宣彥

摘 要：通過具體“化學(xué)知識(shí)遷移和嫁接”方法的傳授及平時(shí)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(shí)進(jìn)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(shí)現(xiàn)“理論知識(shí)型”人才向“科技創(chuàng)新型”人才的轉(zhuǎn)型。

關(guān)鍵詞：知識(shí)遷移； 知識(shí)嫁接； 創(chuàng)新型人才

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-3315（2013）07-060-001

傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)方法并不理想，因?yàn)橐晃兜娜?qiáng)調(diào)學(xué)生現(xiàn)成答案的記憶，而不是對(duì)探究問題的過程進(jìn)行深入思考。我國(guó)從2004年秋季開始進(jìn)行普通高中新課程實(shí)驗(yàn)，到2006年秋季，安徽等省區(qū)也相繼進(jìn)入實(shí)驗(yàn)，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(shí)及對(duì)知識(shí)進(jìn)行重組、整合、遷移、衍生、嫁接等能力。

一、知識(shí)遷移與創(chuàng)新

在化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中，尋求新舊知識(shí)的共性，架起知識(shí)間的橋梁，對(duì)已學(xué)知識(shí)進(jìn)行科學(xué)遷移。例如在有機(jī)溶劑熱合成過程中，特別是用平面結(jié)構(gòu)的苯作溶劑時(shí)，如果實(shí)驗(yàn)溫度較高，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生石墨。這樣在“遷移理論”的基礎(chǔ)上人們自然會(huì)想到如果立體結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物被還原，是否會(huì)產(chǎn)生金剛石？因?yàn)榻饎偸臻g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(jī)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(guó)《科學(xué)周刊》雜志上，被美國(guó)新聞評(píng)價(jià)為“稻草變黃金”。

在“科技創(chuàng)新型”人才培養(yǎng)過程中，“知識(shí)遷移”理論的應(yīng)用尤為明顯。例如原電池正負(fù)電極判斷是通過兩極電極電勢(shì)高低進(jìn)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(shì)的差值，而改變電子運(yùn)動(dòng)方向，進(jìn)一步改變電流方向。為了使判斷更為形象、直觀、快捷，實(shí)驗(yàn)室則通過串聯(lián)靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向的改變判斷電流方向的改變，進(jìn)一步判斷電源正負(fù)極的改變，這一理論知識(shí)可遷移至家用太陽(yáng)能熱水器進(jìn)水管中水流方向的判斷上。利用此原理：在家用太陽(yáng)能進(jìn)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(jìn)水壓大于太陽(yáng)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(jìn)水壓小于太陽(yáng)能熱水器中水壓（由于太陽(yáng)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(shí)就不能向太陽(yáng)能熱水器中送水，因?yàn)樘?yáng)能中的熱水壓強(qiáng)大于總水管中的壓強(qiáng)，熱水器中的熱水就會(huì)回流到總水管中，造成資源和能源的浪費(fèi)。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(diǎn)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(shí)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(shí)嫁接與創(chuàng)新

知識(shí)嫁接給我們的進(jìn)一步啟示是：學(xué)習(xí)的目的不僅僅是為了知識(shí)的傳承，更重要的是包括知識(shí)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(gè)社會(huì)都處于知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，知識(shí)呈爆炸性增長(zhǎng)，作為個(gè)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(gè)領(lǐng)域的人類全部知識(shí)，知識(shí)散布在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)結(jié)點(diǎn)已是不爭(zhēng)的事實(shí)。每個(gè)個(gè)體都只擁有知識(shí)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(shí)嫁接”同樣是為了更新個(gè)體的知識(shí)結(jié)構(gòu)和創(chuàng)造新的知識(shí)。

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(shí)想到的只要能溶解油污的有機(jī)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(jiǎn)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(shí)嫁接”理論的啟發(fā)，在有機(jī)物的母體上“嫁接”親水基團(tuán)，形成具有“雙親基團(tuán)”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(tuán)”洗滌劑。十二烷基具有超強(qiáng)的“親油性”，磺酸根離子中含有多個(gè)氧原子，能與水分子間形成氫鍵，具有較強(qiáng)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(guó)防工業(yè)中，利用超分子杯芳烴中的超大空腔對(duì)過渡金屬和重金屬離子有較好的配合識(shí)別能力，從而對(duì)海水中銪等貴重金屬進(jìn)行配合，但杯芳烴主體是一較強(qiáng)“憎水基團(tuán)”，在海水中溶解性較差。根據(jù)“知識(shí)嫁接”理論順理成章地想到在杯芳烴母體的上下緣上進(jìn)行化學(xué)修飾和衍生化，引入較強(qiáng)的“親水基團(tuán)”，從而具備在海水中有較強(qiáng)的溶解性和對(duì)海水中貴重金屬離子配合的雙重效能。

建筑工業(yè)中電動(dòng)切割機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，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(jiān)硬具有超強(qiáng)耐磨性這一特性，嫁接到電動(dòng)機(jī)上，設(shè)計(jì)出電動(dòng)切割機(jī)，也是“知識(shí)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(shí)，創(chuàng)新型教育需通過創(chuàng)新方法對(duì)理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)進(jìn)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。