蘇教版-必修一-專題1 化學(xué)家眼中的物質(zhì)世界-第一單元 豐富多彩的化學(xué)物質(zhì) 優(yōu)秀獎(jiǎng)

中學(xué)理科教育中的創(chuàng)新教育問題王夔一、在科技領(lǐng)域中未來向過去的繼承和批判人類進(jìn)步依賴科技進(jìn)步，科技進(jìn)步依賴創(chuàng)新。創(chuàng)新包括三方面：發(fā)現(xiàn)存在的和曾經(jīng)存在過的事物，創(chuàng)造不存在的和從未存在的事物以及把存在的事物革新成為新事物。這三者都是在已有的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。因此，繼承與創(chuàng)新是人類文化發(fā)展的根本，是人類戰(zhàn)勝客觀困難得以存在和進(jìn)步的根本，也是培育人才的根本。要使學(xué)生學(xué)會(huì)繼承和創(chuàng)新，才能使人盡其才。一個(gè)民族的興衰要看它的人民是否向往未來新事物和新世界?！耙粋€(gè)民族可以犧牲一切以達(dá)到目標(biāo)，就這一點(diǎn)精神造就了世界的知識(shí)分子、科學(xué)家和音樂家。一個(gè)民族如果除去到處游蕩什么事情也不想做，從來也不想今天以后的事，他們那里就一直是一片沙漠。”［Machine］。我們需要?dú)v史，需要繼承，但是更重要的是創(chuàng)造未來，創(chuàng)造歷史。這可能是我們教育者的最主要的職責(zé)，因?yàn)槲覀兊膶W(xué)生能否擔(dān)負(fù)起他們的歷史使命，要看我們能否教育他們繼往開來。20世紀(jì)科技進(jìn)步的確創(chuàng)造了輝煌的人類現(xiàn)代文明。化學(xué)之所以被看作是核心科學(xué)，就是因?yàn)樗鼊?chuàng)造了不可勝數(shù)的物質(zhì)和材料，從分子水平打開了認(rèn)識(shí)和控制許多許多變化過程（如生命過程）的途徑，今后它還將在這些方面為人類進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。科技必然要進(jìn)步，人類也必然要進(jìn)步，但是從個(gè)別情況來說，并非科技進(jìn)步必然推動(dòng)人類進(jìn)步。當(dāng)我們展望21世紀(jì)之時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)從正反兩方面來回顧20世紀(jì)的進(jìn)步。20世紀(jì)的確有推動(dòng)人類進(jìn)步的幾方面的成就。在科學(xué)哲學(xué)方面，從唯心論和形而上學(xué)到唯物論辯證法，到現(xiàn)代科學(xué)思想，如系統(tǒng)論、控制論、災(zāi)變論等等。在科學(xué)界，建立了統(tǒng)治20世紀(jì)科學(xué)界，指導(dǎo)科技發(fā)展的大理論，如牛頓力學(xué)、達(dá)爾文學(xué)說、熱力學(xué)和量子力學(xué)等等，它們也會(huì)繼續(xù)推動(dòng)下一個(gè)世紀(jì)的科技進(jìn)步。此外，推動(dòng)20世紀(jì)科技發(fā)展的還有一系列科學(xué)方法：如理想化和模型化處理，動(dòng)態(tài)過程的靜態(tài)處理，非線性關(guān)系的線性化分析等處理方法，使我們得以在當(dāng)時(shí)那個(gè)條件下對(duì)復(fù)雜事物進(jìn)行近似的局部的研究。另外，還不能忽視20世紀(jì)技術(shù)進(jìn)步對(duì)科學(xué)的推動(dòng)，如現(xiàn)代測試觀察儀器、高效計(jì)算機(jī)技術(shù)以及仿真、模擬等等。