化學創新思維的養育訓練與體制保證

薛俊梅 吳俊明

摘要：在研究實例基礎上確定： 科學精神養育、化學科學思想方法教學以及化學科學知識及其他相關知識的豐富，是化學創新思維養育的3個重要環節。對科學精神養育、化學科學思想方法教學、化學創新思維培養做了初步討論。闡述了化學創新思維過程的一般規律。化學創新思維的培育需要教育教學體系革新。

關鍵詞： 化學教育; 創新思維; 化學創新思維; 化學創新思維養育

文章編號： 1005-6629（2022）03-0003-05

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

1 從一個例子說起

怎樣才能搞好化學創新思維的養育與訓練？為了深入地了解這個問題，讓我們先來看一個例子[1]：

在一次實驗課上，梁承恩和他的同學發現： 向碳酸鈉溶液中加入硝酸銀溶液得到的沉淀竟然是黃褐色的，跟課本的描述不同。為了弄清和解釋這個實驗的現象，他們初步歸納了要解決的主要問題，并逐一設計研究方法： （1）碳酸銀是否如課本所說是白色沉淀？（2）為什么會出現與預想不同的實驗現象？（3）能夠改進現有實驗方案，令實驗順利得到預期結果嗎？

他們查閱資料后確定了碳酸銀是不溶于水的白色固體;通過咨詢廣雅中學庾志成老師知道了碳酸鈉是一種強酸弱堿鹽，初步猜測它的這種性質可能對實驗結果產生了影響，并按照老師的建議用碳酸銨代替碳酸鈉進行實驗，得到了白色的沉淀，確認碳酸銀確實是白色的。

他們推測造成沉淀為黃褐色的原因應該跟碳酸鈉溶液的特殊性質有關。他們了解到溶液會發生水解而呈堿性，生成的氫氧化銀不穩定，隨即會有少量分解成黑色的氧化銀。上述黃褐色沉淀，實際上是白色的碳酸銀與黑色氧化銀的混合物。為證實這個推測，他們向氫氧化鈉溶液中滴加硝酸銀溶液，觀察到有黃褐色沉淀生成，證明少量氧化銀確有可能使白色的碳酸銀呈現黃褐色。隨后，他們又用實驗證明： 只要碳酸鈉溶液濃度控制得當（將5%的碳酸鈉溶液以1∶10比例稀釋），就可以觀察到白色的碳酸銀沉淀生成，從而得到了效果可靠的實驗方案。他們還體會到： 只要敢于質疑、大膽假設、小心求證、實事求是，就能取得成功。

在這個例子中，對這些同學而言，其探究結果是有突破性的，符合創新思維的特點。這些同學是幸運的： 他們有經驗豐富的教師指導，加上自己的努力，他們的研究是順利的。盡管如此，這幾個例子還是可以使我們感受到科學精神、科學思想方法、科學知識對創新思維是不可缺少的。

2 化學創新思維的養育與訓練

科學發現過程是一種科學創新過程。科學精神、科學思想方法、科學知識是影響科學發現的3個重要因素。其中，科學精神是科學發現成功的支柱;科學思想方法是科學發現思維過程的規定，是通向科學發現的橋梁;科學知識則是科學發現的基礎： 如果沒科學知識，即使有發現也不能把它說成是科學發現。科學精神養育、化學科學思想方法教學以及化學科學知識及其他相關知識的豐富，是化學創新思維養育訓練的3個必要基礎。

2.1 科學精神的養育

科學精神是人類文明中最寶貴的精神財富，它是在人類文明進程當中逐步發展形成的。科學精神源于近代科學的求知求真精神和理性與實證傳統，隨著科學實踐的不斷發展，內涵不斷豐富。

