化學(xué)教育,以哲學(xué)的視角

化學(xué)作為自然科學(xué)的一門分支，同樣滲透著哲學(xué)的靈性與光芒。化學(xué)，作為一門科學(xué)，同人類探索世界的歷史一樣古老，這一點(diǎn)，翻開任何一個(gè)國家的科學(xué)發(fā)展史，不難找到佐證。可以說，化學(xué)是隨著人類一起長大的。

在化學(xué)教育中，如果我們以哲學(xué)的視角加以關(guān)照，以哲學(xué)的經(jīng)緯貫穿起來，那么這門學(xué)科將不再因?yàn)槠洮嵥椤⑸y、缺少系統(tǒng)性而被學(xué)生們視為畏途。

哲學(xué)研究自然、社會和思維的最一般的規(guī)律，化學(xué)是在分子、原子的水平上研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)、變化和應(yīng)用的自然科學(xué)。正是在這一點(diǎn)上，化學(xué)與哲學(xué)，尤其是與辯證唯物主義哲學(xué)有著密不可分的聯(lián)系。我們至少可以從三個(gè)方面找到這種聯(lián)系的根據(jù)。

一、世界觀的一致性

辯證唯物主義認(rèn)為物質(zhì)是世界的本原。化學(xué)的研究對象就是物質(zhì)，而微觀粒子最基本的特性就是運(yùn)動(dòng)。這一點(diǎn)可以由電子顯微鏡拍攝的某些物質(zhì)的分子、原子真實(shí)存在的照片證實(shí)，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察所獲得的物質(zhì)的氣味、有色氣體的擴(kuò)散、物質(zhì)的溶解、蒸發(fā)、凝固等實(shí)驗(yàn)事實(shí)，并運(yùn)用邏輯和辯證的思維方法或模型方法做出微觀解釋。

別外，還可以從質(zhì)量守恒、能量守恒定律中看到物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是有規(guī)律的；從原子光譜、分子光譜、紫外光譜、紅外光譜等現(xiàn)象可證明物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式是物質(zhì)性質(zhì)的反映；從有機(jī)化學(xué)的主反應(yīng)與副反應(yīng)可以得出物質(zhì)是普遍聯(lián)系、互相作用的結(jié)論。

二、認(rèn)識論、方法論的一致性

20世紀(jì)以來自然科學(xué)的突飛猛進(jìn)，極大地?cái)U(kuò)大和加深了人類對自然界的認(rèn)識，在更加廣闊的范圍和更加深刻的程度上揭示了自然界的辯證法和自然科學(xué)的辯證法。

（一）質(zhì)量互變規(guī)律

任何一種物質(zhì)具有質(zhì)和量的兩方面的屬性。物質(zhì)的量和質(zhì)是不可分的，如水的分子量、密度、沸點(diǎn)等量的屬性，就是屬于水這個(gè)具有一定組成、結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)的量，水這種物質(zhì)也總是具有上述一定量的。

由構(gòu)成物質(zhì)微粒數(shù)量上的變化而引起物質(zhì)質(zhì)變的形式。結(jié)合元素周期律與元素周期表、三氧化二鐵與四氧化三鐵、氮的多種含氧化合物、有機(jī)化合物的同系物等，都能揭示物質(zhì)量變引起質(zhì)變這一客觀規(guī)律。

物質(zhì)結(jié)構(gòu)能量上的變化引起的質(zhì)變是“量變引起質(zhì)變”的另一種形式。這種形式在化學(xué)中有各種表現(xiàn)。無機(jī)物中的同素異形體，如金剛石與石墨，它們雖然是由同種元素的原子構(gòu)成的，但是由于它們晶體內(nèi)的原子結(jié)合方式、空間取向是不同的，即因能量的不同而引起它們許多性質(zhì)上的不同。

物質(zhì)狀態(tài)間的轉(zhuǎn)變、化學(xué)反應(yīng)中的量變與質(zhì)變，也是量變引起質(zhì)變的一種形式。物質(zhì)三種狀態(tài)間的轉(zhuǎn)變是由溫度這一量變而引起的，如在一大氣壓下，低于0℃（包括0℃在內(nèi)）時(shí)液態(tài)水就能轉(zhuǎn)化成固態(tài)冰；高于100℃（包括100℃在內(nèi)）時(shí)液態(tài)水就轉(zhuǎn)變成氣態(tài)水蒸氣。不僅量變能引起質(zhì)變，質(zhì)變也能引起新的量變。例如，石墨在高溫、高壓的條件下能轉(zhuǎn)變成金剛石，這是量變引起的質(zhì)變。金剛石在密度、硬度、熔點(diǎn)、導(dǎo)電率以及晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的量都與石墨不同，這又是質(zhì)變引起的新的量變。

