例谈中学化学教学中的哲学观念教育

卢晓平

摘要：提出化学教学中蕴含学科本体基本观念、科学共用观念和哲学观念三个层次的科学观念。结合教学实际，列举中学化学教学中蕴含的辩证唯物主义观念的具体表现和教学意义，认为辩证唯物主义哲学观念教育将有助于学生理解和养成其他层次的科学观念。

关键词：科学观念；哲学观念；辩证唯物主义

文章编号：1008-0546（2016）05-0011-02 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.004

化学教学中蕴含着众多科学观念，大体上可以分为三个层次：关于学科本体的化学基本观念如化学元素观、化学微粒观、化学能量观、化学变化观等；自然科学与人文社会科学共同适用或分别适用的科学观念如科学本质观、科学价值观、科学方法观等；具有普遍意义的适用范围最广的哲学观念如物质观、世界观、人生观、价值观等。科学观念的这三个层次从个别到一般，从特殊到普遍，既互相区别又互相联系。

目前，我国中学化学教学中科学观念教育的研究主要集中上述科学观念的第一层次和第二层次上[1-3]，而对科学观念的第三层次即哲学观念教育的研究鲜见报道。由于哲学是对世界整体的概括，它揭示了自然界、人类社会、人类思维发展最一般的规律，因此具有普遍意义的哲学观念往往渗透到上述科学观念的第二层次乃至第一层次，作为其世界观和方法论基础。正如恩格斯所说：“自然科学家可以采取他们所愿意采取的那种态度，他们还是得受哲学的支配。[4]”在学科教学过程中挖掘哲学观念教育契机，理解哲学对实际生活和学习的普遍意义，将有助于学生理解和养成其他层次的科学观念。本文结合教学实际，试图从不同教育情境包括化学史教育、化学理论教育、化学探究实践活动等角度，通过举例说明讨论哲学观念在中学化学教学中的具体表现和教学意义。

一、化学史教育中的辩证唯物主义哲学观念

中学化学教学中的化学史教育，主要包括介绍化学概念、理论的提出和演化过程，化学元素的发现历史等，从中至少获得两方面的哲学认识：

一是科学知识，包括教科书中的化学知识，并不是绝对正确的，需要不断地补充、发展和完善。有些理论或假说在一定历史条件下看来是正确的，但随着时代的进步，科学技术手段的发展，也有可能被证明是错误的，因此，在科学知识的学习过程中应采用辩证唯物主义的发展的观点来看问题。例如人类对原子结构的认识，从最初道尔顿认为的原子不可再分，到汤姆生、卢瑟福发现电子和原子核，再到玻尔及近代量子力学模型建立，以及夸克的发现，随着科学技术的发展，人类对原子结构的认识不断发展、变化，也许今后还有可能在新技术的支持下发现新的微粒或对现在认识的原子结构模型进行修正。

二是通过科学家的研究故事理解和掌握一系列的科学方法的应用，树立敢于质疑、不畏艰辛、严谨求实的科学精神。例如凯库勒对有机结构的研究，大家较为熟知的情况是他通过梦的启示提出苯分子结构假说，但这并非偶然。凯库勒先是学习建筑学而后改学化学，这使他成为一位具有浓厚“建筑”构造特色的化学家[5]。在研究苯分子的结构时，凯库勒先后提出了几十种可能的排法，但经过仔细推敲后，都被他一一否决。在疲惫不堪的情况下，他在安乐椅上睡着，梦见六个碳原子组成的“蛇”咬住自己的尾巴。凯库勒惊醒后，立即画出几种可能的结构，根据他本人提出的碳是四价元素，最终确定苯分子中的碳原子是单双键交替的环状结构[6]。所谓“日有所思，夜有所梦”，正是凯库勒不断地思考、论证，才会在梦中获得灵感，产生顿悟。科学发现的过程往往是在原有经验知识的基础上，敢于质疑、善于假设、不断检验的过程，是继承与创新的对立统一[7]。

二、化学理论教育中的辩证唯物主义哲学观念

化学理论教育是化学教育的最主要形式，在中学化学理论教育过程中充分体现了唯物辩证法的联系、发展的观点。

1. 化学理论教育中的联系和发展的观点

物质世界的联系是普遍又多样的。事物的联系通过它们之间的相互作用表现出来，构成事物的运动，运动引起变化，变化的基本趋势是发展[8]。例如在化学反应过程中通常都存在原子的重组、化学键的断裂和形成，能量的变化，对于氧化还原反应还存在电子的转移，即便同样研究反应过程中的能量变化问题，不同类型的反应也可能表现出化学能、热能、电能、光能等不同形式的能量转化；化学微观世界中原子内核外电子围绕原子核在一定的轨道上运动，原子通过得失电子形成能量更低的稳定离子或通过共用电子对形成分子，无数原子、离子、分子通过不同的微粒间作用力构成宏观可见的物质，物质之间可以相互转化，多种多样的物质及其相互转化构成了丰富多彩的物质世界。

许多化学原理现象与其他科学原理现象相互联系，共同体现了人类社会与自然界发展的哲学规律，例如元素周期律与自然界的四季交替、物理学上的简谐振动、人的生老病死等共同体现了人类社会与自然界的周期性变化和发展的规律；化学平衡与生物代谢平衡、物种生态平衡、经济社会平衡等共同体现了运动与平衡的矛盾关系，世间万物无不是在动态的平衡与不平衡之中不断地运动发展的。