科學精神包括科學發展所形成的優良傳統、認知方式、行為規范和價值取向，是科學實現其社會文化職能的重要形式，是科學文化的主要內容之一。科學精神集中表現在： 理性精神（重視從經驗認識層次上升到理論認識層次、重視邏輯自洽）、實證精神（以實踐作為檢驗科學理論真理性的唯一標準）、求實精神（追求正確反映客觀現實，實事求是，克服主觀臆斷，可重復和可檢驗）、求真精神（勇于維護真理，反對權威、獨斷、虛偽和謬誤）、人文精神（人生而平等;人的價值高于一切;科學服務于社會、民族和全人類的福祉），以及重視科學的過程而不是結果（不斷修正、完善認識）等等[2]。

科學精神是科學教育的立基之本。為了培育學生的科學精神，在日常的化學教學中，教師應該：

（1） 注意做好對學生的求真精神教育、理性精神教育、實證精神教育、探索精神教育，培養學生正確的價值取向、良好的思維能力和道德定力，以及對創新的積極態度，推助學生打好科學精神基礎。

（2） 如前所述，科學精神是在人類文明進程當中逐步發展形成的。換句話說，科學精神是人類文明史積淀的產物。因此，科學精神的養育不能脫離歷史，需要注意介紹化學科學史中前人所表現出的科學精神的典型事例，讓學生“學有榜樣”。

（3） 積極組織學生參加化學科學實踐等活動，讓學生“‘做有機會”。

（4） 適時對學生在科學精神方面的表現給予恰當的評價，褒優貶錯幫差，發揮教育評價的積極功能。

2.2 化學科學思想方法的教學

關于化學科學方法、化學思想方法的論述，目前存在著一些不當之處。主要是： （1）對科學方法的本質認識不清;（2）混淆了化學科學方法與化學思想方法;（3）錯把化學解題方法當作化學科學方法或化學思想方法。為此，本文有必要花些筆墨從科學方法的界定說起。

科學方法是人在認識和改造客觀世界的實踐活動中形成的有效的規則、方式、手段、途徑或模式，是科學活動經驗升華、程序化、規范化、強化的結果，是科學活動的過程規定性工具。一個不了解科學方法和科學過程的人，很難說他具有必要的科學素養。因此，現代社會公民必須了解科學方法，重視科學方法教育。

跟日常的方法不同，科學方法既具有實踐性又具有理性內涵，既具有客觀性和規范性，又包含著人的主觀能動性和創造性，并因此而具有有效性。此外，科學研究的強烈探索性和對象復雜性決定了科學方法還應具有高度的靈活性。

科學方法跟科學活動的目的、手段、對象和結果有關，既有物質性的部分（經驗方法），又有精神性的部分（理性方法）。內部思維活動和外部行為活動是科學活動的兩個主要形態，與此對應，思維方法和行為方法（操作方法）是科學方法兩個鮮明的、特征性的構成要素。思維方法是科學活動方法的核心成分，思維方法對行為方法有指導和規定作用，因而是科學方法的精髓。理性方法包括各種思維（思想）方法以及認知方法。抽象與具體化、理想化、基本邏輯方法、假說與預見、模型方法等等都是科學常用的理性方法。對思維（思想）方法進行概括和總結屬于哲學層次的科學方法，例如，化學中的還原論方法（例如組成元素分析、物質結構分析等）、系統思想方法（例如通性總結、組成通式等）屬于哲學層次的科學方法。gzslib202204031803

科學方法是有局限性的;科學方法越具體，它的局限性就越大。宏觀地看，科學是一種包含著方法的過程。科學的本質不是方法而是不斷地創新。因此，在重視科學方法的同時，還應該關注方法的缺陷，關注方法的改進和創新[3]。

中學化學中的科學思想（思維）方法如表1所示[4]。

科學方法的特點決定了：

（1） 科學方法的學習需要親歷具體的科學過程，需要對操作行為進行抽象，使操作轉化為理性，同時也需要使理性具體化;需要在取得成功后對采用的方法進行歸納、總結、思悟、升華，并且體驗不同方法的比較，才能讓學生受到生動的科學方法教育，其效果是知識灌輸式的科學方法教育無法比擬的。