在20世紀(jì)以前，科學(xué)研究大部分是在科學(xué)家本人興趣推動(dòng)下進(jìn)行的，而在工業(yè)化之后，大規(guī)模生產(chǎn)促進(jìn)了資本的集中和大量增值。另外，現(xiàn)代國家機(jī)器的形成與發(fā)展越來越依賴科學(xué)與技術(shù)。于是國家利益和各種來源的資本成為科學(xué)技術(shù)的強(qiáng)大后盾，來自國家和企業(yè)的科研基金與資助，國家下達(dá)的和企業(yè)委托的科研任務(wù)向科學(xué)研究提供大量經(jīng)費(fèi)，出現(xiàn)了大批專業(yè)研究人員，并且為了提高科研人員的工作效率，建立了研究所制度。這是20世紀(jì)科學(xué)研究繁榮的主要原因。也是在這期間，人類能夠克服糧食、能源、資源短缺，克服疾病威脅，減少各種天災(zāi)而發(fā)展進(jìn)步的原因。這是人所共知的。但是不能忽視上述幾種推動(dòng)力也可成為科學(xué)進(jìn)步的障礙和限制。我們從科研工作中所走的彎路、所付出的代價(jià)以及科研的浪費(fèi)中，一方面可以看到那些在知識(shí)的新陳代謝中由于理性認(rèn)識(shí)的退化和方法學(xué)的錯(cuò)誤與不足所起的副作用。它們往往限制了創(chuàng)新。另一方面還應(yīng)看到在資本和市場的國際化和全球競爭激烈之時(shí)，龐大的資本推動(dòng)力有時(shí)會(huì)使科研被推向偏離實(shí)際需要的方向，有時(shí)被逼入歧途?？萍己孟襁M(jìn)步了，但是人類未必由此進(jìn)步。我們可以從未來科技對(duì)現(xiàn)代化學(xué)的挑戰(zhàn)和希望中看出未來科技對(duì)20世紀(jì)科技的批判。首先，科技進(jìn)步并不一定能推動(dòng)人類進(jìn)步。因?yàn)榭萍汲晒脑u(píng)價(jià)應(yīng)該是全面的，包括它對(duì)現(xiàn)在和未來，局部和全球的人文、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和人類的持續(xù)發(fā)展的作用。因此今后的化學(xué)工作者面對(duì)的責(zé)任和過去有根本的不同。我們?cè)谠O(shè)計(jì)一項(xiàng)研究或工程時(shí)，需要自始至終考慮以下幾方面問題：1.節(jié)能、節(jié)約和潔凈生產(chǎn)；2.縮短研究周期；3.縮短研究結(jié)果的“庫存量”和“庫存期”；4.減少投入，提高研究的命中率。以節(jié)能、節(jié)約和潔凈的化學(xué)合成為例，我們的化學(xué)品的確為人類生存與進(jìn)步做出了極大貢獻(xiàn)，但是為什么公眾對(duì)化學(xué)心懷疑慮？因?yàn)榛どa(chǎn)中有許多浪費(fèi)能源和資源，并且給人類帶來對(duì)環(huán)境和生態(tài)平衡影響的近憂和遠(yuǎn)慮。因此必須徹底改造化學(xué)品的選擇、使用和生產(chǎn)方法，這必將引起一個(gè)大變革。例如，我們正處于傳統(tǒng)合成化學(xué)向未來合成化學(xué)轉(zhuǎn)化的時(shí)期，未來的化學(xué)合成必須向以下幾個(gè)方向發(fā)展：1.提高原子利用率；2.提高轉(zhuǎn)化率；3.提高合成精度，減少副產(chǎn)物；4.避免把本來固定在巖石圈里的元素活動(dòng)化；5.避免把化學(xué)惰性物質(zhì)變成活性物質(zhì)；6.少使用有機(jī)溶劑；7.減少使用和排放有毒的和對(duì)生態(tài)環(huán)境有影響的物質(zhì)；8.避免高溫及深冷，尤其是高溫與深冷的連續(xù)操作；9.盡量使過程可循環(huán)，可再生；10.減少步驟。達(dá)到這些目的，必須從根本上創(chuàng)新。