提高學(xué)生創(chuàng)造能力的幾種教學(xué)方法

吳宗漢

(東南大學(xué)物理系,江蘇南京 210096)

提高學(xué)生創(chuàng)造能力的幾種教學(xué)方法

吳宗漢

(東南大學(xué)物理系,江蘇南京 210096)

對(duì)于如何提高學(xué)生創(chuàng)新能力問(wèn)題的討論,往往是從學(xué)的角度講述較多,而從教的角度上的討論、論述卻明顯不夠.其實(shí)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是需要在教師與學(xué)生共同努力下,即教與學(xué)的兩方面同時(shí)并舉才能更有效果的,為此,本文從教學(xué)方法上入手,介紹悖論(Paradox)教學(xué)法等五種教學(xué)方法及相關(guān)內(nèi)容.

就“如何提高自己的創(chuàng)新能力”的問(wèn)題,作者曾給大學(xué)生們做過(guò)講座,但應(yīng)該對(duì)如何把學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)做得更好的問(wèn)題,后來(lái),自己曾多次反省,并做過(guò)進(jìn)一步探究.我深感學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),需要教師與學(xué)生共同努力,即教與學(xué)的兩方面同時(shí)并舉才能更有效果.為此,本文從教學(xué)方法上入手,除針對(duì)理工科專業(yè)外,并顧及人文、社科、藝術(shù)等各類專業(yè)的教學(xué),對(duì)如何提高創(chuàng)新能力的問(wèn)題做些闡述.

1 悖論教學(xué)法

科學(xué)中出現(xiàn)悖論,是一個(gè)與科學(xué)發(fā)展存著密切關(guān)系的重要問(wèn)題.有人稱“悖論”是“孕育著新突破的科學(xué)迷霧”.悖論是科學(xué)發(fā)展的一種強(qiáng)有力的內(nèi)在的邏輯力量.科學(xué)的發(fā)展歷史已經(jīng)表明:事物的辯證本性和辯證聯(lián)系常常是以悖論的形式出現(xiàn)的.這時(shí),思維雖不能完整地把握客觀事物的辯證矛盾,但由于悖論的出現(xiàn),卻使人看到了舊的理論同客觀事物的辯證性質(zhì)之間的尖銳矛盾.在這種情況下,總會(huì)出現(xiàn)一些科學(xué)上的革新者,他們面對(duì)矛盾,提出新的范疇、新的科學(xué)理論.而當(dāng)新舊科學(xué)理論的對(duì)應(yīng)關(guān)系或從屬關(guān)系被人們闡明時(shí),悖論就轉(zhuǎn)化為一系列的辯證命題了.正因?yàn)槿绱?我們不應(yīng)把悖論的出現(xiàn)看作壞事,而應(yīng)把它看作是逼迫人們進(jìn)行辯證思維的一種動(dòng)力.只要我們掌握了辯證思維,就不必在悖論出現(xiàn)時(shí)驚慌失措,而應(yīng)以積極的態(tài)度來(lái)對(duì)待它.如果說(shuō),理論的難題最初是以悖論的形式出現(xiàn)的話,那么,悖論的解決則是與科學(xué)的革命性飛躍連在一起的:悖論一旦得到解決,科學(xué)隨之得到突破性的發(fā)展.應(yīng)該說(shuō)創(chuàng)造能力的培養(yǎng)和科學(xué)發(fā)展的突破是與悖論分不開(kāi)的.

提到“悖論”人們就想到一句有名的話,即“我說(shuō)的這句話是謊話.”那么這句話到底是真話還是假話呢?這是一個(gè)令人難以講清的問(wèn)題.這句話的由來(lái)是這樣的.公元前4世紀(jì),麥加拉(Magara)學(xué)派的哲人從歐布里德 (Eubulides)對(duì)形式邏輯提出了一個(gè)“說(shuō)謊者”難題,這種“難題”曾被稱為“不可解命題”,現(xiàn)代形式邏輯學(xué)家們則稱之為“悖論(Paradox)”,近年來(lái)有人把它叫做“奇異的循環(huán)”.歐布里德提出的這個(gè)“說(shuō)謊者悖論”,已經(jīng)困擾西方的形式邏輯思維長(zhǎng)達(dá)2300多年,被西方的哲學(xué)家和邏輯學(xué)家們認(rèn)為是最難以解決的一個(gè)悖論,但它卻有著最簡(jiǎn)單的形式,“我說(shuō)的這句話是謊話.”要判定這句話是真話還是謊話,用二值邏輯(以任一命題具有并只具有“真”或“假”二值之一的各種形式邏輯的統(tǒng)稱)的法則是不可能的.把它判作真話,則它是謊話,把它判作謊話呢,則因?yàn)樗緛?lái)就說(shuō)自己在說(shuō)謊,講的是真實(shí)情況,就成了真話.這樣,就出現(xiàn)了“真-假-真”循環(huán).而造成這循環(huán)的原因,到今沒(méi)有能使大家信服的解釋.在這個(gè)看上去像是一句蠢話的“說(shuō)謊者”悖論面前,形式邏輯的根本大法——同一律、矛盾律和排中律一概無(wú)能為力了.