（二）對立統(tǒng)一規(guī)律

對立統(tǒng)一規(guī)律是辯證法的核心。矛盾對立統(tǒng)一的觀點(diǎn)，可以在化學(xué)中找到相當(dāng)廣泛的示例，比如原子核與電子，陽離子與陰離子，氧化與還原等。例如：原子是原子核和電子的對立統(tǒng)一體。原子核和核外電子之間相互吸引，這是原子內(nèi)部的吸引因素。原子內(nèi)部的排斥作用，有來自原子核外電子之間的靜電庫侖斥力，有來自核外電子高速繞核運(yùn)動(dòng)的離心力。通常原子的穩(wěn)定狀態(tài)，就是原子核與核外電子間的吸引和排斥處于平衡狀態(tài)。分子內(nèi)也存在原子間的相互吸引和排斥。共價(jià)鍵是相鄰原子間因共用電子而產(chǎn)生吸引作用所形成的鍵。在共價(jià)鍵形成的過程中，存在相鄰原子核問和電子間的庫侖排斥作用，但是吸引作用占有優(yōu)勢，結(jié)果形成了共價(jià)鍵。在原子晶體和離子晶體中都體現(xiàn)了這一點(diǎn)。不管化學(xué)反應(yīng)屬于哪種類型，化學(xué)反應(yīng)中共同的基本矛盾都是吸引（化合）和排斥（分解）的對立統(tǒng)一。化學(xué)反應(yīng)的過程，就是吸引和排斥矛盾雙方轉(zhuǎn)化的過程。對于一切化學(xué)反應(yīng)來說，化合和分解是相互依存、同時(shí)進(jìn)行的，這一基本矛盾貫穿于化學(xué)反應(yīng)對立統(tǒng)一過程的始終。

三、化學(xué)發(fā)展史與唯物辯證法的一致性

二硫化鉬潤滑脂發(fā)現(xiàn)者的故事。一名美國的工程師，回憶起小時(shí)候踩著香蕉皮摔倒在地的情景，心里忽然冒出一個(gè)疑問：為什么香蕉皮那么滑溜呢？他覺得這里面有文章可做。于是，他拿起一塊香蕉皮進(jìn)行研究。在顯微鏡下可以清楚地看到：一塊香蕉皮是由幾百個(gè)薄層構(gòu)成的，層與層之間的結(jié)構(gòu)松弛，含有豐富的水分。正是香蕉皮的這種結(jié)構(gòu)使它變得十分滑溜。他沿著這條思路，經(jīng)過反復(fù)探索，終于找到了兩種與香蕉皮結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)：一種是石墨，另一種是二硫化鉬。石墨已被用作機(jī)械工業(yè)中的潤滑材料，二硫化鉬似乎還沒有引起人們的注意。他又經(jīng)過多次試驗(yàn)，克服了技術(shù)上的種種難關(guān)，終于發(fā)明了二硫化鉬潤滑脂。這個(gè)故事闡釋了實(shí)踐出真知的理念。

同樣，稀有氣體元素的發(fā)現(xiàn)說明了理論指導(dǎo)實(shí)踐的重要性：繼發(fā)現(xiàn)氦、氬之后，英國化學(xué)家萊姆賽根據(jù)周期系的規(guī)律性，推測它們是另一族元素，并且很可能還有與其性質(zhì)相近的元素，緊接著，在1898年5月和6月，相繼發(fā)現(xiàn)了氪與氖。配位化合物的化學(xué)鍵理論在告訴我們實(shí)踐也不斷檢驗(yàn)著真理；而德布羅意的波粒二象性理論的建立又說明科學(xué)推理與哲學(xué)思辨的結(jié)合。

我們在化學(xué)的世界中感受到了自然的美麗和哲學(xué)的靈光，而化學(xué)教育工作者則是這個(gè)奇妙世界中幸運(yùn)的舞者。在化學(xué)世界中，我們看到的不僅僅是一堆僵硬的秩序，原理和定律，而是一個(gè)豐富多彩、生機(jī)勃勃、蘊(yùn)藏著無限創(chuàng)造力的世界。