论创新性科研思维的培养-以氢键为案例

论创新性科研思维的培养——以氢键为案例[摘要]:科研思维需要科学的思维方式，而创新性思维是科研思维的重要组成部分。创新思维的最大特点是相异性、差异性，非常突出。它是不受现成的常规的思路的约束，寻求对问题的全新的独特性的解答和方法的思维过程。这种思维方式，遇到问题时，能从多角度、多侧面、多层次、多结构去思考，去寻找答案；具有广阔性、深刻性、独特性、批判性、敏捷性和灵活性等特点。文章主要从创新性科研思维进行剖析，并以氢键为案例进行分析。[关键词]:科研思维;创新性；培养；氢键引言创新性思维，是一种具有开创意义的思维活动，即开拓人类认识新领域、开创人类认识新成果的思维活动。创新性科研思维是以感知、记忆、思考、联想、理解等能力为基础,以综合性、探索性和求新性特征的高级心理活动，是需要人们付出艰苦的脑力劳动。一项创新性科研思维成果的取得，往往要经过长期的探索、刻苦的钻研、甚至多次的挫折之后才能取得，而创新性科研思维能力也要经过长期的知识积累、素质磨砺才能具备。氢键我们知道，某些氢化物的一些物理性质有些反常现象，例如水的沸点比氧族同类氢化物的沸点高，HF的沸点比卤族同类氢化物的沸点高等，如下图所示：

HFHClHBrHI沸点/C19.985.066.735.4沸点高低高极化率小大色散作用弱强通常我们知道，同族的氢化物随着分子量的增大，分子间力依次增大，沸点依次升高（如C族元素）。而我们从图中看出，HF，H2O，NH3的沸点与同族同类氢化物相比显著升高。为何会出现这些反常现象呢？我们可以想到这与分子的缔合现象有关。以H2O为例，水的物理反常现象，说明水分子间有一种作用力，能使简单的水分子聚合为缔合分子，分子缔合的原因是什么呢？我们从分子的结构上来分析。水分子是强极性分子，氧的电负性比氢的电负性大得多，因此在水分子中的O–H键的共用电子对强烈偏向氧原子的一边，因而氢原子带了部分的正电荷，氧原子带了部分负电荷。同时由于氢原子核外只有一个电子，其电子云偏移氧原子的结果，使它几乎成为赤裸的质子。这个半径很小，又带正电性的氢原子与另一个水分子中含有弧电子对并带部分负电荷的氧原子充分靠近产生吸引力，这种吸引力叫做氢键。1、氢键的形成条件分子中有H和电负性大、半径小且有孤对电子的元素(F，O，N)形成氢键。常规氢键:X–H····Y(X,Y=F,O,N,C,Cl)2、氢键的特点（1）氢键强弱与元素电负性有关：Y原子的电负性越大，氢键越强；同时，Y的半径越大，氢键越强；（2）键能小：E(F－HF)28kJ·mol1（3）具有饱和性和方向性：饱和性是指每一个X–H只能与一个Y原子形成氢键。由于氢原子的半径比X和Y的原子半径小很多，当X–H与一个Y原子形成氢键X–H···Y后，如果再有一个极性分子的Y原子靠近它们，则这个原子的电子云受X–H···Y的X和Y原子电子云的排斥力，比受带正电性的H的吸引力大，因此X–H···Y不可能与第二个Y原子再形成第二个氢键；方向性是指Y原子与X–H形成氢键时，在尽可能的范围内要使氢键的方向与X–H键轴在同一个方向，即使X–H···Y在同一直线上。因为这样成键，可使X与Y的距离最远，两原子电子云之间的斥力最小，形成的氢键越强，体系越稳定。3、分子间氢键除了HF、H2O、NH3有分子间氢键外，在有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。如：甲酸靠氢键形成二聚体。4、分子内氢键：除了分子间氢键外，还有分子内氢键。例如，硝酸的分子内氢键使其熔、沸点较低。豁朗阶段，也即顿悟阶段。经过前两个阶段的准备和酝酿，思维已达到一个相当成熟的阶段，在解决问题的过程中，常常会进入一种豁然开朗的状态，这就是前面所讲的灵感。4、验证阶段验证阶段又叫实施阶段，主要是把通过前面三个阶段形成的方法、策略，进行检验，以求得到更合理的方案。这是一个否定-肯定-否定的循环过程。通过不断的实践检验，从而得出最恰当的创新性思维过程。五、创新性科研思维的意义在当今世界，经济飞速发展，科技文化日新月异，主要源于各个领域的创新性。从宏观上讲，创新性是社会进步的动力之一；从微观上讲，创新性是衡量一个人才华高低、能力大小的尺度。因此创新性科研思维具有着十分重要的作用和意义。首先，创新性科研思维可以不断增加人类知识的总量；其次，创新性科研思维可以不断提高人类的认识能力；再次，创新性科研思维可以为实践活动开辟新的局面。此外，创新性科研思维的成功，又可以反馈激励人们去进一步进行创新性科研思维。创新能力是对未知世界的探究能力和发明新事物的能力，是科研能力的重要组成部分。科学认识上的新概念、新假设和新理论的形成，都离不开创新能力。事实上，每一项科研成果都是科研人员创新性地设计试验，做前人没有做过的试验而获得的。因此，我们要学会求异、联想、组合、置换等科研思维方法，提高创新科研能力。参考文献：[1]王永飞，马三梅．在专业课程教学中培养研究生科研能力的尝试【J】．学位与研究生教育，2008(8)：5～8[2]丁英宏，胡玉峰．加强研究生科研方法教育的重要性及内容【j】．学位与研究生教育，2001(9)：21—24．[3]钱伟长．钱伟长和大学生谈学习方法【M】／／刘智运．大学学习理论与方法．武汉：武汉大学出版社，1995：348—365．[4]高耀丽.从默会知识的维度看研究生科研