化学创新思维的养育训练与体制保证

薛俊梅 吴俊明

摘要：在研究实例基础上确定： 科学精神养育、化学科学思想方法教学以及化学科学知识及其他相关知识的丰富，是化学创新思维养育的3个重要环节。对科学精神养育、化学科学思想方法教学、化学创新思维培养做了初步讨论。阐述了化学创新思维过程的一般规律。化学创新思维的培育需要教育教学体系革新。

关键词： 化学教育; 创新思维; 化学创新思维; 化学创新思维养育

文章编号： 1005-6629（2022）03-0003-05

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 从一个例子说起

怎样才能搞好化学创新思维的养育与训练？为了深入地了解这个问题，让我们先来看一个例子[1]：

在一次实验课上，梁承恩和他的同学发现： 向碳酸钠溶液中加入硝酸银溶液得到的沉淀竟然是黄褐色的，跟课本的描述不同。为了弄清和解释这个实验的现象，他们初步归纳了要解决的主要问题，并逐一设计研究方法： （1）碳酸银是否如课本所说是白色沉淀？（2）为什么会出现与预想不同的实验现象？（3）能够改进现有实验方案，令实验顺利得到预期结果吗？

他们查阅资料后确定了碳酸银是不溶于水的白色固体;通过咨询广雅中学庾志成老师知道了碳酸钠是一种强酸弱碱盐，初步猜测它的这种性质可能对实验结果产生了影响，并按照老师的建议用碳酸铵代替碳酸钠进行实验，得到了白色的沉淀，确认碳酸银确实是白色的。

他们推测造成沉淀为黄褐色的原因应该跟碳酸钠溶液的特殊性质有关。他们了解到溶液会发生水解而呈碱性，生成的氢氧化银不稳定，随即会有少量分解成黑色的氧化银。上述黄褐色沉淀，实际上是白色的碳酸银与黑色氧化银的混合物。为证实这个推测，他们向氢氧化钠溶液中滴加硝酸银溶液，观察到有黄褐色沉淀生成，证明少量氧化银确有可能使白色的碳酸银呈现黄褐色。随后，他们又用实验证明： 只要碳酸钠溶液浓度控制得当（将5%的碳酸钠溶液以1∶10比例稀释），就可以观察到白色的碳酸银沉淀生成，从而得到了效果可靠的实验方案。他们还体会到： 只要敢于质疑、大胆假设、小心求证、实事求是，就能取得成功。

在这个例子中，对这些同学而言，其探究结果是有突破性的，符合创新思维的特点。这些同学是幸运的： 他们有经验丰富的教师指导，加上自己的努力，他们的研究是顺利的。尽管如此，这几个例子还是可以使我们感受到科学精神、科学思想方法、科学知识对创新思维是不可缺少的。

2 化学创新思维的养育与训练

科学发现过程是一种科学创新过程。科学精神、科学思想方法、科学知识是影响科学发现的3个重要因素。其中，科学精神是科学发现成功的支柱;科学思想方法是科学发现思维过程的规定，是通向科学发现的桥梁;科学知识则是科学发现的基础： 如果没科学知识，即使有发现也不能把它说成是科学发现。科学精神养育、化学科学思想方法教学以及化学科学知识及其他相关知识的丰富，是化学创新思维养育训练的3个必要基础。

2.1 科学精神的养育

科学精神是人类文明中最宝贵的精神财富，它是在人类文明进程当中逐步发展形成的。科学精神源于近代科学的求知求真精神和理性与实证传统，随着科学实践的不断发展，内涵不断丰富。

科学精神包括科学发展所形成的优良传统、认知方式、行为规范和价值取向，是科学实现其社会文化职能的重要形式，是科学文化的主要内容之一。科学精神集中表现在： 理性精神（重视从经验认识层次上升到理论认识层次、重视逻辑自洽）、实证精神（以实践作为检验科学理论真理性的唯一标准）、求实精神（追求正确反映客观现实，实事求是，克服主观臆断，可重复和可检验）、求真精神（勇于维护真理，反对权威、独断、虚伪和谬误）、人文精神（人生而平等;人的价值高于一切;科学服务于社会、民族和全人类的福祉），以及重视科学的过程而不是结果（不断修正、完善认识）等等[2]。

科学精神是科学教育的立基之本。为了培育学生的科学精神，在日常的化学教学中，教师应该：

（1） 注意做好对学生的求真精神教育、理性精神教育、实证精神教育、探索精神教育，培养学生正确的价值取向、良好的思维能力和道德定力，以及对创新的积极态度，推助学生打好科学精神基础。

（2） 如前所述，科学精神是在人类文明进程当中逐步发展形成的。换句话说，科学精神是人类文明史积淀的产物。因此，科学精神的养育不能脱离历史，需要注意介绍化学科学史中前人所表现出的科学精神的典型事例，让学生“学有榜样”。