例如一個(gè)好幾步的合成路線，浪費(fèi)資源和能源，污染環(huán)境，但是改用酶法合成就變成一個(gè)潔凈節(jié)約的工藝。這就要搞合成化學(xué)的人重新定下自己的坐標(biāo)，重新整理自己的知識(shí)。我們好像突然發(fā)現(xiàn)不是我們過去所教的和所學(xué)的內(nèi)容不對(duì)，而是考慮問題的基礎(chǔ)要轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的觀點(diǎn)要改變，一二百年以來解決問題的慣用途徑要改變。那么，我們現(xiàn)在教學(xué)生什么，培養(yǎng)成什么樣的人才才能使他們適應(yīng)未來的這種要求呢？二、要求積極創(chuàng)新的科技與傳統(tǒng)中學(xué)理科教育的矛盾我們的有機(jī)合成路線，不論在課堂中教的還是從書本上學(xué)的，大都是由那些歷史上的傳統(tǒng)反應(yīng)組成的。在工作中設(shè)計(jì)一個(gè)合成路線時(shí)，也用了一些在學(xué)生時(shí)期學(xué)到的反應(yīng)。而實(shí)際上這些反應(yīng)以及組合反應(yīng)的思路不少是數(shù)十年上百年前純學(xué)術(shù)研究的結(jié)果，它們不計(jì)較成本，不考慮浪費(fèi)，更不想環(huán)境，不想未來。要想根本改變就必須開創(chuàng)新路。所以，要使學(xué)生具有解決這些問題的愿望、素質(zhì)和能力，而其中主要是創(chuàng)新。為此，我們的教育者要認(rèn)識(shí)科技進(jìn)步與傳統(tǒng)理科教育之間的矛盾。1.科技進(jìn)步要求創(chuàng)新，而傳統(tǒng)教育是以知識(shí)積累為主的。2.科技進(jìn)步要求多樣化，而傳統(tǒng)教育教給學(xué)生的和要求學(xué)生接收的是單一的，而且是統(tǒng)一的觀點(diǎn)和理論。3.科技進(jìn)步日益依賴多學(xué)科多方面多途徑的綜合研究，而傳統(tǒng)理科教育體系導(dǎo)致學(xué)習(xí)領(lǐng)域狹窄，從中學(xué)到研究生到博士后越來越變成一個(gè)專門家，并只在彈丸之地打洞。4.科學(xué)進(jìn)步要求動(dòng)態(tài)思維和適應(yīng)不斷變化的問題和不斷更新的工作方法，而傳統(tǒng)教育強(qiáng)調(diào)鞏固的、萬無一失的常規(guī)方法。5.計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)加工信息的能力猛增，使以記憶為主的描述性知識(shí)教育失去它的大部分作用。6.高效計(jì)算機(jī)技術(shù)加上人工智能能夠代替人進(jìn)行大部分的程序性的思維，使得以推導(dǎo)、演繹、標(biāo)準(zhǔn)方法訓(xùn)練為主的理科教育失去意義。這些矛盾是知識(shí)與智慧的內(nèi)容和它們之間關(guān)系不斷改變的表現(xiàn)。人要有知識(shí)，更需要有智慧，隨著科技進(jìn)步，過去的智慧變成今天的知識(shí)；過去的尖端科研變成今天的常規(guī)。例如，DNA合成、X射線晶體結(jié)構(gòu)分析、蛋白質(zhì)測序等都已自動(dòng)化，或者說“傻瓜化”，而不再需要多少智慧來完成的了。因此，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力才能使他們成為走在科技進(jìn)步前頭的人。要培養(yǎng)創(chuàng)新的心態(tài)、素質(zhì)和能力，必須而且能夠從中學(xué)教學(xué)開始。如前面討論的，我們?cè)诮逃龑W(xué)生時(shí)要時(shí)刻注意培養(yǎng)他們以下幾個(gè)素質(zhì)：1.