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一、晶體結(jié)構(gòu)與性能的辯證統(tǒng)一

在自然界中，固體物質(zhì)可以分成晶體和非晶體2類(lèi)。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(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。晶體中微粒在三維空間周期性地排列是晶體的基本結(jié)構(gòu)特征，也是區(qū)別于非晶體的根本。但是，沒(méi)有任何缺陷的“完美晶體”只有絕對(duì)純凈的物質(zhì)在0K時(shí)才能存在，此時(shí)，其熵值等于零。所謂“完美晶體”就是嚴(yán)格按照周期性排列形成的理想晶體。然而，在實(shí)際晶體中，由于或多或少存在若干空位、位錯(cuò)或雜質(zhì)原子，使實(shí)際晶體偏離了理想的周期性重復(fù)排列的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，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(duì)于大多數(shù)大一的學(xué)生而言，缺陷是一個(gè)貶義詞。事實(shí)上，晶體的缺陷確實(shí)導(dǎo)致晶體的某些性能下降。例如金屬晶體中存在的位錯(cuò)會(huì)使原子間結(jié)合力減弱，造成其機(jī)械強(qiáng)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(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、聲學(xué)和熱學(xué)上出現(xiàn)新的功能特性。所以，在很多情況下，科學(xué)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(jìn)了材料科學(xué)的進(jìn)步。所以，“周期性”和“缺陷”是晶體結(jié)構(gòu)上2個(gè)相互矛盾對(duì)立的方面，但2者卻在晶體優(yōu)良性質(zhì)上統(tǒng)一。因此，我們對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的教學(xué)過(guò)程進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖2）。首先，選取日常生活的必需品食鹽為例，通過(guò)展示NaCl晶體的圖片，讓學(xué)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(dǎo)學(xué)生總結(jié)出“具有整齊幾何外型是晶體物質(zhì)的基本性質(zhì)”的結(jié)論。與此同時(shí)，將晶體的其他基本性質(zhì)介紹給學(xué)生，并明確晶體物質(zhì)的性質(zhì)決定于其結(jié)構(gòu)的周期性；周期性是晶體結(jié)構(gòu)最基本和本質(zhì)的特征，也是晶體完美的根本體現(xiàn)。使學(xué)生理解和認(rèn)識(shí)“完美晶體”，在此基礎(chǔ)上，告知學(xué)生完美晶體存在條件的苛刻性；實(shí)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(guān)知識(shí)。然后，通過(guò)介紹單晶硅及其摻雜形成的P、N半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用以及給信息產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的革命性變革，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到“晶體缺陷顯著影響著其性能”，而且這種影響給人類(lèi)的生活和生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的改變。另外，通過(guò)介紹固體電解質(zhì)、激光器晶體材料和非化學(xué)計(jì)量化合物等功能材料，進(jìn)一步證明晶體缺陷與材料功能性的關(guān)系，讓學(xué)生深刻理解和認(rèn)識(shí)缺陷對(duì)開(kāi)發(fā)材料功能性的重要性。最后，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析總結(jié)，使他們學(xué)會(huì)利用對(duì)立統(tǒng)一的觀念來(lái)認(rèn)識(shí)和掌握晶體結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，逐漸建立起辯證思維的世界觀。

二、結(jié)束語(yǔ)

總之，在“大學(xué)化學(xué)”課程教學(xué)中，教師應(yīng)該轉(zhuǎn)變“為傳授知識(shí)而教”的觀念，對(duì)大學(xué)化學(xué)知識(shí)體系的內(nèi)涵進(jìn)行深層次的挖掘，尋找化學(xué)學(xué)科和哲學(xué)的密切聯(lián)系。以傳授化學(xué)知識(shí)為媒介，將辯證思維的思想觀念傳授給學(xué)生，幫助他們逐步建立辯證唯物主義的世界觀，學(xué)會(huì)以動(dòng)態(tài)和發(fā)展的觀點(diǎn)去認(rèn)識(shí)和解決在學(xué)習(xí)、生活和工作中遇到的問(wèn)題，從而具備不斷創(chuàng)新的能力，為將來(lái)服務(wù)于社會(huì)奠定良好的基礎(chǔ)。

作者：余丹梅 甘孟瑜 李澤全 單位：重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院