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一、晶體結構與性能的辯證統(tǒng)一

在自然界中，固體物質可以分成晶體和非晶體2類。晶體是原子、離子、分子等微粒在空間按一定規(guī)律周期性地重復排列構成的固體物質。晶體中微粒在三維空間周期性地排列是晶體的基本結構特征，也是區(qū)別于非晶體的根本。但是，沒有任何缺陷的“完美晶體”只有絕對純凈的物質在0K時才能存在，此時，其熵值等于零。所謂“完美晶體”就是嚴格按照周期性排列形成的理想晶體。然而，在實際晶體中，由于或多或少存在若干空位、位錯或雜質原子，使實際晶體偏離了理想的周期性重復排列的點陣結構，從而產(chǎn)生了晶體的缺陷。缺陷本意是欠缺、不完美的意思。對于大多數(shù)大一的學生而言，缺陷是一個貶義詞。事實上，晶體的缺陷確實導致晶體的某些性能下降。例如金屬晶體中存在的位錯會使原子間結合力減弱，造成其機械強度降低。然而，晶體的缺陷也能使晶體的某些性能發(fā)生顯著變化，甚至在光學、電學、磁學、聲學和熱學上出現(xiàn)新的功能特性。所以，在很多情況下，科學研究者還在晶體中人為地制造缺陷，研發(fā)各種具有特殊性能的晶體材料，這極大地促進了材料科學的進步。所以，“周期性”和“缺陷”是晶體結構上2個相互矛盾對立的方面，但2者卻在晶體優(yōu)良性質上統(tǒng)一。因此，我們對晶體結構的教學過程進行了精心設計（見圖2）。首先，選取日常生活的必需品食鹽為例，通過展示NaCl晶體的圖片，讓學生直接觀察晶體美麗的外觀，尤其是NaCl晶粒整齊的幾何外形。然后，展示更多其他晶體的圖片，引導學生總結出“具有整齊幾何外型是晶體物質的基本性質”的結論。與此同時，將晶體的其他基本性質介紹給學生，并明確晶體物質的性質決定于其結構的周期性；周期性是晶體結構最基本和本質的特征，也是晶體完美的根本體現(xiàn)。使學生理解和認識“完美晶體”，在此基礎上，告知學生完美晶體存在條件的苛刻性；實際上，在自然界中晶體缺陷是普遍存在的。由此引入并介紹晶體缺陷的相關知識。然后，通過介紹單晶硅及其摻雜形成的P、N半導體的結構、性能、應用以及給信息產(chǎn)業(yè)帶來的革命性變革，使學生認識到“晶體缺陷顯著影響著其性能”，而且這種影響給人類的生活和生產(chǎn)帶來了巨大的改變。另外，通過介紹固體電解質、激光器晶體材料和非化學計量化合物等功能材料，進一步證明晶體缺陷與材料功能性的關系，讓學生深刻理解和認識缺陷對開發(fā)材料功能性的重要性。最后，引導學生進行分析總結，使他們學會利用對立統(tǒng)一的觀念來認識和掌握晶體結構與性能的關系，逐漸建立起辯證思維的世界觀。

二、結束語

總之，在“大學化學”課程教學中，教師應該轉變“為傳授知識而教”的觀念，對大學化學知識體系的內涵進行深層次的挖掘，尋找化學學科和哲學的密切聯(lián)系。以傳授化學知識為媒介，將辯證思維的思想觀念傳授給學生，幫助他們逐步建立辯證唯物主義的世界觀，學會以動態(tài)和發(fā)展的觀點去認識和解決在學習、生活和工作中遇到的問題，從而具備不斷創(chuàng)新的能力，為將來服務于社會奠定良好的基礎。

作者：余丹梅 甘孟瑜 李澤全 單位：重慶大學化學化工學院