用哲学观建立化学思维

姜红

化学思维就是要求学生能把已知物质组成、结构、性质及其变化规律，进行分析综合、比较、概括得出化学概念和化学原理；能够应用从一般到特殊和从特殊到一般的方法来认识物质及其变化规律；能够应用有关化学原理来判断、推理得出物质具有何种特征，发生何种变化的一种思维能力。在高中化学教学中，很多学生觉得化学方程式繁多，知识零散，化学反应原理难懂，需要记住特例太多，感觉知识容易遗忘。这部分学生的问题在于还不具有良好的化学思维能力。化学教学中，教师不能只注重知识的传输，更要注重学生思维能力的培养。思维能力是人一生发展所必需的核心能力。有针对性地培养学生良好的思维方式、创造性思维习惯和解决问题能力，远比让学生牢记学科知识更重要。通过思考深刻理解自己学到的知识、充分运用知识；通过思考深化记忆；通过思维强化理解，才能构建系统的学科体系。具有了化学思维，将来即使一个方程式也不记住，只要能够解决一般的化学问题或者能够找到解决问题的方法，就达到了素质教育、终身教育的目的。从哲学上来讲，任何事物都是普遍联系的，是不断发展变化的。普遍性与特殊性、整体与局部、主与次、质与量、可能性与现实性、因与果、本质与现象、运动与静止等对立统一的规律在化学学科中普遍存在。用哲學的观点建立化学思维，在高中化学学习中可以起到事半功倍的效果。

一、事物是对立统一的

事物自身包含的既对立又统一的关系，叫矛盾。对立统一在化学中能找到相当广泛的示例，物质分类中的“混合物和纯净物”、“单质和化合物”、“酸和碱”、“金属和非金属”等；化学变化中的“化合反应和分解反应”、“吸热反应和放热反应”、“正反应和逆反应”、“中和反应与水解反应”、“氧化反应与还原反应”、“得电子与失电子”等；化学平衡中的“正反应速率和逆反应速度”、溶解平衡中的“溶解和结晶”等；电离理论中的“阴离子和阳离子”、“强电解质与弱电解质”、“共价化合物与离子化合物”、“两性氢氧化物的酸式电离与碱式电离”等；电化学中的“正极和负极”、“阴极和阳极”等；元素周期律中的元素的“金属性和非金属性”等对立统一的关系。原子核与电子，阳离子与阴离子，氧化与还原，得电子与失电子，平衡体系从整体上看，都是中性的、守恒的、平衡的统一关系，符合“中庸之道”。在方程式的书写、离子共存、化学计算等方面常常用到质量守恒（原子个数守恒）、电荷守恒、得失电子守恒，通过对这些对立统一关系的比较、归纳、理解形成化学思维，建立“守恒”观念。

二、事物是普遍联系的，规律具有普遍性与特殊性

事物是普遍联系的，规律具有普遍性。数以亿计的物质都是由100多种元素组成，一张周期表，把大千世界全部浓缩进来了，周期律和周期表，是学习化学的核心主线。元素及其化合物的学习中，要善于灵活运用周期表和周期律。在每个“族”中找一两个元素作代表，详细研究它的存在形式，单质、氧化物、氢化物、氧化物对应水化物以及盐类，对于不同的物质又分别研究其物理性质、化学性质、制法、用途等等。依据“相似性”（或者叫“通性”）、“特殊性”和“递变性”三种方式，推导出同一族其它物质的相关知识，达到触类旁通、以一当十的效果。又比如，学习离子反应和氧化还原反应时，了解到酸和碱反应的实质是质子（H+）的转移。反应的方向总是朝着生成更难电离的、更弱的酸碱的一方进行的， 符合 “强强生弱”、 ”你强我弱” “正易逆难“、“强强优先”等规律。比如，据“强强优先”原则，推测“左上右下可反应”。

由此及彼，强氧化剂可以与强还原剂反应，难溶电解质可以转变为更难溶的电解质、难电离的物质可以转变为更难电离的物质。通过普遍联系的哲学观点，加深理解各类反应的实质和内在的联系，判断哪些反应可能发生，为什么会发生，什么条件下发生。从记忆繁多的方程式中解脱出来。

