化学教学对创新型人才培养的实践思考

宣彦

摘 要：通过具体“化学知识迁移和嫁接”方法的传授及平时教学的潜移默化，学生能熟练将化学学科内理论知识进行迁移和嫁接，并能熟练将此类学习方法灵活过渡到“科技创新”中去，真正实现“理论知识型”人才向“科技创新型”人才的转型。

关键词：知识迁移； 知识嫁接； 创新型人才

中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）07-060-001

传统的化学教学方法并不理想，因为一味的去强调学生现成答案的记忆，而不是对探究问题的过程进行深入思考。我国从2004年秋季开始进行普通高中新课程实验，到2006年秋季，安徽等省区也相继进入实验，但美中不足的是，课堂教学中并未完全摆脱传统教学方法的束缚，出现“穿新鞋走老路”，“旧瓶装新酒”等现象。为了解决这一困境，新课标力图通过改变学生的学习方式和教师的教学方式来培养学生搜集和处理信息的能力、获得新知识及对知识进行重组、整合、迁移、衍生、嫁接等能力。

一、知识迁移与创新

在化学知识的学习过程中，寻求新旧知识的共性，架起知识间的桥梁，对已学知识进行科学迁移。例如在有机溶剂热合成过程中，特别是用平面结构的苯作溶剂时，如果实验温度较高，经常会产生石墨。这样在“迁移理论”的基础上人们自然会想到如果立体结构的有机化合物被还原，是否会产生金刚石？因为金刚石空间结构是立体网状的正四面体结构（如下图1），有机物四氯化碳分子的空间结构同样是正四面体结构（如下图2）；由此，著名的中科院院士钱逸泰和李亚栋博士开始了探索金刚石之路。经过艰苦的努力，最终用金属钠还原四氯化碳，于700℃条件下在高压釜中合成了金刚石。有关研究的文章被发表在1998年美国《科学周刊》杂志上，被美国新闻评价为“稻草变黄金”。

在“科技创新型”人才培养过程中，“知识迁移”理论的应用尤为明显。例如原电池正负电极判断是通过两极电极电势高低进行比较而得出，部分电极通过改变电解质溶液的酸碱度，可以改变两极电极电势的差值，而改变电子运动方向，进一步改变电流方向。为了使判断更为形象、直观、快捷，实验室则通过串联灵敏电流计指针偏转方向的改变判断电流方向的改变，进一步判断电源正负极的改变，这一理论知识可迁移至家用太阳能热水器进水管中水流方向的判断上。利用此原理：在家用太阳能进水管中串联一透明水管，管内配有“水流方向标”，若自来水进水压大于太阳能热水器中水压，“水流方向标”指针向上偏转；若自来水进水压小于太阳能热水器中水压（由于太阳能热水器处在高楼顶层位置，水压较高），“水流方向标”指针向下偏转。若发现透明水管中的“水流方向标”指针向下偏转，这时就不能向太阳能热水器中送水，因为太阳能中的热水压强大于总水管中的压强，热水器中的热水就会回流到总水管中，造成资源和能源的浪费。再如将中学课本中的电解质溶液或熔融状态的部分电解质具有导电性，而电解质本身不具有导电性这一特点迁移至“雨水可控开关”中。此开关是继“光控开关”和“声控开关”之后的又一历史性突破的“智能开关”，它能将雨天的雨水和电路中的用电器紧密结合在一起。原理是：将电解质固体串联入电路中，若遇雨水，电解质固体就变成电解质溶液，由绝缘体变为导体，即能形成闭合回路，使用电器处于工作状态；若雨水停止，电解质溶液在空气将其中的雨水蒸发，电解质溶液即结晶成电解质晶体，此时导体变为绝缘体，使闭合回路断开，用电器即停止工作。

二、知识嫁接与创新

知识嫁接给我们的进一步启示是：学习的目的不仅仅是为了知识的传承，更重要的是包括知识的创新。为创新而学习是学习最终的目标，也是最高的目标。当今整个社会都处于知识经济的时代，知识呈爆炸性增长，作为个体的学习者穷尽一生之力也不可能掌握哪怕只是一个领域的人类全部知识，知识散布在知识网络的各个结点已是不争的事实。每个个体都只拥有知识体系的一小部分。就像树木嫁接是为了获得新品种新特性一样，“知识嫁接”同样是为了更新个体的知识结构和创造新的知识。

在高中化学教材中曾研究如何用水乳化衣服上的油污，当时想到的只要能溶解油污的有机溶剂就足也，如氯仿等，但溶解出来的“包合体”无法顺利和水相互溶解。出现此现象的原因很简单：“包合体”的分子极性很小，水分子的极性较大，不符合“相似相溶”的规律。受到“知识嫁接”理论的启发，在有机物的母体上“嫁接”亲水基团，形成具有“双亲基团”的洗涤剂。如十二烷基苯磺酸钠，一种高效洗涤剂，就是在这种理论下诞生出来的“双亲基团”洗涤剂。十二烷基具有超强的“亲油性”，磺酸根离子中含有多个氧原子，能与水分子间形成氢键，具有较强的“亲水性”，在此情况下水就能迅速而高效乳化油污。再如在国防工业中，利用超分子杯芳烃中的超大空腔对过渡金属和重金属离子有较好的配合识别能力，从而对海水中铕等贵重金属进行配合，但杯芳烃主体是一较强“憎水基团”，在海水中溶解性较差。根据“知识嫁接”理论顺理成章地想到在杯芳烃母体的上下缘上进行化学修饰和衍生化，引入较强的“亲水基团”，从而具备在海水中有较强的溶解性和对海水中贵重金属离子配合的双重效能。

建筑工业中电动切割机的创新设计，是将化学物质碳化硅具有四面体立体网状结构，坚硬具有超强耐磨性这一特性，嫁接到电动机上，设计出电动切割机，也是“知识嫁接”理论在科技创新中的又一应用。

总之，创新型人才的培养，离不开创新型教育的落实，创新型教育需通过创新方法对理论知识和实践知识进行不断演绎，培养和激发青少年的创新能力和创新思维。