（2） 科學方法教育應該考慮到科學方法的全部要素、結構和層次，不能只重視方法的外在形式，忽視它的精神要素，忽視引導學生基于理論框架和對象特點進行方法的思維。

（3） 科學方法多種多樣，它們大多不是經過一、兩次教學活動就能被領悟的，需要經歷多次、逐步提高。需要制訂好實施科學方法教育的長期計劃，恰當地確定各學段科學方法教育的重點內容和層次水平，注意區分認知方法和技術方法。在課程時間較緊的現實情況下，制訂好實施科學方法教育的計劃并且精心選好典型案例尤其必要。

（4） 科學研究過程總是從提取問題開始的，要重視讓學生學會從初步的問題中提取研究課題并初步進行方法的構思，重視對不同階段的科學方法進行研究。

（5） 中學生缺乏科學活動的經驗，而且抽象思維能力正處于發展時期，不及形象思維那樣發達。中學生的科學方法教學通常需要選擇典型的實例，并注意適當的重復、變式和梯度，結合具體學科知識的形成和獲得過程來進行;需要在積累經驗的基礎上進行歸納式教學，在歸納的基礎上逐步升華、提高認識。

（6） 中學生學習科學方法的過程通常是由無意識、潛意識、朦朧意識逐步發展到清晰意識、自覺意識;由獲得科學方法的印象、形成感性的經驗，逐步發展到形成有關的觀念和科學方法知識等理性的認識，并在此基礎上進一步形成對科學方法的喜愛，形成科學方法意識，形成應用科學方法的能力。

對中學生的科學方法教育應該遵循上述規律。實踐表明，重視讓學生參加有關的科學實踐活動，重視科學方法跟具體對象的聯系，根據學科特點選擇最基本的方法，結合知識的獲得和應用來安排科學方法教育，有計劃地把科學方法教育分散、融合在課程中，平時以滲透、體現科學方法，潛移默化為主，在適當的教學階段引導學生對科學方法進行討論、交流、小結和理性思考，引導他們從不同層次逐步提高對科學方法的認識，實行歸納—逐步概括與演繹—具體化相結合，注意發揮典型科學活動事件的教育功能，注意揭示科學方法蘊含的科學思想和科學精神，是對中學生進行科學方法教育的有效方法。

2.3 化學創新思維的培養

創新思維是每一個健康個體都具有的一種普遍的心理能力，是一種自然能力，可以通過教育培養而得以增進。社會文化、家庭氛圍和個性心理狀態也會影響個體創新思維的形成及品質[5]。

發散思維、側向思維（旁通思維）、聯想、類比、逆向思維、多路思維、直覺思維、靈感思維，以及多種思維的聯用，都有助于創新思維的發生。

為了培養個體的創新思維能力，心理學家們還設計了一些訓練程序、創新技法、創新能力測驗等等。我們認為，化學創新思維的培養宜結合化學教學進行，把化學創新思維培養作為日常化學教學的一部分。

在日常的化學教學中，為了培養學生開展化學創新思維的興趣，教師應該注意：

（1） 從科學精神、思想方法、知識準備三方面著手，幫助學生打好開展化學創新思維的基礎。

（2） 從教學內容中尋找訓練學生化學創新思維的可能題材，不失時機地提出化學創新思維的任務，例如尋找新的、更好的物質制備分離方法、物質檢驗鑒定方法、物質組成結構性質研究方法、物質的實際應用、驅利避害保護環境可行方案等等，乃至于探索“一題多解”，讓學生逐步學會獨立尋找開展化學創新思維的題材。