规律具有特殊性：比如酸具有酸的通性，大多可以与活泼金属产生氢气，但浓硫酸、硝酸等强氧化性酸不行；比如酸大多可以使酸碱指示剂变色，但酸性很弱的石炭酸等不行。比如酸性氧化物可以与水反应生成酸，但二氧化硅不行。比如原电池中做负极的金属还原性更强，但镁-铝-氢氧化钠溶液组成的原电池例外。强酸制弱酸常见，但弱酸H2S可以和CuSO4溶液反应，得到强酸H2SO4；浓磷酸可以和氯化钠固体反应生成HCl。总之，在学习中既要从特殊性中概括出普遍性，又要在普遍性的指导下去研究特殊性，根据事物的内因外因，具体问题具体分析。

三、认清整体与局部、主要与次要

学习时不能机械生搬硬套，在处理复杂问题时要根据对象，分清整体与局部，主要和次要矛盾，才能快捷、准确地解决问题。比如在书写离子方程式时，盐酸中不存在HCl分子，要拆写成H+和Cl-；但醋酸溶液中醋酸电离程度小，主要以CH3COOH分子形式存在，不能拆；CaCO3虽然是完全电离但因为溶解度较小，形成悬浊液，还是不能拆。比如同样是Ca（OH）2，对澄清石灰水和石灰乳处理就不同。又比如氯水和一些还原性物质反应时，因氯气是主要溶质，通常用Cl2或Cl2和H2O表示反应物，而不用HClO。比较NaHSO4溶液、NaHCO3溶液、NaHSO3溶液、醋酸溶液等离子浓度大小时，要分清强电解质与弱电解质、电离程度与水解程度的大小、主次，才能写出正确的关系。比如SO2、NO2、H2O2、Fe2+都既有氧化性又有还原性，但性质各有侧重。碳酸钠溶液中存在碳酸根的水解平衡和水的电离平衡， 溶液中含有OH-、HCO-3、H+，它们可以共存，因为浓度很小可以忽略不计。向碳酸钠溶液中加入H+，达到一定浓度会反应，书写方程式时，如果不分主次，会错写成OH-+H+H2O，HCO-3+H+H2O+CO2↑。

总之，遇到复杂的多步反应、循环反应或多个平衡体系共存时，只需抓住始态和终态，把握全局、分清主次就能取得化繁为简的效果。

四、事物是不断发展变化的，是量变与质变的统一

世界上没有一成不变的事物，物质世界就是一个永恒变化发展着的世界。运动是绝对的，静止是相对的。“相对静止即平衡。”化学反应平衡非常直观地表明了这一点。当一个可逆反应处于平衡状态时，并不意味着正反应和逆反应都同时停止了，事实上正反应和逆反应仍然在进行着，只是它们的速率相等，相互抵消罢了，所以从表观上看反应物和产物在量上没有发生变化。平衡反映了事物矛盾双方势均力敌，处于暂时的相对的统一。平衡与非平衡在一定条件下可以相互转化。如在一定的温度、压力下，具有一定的配比的反应体系达到平衡时，如果改变温度、压力或量的配比诸条件中的任何一个，都可能使化学平衡破坏，但只要不再改变条件，那么经历足够长的时间后，反应体系将会再次达到平衡。非平衡和有序相关联，而平衡和混乱相关联，由非平衡到平衡以及由有序到混乱都具有自发倾向。运用这些哲学观来理解化学平衡体系、化学反应进行的方向，会有豁然开朗的感觉。endprint

世界上任何事物的变化，都是量变和质变的统一。质变是量变的必然结果。

元素周期律就是非常生動的实例。在元素周期表中随核电荷数的增加，原子半径依次减小，金属性递减，非金属性递增，但当最外层电子数增大到8个电子时，原子半径出现突变，随后又呈现出金属性与非金属性递变规律。二氧化锰和浓盐酸加热时可制得氯气，和稀盐酸就不行；次氯酸钙和稀盐酸发生复分解反应得到次氯酸和氯化钙，但和浓盐酸反应则发生氧化还原反应得到氯气；浓硫酸和稀硫酸的性质大为不同；利用方程式进行化学计算时，一定要判过量……，不胜枚举。

事物的发展是内因和外因共同起作用的结果，在观察事物、分析问题时，既要看到内因，又要看到外因，坚持内外因相结合的观点。碘化氢气体不能用浓硫酸干燥 ：2HI+H2SO4（浓）I2+SO2↑+2H2O，但是二氧化硫气体可以使碘水褪色：I2+SO2+2H2O2HI+H2SO4但是该反应不是可逆反应（硫酸浓度不同），铜片投入到浓硫酸中，没有明显变化，加热后反应激烈。SO2-3小实验、科技活动等形式并结合当地的资源条件，不拘泥于器材、场所的限制，开动脑筋利用身边的坛坛罐罐进行实验，适当增加实验内容，增加学生动手的机会，培养学生的创新能力。

