自然辨证法在化学中的应用研究论文

自然辩证法结课论文

浅析自然辩证法在化学实验科学中的应用

化工翟云鸽

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一、问题的提出

化学学科基本观念的形成是中学化学新课程目标之一。学科观念是对该门学科的总观性，综合性的认识和体验，有别于具体的学科知识而处于其上位，具有概括性并起着一定的指导作用，是行为的先导。化学教育和教学应该引导学生形成怎样的化学基本观念，才是抓住了问题的核心?从处于高层次的哲学角度来考察，除了建构元素观、微粒观、化学反应与能量观、化学分类观、质能守恒观和化学价值观等基本观念之外。还可以通过自然辩证法中具有发展性的两个重要内容——自然观和方法论得到若干指导与启示。自然辩证法作为一门哲学性质的交叉学科，是马克思主义自然观和历史观相统一的理论。由于以自然界发展和科学技术发展的一般规律、人类认识和改造自然的一般方法以及科学技术在社会发展中的作用为研究对象，唯物辩证法的自然观与方法论便无可厚非地奠定了自然辩证法的两大基石[1]。从自然辩证法的视角出发，基于生态自然观和科学认识的方法论。

二、基于生态自然观的生态化学观及其形成

2．1从自然辩证法的生态自然观看生态化学观

生态自然观是20世纪中叶以来自然辩证法在自然观方面的新发展，其基本思想是强调生态系统的生命性、整体性、自组织的开放性、动态平衡性。生态自然观认为人类是生态系统这个生命共同体中平等的一员，需要尊重其他生命，并自觉维护生命共同体的和谐与稳定，与自然一同协调地进化和发展。基于生态自然现形成的生态化学观，就是用生态理念来看待化学及其发展，强调化学系统的整体、开放和平衡，尤其在运用化学知识解决问题时不仅要考虑实效。更要从原子经济性和可持续发展角度，注重与社会、自然的协调，以此体现生态自然观的基本原则。学生基本的生态化学观可以主要体现在两方面：①对待化学学科本身时．既能透过表象领会化学实验绿色化的深远意义，形成绿色化学实验观，并能进行绿色化学实验，又能从绿色化学和可持续发展的高度，远瞻并践行化学学科的发展。②看待社会与生活时，能感受到化工生产、合成材料．食品分析、水质检测、能源利用等领域里化学的用武之地，同时也能辩证地分析并体会到在这些实际生活生产中．所处理的化学问题和多元化的环境保护所尚存的不足之处，等等。

2．2生态化学观的形成呼唤生态教学观

观念体系的构建不是一蹴而就、一步到位的，化学基本观念是通过学生以相关的化学知、技能和方法等化学学习为载体，在看待周围事物并处理化学问题的过程中逐渐形成。生态化学观的形成呼唤生态教学观。建构生态教学观，主题在于和谐与发展，关键词指向化学课堂

教学上的：尊重、平等、稳定、平衡、发展。如果说教室只是一个无生命的简单空间，那么课堂则应是因生命的存在而蕴涵无限生机的生态教学之所。要实现化学课堂的生态教学，关键在于化学教师具有生态教学观。首先，教师应把因生命而存在的课堂视为生态课堂，将课堂教学视为生态系统，按课堂生态系统的规律进行教学，努力使课堂这个生态系统充满生命的活力。教师要真正做到尊重生命，尤其是尊重学生的生命。其次，生态教学观需要营造和谐的课堂教学环境。学生在宽松、民主、平等、和谐的学习环境中，可以轻松愉快的学习与探究，因而有利于他们聪明才智和创造潜能的展示与发展。再有，生态教学观呼唤开放的课堂。自组织的开放性与动态平衡性是生态系统的基本思想与特征，当然也是课堂生态系统的基本思想和特征。此外，生态教学观还需要教师用心去挖掘化学教材中显性与隐性的生态教学内容，将生态理念与生态化学观的形成有机结合。

三、基于科学认识方法论的实验探究观及其形成

3．1从自然辩证法中科学认识的方法论看实验探究观

科学认识不同于其他的认识之处，体现在科学认识方法的创造和使用。在形成科学认识和创立科学理论的历程中．经历的科学认识过程有：科学问题的提出．科学事实的获取、科学假说的形成、科学理论的创立以及科学理论的评价和检验等。在科学研究上，实验方法既是获取科学事实的方法，又是对科学理论进行实践检验的方法。旨在提高学生科学素养的化学新课程，提出了让学生通过经历科学探究的过程，学习科学探究的方法．并培养探究能力的课程目标。这里的“科学探究”主要是由提出问题．猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与绪论、反思与评价，表达与交流等活动环节组成[2]。这一探究过程尽管有别于科学研究所经历的科学认识过程，但却大同小异，走的是一条。再发现”的探究之路。故，化学教学中科学探究过程和方法正是科学认识方法论的体现。实验的方法是自然科学方法论体系下化学方法论的重要组成部分，化学经由实验方法，找到了人类与自然进行真实对话的主要途径。以实验为基础不仅是化学学科的特征，还是化学教学的特征。所以，化学学科通过实验进行实验探究，学习科学探究的过程与方法，形成实验探究观是其他学科所不能比拟的。学生实验探究观的形成，不仅有利于学生化学的科学学习，而且有利于日后对事物的科学认识与探究实践，体现了科学认识方法论的形成。