（3） 多介紹化學創新思維的實例，組織學生進行分析、評價，努力培養學生開展化學創新思維的興趣，豐富學生開展化學創新思維的經驗。

（4） 創新思維需要輕松、自信、和諧的心理氛圍。要積極創造條件，多給學生提供有利于開展好化學創新思維的機會。

3 化學創新思維的一般過程

有了科學精神、科學思想方法和必要的科學知識，只是有了化學創新思維的必要基礎，不一定能保證化學創新思維的發生。

要催生化學創新思維，首先必須有合適的問題。怎樣才是合適的問題？一般說來，合適的問題是有意義、有價值、有解的、開放性的，是難度適中的： 主體往往感到似曾接觸過、似曾相識而不感到很陌生的類似問題，有一點熟悉、有一點把握，或者有一點解決思路、有一些成功把握的問題以及突然有了解決靈感的問題。主體會因此產生解決問題的積極愿望、信心和把握。此時，常常伴隨著想象、回憶、類比（甚至歸類）、猜測、發散等思維活動。

其次，主體由朦朧到清晰地逐步形成解決問題的思路，并且能夠把初步的思路轉變成可執行、可操作的、合適的過程。如果此時發現初步的思路、過程設想跟以往的成功實踐經驗比較相似、接近，將會大大增強主體成功解決問題的信心和熱情。此后的每一步成功都會起強化、正反饋作用;每一個失利可能對主體解決問題的信心有所影響，也可能激勵主體進一步深入思考，展開分析論證思維，作出進一步努力，起負反饋作用。一般說來，在這個階段，主體的思維活動中直覺思維、發散思維、類比思維、形象思維、經驗思維等非邏輯的思維形式常常是主要的、常見的。

一旦發現運用直覺思維、類比思維、形象思維、經驗思維等未能取得成功，冷靜、頑強的主體會自發或自覺地嘗試改為通過邏輯思維來解決問題。此時，他常常要思考： 問題是怎么產生的？它的產生背景以及時空間聯系情況如何？問題自身的組成和結構情況如何？問題的實質是什么、主要問題是什么？問題是否有解？問題的預期解是怎樣的？解決的關鍵何在？問題的解決是否有經驗可以借鑒？問題的主體因素及其他因素各有哪些特點？這些特點對于問題的解決有哪些幫助？為解決問題可以做哪些嘗試、做哪些努力？怎樣進行嘗試？怎樣根據嘗試情況進行后續處理？……在問題有解的前提下，按照這樣的檢索表邏輯地展開思維活動，常常能夠實現化學思維的創新。gzslib202204031803

4 化學創新思維的培育需要教育教學體系革新

傳統的教學模式是教師向學生灌注知識和各種信息再加上講例題，要求學生記住知識、信息，會做題、考試能復現所學拿高分，其實際結果是： 學生獨立解決實際問題的能力不強、創新的能力更差。這種情況的根源在于教育教學體系的封閉性，在于缺少創造思維能力的培養，缺少創造能力開發，限制、剝奪了學生創新、甚至創新思維的自由。

要培養學生的創新素質，必須擴大他們的視野，擴大他們的活動空間，讓學生接觸自然、接觸社會，加強實踐環節，實行教室與實驗室結合，課內與課外結合，校內與校外結合，學校教育與家庭教育、社會教育結合，形成開放性的創新教育教學體系。

要形成開放性的創新教育教學體系，必須下大力氣改革封閉的死板的教育教學體系，優化課程體系，更新教學內容，改革教學方法和手段，加強實踐環節，積極開展小實驗、小探究、小創新、小論文活動;要培養開展創新教育的骨干教師隊伍，不斷提高教師的水平，強化對學生創新思維的教學和創新活動的指導;要激勵教師、學生互動，鼓勵教師因材施教，發展學生個性;鼓勵學生揚長避短，學有特長，逐步形成各具特色、風格各異的創新素質，形成教與學過程中創新意識的良性循環;通過課堂教學和課外活動，促進學生樹立創造理想，發展創造思維，養成創新精神，提高創造能力;從而改到以培養學生創新精神和實踐能力為目的的創新素質教育的軌道上來。

