对立统一规律在物理化学课程教学中的应用

摘  要：应用唯物辩证法基本原理开展物理化学教学，既有利于培塑学生的世界观和方法论，又有助于培养熟练掌握物理化学基本知识体系和内在规律的高素质专业人才。该文论述对立统一定律在物理化学中的应用，着重探讨融入对立统一规律的切入点，以唯物辩证法的视角来讲解物理化学知识点，强化学生辩证思维，实现知识传授与价值观培塑的同频共振。

关键词：物理化学；唯物辩证法；对立统一规律；课程教学；课程实践

中图分类号：G640        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）29-0135-04

Abstract： Applying the basic principles of material dialectics to Physical Chemistry teaching is conducive to shaping students' worldview and methodology as well as cultivating highly qualified professionals who are proficient in the basic knowledge system and intrinsic laws of Physical Chemistry. This paper discusses the application of the law of unity of opposites in Physical Chemistry， focuses on the entry point of incorporating the law of unity of opposites， explains Physical Chemistry knowledge points from the perspective of materialistic dialectics， strengthens students' dialectical thinking， and realizes the resonance of knowledge transfer and values cultivation.

Keywords： Physical Chemistry; materialistic dialectics; law of unity and opposition; course teaching; course practice

基金项目：湖南省普通高等学校课程思政建设研究项目“应用唯物辩证法原理开展《物理化学》教学的研究与实践”（HNKCSZ-2020-0005）

第一作者简介：尹昌平（1980-），男，汉族，安徽马鞍山人，博士，教授。研究方向为树脂基复合材料。

*通信作者：刘钧（1974-），男，汉族，湖南长沙人，博士，教授。研究方向为树脂基复合材料。

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出，“办好我们的高校，必须坚持以马克思主义为指导”“要坚持不懈传播马克思主义科学理论，抓好马克思主义理论教育，为学生一生成长奠定科学的思想基础”“各类课程要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”[1]，明确指出了各类课程的“育人”作用。

物理化学是化学及材料、生物、环境等专业的基础理论课程，是从物质的物理现象和化学现象的联系入手，用物理的研究方法和试验方法来探求化学变化基本规律的一门科学。教学过程中教师应注意科学把握课程思想政治教育的丰富内涵，充分挖掘课程知识体系所蕴含的思政元素[2-3]。针对物理化学课程的特点，可凸显马克思主义哲学的世界观和方法论，使学生养成良好的科学思维习惯，挖掘唯物辩证法与课程内容之间的融入点，实现知识传授与价值引领的同向而行。

一  物理化学教学中融入唯物辩证法的必要性

（一）  有利于营造多方位、科学世界观的培育环境

科学的世界观的培育，不是一朝一夕之功；学生的唯物辩证法教育，不仅要坚持现有的政治理论课堂教学，还要努力营造一种多方位的、全角度的学习环境。传统的唯物辩证法原理等思想政治理论课程虽然是各个大学开设的公共基础课程之一，偏重于基本理论和基本概念，学生的兴趣不大，对于唯物辩证法原理的基本内容掌握得并不牢固，更不用说用唯物辩证法原理来分析和解决遇到的各种问题。在物理化学教学过程中融入唯物辩证法思想，利用唯物辩证法基本原理来观察和分析各种物理化学问题及重要定律，使学生在传统的思想政治理论课堂教学外，增加了接触、了解和学习唯物辩证法原理的途径和方法，如此实现课堂教学目标与课程思政目标的相互融合，如图1所示。

（二）  有利于学生进一步理解和应用唯物辩证法基本原理

唯物辩证法既是自然科学和社会科学的概括和总结，也是观察、分析、解决各种问题的方法，是马克思主义哲学的核心组成部分，包括三大定律（对立统一规律、量变质变规律、否定之否定规律），五大范畴（现象和本质、内容和形式、原因和结果、偶然性和必然性、可能性和现实性）[4-5]。课堂教学中融入唯物辩证法，可促使学生树立正确的世界观、人生观和价值观，培养学生的思辨思维、提高其分析和解决实际问题的能力[6]。

物理化学的基本概念、定律及其内在机理等，蕴含着丰富的辩证唯物主义思想，如联系的普遍性原理、世界是永恒发展的原理和相互转化原理普遍存在于物理化学教学内容之中。在物理化学教学过程中，在传授自然科学知识的同时，可以融入和贯穿唯物辩证法思想。这种结合实际事例分析演绎的唯物辩证法思想教育，“言之有物”，相较于传统的唯物辩证法思想教育，更容易起到“润物细无声”的作用，有利于学生学习、掌握和应用唯物辩证法原理。

（三）  有利于学生理解和掌握纷繁复杂的物理化学知识

物理化学具有知识点多、内容庞杂、原理和公式复杂等特点，其涉及面广，易学难记，既吸引人们的研究热情，又常令初学者望而生畏。学生们普遍反映物理化学课“学不会，还记不住”。即使勉强记住了，在面临实际问题时也难以采用物理化学知识去分析和解决问题，这其中的症结就在于对物理化学知识缺乏正确的理解和系统地掌握。

引导学生运用唯物辩证法的基本原理来对物理化学知识进行梳理、归纳和总结，建立知识网络，了解掌握纷繁复杂的物理化学定律和公式背后的对立统一规律，有利于培养学生以辩证的观点理解物理化学知识点，防止理解的片面化、教条化，有利于学生整体把握物理化学的知识脉络体系，对学生学习和掌握物理化学知识起到了事半功倍的效果。