（3） 积极组织学生参加化学科学实践等活动，让学生“‘做有机会”。

（4） 适时对学生在科学精神方面的表现给予恰当的评价，褒优贬错帮差，发挥教育评价的积极功能。

2.2 化学科学思想方法的教学

关于化学科学方法、化学思想方法的论述，目前存在着一些不当之处。主要是： （1）对科学方法的本质认识不清;（2）混淆了化学科学方法与化学思想方法;（3）错把化学解题方法当作化学科学方法或化学思想方法。为此，本文有必要花些笔墨从科学方法的界定说起。

科学方法是人在认识和改造客观世界的实践活动中形成的有效的规则、方式、手段、途径或模式，是科学活动经验升华、程序化、规范化、强化的结果，是科学活动的过程规定性工具。一个不了解科学方法和科学过程的人，很难说他具有必要的科学素养。因此，现代社会公民必须了解科学方法，重视科学方法教育。

跟日常的方法不同，科学方法既具有实践性又具有理性内涵，既具有客观性和规范性，又包含着人的主观能动性和创造性，并因此而具有有效性。此外，科学研究的强烈探索性和对象复杂性决定了科学方法还应具有高度的灵活性。

科学方法跟科学活动的目的、手段、对象和结果有关，既有物质性的部分（经验方法），又有精神性的部分（理性方法）。内部思维活动和外部行为活动是科学活动的两个主要形态，与此对应，思维方法和行为方法（操作方法）是科学方法两个鲜明的、特征性的构成要素。思维方法是科学活动方法的核心成分，思维方法对行为方法有指导和规定作用，因而是科学方法的精髓。理性方法包括各种思维（思想）方法以及认知方法。抽象与具体化、理想化、基本逻辑方法、假说与预见、模型方法等等都是科学常用的理性方法。对思维（思想）方法进行概括和总结属于哲学层次的科学方法，例如，化学中的还原论方法（例如组成元素分析、物质结构分析等）、系统思想方法（例如通性总结、组成通式等）屬于哲学层次的科学方法。gzslib202204031803

科学方法是有局限性的;科学方法越具体，它的局限性就越大。宏观地看，科学是一种包含着方法的过程。科学的本质不是方法而是不断地创新。因此，在重视科学方法的同时，还应该关注方法的缺陷，关注方法的改进和创新[3]。

中学化学中的科学思想（思维）方法如表1所示[4]。

科学方法的特点决定了：

（1） 科学方法的学习需要亲历具体的科学过程，需要对操作行为进行抽象，使操作转化为理性，同时也需要使理性具体化;需要在取得成功后对采用的方法进行归纳、总结、思悟、升华，并且体验不同方法的比较，才能让学生受到生动的科学方法教育，其效果是知识灌输式的科学方法教育无法比拟的。

（2） 科学方法教育应该考虑到科学方法的全部要素、结构和层次，不能只重视方法的外在形式，忽视它的精神要素，忽视引导学生基于理论框架和对象特点进行方法的思维。

（3） 科学方法多种多样，它们大多不是经过一、两次教学活动就能被領悟的，需要经历多次、逐步提高。需要制订好实施科学方法教育的长期计划，恰当地确定各学段科学方法教育的重点内容和层次水平，注意区分认知方法和技术方法。在课程时间较紧的现实情况下，制订好实施科学方法教育的计划并且精心选好典型案例尤其必要。

（4） 科学研究过程总是从提取问题开始的，要重视让学生学会从初步的问题中提取研究课题并初步进行方法的构思，重视对不同阶段的科学方法进行研究。

（5） 中学生缺乏科学活动的经验，而且抽象思维能力正处于发展时期，不及形象思维那样发达。中学生的科学方法教学通常需要选择典型的实例，并注意适当的重复、变式和梯度，结合具体学科知识的形成和获得过程来进行;需要在积累经验的基础上进行归纳式教学，在归纳的基础上逐步升华、提高认识。

（6） 中学生学习科学方法的过程通常是由无意识、潜意识、朦胧意识逐步发展到清晰意识、自觉意识;由获得科学方法的印象、形成感性的经验，逐步发展到形成有关的观念和科学方法知识等理性的认识，并在此基础上进一步形成对科学方法的喜爱，形成科学方法意识，形成应用科学方法的能力。

对中学生的科学方法教育应该遵循上述规律。实践表明，重视让学生参加有关的科学实践活动，重视科学方法跟具体对象的联系，根据学科特点选择最基本的方法，结合知识的获得和应用来安排科学方法教育，有计划地把科学方法教育分散、融合在课程中，平时以渗透、体现科学方法，潜移默化为主，在适当的教学阶段引导学生对科学方法进行讨论、交流、小结和理性思考，引导他们从不同层次逐步提高对科学方法的认识，实行归纳—逐步概括与演绎—具体化相结合，注意发挥典型科学活动事件的教育功能，注意揭示科学方法蕴含的科学思想和科学精神，是对中学生进行科学方法教育的有效方法。