多樣性；2.綜合性；3.相對(duì)性；4.想象力；5.動(dòng)態(tài)思考；6.比較和批判。若以這幾方面的素質(zhì)教育為目標(biāo)來看當(dāng)前化學(xué)教育，就會(huì)看出許多問題。學(xué)生把反應(yīng)、性質(zhì)、定義、計(jì)算方法當(dāng)做唯一的絕對(duì)的東西背下來，甚至有的教師要求學(xué)生從文字上吃透化學(xué)反應(yīng)的精神，遵循課本的文字?jǐn)⑹龌卮饐栴}，按照例題計(jì)算問題。中學(xué)這樣考，大學(xué)入學(xué)考試也這樣考，學(xué)生喪失了他原先還有的想像力和懷疑精神。這樣培養(yǎng)出的人很難有創(chuàng)新的要求、意愿和素質(zhì)。三、正確處理理性認(rèn)識(shí)間的相互作用是在中學(xué)教學(xué)中培育創(chuàng)新素質(zhì)的最重要步驟我們強(qiáng)調(diào)從中學(xué)開始培養(yǎng)上述素質(zhì)是必要的。因?yàn)橐粋€(gè)人從中學(xué)開始他越來越多地通過學(xué)習(xí)掌握理性認(rèn)識(shí)，并且越來越多地依賴?yán)硇哉J(rèn)識(shí)去進(jìn)一步觀察、解釋和認(rèn)識(shí)事物。以指數(shù)速度增加的理論和概念可以成為他們創(chuàng)新的基礎(chǔ)，但是理性認(rèn)識(shí)之間的相互作用既有促進(jìn)也有排斥。把理論和概念絕對(duì)化，把解決一個(gè)問題的方法唯一化，使他們拒絕接收新理論新方法，便喪失了創(chuàng)新的和進(jìn)步的前提，反而限制創(chuàng)新和進(jìn)步。所以我今天首先就理性認(rèn)識(shí)的相互作用來談一談為什么和如何在中學(xué)化學(xué)教育中培養(yǎng)創(chuàng)新精神和能力。有人覺得創(chuàng)造力是偉大科學(xué)家所具有的天賦素質(zhì)，事實(shí)上，決非如此。人從小就有創(chuàng)造活動(dòng)能力，如果這種初始的創(chuàng)造力一直不被抑制，而不斷發(fā)展，會(huì)有許多許多科學(xué)家、工程師出現(xiàn)，當(dāng)然也有畫家、醫(yī)生出現(xiàn)，他們也要?jiǎng)?chuàng)新。可惜的是，在許多情況下，學(xué)習(xí)所得本應(yīng)完全成為創(chuàng)造的基礎(chǔ)，卻被不恰當(dāng)?shù)慕逃兂上拗苿?chuàng)造力發(fā)展的框框，例如把一個(gè)一個(gè)定義、定律、關(guān)系式絕對(duì)化，把本來依附于化學(xué)問題的數(shù)學(xué)手段變成化學(xué)問題的實(shí)質(zhì)，把由部分事實(shí)推想出來的假設(shè)、假說、模型當(dāng)成客觀存在等等。先入為主和絕對(duì)化會(huì)給人們?cè)O(shè)置極限或界限，使人們不敢超越，也不想思考某個(gè)極限或界限本身的條件以及本質(zhì)。舉深海潛水為例，在公元前3世紀(jì)，靠常壓潛鐘，可以下潛到20～30米，但由于空氣耗竭只能維持很短的時(shí)間。1691年，發(fā)明了連續(xù)輸氣的潛函，只解決了空氣供應(yīng)問題，極限還在20～30米。后來認(rèn)識(shí)到不能再下潛的原因是靜壓過高以后，19世紀(jì)時(shí)，發(fā)明了加壓潛水服把極限下推很多，但又不能再下潛更深了，原因是減壓癥。20世紀(jì)初，發(fā)明了高壓艙解決了減壓癥，又把極限推到56米。后來發(fā)現(xiàn)這個(gè)新極限是由于稀有氣體麻醉造成，到1939年，采用氦加氧氣代替空氣以減少稀有氣體在細(xì)胞膜上的溶解，一下子，又把極限推到200米這個(gè)新極限。