3．2实验探究观的形成与实验探究教学

学生实验探究现是在大量实验探究的实践活动中逐步形成的，是实验探究教学的产物。实验探究教学首先要求师生，特别是教师要树立以实验为基础的教学现。全面地认识化学实

验的多样功能与多重含义．把实验作为中学化学课程目标的重要内容和有效的实现途径与方法，贯穿于化学教学的全过程，并把学生作为实验教学的主体，充分发挥学生在实验探究教学中的主观能动性。第二，就是要把实验作为一种探究活动，强调实验探究教学。充分利用实验探究解决化学问题，引领学生经历对典型化学实验事实、经典实验史实、社会中的化学问题等的探究活动，让他们从中学会探究过程和方法。第三．重视结合化学学科发展史，尤其是化学实验探究史进行教学。化学史这座几度累积、历经沧桑而发展起来的巨大宝库，积蓄着物质的和精神思维的无价财富，是一部不断前进的认识史和不断创新的实验探究方法史。发挥化学学科发展史的作用，不仅可以使学生学到科学探究的方法和技能．而且可以获得良好的科学品质与科学精神，增强人文素养，树立科学价值观，进而促进实验探究观的形成。第四，学生实验探究观的形成离不开大量的实验探究实践活动．离不开实验探究成就感的获得，离不开感性到理性、个别到一般的思维的飞跃。故在实验探究教学中，教师应不失时机、恰到好处地引导学生对实验探究的过程与方法、目的与结果进行理性思考，逐步提升并形成实验探究观。

四、化学世界是物质的世界

4.1物质之间具有联系

马克思主义辩证法认为，事物之间以及事物内部各要素联系是普遍的，但它是有条件的。这告诉我们要坚持联系的观点看问题。元素组成单质和化合物，常见的无机化合物有氧化物、酸、碱、盐，单质和以上化合物是可以相互转化的。例如氢气和氧气作用，燃烧生成水(即氢的氧化物)，水通直流电就又分解为氢气和氧气，这种例子还有很多，氟在低温和暗处与氢化合为氟化氢，氟化氢溶于水生成氢氟酸，氢氟酸可以和其他碱，如氢氧化钠生成氟化钠；反之，氟化钠遇盐酸就可转化为氢氟酸，而氢氟酸高温加热则分解为单质氟和氢。值得注意的是物质间具有联系，在一定条件下可相互转化，这里强调“一定条件”，这也是化学反应必须注明反应条件的原因，在化工生产中，同样的原料不同的条件可生产出不同物质的例子比比皆是，如甲烷和单质氯在常温下不反应，在光照条件下反应生成氯代甲烷，而且根据光照时间、甲烷和氯的比例不同分别主要得到一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷及四氯甲烷。在教学中，强调事物间及事物内部的普遍联系，突出举一反三的思想，引导学生自由思考、自主学习。

4.2质量守恒定律

恩格斯说过，物质是既有的物质，是既不能创造也不能消灭的东西。它表明自然界的物

质既不能创造，也不能消灭，它只能在不同存在形式间转换。在化学反应中，反应前后各物质的质量总和不变，这就是说，在任何一种与周围隔绝的体系中，无论发生何种变化或过程，其总质量始终保持不变。或者说，任何变化包括化学反应和核反应都不能消除物质，只是改变了物质的原有形态或结构，所以该定律又称物质不灭定律。化学方程式配平的理论依据就是这一定律。后来，科学家把这一定律发展成为质量守恒定律。这一定律除了在普通化学中随处可见，在化学化工的一些应用性课程中也是必须掌握的基础定律，如在化T原理课程中，其所有计算都基于“三种衡算”--质量衡算、能量衡算、动量衡算，这三种衡算的理论基础就是质量守恒定律、能量守恒定律、热力学第一定律及牛顿第二运动定律。在教学中，我们先介绍理论基础再讲解计算过程，让学生在质能守恒的原则下分析各影响因素，这样对书中相应公式就不难理解了。例如介绍水的三种状态，就强调只是存在的状态不一样，化学本质是一样的，水不会因为结成冰而质量增加，也不会因为蒸发成水蒸汽而质量减少。

4.3物质是运动的

恩格斯说，运动包括宇宙中发生的一切变化和过程，从单纯的位置移动起直到思维。运动是物质存在的方式，是物质的固有属性，所以运动和物质是不可分割的。热是物质的一种运动形式，是大量分子无规则混乱运动的宏观表现。碘的升华、水的蒸发、硫化氢气体散发出特有的臭味、环己烷在常温下存在几种构型以及化学工程中讨论的对流传热问题，还有石油、煤的形成，蛋白体在一定自然条件下不断新陈代谢、自我更新的过程等，都是分子运动所致，即使是固体物质中的分子、原子或离子，也都在其平衡位置上不断振动。因此，运动是普遍的、永恒的、无条件的、绝对的。在教学中；让学生认识到世界是永恒运动着的物质世界，相对静止状态只是物质运动的特殊形式，物质和运动是不可分割的，这样在学习中对一些现象才理解得更透彻。

