,不牵强附会。教育内容要从教材中来,到教学中去,使之服从教学,加强教学和指导教学。用辩证唯物主义的观点来阐明化学概念、原理和基本事实。做到科学性、思想性(即教育性)和知识性三者相统一,熔合于一炉。

进行辩证唯物主义教育的基本方式,是通过化学基础知识和基本技能的教学进行有机地“渗透”,是“寓于其中”,而且“贵在不言中”。把教育内容熔合在知识中,再用知识本身的魅力去吸引学生。要使学生不知不觉地受到“感染”、“陶冶”,而收到潜移默化之功效。这样的教育方式才是自然的,才能入学生之心、脑,使学生信服和认同。不恰当地搬用哲学名词可能得不到应有的教育效果。

辩证唯物主义思想教育的内容,在教材中的体现有时明显,有时比较隐蔽。教师必须坚持用辩证唯物主义的基本观点处理教材,对教材内容深入分析,认真挖掘,才能发现和把握住。

进行辩证唯物主义教育要通俗易懂,符合学生的年龄特征和各个阶段的化学知识水平。要由简到繁,由浅入深,遵循思维发展规律和可接受原则。

进行辩证唯物主义教育,还要有总体的安排和设想。每一学年,每一学期,每章,每节,每堂课,都要有计划。每节课最多突出一、两个辩证唯物主义观点。