但是再下潛就出現(xiàn)高壓神經(jīng)綜合癥。后來，發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生的原因，改用氮+氧+氦三聯(lián)氣，并且分級(jí)慢加壓，再把極限推到700米，再深又出現(xiàn)類神經(jīng)紊亂。目前正在研究其機(jī)理，一旦明了，或許又可以推進(jìn)一大步?；仡欉@些事實(shí)，可以看出如果人們把極限看成是絕對(duì)的，不敢越雷池一步，這樣的進(jìn)步是不可能的。我們?cè)谥袑W(xué)化學(xué)教學(xué)中教給學(xué)生的內(nèi)容有許多是把復(fù)雜問題做簡單化處理后所得的結(jié)果。例如把一個(gè)過程簡單化為一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，忽略副反應(yīng)，忽略在全過程中發(fā)生的其他事件。例如鋁片在稀硝酸中發(fā)生了什么？一般只講一個(gè)反應(yīng)，實(shí)際上是好幾個(gè)事件組成的過程。牛頓力學(xué)的精粹之一就在于把復(fù)雜問題簡單化。過去百年間物理學(xué)的輝煌使人認(rèn)為數(shù)學(xué)和物理是解釋一切的終極依據(jù)，就是因?yàn)樗暮喕幚?。電子被?dāng)做點(diǎn)電荷，小分子也當(dāng)做點(diǎn)。一切物質(zhì)從單質(zhì)到蛋白質(zhì)，到細(xì)胞，到人體，其中一切活動(dòng)都可以用數(shù)學(xué)和物理來描述和表達(dá)。但是復(fù)雜問題簡單化僅僅是一種認(rèn)識(shí)問題的方法，甚至是一時(shí)的方法。在我們教給學(xué)生一個(gè)反應(yīng)、一個(gè)概念、一個(gè)理論、一個(gè)方法時(shí)，非常需要教他們知道這是一種方法，是簡化的方法，由它得到的結(jié)論是相對(duì)正確的。要逐漸教學(xué)生知道不能把簡化處理得到的結(jié)果絕對(duì)化，因?yàn)闊o論如何我們對(duì)復(fù)雜事物的認(rèn)識(shí)還是要向探索其復(fù)雜性上發(fā)展。以理想化處理為例，在化學(xué)里講了一些理想狀態(tài)：理想氣體、理想溶液等等，如果沒讓學(xué)生明白這些只適用于那些并不存在的、分子間沒有一點(diǎn)相互作用的體系，他們就會(huì)把它絕對(duì)化。后來的發(fā)展說明理想氣體狀態(tài)方程式所描述的只是理想的氣體狀態(tài)，它與真實(shí)氣體有不同程度的距離，由vanderWaal方程到認(rèn)識(shí)分子間力，再由分子間力去解釋膠束和膜，才有可能在后來認(rèn)識(shí)到弱相互作用以及其在分子組裝中的作用，其后出現(xiàn)的冠醚穴醚又把弱相互作用提高到主客體化學(xué)來認(rèn)識(shí)。直到最近，Lehn得了Nobel化學(xué)獎(jiǎng)，研究由分子間弱相互作用構(gòu)筑的超分子的化學(xué)才成為當(dāng)前一個(gè)熱點(diǎn)。如果不突破理想氣體方程式的框框，就發(fā)現(xiàn)不了分子間力，如果不能突破只有強(qiáng)相互作用才會(huì)形成結(jié)構(gòu)，就發(fā)現(xiàn)不了也解釋不了自然界許多現(xiàn)象，特別是生物學(xué)現(xiàn)象，就不會(huì)出現(xiàn)超分子化學(xué)以及有關(guān)的概念：自組裝、分子識(shí)別、高級(jí)有序結(jié)構(gòu)等等。我們?cè)谥袑W(xué)化學(xué)里講了一些本來只是某種模型的概念，它們僅僅是理論研究的推理結(jié)果。