基于创新能力培养的归纳总结法

摘要：基础知识的科学积累是发挥创新能力的源泉。要想有效地梳理所学知识，将知识发挥到极致，就必须掌握科学的方法。本文通过化学课程中的化学箭头为例，阐述如何进行归纳总结，从而提高教学与学习效果。

关键词：创新能力；反应箭头；电子箭头；化学；教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）42-0169-02

培养大学生的创新能力是高等教育的一项重要内容，其关键在于培养学生科学的学习习惯和思考习惯，让学生掌握科学的学习方法，以尽可能快的方式从知识的海洋获取营养。扎实的基础知识是培养创新才能的根基。在我们的同学中，大都具备“基础扎实”这一条件。然而，这些基础知识在学生脑海中多数是零散、杂乱的堆积，并没有得到升华。因此，对于庞杂知识的有效梳理是非常必要的。在教学和学生学习过程中，我总结出归纳总结法对教学效果、学习效果都将有很大的提高。本文将结合笔者自身学习和教学经历，以化学箭头为例，说明教学和学习过程中善用归纳总结法的必要。

箭头是化学语言描述中不可缺少的部分，常用在化学方程式、化学反应中以表达某种含义。俗话说：一张图片胜过千言万语。然而，箭头种类如此之多，容易让学生眼花缭乱，造成误用。

化学课程中的箭头主要包括反应箭头和电子箭头[1，2]。前者常用来描述一个反应的状态或过程，后者常用来表示化学反应过程中电子的运动情况。下面分别归纳总结：

一、反应箭头

反应箭头主要包括14种，如图1示。

化学反应箭头（a），即普通箭头，是我们最熟悉、使用最广泛的箭头类型。它由反应物指向产物或副产物。反应条件、试剂及催化剂常在箭头的上或下列出。

平衡箭头（b）、（c）、（d）和（e），用来描述一个可逆反应。起先用两个相反方向的全箭头（b）来表示，后来发展成用两个相反方向的半边箭头，并被广泛采用。其中（b）用于表示产物与原料之间存在动态转化，但彼此浓度相当；（d）用于表示平衡有利于反应物的箭头，其特点是指向产物的箭头短些，说明平衡中原料占优势；（e）用于表示平衡有利于产物的箭头，特点是指向产物的箭头长些，说明反应有利于产物的生成。

重排箭头（f）用来描述一个重排反应，其显著特征是箭头的头与尾之间有一个小结。但是在实际使用时，如果不需突出是重排反应，用普通化学反应箭头（a）代替。

逆合成箭头（g）是一类特殊用途的箭头，由两根平行直线和一个尖头组成，是合成有机化学中应用非常广泛的工具之一，表示“由……反应而来”。有关逆合成分析的理论和实例见文献[3，4]。

顺时针/逆时针箭头（h）/（i）用来表示化合物的R/S立体构象，明确光学活性分子的绝对构型。其中顺时针表示R，逆时针表示S。箭头的起点开始于最优先的基团，按基团优先顺序，依次降序旋转，再绕回最优先基团。

向下箭头（j）表示反应中有沉淀物生成。箭头只出现在产物一端，紧贴沉淀物右侧。

向上箭头（k）表示反应中有气体放出。箭头同样只出现在产物一头，紧贴气体右侧。

回流箭头（l）用上下的两个全箭头表示，意味着回流包含蒸气上升再被冷凝的过程。一般置于反应箭头上或下，紧贴反应溶剂右侧。

波浪箭头（m）由波浪线和箭头组成，表示能量的转移或释放，例如γ-射线释放过程。

向下波浪箭头（n）常用在光化学中表示非放射性衰变，说明分子从高能态向低能态变迁过程中能量的消失。S2高能态，S1低能态。

二、电子箭头

电子箭头主要包括5种，如图2所示。

弯箭头（o）是最重要且应用最广泛的电子箭头之一。常用来书写反应机理，表明电子运动情况。弯箭头起始于电子对，终止于该电子对的接受处。采用弯箭头书写反应机理的过程称为“推电子（electron pushing）”，该方法称为推电子法。

鱼钩箭头（p）即半边弯箭头，表示化学键的均裂或单个电子的运动情况。被广泛用于自由基化学中代表均裂过程和自由基反应，通常成对出现。

共振箭头（q）是指一个笔直的双头箭头，分别指向同一分子的两个具有电子空间分布不同但原子空间排布一样的等价结构。要指出的是，平衡箭头是一对相向的半边箭头，分别指向两个不同但可以区分的化合物；而共振箭头是拥有两个尖头的箭，分别指向同一分子的两个不可以分辨的结构（电子空间排布有别）。

诱导效应箭头（r）特用于表示诱导效应或分子中键的极化。其特征是箭头的方向尖头插于键中，并指向电负性高的元素。

二极矩箭头（s）通常表示分子中二极矩的方向，其特征是在箭头的尾部有“+”符号，箭头指向净二极矩的方向。通常二极矩矢量指向分子中电负性高的原子，“+”位于缺电子或电负性低的原子。

实践经验表明，在教学过程善用归纳总结并辅以实例说明，容易达到区分比较且被学生接受掌握的效果；学生在学习过程中善用归纳总结法，有利于将一些看似不相关的知识，通过某种“线索”关联在一起，有助理解记忆。而且，在归纳总结、比较的过程中，容易发掘科学问题，孕育出优秀发明，产生科技创新。

参考文献：

[1]S Abirami Lakshminarayanan.Arrows in Chemistry[J].Resonance，2010，（1）：51-63.

[2]Santiago Alvarez.Chemistry：A Panoply of arrows[J].Angew Chem Int Ed，2012，51（3）：590-600.

[3]斯图尔特·沃伦著，丁新腾，林子森译.有机合成设计（第一版）[M].上海：上海科学技术文献出版社，1981.

[4]李江胜，李浔，黄朋勉，熊杰.逆合成分析在精细有机合成工艺学教学中的应用[J].广州化工，2010，38（7）：254-255，265.

基金项目：本文为长沙理工大学校级教改项目《化学化工类专业大学生创新创业能力培养的探索与实践》资助

作者简介：李江胜（1979-），男，湖南涟源人，博士，讲师，从事精细化工教学与科研工作。