您也能做科学家

自从1192年4月出版发行第2版《化学的捷径》以来，许许多多读者都来信要我披露我的思维方法，要求我介绍发明发现和创造的那些神奇的公式、规律、定律和原理的思维过程，这的确是一种非常好的兆头，也是一种伟大的进步。以前我们的学生都习惯于记忆别人创造出来的知识，却极少有人去求索创造这些知识的整个思维过程和方法，总认为创造发明不属自己的事，那是科学家的份儿，记忆才是自己的本行，结果，我们的学校生产出来的人才大都是那些只会考试不会创造的再现知识型的人才，而日后能在科学技术方面有很高独创性的就更是凤毛麟角了。为什么呢?
　　
　　是我们的学生天生不具备创造的素质吗?不是；是我们的学生知识面狭窄而缺少的创造力吗?不是；是我们的学生知识肤浅而不能创造吗?也讲不过去，因为我们的中小学生中也有一些产生过不少创造发明，就是那些小学生一样也能搞创造发明。前不久，报纸还披露我国一位十五岁的初中女生竟然解决了两道世界多年悬而未决的数学难题；一位十五岁的初中女生发明计算机汉字编码输入法而轰动全国，乃至世界；上海市和田路小学是全国著名创造发明典范，成绩显著，每年都有大枇小学生搞出许多小发明创造来，这难道不能说明中小学生也一样能搞创造发明和学术研究吗?我认为任何一个正常人，无论他现在是什么年龄阶段的人，
　　
　　也无论是什么知识层次的人，只要方法对头，是完全可以在科学技术等诸多方面有所创新和发明的。
　　
　　我们至今流行的大至研究生、小至学前班的教材和参考书都是一个模式——陈述型的，纯粹是知识的容器，只不过分门别类将知识堆放在一起罢了。由于这些“权威”教材和参考书潜移默化的影响，所以我们的一些老师和同学也都一样变得麻木呆板起来，结果学生也就变得象一只空的容器，任凭老师把大堆大堆的知识往里面灌注，由于学科太多，而各科要求掌握的知识又太杂，结果老师疲于灌注，学生又累于被动汲收，这样最终就必然是学生累，老师也累，家长更累，学生呆板，家长老师也一样变得呆板，形成一个恶性大循环。学生由于忙于汲收，而严重缺少独立思考的时间，结果学生的创造力得不到挖掘和培养，又哪来提高呢?大家不妨算一算学校给学生独立思考的时间每天到底有多少?白天，连早读在内的8节课几乎被老师占去了；晚上，两节自修许多学生根本得不到安宁，还要完成各科老师布置的作业，更惨的是有的老师连第一节甚至第二节自修都要吞去，学生哪来独立思考的时间?哪来创造发明的时间?没有独立思考的时间，又哪来创新发明?在此，我要奉劝那些扼杀掉学生独立思考时间的老师：您千万不要因为您今天所教的学生的升学率高于别人而就沾沾自喜，自以为：我为国家培养了多少多少人才。如果您靠扼杀掉学生的独立思考时间和扼杀学生的创造力来提高你的学生的升学率的话，即使今天你的学生非常崇敬你，我也要奉劝你：别高兴得太早了。等日后你的学生走向社会参与竞争惨败的时候，就会回转头来臭骂你一文钱也不值了，因为你教他们的时候根本不重视培他们的创造力和创造精神，只知道一味去重复别人的东西。社会却不象学校，靠分数来区分高低，社会是靠创造来向前发展的，经济和科技等的激烈竞争是靠创造力来决定胜负的，不象在学校里，只要记得别人的东西，就可以取得辉煌的100分，在社会里即使你百分之百记得别人的东西也不能取胜，缺少独创性，你在经济大潮中就永远不可能是赢家，所以我奉劝亲爱的读者朋友们，从今天开始你们就得倍加重视开发你们的创造力。怎样开发?下面谈谈我的一点看法。
　　
　　我认为我们目前使用的教材的确到了非改不可的地步了，下面我就化学科举例说明。
　　
　　严格地说，我们许许多多学化学的人(包括许多著化学书的人)对化学的许多知识都是能算是知道(记得)，却不能算是理解的。比如我们现在使用的小至中学生、大至研究生的化学教材和其它所有化学参考书中，对氯气这种物质都是这样陈述的：“氯气是一种黄绿色气体，有刺激性气体，有毒，可溶于水，能跟水反应，能用于漂白有色物质，能用于消毒杀菌。”结果，老师也这样教学生，学生也只好这么记住这些死知识。考试时只要记得准，辉煌的成绩就非您莫属了，象这样再现知识型的考试，即使考得100分，我认为也顶多能说明您记忆力较好罢了。除此以外，还能说明什么呢?试问一下，我们在学习氯气这些性质时，又有谁明白有谁理解有谁思考过它为什么具有这些性质呢?我们都知道HN03易分解、易挥发、有强氧化性、有强酸性等，却不知道也不思考它为什么具有这些性质?我们都能写出MnO2和浓HCl在加热条件下的反应方程式，却不知道它为何可发生反应?反应为何就生成MnCl2和H2O及C12我们都知道硫化氢能燃烧生成SO2和H2O，并产生浅蓝色火焰，却不知道也不思考它为什么能燃烧?燃烧后又为何生成SO2和H2O为何产生浅蓝色火焰等一系列问题……诸如此类，要我们思考和研究的化学问题实在是太多了，化学这门基础学科的教材和参考书的确到了非重新编写过一次不可的地步了，化学教材只有熔进一些富有生命力的新东西方能焕发其特殊的魅力!