創新思維的本質是思維的靈活性。思維的靈活性主要表現在能夠審時度勢，善于針對不同的情況綜合運用各種創新思維方式，使各種思維方式，不論是抽象思維、形象思維、靈感思維、直覺思維，還是發散思維、聚合思維、逆向思維、側向思維、跳躍思維等，在創新活動中相輔相成，協同發揮作用。思維的靈活性還在于能夠隨機應變，善于根據變化了的情況巧妙地更換創新思維方式。一個人創新思維能力的高低，就主要體現為靈活地組合運用各種創新思維方式的能力強弱。思維定勢是創新思維的障礙。要發展創新思維，必須善于打破思維定勢，讓思維更開放、更活躍、更靈活[6]。

一般說來，開放性的創新教育教學體系應該注重創新基礎理論知識與方法教育，教給學生創新學習的策略、方法，引導學生形成自己的創新學習方式;還應該注重培育學生具有良好的自學能力、動手能力、知識遷移能力等，使學生能夠在創新意識的驅使下，通過求同思維與求異思維結合、正向思維與逆向思維結合、直覺思維與邏輯思維結合、形象思維與抽象思維結合，對已有的知識進行創新加工，形成新思想、新觀點、新知識。

開放性的創新教育教學體系應該注重創新個性教育。創新需要主體具有良好的創新個性特征，例如獨立思考、不迷信權威，自信，勇于捍衛自己的觀點;注意用批判的眼光去看待事物，不滿足現狀，善于標新立異;有較強的思維靈活性，能多角度、多方位、多層次看問題，善于變通;不怕挫折，不怕失敗，具有百折不撓的精神。

開放性的創新教育教學體系在進行創新思維教育時，常采用學科滲透模式或者專門的創新活動模式。

學科滲透模式把課堂作為實施創新教育的主陣地，要求學科教師尋求能夠有效開發學生創新能力的教學模式，對教學內容、教學方法、教學形式等做精心設計，在課堂教學中滲透創新教育的思想和要求，為學生的學習提供自由選擇、主動探索的空間和機會，注重啟發學生創新學習的欲望，教育學生掌握創新的規律和方法。寓創新教育于各科教學之中。

創新活動模式能給學生提供更大的自主性，有利于激發學生的學習熱情和好奇心，有利于學生消化、吸收、運用和體會創新理論知識。實踐活動有助于培養學生理論聯系實際，培養學生發現問題、分析問題和創新性地解決問題的能力，使他們的創新潛能得以充分發揮，還可以養成發展創新能力所需要的個性品質。

創新活動模式需要做好規劃設計，可以采用多種活動形式。

良好的創新教育教學體系不但要有恰當、明確的指導思想，還應該注重創新教育的環境建設、創新教育的制度建設和創新教育的教師隊伍建設[7]。

制度是維系創新教育體系的梁柱，創新型教師是創新教育體系的基本力量。校園內濃厚的創新文化氛圍能夠陶冶學生的創新精神，激發他們的創新熱情，對他們創新能力的發展起到潛移默化的促進作用。寬松、融洽、團結、協調的人際環境可以給學生創新以支持和尊重。因此，創新環境建設也是創新教育教學體系建設的一項重要工作[8]。

參考文獻：

[1]廣州市教育局教研室化學科，廣州市化學化工學會中教專業委員會主編. 廣州市中學生“我與化學”活動論文選編[M]. 廣州： 新世紀出版社，2006： 62～69，70～78，119～123.

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

[3]吳俊明. 對科學方法和科學方法教育的再認識[J]. 化學教育， 2010，31（2）： 1.

[4]吳俊明. 中學化學中的科學方法教育與課程教材改革[J]. 化學教育，2002，23（6）： 6.

[6]苑金紅，苑玉成. 創新思維與創新教育體系[J]. 唐山師專學報， 1999，21（3）： 33～36.

[7]薛俊梅，吳俊明. 我國新發展階段的化學教育應加強創新素質培養[J]. 化學教學，2021， （11）： 3～6.