高中生如何提升化學學術競爭力

今天為(wei) 大家分享的是提升學術競爭(zheng) 力之第三期「化學研究思維方法導論」，本文會(hui) 為(wei) 大家分享化學思維方法和導論的大致內(nei) 容。

對於(yu) 傳(chuan) 統化學學習(xi) 熟知的同學們(men) 都認為(wei) 學習(xi) 化學記憶力非常重要，不論是從(cong) 元素周期表還是到各式各樣的化學反應方程式，似乎都要求大家有一個(ge) 好記性。為(wei) 什麽(me) 要背元素周期表不重要，但要求內(nei) 容背熟，卻成了學習(xi) 化學的關(guan) 鍵。這一傳(chuan) 統不僅(jin) 僅(jin) 讓化學學習(xi) 變得枯燥乏味、效率低，也讓很多具有化學研究潛能的同學望而卻步。

希望和大家通過這次分享一起探索發現化學學習(xi) 的有趣之處和學習(xi) 化學的意義(yi) ，通過打破傳(chuan) 統化學學習(xi) 的藩籬，讓同學們(men) 用化學的思維和眼睛來理解、預測化學反應，而不隻是記住反應式。並讓同學們(men) 能夠通過自己的判斷和掌握的基本原理來寫(xie) 出新的、合理的可實現的反應，而不是成為(wei) 書(shu) 本上反應式的搬運工。

隨著初步化學思維方法的建立，希望大家在認真學習(xi) 完本次分享後，同學們(men) 可以具備自學大學化學的能力。眾(zhong) 所周知，化學是一門以實驗為(wei) 基礎的學科，如何找到感興(xing) 趣的研究方向，如何去設計實驗方案和進行實驗思考，都將在本次分享中有一個(ge) 解答和討論。

對於(yu) 上述我們(men) 已經提到過的內(nei) 容，簡單的舉(ju) 一個(ge) 例子：比如說當我們(men) 的實驗失敗。

• 我們是否應當照著相應的實驗流程更加嚴格的不停的去重複同樣的實驗，發揚水滴石穿的精神，直到實驗成功為止？
• 還是需要我們對整個實驗流程進行一個反思，對設計的反應進行理論層麵上的可行性的評估？
• 如果是需要進一步的進行思考，找出問題的所在點，那麽我們如何開始有序的進行此類思考，而不是盲目的去試錯？

在科研中，有一個(ge) 非常常用的詞，或者說，用來形容這樣一個(ge) 思維過程的詞叫做trouble shooting，討論的就是解決(jue) 科研瓶頸的這樣一個(ge) 思維方法和思考的一個(ge) 過程。

我們(men) 之前的這一小部分內(nei) 容，討論的是如何快速的去找到問題的所在點，並且去解決(jue) 問題，並能夠製定最好的解決(jue) 問題的方案。接下來，向大家概述一下，化學思維方法和導論的大致內(nei) 容。

首先，向大家介紹化學到底是什麽(me) ，並且進行一個(ge) 學科上的概述，讓大家對探索的化學學科有一個(ge) 基本的明確清晰的認知。其中，被奉為(wei) 化學中的有機化學和無機化學學科將被重點介紹和討論。我們(men) 將從(cong) 最根本的角度來解讀原子是如何結合，或者說是如何進行相互作用，最後形成分子的。分子形成的過程是否就是簡簡單單的用化學鍵連接就可以解釋的？化學鍵的本質它是什麽(me) 東(dong) 西？它們(men) 又是如何形成的？

我們(men) 經常所說的化學鍵，即chemical bond不是真實存在的。我們(men) 通常說的化學鍵，其實是用來描述分子內(nei) 的原子之間相互連接和作用的一個(ge) 虛擬模型。更確切的來說，原子間存在的是bonding interactions及沉澱作用。

在這一部分內(nei) 容之後，我們(men) 將會(hui) 開始對分子整體(ti) 結構進行一個(ge) 探索。在分子內(nei) ，電子是如何分布的，為(wei) 何同一個(ge) 分子有些部分會(hui) 特別的活躍，有進行反應的潛力。而有些分子，卻非常的穩定，就比如說：碳鏈、碳的結構，碳氫鍵這些部分。他們(men) 也會(hui) 變成多部反應中的一個(ge) 固定框架，就比如carbon motive。我們(men) 通過這種分析，來理解官能團為(wei) 何會(hui) 被稱之為(wei) 官能團，並且進一步成為(wei) 反應位，而不是簡單的記住oh group（羥基）。