　　
　　然而，要是我们的教材都着重于方法与思维的引导，并且，努力让读者对于那些表面上无法理解的知识都透彻理解了，并从此产生一系列新知识，使读者学到了课本里没有的更深一层次的东西，那么，不是可以大大提高学习的效率了吗?比如，对于硫化氢的燃烧反应，我们完全可以以前面已学过的知识为基础，作出合情合理的推导!
　　
　　一开始就首先让学生观察的反应物的特点，让他们找出硫化氢的燃烧反应的反应物特点与前面学过的哪类反应相似?板书：H2S+O2学生观察后不难发现：这是一种化合物与一种单质的反应。既然如此，我们就很有必要从前面所学过的单质与化合物的反应中找到反应产物的规律，前面我们学过的单质与化合物的反应有哪些?规律又如何呢?现在让我们回忆一下前面学过的相似的知识：氯气跟碘化氢(或氢碘酸)反应生成什么呢?学生们会记得：这是一种置换反应，生成另一种单质和另一种化合物，反应式为：C12+2HI2HCl+I2，继续问：Br2和HI反应又应生成什么呢?学生必会很迅速地回答：生成HBr和I2，反应式为：Br2+2HI2HBr2+I2，继续问：C12和HBr反应生成什么呢?学生也必会很迅速地回答：生成Br2和HCl，反应式为：Cl2+2HBr2HCl+Br2。以上反应学生都已在上一节学过了，现在只不过是让他们回忆一下，然后让他们由已知的推导出未知的，这样把旧的与新的知识联系起来，接着问他们：O2和H2S能反应吗?若反应又应生成什么呢?为什么?学生们会根据前面学过的知识回答：能反应，反应生成H20和S，因为氧比硫活泼，所以氧能从硫的氢化物中置换出硫，反应式为：O2+2H2S2H20+2S…………①(置换反应)继续引导他们思考：此置换反应生成的单质硫在空气中能否继续跟氧气反应呢?学生也会根据前一节所学过的知识来回答：前面我们知道硫能燃烧，所以此置换反应生成的单质硫(微粒)在空气中点燃(或受热)也必定能燃烧，生成SO2，反应式为：S+O2SO2……②(化合反应)(这些都是前一节的知识)继续思考：既然H2S和O2的置换反应和S跟O2的燃烧反应是连续进行的(置换反应一生成S，S又马上跟O2发生燃烧反应，所以它们是连续进行的)，那么我们是否可以将它们综合起来呢?学生当然会答：可以(因为前面教了反应式的综合方法)，这样①+②×2整理得总反应式为：
　　
　　2H2S+3O2SO2十2H20
　　
　　这就是硫化氢在空气中完全燃烧的反应方程式。显见此反应式是由两个简单反应式组成的，那么，硫化氢的燃烧主要由哪个反应式决定的呢?要是第2个不是燃烧反应，那么H2S是否可燃烧呢?学生会根据前面的知识回答：H2S的燃烧主要决定于反应式②，要是②不能燃烧，H2S也不能，因为据我们现学过的知识所知：一般置换反应都不可能是燃烧反应。而②式燃烧反应实质就是硫的燃烧，因此H2S的燃烧焰色与硫单质的焰色相似，都为浅蓝色。
　　
　　从上可引导学生总结出一个规律：凡是能在空气中燃烧的单质，其氢化物①也能在空气②中燃烧，且单质与其化合物燃烧的火焰颜色相似。
　　
　　反过来让学生思考：现在你们明白了卤化氢为什么不能燃烧的缘故了吗?学生会答：那是因为卤素单质不能在空气中燃烧的缘故(此结论是学生们学习到此章书时总结出来的，至于以后有无例外或完善与否，那是以后的事了，什么事物都是在不断发展变化的，知识也不例外)。
　　
　　到此，可谓告一个段落了，学生们能由前面已学过的知识创造出现在和后面要学的许多新知识，这就是一个了不起的创举!值得庆贺一番!但我们不能至此就满足了，还应对此规律再作一个全方位的思考，也许会因此而发现不少“新大陆”或“奇观绝景”呢!