為了描述和表達(dá)看不見、測不了的事物，科學(xué)家在頭腦中可以構(gòu)成概念模型，推出數(shù)學(xué)模型，甚至用木頭或塑料做成看得見摸得著的形態(tài)模型。它們?cè)谝欢ǚ秶鷥?nèi)可以成為認(rèn)識(shí)事物的拐棍，但是它們不是客觀實(shí)際。例如，量子力學(xué)推理結(jié)果使我們接受了一系列概念：電子云，波函數(shù)，軌道等等。如果教師在用一個(gè)啞鈴給學(xué)生講解電子云而不教學(xué)生知道這僅僅是那些量子化學(xué)家打個(gè)比方所展示出來的模型，學(xué)生就會(huì)把它當(dāng)成真有什么電子云。我們把分子或原子當(dāng)成剛性球，講述碰撞理論，解釋反應(yīng)動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)，如果學(xué)生從此把分子當(dāng)成剛性球，撞在一起會(huì)彈開，怎樣解釋一個(gè)小分子和一個(gè)大分子相撞時(shí)這么快的找到特定的作用位點(diǎn)？由量子力學(xué)推出的另一個(gè)概念模型是共振論，它把苯的結(jié)構(gòu)描述為兩個(gè)或幾個(gè)共振結(jié)構(gòu)的總和。經(jīng)典化學(xué)家常常用經(jīng)典熱力學(xué)思路把變化中的體系用始態(tài)和終態(tài)來描述，事實(shí)上，從始態(tài)到終態(tài)變化過程中有多少狀態(tài)？這種變化是跳躍的嗎？多少年來，在教學(xué)中，我們常常把它絕對(duì)化了。在大學(xué)化學(xué)中會(huì)認(rèn)識(shí)反應(yīng)機(jī)理中有一種或一兩種中間態(tài)。再后，或許還能進(jìn)一步了解從始態(tài)到終態(tài)有若干條途徑，催化劑的神奇就在于用它的魔杖引導(dǎo)反應(yīng)沿著某一條快捷的途徑達(dá)到終態(tài)。但是為什么不能同時(shí)叫學(xué)生去想象那些從始態(tài)到終態(tài)的連續(xù)改變過程呢？甚至叫學(xué)生去想象在諸如生物體系中有什么始態(tài)又有什么終態(tài)呢？我們不該叫學(xué)生建立一個(gè)非此即彼的思考方法，有時(shí)它是創(chuàng)造性地解決實(shí)際問題的障礙。我舉以上各例不是說不能教給學(xué)生那些簡化的概念模型，相反，對(duì)于中學(xué)生，只能學(xué)習(xí)這些概念和理論的基本思想。而且我們?nèi)匀皇褂眠@些方法，或許永遠(yuǎn)要使用這些方法。問題在于我們不能把這些東西極端化、絕對(duì)化，那樣會(huì)使學(xué)生把這樣學(xué)來的東西死死記住，成為排斥新概念的障礙。舉兩個(gè)例子來說明先入為主的影響。先“掌握”的概念會(huì)排除異己，對(duì)于人，會(huì)使他面對(duì)新概念表現(xiàn)出傲慢與偏見。例如對(duì)于配合物的認(rèn)識(shí)，在18世紀(jì)人們就制備了亞鐵氰化鉀，但是無法兼顧矛盾的事實(shí)：雖然寫成復(fù)鹽，F(xiàn)e(CN)2·4KCN·3H2O符合價(jià)鍵理論，但不能解釋為什么溶液中很少CN-離子。后來合成出越來越多的類似化合物，如CoCl36NH3，都不能用價(jià)鍵理論解釋。就在100年中人們想出許多辦法去“補(bǔ)臺(tái)”，教材中教的是不能自圓其說的東西，可是學(xué)生把它當(dāng)絕對(duì)正確，從來也不去問問那些說不清的地方。如此者，直到19世紀(jì)末，Werner提出配位理論才算了此公案，前后經(jīng)歷了100多年。另一個(gè)例子是有關(guān)惰性氣體是不是惰性的問題。18世紀(jì)90年代連續(xù)發(fā)現(xiàn)五種惰性氣體，當(dāng)時(shí)的研究表明它們不與任何物質(zhì)作用，所以稱為惰性氣體。