化學教學對創新型人才培養的實踐思考

宣彥

摘 要：通過具體“化學知識遷移和嫁接”方法的傳授及平時教學的潛移默化，學生能熟練將化學學科內理論知識進行遷移和嫁接，并能熟練將此類學習方法靈活過渡到“科技創新”中去，真正實現“理論知識型”人才向“科技創新型”人才的轉型。

關鍵詞：知識遷移； 知識嫁接； 創新型人才

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）07-060-001

傳統的化學教學方法并不理想，因為一味的去強調學生現成答案的記憶，而不是對探究問題的過程進行深入思考。我國從2004年秋季開始進行普通高中新課程實驗，到2006年秋季，安徽等省區也相繼進入實驗，但美中不足的是，課堂教學中并未完全擺脫傳統教學方法的束縛，出現“穿新鞋走老路”，“舊瓶裝新酒”等現象。為了解決這一困境，新課標力圖通過改變學生的學習方式和教師的教學方式來培養學生搜集和處理信息的能力、獲得新知識及對知識進行重組、整合、遷移、衍生、嫁接等能力。

一、知識遷移與創新

在化學知識的學習過程中，尋求新舊知識的共性，架起知識間的橋梁，對已學知識進行科學遷移。例如在有機溶劑熱合成過程中，特別是用平面結構的苯作溶劑時，如果實驗溫度較高，經常會產生石墨。這樣在“遷移理論”的基礎上人們自然會想到如果立體結構的有機化合物被還原，是否會產生金剛石？因為金剛石空間結構是立體網狀的正四面體結構（如下圖1），有機物四氯化碳分子的空間結構同樣是正四面體結構（如下圖2）；由此，著名的中科院院士錢逸泰和李亞棟博士開始了探索金剛石之路。經過艱苦的努力，最終用金屬鈉還原四氯化碳，于700℃條件下在高壓釜中合成了金剛石。有關研究的文章被發表在1998年美國《科學周刊》雜志上，被美國新聞評價為“稻草變黃金”。

在“科技創新型”人才培養過程中，“知識遷移”理論的應用尤為明顯。例如原電池正負電極判斷是通過兩極電極電勢高低進行比較而得出，部分電極通過改變電解質溶液的酸堿度，可以改變兩極電極電勢的差值，而改變電子運動方向，進一步改變電流方向。為了使判斷更為形象、直觀、快捷，實驗室則通過串聯靈敏電流計指針偏轉方向的改變判斷電流方向的改變，進一步判斷電源正負極的改變，這一理論知識可遷移至家用太陽能熱水器進水管中水流方向的判斷上。利用此原理：在家用太陽能進水管中串聯一透明水管，管內配有“水流方向標”，若自來水進水壓大于太陽能熱水器中水壓，“水流方向標”指針向上偏轉；若自來水進水壓小于太陽能熱水器中水壓（由于太陽能熱水器處在高樓頂層位置，水壓較高），“水流方向標”指針向下偏轉。若發現透明水管中的“水流方向標”指針向下偏轉，這時就不能向太陽能熱水器中送水，因為太陽能中的熱水壓強大于總水管中的壓強，熱水器中的熱水就會回流到總水管中，造成資源和能源的浪費。再如將中學課本中的電解質溶液或熔融狀態的部分電解質具有導電性，而電解質本身不具有導電性這一特點遷移至“雨水可控開關”中。此開關是繼“光控開關”和“聲控開關”之后的又一歷史性突破的“智能開關”，它能將雨天的雨水和電路中的用電器緊密結合在一起。原理是：將電解質固體串聯入電路中，若遇雨水，電解質固體就變成電解質溶液，由絕緣體變為導體，即能形成閉合回路，使用電器處于工作狀態；若雨水停止，電解質溶液在空氣將其中的雨水蒸發，電解質溶液即結晶成電解質晶體，此時導體變為絕緣體，使閉合回路斷開，用電器即停止工作。

二、知識嫁接與創新

知識嫁接給我們的進一步啟示是：學習的目的不僅僅是為了知識的傳承，更重要的是包括知識的創新。為創新而學習是學習最終的目標，也是最高的目標。當今整個社會都處于知識經濟的時代，知識呈爆炸性增長，作為個體的學習者窮盡一生之力也不可能掌握哪怕只是一個領域的人類全部知識，知識散布在知識網絡的各個結點已是不爭的事實。每個個體都只擁有知識體系的一小部分。就像樹木嫁接是為了獲得新品種新特性一樣，“知識嫁接”同樣是為了更新個體的知識結構和創造新的知識。

在高中化學教材中曾研究如何用水乳化衣服上的油污，當時想到的只要能溶解油污的有機溶劑就足也，如氯仿等，但溶解出來的“包合體”無法順利和水相互溶解。出現此現象的原因很簡單：“包合體”的分子極性很小，水分子的極性較大，不符合“相似相溶”的規律。受到“知識嫁接”理論的啟發，在有機物的母體上“嫁接”親水基團，形成具有“雙親基團”的洗滌劑。如十二烷基苯磺酸鈉，一種高效洗滌劑，就是在這種理論下誕生出來的“雙親基團”洗滌劑。十二烷基具有超強的“親油性”，磺酸根離子中含有多個氧原子，能與水分子間形成氫鍵，具有較強的“親水性”，在此情況下水就能迅速而高效乳化油污。再如在國防工業中，利用超分子杯芳烴中的超大空腔對過渡金屬和重金屬離子有較好的配合識別能力，從而對海水中銪等貴重金屬進行配合，但杯芳烴主體是一較強“憎水基團”，在海水中溶解性較差。根據“知識嫁接”理論順理成章地想到在杯芳烴母體的上下緣上進行化學修飾和衍生化，引入較強的“親水基團”，從而具備在海水中有較強的溶解性和對海水中貴重金屬離子配合的雙重效能。

建筑工業中電動切割機的創新設計，是將化學物質碳化硅具有四面體立體網狀結構，堅硬具有超強耐磨性這一特性，嫁接到電動機上，設計出電動切割機，也是“知識嫁接”理論在科技創新中的又一應用。

總之，創新型人才的培養，離不開創新型教育的落實，創新型教育需通過創新方法對理論知識和實踐知識進行不斷演繹，培養和激發青少年的創新能力和創新思維。