化学教学中培养学生辩证思维能力浅析

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一、晶体结构与性能的辩证统一

在自然界中，固体物质可以分成晶体和非晶体2类。晶体是原子、离子、分子等微粒在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。晶体中微粒在三维空间周期性地排列是晶体的基本结构特征，也是区别于非晶体的根本。但是，没有任何缺陷的“完美晶体”只有绝对纯净的物质在0K时才能存在，此时，其熵值等于零。所谓“完美晶体”就是严格按照周期性排列形成的理想晶体。然而，在实际晶体中，由于或多或少存在若干空位、位错或杂质原子，使实际晶体偏离了理想的周期性重复排列的点阵结构，从而产生了晶体的缺陷。缺陷本意是欠缺、不完美的意思。对于大多数大一的学生而言，缺陷是一个贬义词。事实上，晶体的缺陷确实导致晶体的某些性能下降。例如金属晶体中存在的位错会使原子间结合力减弱，造成其机械强度降低。然而，晶体的缺陷也能使晶体的某些性能发生显著变化，甚至在光学、电学、磁学、声学和热学上出现新的功能特性。所以，在很多情况下，科学研究者还在晶体中人为地制造缺陷，研发各种具有特殊性能的晶体材料，这极大地促进了材料科学的进步。所以，“周期性”和“缺陷”是晶体结构上2个相互矛盾对立的方面，但2者却在晶体优良性质上统一。因此，我们对晶体结构的教学过程进行了精心设计（见图2）。首先，选取日常生活的必需品食盐为例，通过展示NaCl晶体的图片，让学生直接观察晶体美丽的外观，尤其是NaCl晶粒整齐的几何外形。然后，展示更多其他晶体的图片，引导学生总结出“具有整齐几何外型是晶体物质的基本性质”的结论。与此同时，将晶体的其他基本性质介绍给学生，并明确晶体物质的性质决定于其结构的周期性；周期性是晶体结构最基本和本质的特征，也是晶体完美的根本体现。使学生理解和认识“完美晶体”，在此基础上，告知学生完美晶体存在条件的苛刻性；实际上，在自然界中晶体缺陷是普遍存在的。由此引入并介绍晶体缺陷的相关知识。然后，通过介绍单晶硅及其掺杂形成的P、N半导体的结构、性能、应用以及给信息产业带来的革命性变革，使学生认识到“晶体缺陷显著影响着其性能”，而且这种影响给人类的生活和生产带来了巨大的改变。另外，通过介绍固体电解质、激光器晶体材料和非化学计量化合物等功能材料，进一步证明晶体缺陷与材料功能性的关系，让学生深刻理解和认识缺陷对开发材料功能性的重要性。最后，引导学生进行分析总结，使他们学会利用对立统一的观念来认识和掌握晶体结构与性能的关系，逐渐建立起辩证思维的世界观。

二、结束语

总之，在“大学化学”课程教学中，教师应该转变“为传授知识而教”的观念，对大学化学知识体系的内涵进行深层次的挖掘，寻找化学学科和哲学的密切联系。以传授化学知识为媒介，将辩证思维的思想观念传授给学生，帮助他们逐步建立辩证唯物主义的世界观，学会以动态和发展的观点去认识和解决在学习、生活和工作中遇到的问题，从而具备不断创新的能力，为将来服务于社会奠定良好的基础。

作者：余丹梅 甘孟瑜 李泽全 单位：重庆大学化学化工学院