2. 化学理论教育中的矛盾规律

任何事物都是多种矛盾构成的复杂体系。化学理论学习过程中存在着化合与分解、氧化与还原、正反应与逆反应、阴极与阳极、平衡与移动、吸热与放热、沉淀与溶解、静电斥力与静电引力等多种矛盾关系，各种矛盾关系之间的力量是不平衡的，有主次矛盾之分，事物的性质由主要矛盾决定，主次矛盾相互制约、互相转化。例如离子、原子构成物质时，静电斥力和静电引力是矛盾的双方，两者随着微粒间距离的变化，双方的主次地位也发生变化，最终达到静电平衡，形成特定的晶胞结构。再如弱酸酸式盐（阳离子不水解）同时存在弱酸根的电离平衡和水解平衡两个矛盾，当其电离平衡成为主要矛盾时溶液呈酸性如NaHSO3溶液，当其水解平衡成为主要矛盾时溶液呈碱性如NaHCO3溶液，不同溶液的具体条件不同，主要矛盾不同，将导致溶液酸碱性的变化。

3. 化学理论教育中的质量互变规律

任何事物都是质和量的统一。在化学中，物质的量多种多样，如原子量、分子量、电子数、质子数、原子数、质量、熔沸点、密度等。在一定限度内，量变不会改变事物的质，一旦超出这个限度，事物的量变，就将引起质变。发生质变后，新的质在新的限度内产生新的量变，从而推动事物的不断发展。

例如同样是氧原子组成分子，由于组成的氧原子数目的量变导致了氧气与臭氧在质上的区别，而这种质的区别又引起两者在熔沸点、颜色、气味等量上的区别。这种由于原子组成数目的量变引起的质变，在化学中比比皆是。比如H2O与H2O2、NO与NO2、PCl3与PCl5等，在有机物中这一点表现得更加明显，随着原子组成数目和连接方式的变化，组成了种类繁多的有机系列化合物。不仅如此，门捷列夫元素周期表的编制也被认为是质量互变规律的应用。元素周期表中的元素的化学性质的质是由其原子量的量决定的，因此，门捷列夫根据原子量排列的元素系列中，发现各种空白，表明有相应的新元素尚待发现，并近似预言了它们的比重、原子量等性质。无怪乎恩格斯称化学为“研究物体由于量的构成的变化而发生质变的科学[4]”。

三、实验探究活动中的辩证唯物主义哲学观念

与其他自然科学一样，化学是一门以实验为基础的学科，实验探究活动贯穿化学教育的始终，是学生通过亲身体验，理解化学反应现象的本质，提升综合能力和科学素养的重要途径。在实验探究活动中应帮助学生建立以下两方面的哲学认识。

首先，实践是检验真理的唯一标准，通过实验探究活动验证或得出科学结论，所得的科学结论又进一步应用于实践。实验探究过程中有时会出现与预计现象不符的情况，此时应本着严谨求实的科学态度，实事求是地具体分析反应过程中是否涉及影响实验结果的其他因素或副反应，而不能随意篡改实验现象和数据。例如研究原电池原理时，锌铜原电池中若锌片不纯，往往在锌片表面也会产生气泡，这一与预计现象不同的情况，若学生养成在实验中如实记录并提问、研究的良好实验习惯和科学精神，将是提出金属腐蚀形成微电池原理的很好时机。

其次，实验是一种科学实践活动，在实验探究的过程中要遵循一定的探究程序，综合运用一系列的科学方法解决实际问题。实验过程中除简单的观察和记录等实验方法外；往往用到复杂实验的条件控制、比较、分类、归纳、概括等逻辑思维方法，甚至要利用数学工具如图像、公式等进行研究。例如，测定反应速率的影响因素，可以定性的设计实验，通过控制变量，分别讨论浓度、温度、催化剂对反应速率的影响；也可以定量地测定具体反应如硫代硫酸钠与稀硫酸反应的沉淀生成时间，从而计算反应速率数据；甚至可以测定具体反应过程中的时间-速率图，如用传感器测定大理石与稀盐酸的反应过程中二氧化碳体积随时间变化的曲线，从而分析浓度、温度对该反应同时作用时的情况。不同的层次的实验，使用到不同层次的科学方法。

中学生对哲学的接触比较粗浅，他们大致了解哲学的基本原理，但却没有意识到要将哲学思想应用于科学的学习过程中。因此，在中学化学教育中的哲学观念应用不能靠生硬地说教，而应注重于将哲学教育与化学基础教育的有机结合，如在化学史教育中注意呈现科学发现的前因后果，避免简单罗列理论发展的演化历史，使学生学会质疑，树立严谨的科学研究精神；化学理论教学中避免将知识教得过死，而应当从联系、发展的观点，既论证其科学性，又阐明科学知识的发展性，启发学生的科学创新精神；化学实验探究活动的指导中注重学生科学实验习惯、操作技能的养成，培养他们的钻研能力和逻辑思维能力，从而潜移默化地形成严谨求实的科学作风。

参考文献

[1] 梁永平.化学科学理解的基本视角及其核心观念[J].化学教育，2011，（6）：4-7

[2] 吴俊明，吴敏. 化学课程中的科学观念教育——关于科学观念和科学观念教育的思考之二[J].化学教学，2014，（5）：3-6

[3] 毕华林，卢巍. 化学基本观念的内涵及其教学价值[J].中学化学教学参考，2011，（6）：3-6

[4] 恩格斯著. 自然辩证法[M].于光远等，译.北京：人民出版社，1984：68，79-81

[5] 山岗望.化学史传——化学史与化学家传[M].北京：商务印书馆，1995：244-245

[6] 张德生.化学史简明教程[M].合肥：中国科技大学出版社，2009：99

[7] 中国自然辩证研究委员会化学化工专业组.化学哲学基础[M]. 北京：科学出版社，1986：97-111

[8] 教育部社会科学研究与思想政治工作司.马克思主义哲学原理[M].北京：高等教育出版社，2003：60-64