2.3 化学创新思维的培养

创新思维是每一个健康个体都具有的一种普遍的心理能力，是一种自然能力，可以通过教育培养而得以增进。社会文化、家庭氛围和个性心理状态也会影响个体创新思维的形成及品质[5]。

发散思维、侧向思维（旁通思维）、联想、类比、逆向思维、多路思维、直觉思维、灵感思维，以及多种思维的联用，都有助于创新思维的发生。

为了培养个体的创新思维能力，心理学家们还设计了一些训练程序、创新技法、创新能力测验等等。我们认为，化学创新思维的培养宜结合化学教学进行，把化学创新思维培养作为日常化学教学的一部分。

在日常的化学教学中，为了培养学生开展化学创新思维的兴趣，教师应该注意：

（1） 从科学精神、思想方法、知识准备三方面着手，帮助学生打好开展化学创新思维的基础。

（2） 从教学内容中寻找训练学生化学创新思维的可能题材，不失时机地提出化学创新思维的任务，例如寻找新的、更好的物质制备分离方法、物质检验鉴定方法、物质组成结构性质研究方法、物质的实际应用、驱利避害保护环境可行方案等等，乃至于探索“一题多解”，让学生逐步学会独立寻找开展化学创新思维的题材。

（3） 多介绍化学创新思维的实例，组织学生进行分析、评价，努力培养学生开展化学创新思维的兴趣，丰富学生开展化学创新思维的经验。

（4） 创新思维需要轻松、自信、和谐的心理氛围。要积极创造条件，多给学生提供有利于开展好化学创新思维的机会。

3 化学创新思维的一般过程

有了科学精神、科学思想方法和必要的科学知识，只是有了化学创新思维的必要基础，不一定能保证化学创新思维的发生。

要催生化学创新思维，首先必须有合适的问题。怎样才是合适的问题？一般说来，合适的问题是有意义、有价值、有解的、开放性的，是难度适中的： 主体往往感到似曾接触过、似曾相识而不感到很陌生的类似问题，有一点熟悉、有一点把握，或者有一点解决思路、有一些成功把握的问题以及突然有了解决灵感的问题。主体会因此产生解决问题的积极愿望、信心和把握。此时，常常伴随着想象、回忆、类比（甚至归类）、猜测、发散等思维活动。

其次，主体由朦胧到清晰地逐步形成解决问题的思路，并且能够把初步的思路转变成可执行、可操作的、合适的过程。如果此时发现初步的思路、过程设想跟以往的成功实践经验比较相似、接近，将会大大增强主体成功解决问题的信心和热情。此后的每一步成功都会起强化、正反馈作用;每一个失利可能对主体解决问题的信心有所影响，也可能激励主体进一步深入思考，展开分析论证思维，作出进一步努力，起负反馈作用。一般说来，在这个阶段，主体的思维活动中直觉思维、发散思维、类比思维、形象思维、经验思维等非逻辑的思维形式常常是主要的、常见的。

一旦发现运用直觉思维、类比思维、形象思维、经验思维等未能取得成功，冷静、顽强的主体会自发或自觉地尝试改为通过逻辑思维来解决问题。此时，他常常要思考： 问题是怎么产生的？它的产生背景以及时空间联系情况如何？问题自身的组成和结构情况如何？问题的实质是什么、主要问题是什么？问题是否有解？问题的预期解是怎样的？解决的关键何在？问题的解决是否有经验可以借鉴？问题的主体因素及其他因素各有哪些特点？这些特点对于问题的解决有哪些帮助？为解决问题可以做哪些尝试、做哪些努力？怎样进行尝试？怎样根据尝试情况进行后续处理？……在问题有解的前提下，按照这样的检索表逻辑地展开思维活动，常常能够实现化学思维的创新。gzslib202204031803

4 化学创新思维的培育需要教育教学体系革新

传统的教学模式是教师向学生灌注知识和各种信息再加上讲例题，要求学生记住知识、信息，会做题、考试能复现所学拿高分，其实际结果是： 学生独立解决实际问题的能力不强、创新的能力更差。这种情况的根源在于教育教学体系的封闭性，在于缺少创造思维能力的培养，缺少创造能力开发，限制、剥夺了学生创新、甚至创新思维的自由。

要培养学生的创新素质，必须扩大他们的视野，扩大他们的活动空间，让学生接触自然、接触社会，加强实践环节，实行教室与实验室结合，课内与课外结合，校内与校外结合，学校教育与家庭教育、社会教育结合，形成开放性的创新教育教学体系。