二  对立统一规律融入课程教学的实践

对立统一规律揭示了事物运动变化发展的内在动力。高校教师在科学研究和教学过程中既要抓住事物的主要矛盾，又要看到事物的次要矛盾，积极引导学生用一分为二的观点看问题；同时把握矛盾的特殊性原理，坚持具体问题具体分析，不犯“一刀切”的错误，引导学生为掌握科学的学习方法打下良好的基础。

（一）  对立与统一

矛盾即对立统一，是指事物内部两个方面既统一又对立的关系。以热力学平衡为例，某一体系反应达到物理上的热力学平衡之后，其反应物、产物的浓度都是定值，从宏观上观察该体系是静止的、不变的；但实际上，从微观角度观察，其正反应和逆反应并没有停止，仍然处于不断的运动中[7]。从该例给出的经验可知，事物体系的特征是既对立又统一，可以相互转化，因而在教学过程中要善于运用辩证的、一分为二的观点来看待事物的运动变化和发展，由表及里，透过事物的表象把握其本质，并统筹宏观和微观两个方面[8]。

在事物发展的过程中，矛盾双方既对立又统一，内部矛盾发展推动事物的发展，如阴离子与阳离子、金属与非金属等都是对立统一的关系，且化合与分解、氧化与还原等也都可以归结为化学吸引与排斥的对立统一[9]。

以氢气燃烧和水的电解反应为例，氧化、还原这两个过程共存于一个氧化还原反应体系中，还原剂被氧化的同时，氧化剂被还原，伴随着元素化合价的升高和降低， 氧化与还原既是两个相反的、对立的过程，又是共存于同一个氧化-还原反应统一体中。化学反应过程，实际上是物质内部结构和外部条件这一对矛盾斗争的过程，当反应进行到一定程度时，矛盾斗争也就趋于统一，即为化学反应的对立统一规律。

在讲解化学平衡时，正、逆反应是两个相反的过程，是相互对立的一对矛盾，共存于一个化学反应体系中，正、逆反应速率的大小决定着平衡移动的方向。当化学反应进行至一定程度时，正、逆反应速率相等，化学反应达到平衡。因此，一切化学平衡都是基于特定条件下的特定运动的动态平衡，因为平衡是相对的、有条件的，而不平衡是绝对的、永恒的，维持平衡的双方互相牵制，是对立统一关系，若平衡条件被打破，化学平衡也就不复存在，这就是对立统一规律在化学平衡中的体现。

（二）  矛盾的同一性与斗争性

矛盾的斗争性是绝对的、无条件的，而矛盾的同一性则是有条件的、相对的，事物的运动变化与发展是矛盾相对的同一性和绝对的斗争性的辩证统一[10]。在化学反应过程中，如同一反应物可以有多个发生反应的部位，其中的斗争性就体现在反应按哪条路径进行，而其中的同一性则表现为所有的化学反应都是朝着生成更加稳定的产物的方向进行。

在讲解电化学中的极化时，可以指出当电流通过电极时，由于阳极和阴极的极化程度不同，电极表现出不同的正负性（如图2所示），但其中也包含着同一性，即电极电位都会偏离平衡值，体现出了同一性与斗争性之间的关系。

在讲解合成氨反应时，基于化学热力学视角，温度越低，平衡转化率就越高；基于化学动力学视角，温度越低，反应速度越慢。改变反应温度，可以抑制副反应，但会显著降低主反应速率，影响生产效率。由此可知，温度对合成氨反应的平衡转化率和反应速率的影响是一对矛盾，但也是统一的，矛盾的统一在于既要保证高的平衡转化率，又要维持高的反应速率。该反应如果正向进行，则系统体积是缩小的，因此，高压有利于反应的正向进行。但是压力越高，对系统设备及其材料等的要求也就越高，因此，工业生产上一般采用中等压力，如此矛盾双方在此条件下得到统一。

（三）  矛盾具有普遍性、特殊性

矛盾的普遍性和特殊性相互关联，在一定条件下可以相互转化。教学中要坚持矛盾普遍性原理的指导，分析矛盾的特殊性，实现矛盾的普遍性与特殊性、共性和个性的统一[11]。从“一与多”的角度来解读这个问题，认为“一”可包括一切，反应了矛盾的普遍性，而“多”可概括一切，反应了具体矛盾的特殊性，“一”的包含一切正是通过多样的“多”来体现出来[12]。

以上不同之处在于物质的标准态及活度的内涵。教学中，让学生加深了解矛盾的普遍性和特殊性的辩证关系，做到具体问题具体分析，既抓住其共性（普遍性），又不能一概而论，更不能以偏盖全。

在讲解熵概念时，就是由先从Carnot循环谈起（如图3所示）。

把可逆循环和不可逆循环定量进行区分，为新的性质发现奠定基础。当小Carnot循环无限多（？啄Qr→0）时便成为此循环，如图4所示。

结果就用熵将第二类永动机不可能表达成一个式子，将第二定律这个高雅的定律变成一个老百姓可以使用的工具。为了铭记Clausius对于热力学的卓越贡献，月球上的Clausius环形山就以他的名字命名。在自然科学界和哲学界，人们将永久铭记Clausius于1865年用过的两句名言：“宇宙的能量是恒定的”“宇宙的熵趋向一个最大值”。

（四）  事物发展的内因与外因