通過分析這些結構的性質，我們(men) 又將進一步的去解釋這些基礎結構造成的反應性問題。

在了解各種分子的反應性後，我們(men) 將去合理的推測。它們(men) 會(hui) 如何與(yu) 其他的分子進行相互作用，然後這件事情就將變成一件有規律可循的事情，而不是刻板的去記住。比如說A類物質和B類物質會(hui) 發X類的反應。我們(men) 的化學反應將會(hui) 變得看上去非常的合理，有邏輯性，而不再是模模糊糊的神奇化學變化。

大家也將會(hui) 有能力去預測化學反應的方向，麵對從(cong) 未見過的物質和未知的反應類型時也可以去進行一個(ge) 合理化的推測，用一句話，簡短的話來概括，就是make an educated guess。

其實很多學習(xi) 過化學的孩子都有過一個(ge) 共同的苦惱，就是要背很多的化學反應式，並且長時間不去接觸一類之前已經記熟的反應後，就會(hui) 忘記這個(ge) 反應。然後又需要重新的去複習(xi) 去記，進行這樣一個(ge) 循環。但隨著我們(men) 接觸的反應種類越來越多，每年又有很多新的反應的分支被發表出來然後應用到科研中，變成常見的反應類型。這種情況下記住所有的反應式變得越來越不科學。

>在學習(xi) 過一類反應過後，去理解它的反應機理，給同學們(men) 一個(ge) 邏輯起點後，可以自己通過學習(xi) 過的知識去預測，就像推算數學公式一樣，推出合理的反應去向。這種方式會(hui) 是一個(ge) 更合理和更健康的學習(xi) 化學的方式，也是一種更高效的化學學習(xi) 的方式。

記和背是一點，另外一點是我們(men) 在學習(xi) 化學上的誤區，就是過於(yu) 理論化的去學習(xi) ，從(cong) 而脫離了實踐。這樣的方法也許在應試教育中，我們(men) 會(hui) 得到很好的結果。但真正要在科研這條路上走下去時，我們(men) 就會(hui) 發現還是有很大一條橫溝需要我們(men) 去跨越。這種紙上談兵式的學習(xi) 方式對於(yu) 化學這門以實驗為(wei) 基礎的學科是萬(wan) 萬(wan) 要不得的。

然後我們(men) 要學會(hui) 閱讀論文，像使用這些實用的技能進行來解決(jue) 問題，而不是對標準答案的思考。

這個(ge) 至關(guan) 重要，我們(men) 要學會(hui) 有開放性的思維，要利用它去解決(jue) 問題。在離開學校和書(shu) 本以後，我們(men) 會(hui) 發現不管是在現實生活中，還是在科研裏麵，很重要的一點就是我們(men) 要去給很多沒有定論的，沒有標準答案的的問題，去尋找一個(ge) 答案。那我們(men) 應該怎樣去尋找答案。我們(men) 將怎樣做？如何去思考？從(cong) 什麽(me) 角度開始去思考？這種能力非常的重要，而不是說我們(men) 寫(xie) 一個(ge) 答案下來，按照我們(men) 的套路去做。

以上就是強調的兩(liang) 個(ge) 重點。最後，想要鼓勵大家在學習(xi) 的時候，不論是什麽(me) 學科，不管是化學也好，數學也好，不要覺得自己沒有天賦，不要覺得自己有的知識還不夠多。正是因為(wei) 不夠多，所以我們(men) 才要去學習(xi) ，隻要我們(men) 保持對這些新鮮事物的好奇心，對學習(xi) 、世界、生活的一個(ge) 熱愛的態度。因為(wei) 我們(men) 不管學什麽(me) 學科，都是從(cong) 一種角度，或者說從(cong) 多種角度去了解我們(men) 所生活的這個(ge) 社會(hui) 和世界，大家要大膽一點，然後放開手腳去學。