據(jù)說(shuō)在現(xiàn)代二值邏輯學(xué)里有大約7種悖論,其中有一個(gè)悖論:若將正方形用對(duì)角線隔開(kāi)(如圖1所示),則正方形被分成A、B兩個(gè)全等的三角形.今若假定對(duì)角線屬于A或B一方,那么另一方就失去底邊而不成其為三角形.這個(gè)矛盾用二值邏輯同樣難以解決.怎么辦呢?有人提出:認(rèn)為對(duì)角線應(yīng)該屬于A或B,這是斷然判定“是”或“非”的二值邏輯的思想方法.如果承認(rèn)有既不是“是”又不是“非”的事物,則對(duì)角線不為A或B所專有,而為兩者所共有.

圖1

因此,如果不是只取“真”、“假”二值,而是承認(rèn)有不是“是(真)”又不是“非(假)”的事物,即在“是”和“非”之外,補(bǔ)加上“既不是‘是’又不是‘非’”以及“既‘是’又‘非’”,上述矛盾就解決.“說(shuō)謊者”悖論在內(nèi)容上講是真實(shí)情況,但作為表達(dá)是假的,是一句“真的假話”.對(duì)角線或?qū)儆贏,或?qū)儆贐,既屬于A又屬于B,既不屬于A又不屬于B,可能取四重值.這就是四值邏輯了.

下面我們?cè)倥e些例子來(lái)說(shuō)明悖論,首先介紹芝諾悖論.

芝諾(Zenon Eleates,約公元前490年—約公元前436年)出生于意大利南部的埃得亞城,是古希臘埃利亞學(xué)派的主要代表人物之一.他是古希臘著名哲學(xué)家巴門尼德(Parmenides)的學(xué)生.芝諾極端信奉巴門尼德關(guān)于世界上真實(shí)的東西只能是“唯一不動(dòng)的存在”這個(gè)信條,否定現(xiàn)實(shí)世界的運(yùn)動(dòng),認(rèn)為運(yùn)動(dòng)或變動(dòng)是不可能的,并斷言承認(rèn)運(yùn)動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致矛盾.芝諾以詭辯的方式闡述他這一學(xué)派的觀點(diǎn),關(guān)于運(yùn)動(dòng)的四個(gè)悖論,其中芝諾悖論最為聞名.這四個(gè)關(guān)于運(yùn)動(dòng)的悖論引起了學(xué)術(shù)界極大的騷動(dòng),其余波一直至今尚未完全平息.芝諾關(guān)于運(yùn)動(dòng)的四個(gè)悖論是這樣的:

二分法.“運(yùn)動(dòng)不存在.理由是:位移事物在達(dá)到目的地之前必須先抵達(dá)一半處”.意思是:要通過(guò)AB,必先要從A出發(fā)到達(dá)C;要到達(dá)C,必先到達(dá)D;要到達(dá)D,必先要到達(dá) E.如此進(jìn)行下去,永無(wú)止境,所以得出結(jié)論:運(yùn)動(dòng)不可能.

圖2

阿克琉斯論證.“這個(gè)論證的意思是說(shuō):一個(gè)跑得最快的人永遠(yuǎn)追不上一個(gè)跑得最慢的人.因?yàn)樽汾s的人必須首先跑到被追的人跑的出發(fā)點(diǎn),因此走得慢的人必然永遠(yuǎn)領(lǐng)先.”意思是說(shuō)甲的速度遠(yuǎn)大于乙,乙先行于甲,甲要超過(guò)乙,必先要趕上乙先達(dá)到的B點(diǎn),當(dāng)甲達(dá)到B點(diǎn)時(shí),乙達(dá)到C點(diǎn),當(dāng)甲到達(dá)C點(diǎn)時(shí),乙又進(jìn)入到了D點(diǎn),如此下去.結(jié)果是甲永遠(yuǎn)趕不上乙.

圖3

飛矢不動(dòng).“飛著的箭靜止著”.飛箭在任一瞬間必靜止在一確定的位置上.所以,運(yùn)動(dòng)就是許多靜止的總合.