　　
　　由于上述规律中的燃烧反应涉及两种反应①氢化物和②空气，所以我们可分别对这两种反应物进行发散思维，以便不断深化和完善这一规律。对于①，由氢化物扩展到其它化合物(如氧化物、水化物、盐、其它金属化合物等)中去。然后再综合出一个概括性更强一点的规律：一切能被氧置换出可燃单质的化合物都能在空气中燃烧。除F2、O2、C12、N2和Br2、I2和惰性气体不能在空气中燃烧外，其它非金属单质都能在空气中燃烧。而且它们的负价元素的化合物也必定能在空气中燃烧。
　　
　　对于②，由在氧气中的燃烧再扩展到在其它与氧的活泼性相近的单质气体中的燃烧(如在F2、C12、N2气体中的燃烧)。接着再由在氧化性单质气体中的燃烧又扩展到在性质相反的还原性气体中去(如在H2气体中)；然后，再进一步扩展，由在单质气体中的燃烧扩展到化合物气体中的燃烧(如：在CH4、CO、C02、HCl等气体中的燃烧)。……
　　
　　然后再高度综合上述各个规律，可引出一个概括性更强的总规律：一种化合物(不但包含氢化物，也包含氧化物和其它各类化合物)若能在一种气体A(不但包含氧气，也包括与O2性质相似的F2、C12、N2等气体，不但包含单质气体，也包含化合物气体)中发生置换反应生成一种可在A气体中燃烧的单质，那么，这种化合物必能在这一气体A中燃烧。
　　
　　假如我们再从在气体中的燃烧又扩展到在液体和固体中的燃烧，那么不是可以归纳出一个更深一层次的规律了吗?要是再从其它角度再不断扩展，那我们不是可以创造出更多知识了吗?不是可以学得更深入、更透彻了吗?
　　
　　这种启发引导完全是在学生原有知识的基础之上进行的，若在引导过程中遇到一些知识学生未学过，那事先就得先讲明白给他们听，然后再不断启发引导下去，效果一定很佳。目前我也在试验，学生反响相当强烈，认为这样引导非常好!这样可大大拓宽学生的知识面，开阔思路、扩展视野，极大提高学习效率，激发学生自觉学习的热情和深入思考的兴趣。
　　
　　这里我们由一点知识——硫化氢的燃烧——再扩展到氢化物的燃烧(线)——再扩展到单质和化合物的燃烧(面)——再扩展到(体)——在空气、在单质气体和在化合物气体中的燃烧，再扩展到在液体和固体中的燃烧；由研究反应物规律到现象，再到各种与燃烧反应相似的氧化还原反应中去。这几乎可以将此知识延伸到化学的每一个角落。
　　
　　经过这样由“点”到“线”到“面”再到“体”的全方位的思维后，就不但可发现许多新知识，而且还可以透彻理解书中的各点知识，真正做到举一反三，触类旁通，以不变应万变。
　　
　　科学家就是这样在不断探索、批判和创新的工作中创造出光辉的业绩来的，要是大家从中学阶段就开始这样创造性地学习和探索研究，并持之以恒，您将来就必定会成为走出的科学家或发明家或企业家或其它的杰出人才!若您从今以后都这样创造性的学习，由已知的知识推出未知的知识，书中许多规律、结论、原理、定律和公式都被您重新发现、发明和创造出来了，这样，我们完全可以说，您比科学家还科学家了，因为，您比任何一个科学家都创造出更多“新”的知识来了，虽然属再创造，但证明您的思想的确胜似科学家的思想，日后只要持之以恒，成为大科学家也就胜利在望了。因此说，您也的确有希望成为科学家或发明家了。