恰好那時(shí)剛剛提出八隅律，認(rèn)為價(jià)電子層有8個(gè)電子時(shí)最穩(wěn)定，由此“圓滿”地解釋了惰性氣體的惰性，反過來又以事實(shí)論證了八隅律的正確。尤其是Ramsay把氬的樣品送給發(fā)現(xiàn)氟的Moissan，請(qǐng)他用當(dāng)時(shí)認(rèn)為最活潑的氟試試惰性氣體的惰性，結(jié)果不出意料，氬沒有與氟化合。于是八隅律和惰性氣體十分完善地相互支持，達(dá)到普遍公認(rèn)，寫入教材。直到1933年出了個(gè)Pauling，他預(yù)測惰性氣體并非惰性，雖然當(dāng)時(shí)有人試圖合成惰性氣體化合物，但都失敗了，這一企圖的失敗更證明八隅律的正確和惰性氣體的惰性，如此者又30年，Bartlett在1963年終于合成了個(gè)別惰性氣體的氟化物，13年后，才證明八隅律只適用于C，N，O，F(xiàn)和Ne。若干年后，惰性氣體不得不改名稀有氣體。從1864年八隅律的提出到1963年Bartlett的成功，又是整整經(jīng)過100年，在這100年中不知有多少學(xué)生被培養(yǎng)成為化學(xué)家，但是他們中很少有人問過一些破綻。例如，Moissan當(dāng)年只做了Ramsay送給他的氬的實(shí)驗(yàn)，為什么由此就認(rèn)為惰性氣體都不能與氟作用呢？為什么就不去試試其他？尤其是Pauling預(yù)計(jì)原子量越大越容易作用之后，雖然開始有人失敗，但是為什么不去研究實(shí)驗(yàn)方法上的問題，而只是反過來死守八隅律呢？由此我們應(yīng)該獲得一個(gè)教訓(xùn)，繼承與創(chuàng)新是矛盾雙方對(duì)立的統(tǒng)一，只有在教學(xué)生具體知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)他們的批判和懷疑的態(tài)度，才能培養(yǎng)他們創(chuàng)新精神。在中學(xué)和大學(xué)低年級(jí)的化學(xué)教學(xué)中，習(xí)慣于教給學(xué)生解決某種問題的一種方法、一種思路，甚至連溶解度都只能用一種單位、一種表示方法。慢慢地，這些學(xué)生只知道一種方法，不去想改變它。固然多數(shù)人反對(duì)照貓畫虎，但是未必有人反對(duì)舉一反三。按照原有思路或別人走了一大步，我們走一小步成為我們研究工作中的一個(gè)極大浪費(fèi)。為什么不能離開主流另立門戶？近年來異軍突起的組合化學(xué)可以說給傳統(tǒng)合成化學(xué)當(dāng)頭一棒。傳統(tǒng)合成化學(xué)一向是以取得一定目標(biāo)物純品為目的，上百年來新藥篩選就依賴合成若干化合物，進(jìn)行藥理篩選的。由于篩選命中率僅有萬或十萬分之幾，傳統(tǒng)合成化學(xué)拖了新藥研究的后腿。組合化學(xué)方法一反傳統(tǒng)，它不以取得單一化合物為目的，而以建立包含所有可能化合物的“庫”為目的。這個(gè)庫可以包含數(shù)以萬計(jì)，或十萬計(jì)的結(jié)構(gòu)相關(guān)的化合物，但是所得的是混合物。例如，可以在幾個(gè)月之中，合成3200000種由五種氨基酸組成的所有五肽，每份樣品只有一滴但含有成千上萬的化合物。他們發(fā)展了特殊的方法從中“釣”出有活性的化合物。這不僅是方法革新，在概念上提出諸如緩和條件下合成、同條件合成、同步合成、等摩爾合成等新問題，并且促進(jìn)合成子合成的發(fā)展。我們應(yīng)該從這一例子看出培養(yǎng)學(xué)生的替換思維和反向思維是十分重要的，而我們的中學(xué)化學(xué)教育恰恰缺少這方面的要求。