三、改进创新，开展问题策略的实验教学法

问题策略指化学实验改进与创新的课题主要来源于化学实验教学的实践，在实验教学和实践中发现问题、提出问题，通过改进和创新去解决问题。例如，NaOH溶液滴加酚酞试液后会呈现红色，但变红的溶液一段时间后会逐渐褪为无色，这与教材提供的反应现象有悖。这是为什么？教师要注意引导学生观察实验现象，特别是应适时提醒学生观察那些不明显或稍纵即逝但却反映变化本质的实验现象，以培养学生敏锐的观察能力。在实验教学过程中，教师要根据实验现象，适时提出启发性思考题，增补启发性实验，引导学生用所学知识解难释疑，使认识深化。如何通过改进实验避免溶液红色的褪去，从而较好配合酸碱盐反应一般规律的教学，这就成了改进与创新实验的一个课题。问题策略要求教师善于引导学生发现问题，特别是广大的初中生，在刚刚接触化学这门新学科时要始终保持一颗具有科学观点的好奇心，才能具有抓住问题不放的探究精神，这也是培养学生问题意识、创新精神的重要途径。

在这里有必要说明，实验教学不能为探究而探究，而应为适宜探究的单元、课题找到问题的切入点。有的探究课侧重于实验仪器和药品的选用，有的侧重于实验的设计创新，有的侧重于物质性质的研究，有的则是课本知识的对比和深入等等，探究的选题和内容的确定也都是开放式的。当然，科学探究能力绝不是通过一两个实验就能完成的，它是一项长期的任务，需要教师立足于教材的基础上，做到不盲从，不拘泥于教材而有所创新和发展，充分挖掘教材中的类似课题，依据教育对象的实际情况，努力使学生形成科学精神和科学态度，提高学生自主探究能力与自主学习能力，使学生不再只是听化学、想化学，而是在做中学、做中想，从而形成终生学习的意识与能力。

有没有探究价值，不仅要考虑学生主体的需要，还要考虑学生所处的学校是否具备进行实验探究的条件。如果一个化学实验问题对于促进学生科学探究能力的发展具有重要的作用，但是，解决该实验问题所需的化学实验药品和仪器，在学生所在学校并不具备，难以用其他方式来代替，那么这个化学实验问题对于学生来说，也不算有探究价值。因为，它对学生的科学探究能力的发展只具有潜在的价值，而不具有现实的价值。所以，教师提供的探究问题应该要通过自己精心的筛选，既要符合学生的学情，又要符合学校的实际。

四、优化设计，确保实验的有效性

有些演示实验容易产生局部的环境污染或实验效果不够明显。因而为强化学生的环保意识，要提倡无污染实验设计，培养学生的绿色化学理念；为追求最佳实验效果，要注重对有缺陷的实验方案进行改进或增补，必要时借助多媒体手段，将微观现象宏观化、系列现象分解化，提高了演示效果，确保实验的有效性。例如：做分子运动的实验时，学生不容易观察到罩在大烧杯内小烧杯里的无色酚酞试液变色，为突出分子扩散性的特征，可将高中教材中的演示实验“魔棒生烟”引入到了初中化学的课堂上，通过两支分别蘸有浓盐酸和浓氨水的玻璃棒相互接近时产生的白烟，让学生清楚的认识了肉眼无法观察到微小粒子在不断运动的性质，并取得了满意的实验教学效果。

总之，新课程标准在强调课堂实验教学的同时，倡导学生进行课外自学能力和创造能力的培养，积极尝试以实验为载体的多种教学方式，并引导学生在课堂学习之外展开对社会、生活中化学问题的钻研，使学生能在更广阔的时间和空间去学习和体验化学的乐趣。创设条件改进实验教学的方式方法，无疑会对学生的学习能力起到很好的培养。但由于初中学生的个体差异，而不可能对所有的实验教学问题均统一采取探究的模式进行，所以教师应最大限度地发掘实验探究的深层内涵，应有计划地根据学校的实际情况进行有目的探究实验活动。只有这样才能更好发挥实验教学中探究活动的作用，学生也可从中收获更多的实践知识，提高自身的科学素养。endprint