論創(chuàng)新性科研思維的培養(yǎng)-以氫鍵為案例

論創(chuàng)新性科研思維的培養(yǎng)——以氫鍵為案例[摘要]:科研思維需要科學(xué)的思維方式，而創(chuàng)新性思維是科研思維的重要組成部分。創(chuàng)新思維的最大特點(diǎn)是相異性、差異性，非常突出。它是不受現(xiàn)成的常規(guī)的思路的約束，尋求對問題的全新的獨(dú)特性的解答和方法的思維過程。這種思維方式，遇到問題時，能從多角度、多側(cè)面、多層次、多結(jié)構(gòu)去思考，去尋找答案；具有廣闊性、深刻性、獨(dú)特性、批判性、敏捷性和靈活性等特點(diǎn)。文章主要從創(chuàng)新性科研思維進(jìn)行剖析，并以氫鍵為案例進(jìn)行分析。[關(guān)鍵詞]:科研思維;創(chuàng)新性；培養(yǎng)；氫鍵引言創(chuàng)新性思維，是一種具有開創(chuàng)意義的思維活動，即開拓人類認(rèn)識新領(lǐng)域、開創(chuàng)人類認(rèn)識新成果的思維活動。創(chuàng)新性科研思維是以感知、記憶、思考、聯(lián)想、理解等能力為基礎(chǔ),以綜合性、探索性和求新性特征的高級心理活動，是需要人們付出艱苦的腦力勞動。一項(xiàng)創(chuàng)新性科研思維成果的取得，往往要經(jīng)過長期的探索、刻苦的鉆研、甚至多次的挫折之后才能取得，而創(chuàng)新性科研思維能力也要經(jīng)過長期的知識積累、素質(zhì)磨礪才能具備。氫鍵我們知道，某些氫化物的一些物理性質(zhì)有些反常現(xiàn)象，例如水的沸點(diǎn)比氧族同類氫化物的沸點(diǎn)高，HF的沸點(diǎn)比鹵族同類氫化物的沸點(diǎn)高等，如下圖所示：

HFHClHBrHI沸點(diǎn)/C19.985.066.735.4沸點(diǎn)高低高極化率小大色散作用弱強(qiáng)通常我們知道，同族的氫化物隨著分子量的增大，分子間力依次增大，沸點(diǎn)依次升高（如C族元素）。而我們從圖中看出，HF，H2O，NH3的沸點(diǎn)與同族同類氫化物相比顯著升高。為何會出現(xiàn)這些反?，F(xiàn)象呢？我們可以想到這與分子的締合現(xiàn)象有關(guān)。以H2O為例，水的物理反?，F(xiàn)象，說明水分子間有一種作用力，能使簡單的水分子聚合為締合分子，分子締合的原因是什么呢？我們從分子的結(jié)構(gòu)上來分析。水分子是強(qiáng)極性分子，氧的電負(fù)性比氫的電負(fù)性大得多，因此在水分子中的O–H鍵的共用電子對強(qiáng)烈偏向氧原子的一邊，因而氫原子帶了部分的正電荷，氧原子帶了部分負(fù)電荷。同時由于氫原子核外只有一個電子，其電子云偏移氧原子的結(jié)果，使它幾乎成為赤裸的質(zhì)子。這個半徑很小，又帶正電性的氫原子與另一個水分子中含有弧電子對并帶部分負(fù)電荷的氧原子充分靠近產(chǎn)生吸引力，這種吸引力叫做氫鍵。1、氫鍵的形成條件分子中有H和電負(fù)性大、半徑小且有孤對電子的元素(F，O，N)形成氫鍵。常規(guī)氫鍵:X–H····Y(X,Y=F,O,N,C,Cl)2、氫鍵的特點(diǎn)（1）氫鍵強(qiáng)弱與元素電負(fù)性有關(guān)：Y原子的電負(fù)性越大，氫鍵越強(qiáng)；同時，Y的半徑越大，氫鍵越強(qiáng)；（2）鍵能?。篍(F－HF)28kJ·mol1（3）具有飽和性和方向性：飽和性是指每一個X–H只能與一個Y原子形成氫鍵。