四、培養(yǎng)創(chuàng)新心態(tài)和想像力能否創(chuàng)新，是否愿意并敢于創(chuàng)新在很大程度上依賴于人的心態(tài)。無論是科學(xué)研究，還是一般科技工作，都要求創(chuàng)新，但是有很多人不愿、不敢、不能創(chuàng)新。他們不是能力問題而是心理狀態(tài)問題，我愿在這里引用Nobel物理獎(jiǎng)獲得者Esaki的一段有益的話。他說，你想得Nobel獎(jiǎng)嗎？有5條規(guī)律：第一，不要讓你被自己過去的經(jīng)驗(yàn)所束縛；第二，不要過分追隨你的領(lǐng)域中的任何一個(gè)權(quán)威；第三，不要抱著你不需要的東西不放，要嚴(yán)格地篩選信息；第四，不要回避對(duì)抗，如果有合理的觀點(diǎn)，就去辯論；第五，不要忘記童年時(shí)的好奇精神，它是想象所表現(xiàn)的。但是我們的學(xué)生在學(xué)習(xí)期間缺少這種心態(tài)和精神的培育，我們的各級(jí)教育都不能使學(xué)生有這種精神。第一，我們習(xí)慣于模仿。沉湎于前人的光輝之中，總是以前人為規(guī)范，例如中藥必須尊古炮制，為什么我們的合成藥物有97%是仿制的？為什么我們的科學(xué)研究總是按照人家的思路走？為什么我們自己的傳統(tǒng)的產(chǎn)品教外國人接過去，改造了又打到國內(nèi)來？我們從小就讓學(xué)生學(xué)會(huì)模仿，使他們認(rèn)為模仿是最有效、最保險(xiǎn)、最省事的辦法。為什么習(xí)題有標(biāo)準(zhǔn)答案？為什么教學(xué)生題路？為什么教學(xué)生背誦若干解題模式？我們?cè)谏险n時(shí)講例題，課后教學(xué)生做類似的習(xí)題，考試時(shí)考同樣類型的題。大多數(shù)的習(xí)題是有規(guī)范程序的，而且有標(biāo)準(zhǔn)答案的。我們?cè)谏险n時(shí)教給學(xué)生的是固定的解釋和解決問題方法，學(xué)生沒有機(jī)會(huì)去提出他自己的方法，更沒有機(jī)會(huì)去試一試他們的想法。如果學(xué)生經(jīng)常按照一定規(guī)范去做題，他們做的習(xí)題越多，越熟練，就越失去獨(dú)立思考的能力，在題海里培養(yǎng)出的“熟練”最多可以成為技巧但不能創(chuàng)新，甚至妨礙創(chuàng)新。第二，要引導(dǎo)學(xué)生敢于冒險(xiǎn)去擺脫慣性的束縛。我們的工作，甚至研究工作有不少是由慣性所推動(dòng)的。它們──●采用傳統(tǒng)思路和方法，缺少根本改變；●跟蹤世界潮流和熱點(diǎn)，而缺少自己的創(chuàng)見；●采用刻板的方法做大同小異的事；●也有一些工作是被市場上不斷出現(xiàn)的新儀器新設(shè)備所推動(dòng)的。放眼周圍事物，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這不是科學(xué)界所特有的。吃飯穿衣，畫畫唱歌，引進(jìn)技術(shù)等等都有這種現(xiàn)象?？偟膩碚f，許多人甘心被慣性所推動(dòng)，主要是缺少創(chuàng)新心態(tài)，缺少冒險(xiǎn)精神。相當(dāng)一部分人無論在做任何工作時(shí)，都愿意做目標(biāo)明確，方法清楚，可行性強(qiáng)，成功率高的工作，而不愿冒風(fēng)險(xiǎn)去做前景模糊不清的和太復(fù)雜的事情。這種心態(tài)是從小受教育養(yǎng)成的，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，提出教員甚至專業(yè)科學(xué)家解決不了的問題是非常必要的，這并不是要求過高，而是我們沒能在他們面前打開這扇門。第三，要使學(xué)生