要形成开放性的创新教育教学体系，必须下大力气改革封闭的死板的教育教学体系，优化课程体系，更新教学内容，改革教学方法和手段，加强实践环节，积极开展小实验、小探究、小创新、小论文活动;要培养开展创新教育的骨干教师队伍，不断提高教师的水平，强化对学生创新思维的教学和创新活动的指导;要激励教师、学生互动，鼓励教师因材施教，发展学生个性;鼓励学生扬长避短，学有特长，逐步形成各具特色、风格各异的创新素质，形成教与学过程中创新意识的良性循环;通过课堂教学和课外活动，促进学生树立创造理想，发展创造思维，养成创新精神，提高创造能力;从而改到以培养学生创新精神和实践能力为目的的创新素质教育的轨道上来。

创新思维的本质是思维的灵活性。思维的灵活性主要表现在能够审时度势，善于针对不同的情况综合运用各种创新思维方式，使各种思维方式，不论是抽象思维、形象思维、灵感思维、直觉思维，还是发散思维、聚合思维、逆向思维、侧向思维、跳跃思维等，在创新活动中相辅相成，协同发挥作用。思维的灵活性还在于能够随机应变，善于根据变化了的情况巧妙地更换创新思维方式。一个人创新思维能力的高低，就主要体现为灵活地组合运用各种创新思维方式的能力强弱。思维定势是创新思维的障碍。要发展创新思维，必须善于打破思维定势，让思维更开放、更活跃、更灵活[6]。

一般说来，开放性的创新教育教学体系应该注重创新基础理论知识与方法教育，教给学生创新学习的策略、方法，引导学生形成自己的创新学习方式;还应该注重培育学生具有良好的自学能力、动手能力、知识迁移能力等，使学生能够在创新意识的驱使下，通过求同思维与求异思维结合、正向思维与逆向思维结合、直觉思维与逻辑思维结合、形象思维与抽象思维结合，对已有的知识进行创新加工，形成新思想、新观点、新知识。

开放性的创新教育教学体系应该注重创新个性教育。创新需要主体具有良好的创新个性特征，例如独立思考、不迷信权威，自信，勇于捍卫自己的观点;注意用批判的眼光去看待事物，不满足现状，善于标新立异;有较强的思维灵活性，能多角度、多方位、多层次看问题，善于变通;不怕挫折，不怕失败，具有百折不挠的精神。

开放性的创新教育教学体系在进行创新思维教育时，常采用学科渗透模式或者专门的创新活动模式。

学科渗透模式把课堂作为实施创新教育的主阵地，要求学科教师寻求能够有效开发学生创新能力的教学模式，对教学内容、教学方法、教学形式等做精心设计，在课堂教学中渗透创新教育的思想和要求，为学生的学习提供自由选择、主动探索的空间和机会，注重启发学生创新学习的欲望，教育学生掌握创新的规律和方法。寓创新教育于各科教学之中。

创新活动模式能给学生提供更大的自主性，有利于激发学生的学习热情和好奇心，有利于学生消化、吸收、运用和体会创新理论知识。实践活动有助于培养学生理论联系实际，培养学生发现问题、分析问题和创新性地解决问题的能力，使他们的创新潜能得以充分发挥，还可以养成发展创新能力所需要的个性品质。

创新活动模式需要做好规划设计，可以采用多种活动形式。

良好的创新教育教学体系不但要有恰当、明确的指导思想，还应该注重创新教育的环境建设、创新教育的制度建设和创新教育的教师队伍建设[7]。

制度是维系创新教育体系的梁柱，创新型教师是创新教育体系的基本力量。校园内浓厚的创新文化氛围能够陶冶学生的创新精神，激发他们的创新热情，对他们创新能力的发展起到潜移默化的促进作用。宽松、融洽、团结、协调的人际环境可以给学生创新以支持和尊重。因此，创新环境建设也是创新教育教学体系建设的一项重要工作[8]。

参考文献：

[1]广州市教育局教研室化學科，广州市化学化工学会中教专业委员会主编. 广州市中学生“我与化学”活动论文选编[M]. 广州： 新世纪出版社，2006： 62～69，70～78，119～123.

[2][5]https：//baike. baidu. com/item/科学精神/8716735？ fr=aladdin.

[3]吴俊明. 对科学方法和科学方法教育的再认识[J]. 化学教育， 2010，31（2）： 1.

[4]吴俊明. 中学化学中的科学方法教育与课程教材改革[J]. 化学教育，2002，23（6）： 6.

[6]苑金红，苑玉成. 创新思维与创新教育体系[J]. 唐山师专学报， 1999，21（3）： 33～36.

[7]薛俊梅，吴俊明. 我国新发展阶段的化学教育应加强创新素质培养[J]. 化学教学，2021， （11）： 3～6.