由于氫原子的半徑比X和Y的原子半徑小很多，當(dāng)X–H與一個Y原子形成氫鍵X–H···Y后，如果再有一個極性分子的Y原子靠近它們，則這個原子的電子云受X–H···Y的X和Y原子電子云的排斥力，比受帶正電性的H的吸引力大，因此X–H···Y不可能與第二個Y原子再形成第二個氫鍵；方向性是指Y原子與X–H形成氫鍵時，在盡可能的范圍內(nèi)要使氫鍵的方向與X–H鍵軸在同一個方向，即使X–H···Y在同一直線上。因?yàn)檫@樣成鍵，可使X與Y的距離最遠(yuǎn)，兩原子電子云之間的斥力最小，形成的氫鍵越強(qiáng)，體系越穩(wěn)定。3、分子間氫鍵除了HF、H2O、NH3有分子間氫鍵外，在有機(jī)羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白質(zhì)中也有氫鍵的存在。如：甲酸靠氫鍵形成二聚體。4、分子內(nèi)氫鍵：除了分子間氫鍵外，還有分子內(nèi)氫鍵。例如，硝酸的分子內(nèi)氫鍵使其熔、沸點(diǎn)較低。豁朗階段，也即頓悟階段。經(jīng)過前兩個階段的準(zhǔn)備和醞釀，思維已達(dá)到一個相當(dāng)成熟的階段，在解決問題的過程中，常常會進(jìn)入一種豁然開朗的狀態(tài)，這就是前面所講的靈感。4、驗(yàn)證階段驗(yàn)證階段又叫實(shí)施階段，主要是把通過前面三個階段形成的方法、策略，進(jìn)行檢驗(yàn)，以求得到更合理的方案。這是一個否定-肯定-否定的循環(huán)過程。通過不斷的實(shí)踐檢驗(yàn)，從而得出最恰當(dāng)?shù)膭?chuàng)新性思維過程。五、創(chuàng)新性科研思維的意義在當(dāng)今世界，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，科技文化日新月異，主要源于各個領(lǐng)域的創(chuàng)新性。從宏觀上講，創(chuàng)新性是社會進(jìn)步的動力之一；從微觀上講，創(chuàng)新性是衡量一個人才華高低、能力大小的尺度。因此創(chuàng)新性科研思維具有著十分重要的作用和意義。首先，創(chuàng)新性科研思維可以不斷增加人類知識的總量；其次，創(chuàng)新性科研思維可以不斷提高人類的認(rèn)識能力；再次，創(chuàng)新性科研思維可以為實(shí)踐活動開辟新的局面。此外，創(chuàng)新性科研思維的成功，又可以反饋激勵人們?nèi)ミM(jìn)一步進(jìn)行創(chuàng)新性科研思維。創(chuàng)新能力是對未知世界的探究能力和發(fā)明新事物的能力，是科研能力的重要組成部分?？茖W(xué)認(rèn)識上的新概念、新假設(shè)和新理論的形成，都離不開創(chuàng)新能力。事實(shí)上，每一項(xiàng)科研成果都是科研人員創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)試驗(yàn)，做前人沒有做過的試驗(yàn)而獲得的。因此，我們要學(xué)會求異、聯(lián)想、組合、置換等科研思維方法，提高創(chuàng)新科研能力。參考文獻(xiàn)：[1]王永飛，馬三梅．在專業(yè)課程教學(xué)中培養(yǎng)研究生科研能力的嘗試【J】．學(xué)位與研究生教育，2008(8)：5～8[2]丁英宏，胡玉峰．加強(qiáng)研究生科研方法教育的重要性及內(nèi)容【j】．學(xué)位與研究生教育，2001(9)：21—24．[3]錢偉長．錢偉長和大學(xué)生談學(xué)習(xí)方法【M】／／劉智運(yùn)．大學(xué)學(xué)習(xí)理論與方法．武漢：武漢大學(xué)出版社，1995：348—365．[4]高耀麗.從默會知識的維度看研究生科研