五、化学世界的矛盾论与对立统一思想

5.1对立统一是普遍的

对立统一规律是唯物辩证法最根本的规律，也是辩证法的核。化学中的事物处处存在对立统一的关系，如化学平衡中的正、逆反应，电离平衡中电离与结合，沉淀溶解平衡中的沉淀与溶解，氧化还原反应的氧化和还原，还有酸和碱、亲电与亲核、消除与加成等都充满了矛盾，既对立又统一，并在一定条件下相互转化。对立统一也表现在物质结构中，阴阳粒子问的静电作用形成阴阳离子间的引力，这种引力形成稳定的化学键，同时原子之间、电子之间存在斥力，这种引力与排斥的矛盾在“一定范围”内，达到了力的平衡，而统一在稳定

的离子键中。运用对立统一的观点学习和掌握化学中这些矛盾概念，有助于加深对这些概念的理解和记忆。同时在教学中可加入做人处事的平衡观点，做到教书更要育人。

5.2矛盾的普遍性和特殊性

矛盾是客观的、普遍的，但不同事物和过程中的矛盾又有各自的特殊性。门捷列夫发现了元素周期律以后，以周期律为基础，修订了一些元素的原子量，科学地预言了后来被称为镓、铊、锗的未知新元素“类铝”、“类硼”及“类硅”的存在和性质，并在周期表预留了空位。正因为元素周期表揭示了元素的共性和同周期或同族元素性质结构上的发展趋势，利用这种矛盾的普遍性和特殊性，使得其具有强大的预测功能，并且从独特角度证实了自然界物质性的统一。这种普遍性和特殊性或者说是共性和个性，在化学世界中还有很多常见例子，酸与活泼金属作用放出氢气，这是酸的共性，但硝酸和浓硫酸具有强氧化性，跟金属反应得不到氢气，这是它们的特殊性；又如有机化合物中酮和醛都能发生加成反应、a一氢的反应、还原反应等，但醛却具有特殊的氧化反应，如银镜反应、斐林反应，这一特殊性可用来鉴别醛和酮。我们在教孛中要善于把握共性和个性，可达到更好的教学效果。

5.3化学世界的发展是前进性与曲折性的统一

化学世界的发展是前进性与曲折性的统一，但新事物一定能战胜旧事物，尤其是新事物具有无可比拟的优越性，它在旧事物的基础上产生，抛弃旧事物中消极的，吸取发扬旧事物中合理的，增添旧事物根本没有的、富有生命力的新内容。即我们在对待国学时常说的一句话“去其糟粕，取其精华”。对化学世界的认识就经历了这样一个过程，我们来看看质量守恒定律的发展过程，l7世纪末、18世纪初出现的燃素说——解释了燃烧现象甚至整个化学学科，它认为空气是纯净物。在解释燃烧现象时，有的物质燃烧时质量增加是因为燃素进去了，而燃烧时质量减小是因为燃素出来了。燃素说对燃烧现象恰好做了颠倒的解释，把物质化合的过程描述成了分解的过程，但是却以统一的理论解释了当时的大多数化学现象，帮助人们摆脱、结束炼金术思想的统治，使化学思想得到了解放，在化学的发展史上起到了积极的作用。当然后来我们知道燃素说是错误的，但就当时的历史条件而言，却能引导和启发人们去思考、探索，并不断地实践、验证、修正假说甚至得到新的发现。到18世纪70年代，氧气被发现之后，拉瓦锡证明氧在燃烧过程中必不可少，解释了燃烧后重量增加的现象，燃烧的本质终于真相大白，燃素说退出了历史舞台。自从爱因斯坦提出狭义相对论和质能关系公式(E=me2)以后，说明物质和辐射能，也就是质量和能量间可以相互转换，也更加证明在化学反应甚至是生活、生产的方方面面中，质量守恒定律是完全正确的。20世纪以来，核

能的研究成为热点，人们发现最剧烈的化学反应所产生的能量也远远不及原子核裂变所产生的能量。比如1000g铀235裂变的结果放出8．23"1016J~量，于是人们对质量守恒定律有了新的认识。在20世纪以前，质量守恒定律和能量守恒定律被认为是两个独立基本定律。而现在科学家则将这两个定律合二为一，称为质能守恒定律。人类认识规律的发展是波浪式前进，螺旋式上升的过程，学生对化学概念的理解及正确化学思想的建立，也是逐渐加深的过程，同时在化学学科的学习中，我们必须具备创新精神，才能推进科学技术的发展。

参考文献

[1]黄顺基主编．自然辩证法概论[M]．北京：高等教育出版社，2004．

[2]中华人民共和国教育部制订．普通高中化学漂程标准(实验)[M]．北京：人民教育出版社，2003．

[3]胡良贵，刘宁．科学观与科学方法论[M]．成都：四川大学出版社，2000，(5)：110．

[4]王秀玲．辩证法原理的化学例证．邢台学院学报，2007，22(2)：122~123．