宣彥

摘 要：通過具體“化學(xué)知識遷移和嫁接”方法的傳授及平時教學(xué)的潛移默化，學(xué)生能熟練將化學(xué)學(xué)科內(nèi)理論知識進行遷移和嫁接，并能熟練將此類學(xué)習(xí)方法靈活過渡到“科技創(chuàng)新”中去，真正實現(xiàn)“理論知識型”人才向“科技創(chuàng)新型”人才的轉(zhuǎn)型。

關(guān)鍵詞：知識遷移； 知識嫁接； 創(chuàng)新型人才

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

傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)方法并不理想，因為一味的去強調(diào)學(xué)生現(xiàn)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(qū)也相繼進入實驗，但美中不足的是，課堂教學(xué)中并未完全擺脫傳統(tǒng)教學(xué)方法的束縛，出現(xiàn)“穿新鞋走老路”，“舊瓶裝新酒”等現(xiàn)象。為了解決這一困境，新課標(biāo)力圖通過改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和教師的教學(xué)方式來培養(yǎng)學(xué)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(chuàng)新

在化學(xué)知識的學(xué)習(xí)過程中，尋求新舊知識的共性，架起知識間的橋梁，對已學(xué)知識進行科學(xué)遷移。例如在有機溶劑熱合成過程中，特別是用平面結(jié)構(gòu)的苯作溶劑時，如果實驗溫度較高，經(jīng)常會產(chǎn)生石墨。這樣在“遷移理論”的基礎(chǔ)上人們自然會想到如果立體結(jié)構(gòu)的有機化合物被還原，是否會產(chǎn)生金剛石？因為金剛石空間結(jié)構(gòu)是立體網(wǎng)狀的正四面體結(jié)構(gòu)（如下圖1），有機物四氯化碳分子的空間結(jié)構(gòu)同樣是正四面體結(jié)構(gòu)（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(jīng)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(guān)研究的文章被發(fā)表在1998年美國《科學(xué)周刊》雜志上，被美國新聞評價為“稻草變黃金”。

在“科技創(chuàng)新型”人才培養(yǎng)過程中，“知識遷移”理論的應(yīng)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(zhì)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(lián)靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)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(lián)一透明水管，管內(nèi)配有“水流方向標(biāo)”，若自來水進水壓大于太陽能熱水器中水壓，“水流方向標(biāo)”指針向上偏轉(zhuǎn)；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(biāo)”指針向下偏轉(zhuǎn)。若發(fā)現(xiàn)透明水管中的“水流方向標(biāo)”指針向下偏轉(zhuǎn)，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(xué)課本中的電解質(zhì)溶液或熔融狀態(tài)的部分電解質(zhì)具有導(dǎo)電性，而電解質(zhì)本身不具有導(dǎo)電性這一特點遷移至“雨水可控開關(guān)”中。此開關(guān)是繼“光控開關(guān)”和“聲控開關(guān)”之后的又一歷史性突破的“智能開關(guān)”，它能將雨天的雨水和電路中的用電器緊密結(jié)合在一起。原理是：將電解質(zhì)固體串聯(lián)入電路中，若遇雨水，電解質(zhì)固體就變成電解質(zhì)溶液，由絕緣體變?yōu)閷?dǎo)體，即能形成閉合回路，使用電器處于工作狀態(tài)；若雨水停止，電解質(zhì)溶液在空氣將其中的雨水蒸發(fā)，電解質(zhì)溶液即結(jié)晶成電解質(zhì)晶體，此時導(dǎo)體變?yōu)榻^緣體，使閉合回路斷開，用電器即停止工作。

二、知識嫁接與創(chuàng)新

知識嫁接給我們的進一步啟示是：學(xué)習(xí)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(chuàng)新。為創(chuàng)新而學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)最終的目標(biāo)，也是最高的目標(biāo)。當(dāng)今整個社會都處于知識經(jīng)濟的時代，知識呈爆炸性增長，作為個體的學(xué)習(xí)者窮盡一生之力也不可能掌握哪怕只是一個領(lǐng)域的人類全部知識，知識散布在知識網(wǎng)絡(luò)的各個結(jié)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(jié)構(gòu)和創(chuàng)造新的知識。

在高中化學(xué)教材中曾研究如何用水乳化衣服上的油污，當(dāng)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(xiàn)此現(xiàn)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(guī)律。受到“知識嫁接”理論的啟發(fā)，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(yè)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(jù)“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(xué)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(yè)中電動切割機的創(chuàng)新設(shè)計，是將化學(xué)物質(zhì)碳化硅具有四面體立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，堅硬具有超強耐磨性這一特性，嫁接到電動機上，設(shè)計出電動切割機，也是“知識嫁接”理論在科技創(chuàng)新中的又一應(yīng)用。

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