運(yùn)動(dòng)場(chǎng)問(wèn)題.“跑道上有兩排物體,大小相同,數(shù)目相同,一排從終點(diǎn)排到中間點(diǎn),另一排從中間點(diǎn)排到起點(diǎn),它們以相同的速度做相反的運(yùn)動(dòng),芝諾認(rèn)為這里可以說(shuō)明:一半時(shí)間和整個(gè)時(shí)間相等”.如圖4,原來(lái)的排列是:

圖4

作相反方向的運(yùn)動(dòng)后,變成這樣的排列:

圖5

第一個(gè)B到達(dá)最末一個(gè)L的同時(shí)第一個(gè)L也到達(dá)了最末一個(gè)B處,這時(shí)第一個(gè)L已經(jīng)經(jīng)過(guò)了所有的B,而第一個(gè)B只經(jīng)過(guò)了A的一半.因此,一半時(shí)間和全部時(shí)間相等.通過(guò)上面的介紹,我們可以看到芝諾是想否認(rèn)運(yùn)動(dòng)的真實(shí)性.他是企圖通過(guò)揭露矛盾來(lái)否定運(yùn)動(dòng).因此,對(duì)芝諾悖論的恰當(dāng)評(píng)價(jià)應(yīng)該是:芝諾悖論的結(jié)論是不科學(xué)的.但芝諾悖論包含有辯證法的因素,揭露了運(yùn)動(dòng)的矛盾,并不自覺(jué)地預(yù)示出解決矛盾的途徑,具有深刻的潛科學(xué)意義.芝諾悖論具有辯證法因素,但并沒(méi)有揭示辯證法,芝諾不自覺(jué)地預(yù)示解決這些悖論的途徑,但他本身沒(méi)有產(chǎn)生出解決的辦法來(lái).芝諾悖論以潛科學(xué)形態(tài)孕育辯證法和極限思想,現(xiàn)在,芝諾悖論雖早已解決,然而芝諾悖論的科學(xué)意義并不到此了結(jié).比如,關(guān)于有限與無(wú)限,至今還是哲學(xué)界、數(shù)學(xué)界極關(guān)心的課題.深入研究古希臘深刻的科學(xué)思想,對(duì)于今天繁榮科學(xué)有著巨大的益處.

下面我們介紹伽利略的“落體悖論”,在歷史上,人們?cè)诤荛L(zhǎng)的一段時(shí)間里,都相信亞里士多德所說(shuō)的,重量不同的兩物體,從高處自由落下時(shí),重的東西比輕的東西先落至地面.伽利略(Galileo Galilei,1564—1642)于1638年出版的(兩門新科學(xué)),以三人對(duì)話的形式,生動(dòng)活潑地討論了物體運(yùn)動(dòng)和新力學(xué)問(wèn)題.它不直接從實(shí)驗(yàn)入手,而是首先從一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)得出的“佯謬”,對(duì)亞里士多德的落體定律提出詰難,逐步展示出他的研究的豐富內(nèi)容.

如果亞里士多德所說(shuō)的是對(duì)的話,假定一塊大石頭以(比如說(shuō)8)的速率運(yùn)動(dòng),而一塊較小的石頭以4的速率運(yùn)動(dòng),那么,把二者聯(lián)系在一起,這兩塊石頭將以小于8的速率運(yùn)動(dòng);但是兩塊聯(lián)系在一起的石頭當(dāng)然比先前以8的速率運(yùn)動(dòng)的石頭要重.按照亞里士多德所說(shuō)的重的東西比輕的東西速率應(yīng)大,那么究竟其速率是大于8還是小于8呢?由此可見(jiàn)亞里士多德的論述就無(wú)法自圓其說(shuō)了,這就是著名的“落體佯謬”,地地道道的一個(gè)科學(xué)“悖論”,它一下子就揭示出了亞里士多德落體理論的破綻和邏輯混亂;它同時(shí)也表明了運(yùn)用理想實(shí)驗(yàn)的推理法,比起永遠(yuǎn)可以被人挑剔指責(zé)的大量真實(shí)的實(shí)驗(yàn)來(lái),會(huì)更容易、更有說(shuō)服力地推翻一個(gè)包含著錯(cuò)誤的理論.伽利略以嚴(yán)密的邏輯思考,從亞里士多德的運(yùn)動(dòng)理論中揭示出來(lái)的“落體悖論”,竟引出了如此豐碩而深刻的研究成果,為新力學(xué)的創(chuàng)立開(kāi)辟了廣闊的道路,這的確令人驚嘆不已.這清楚地表明了“悖論”的提出和深入往往是通向新的科學(xué)創(chuàng)新、科學(xué)創(chuàng)造的路標(biāo).

從科學(xué)史的研究可知,在19世紀(jì)末20世紀(jì)初的那個(gè)世紀(jì)之交,物理學(xué)出現(xiàn)了令人不安的事件,1900年,著名的英國(guó)物理學(xué)家開(kāi)爾文(威廉·湯姆孫)在一篇展望20世紀(jì)物理學(xué)的文章中說(shuō):“在已經(jīng)基本建成的科學(xué)大廈中,后輩物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了”,接著他又說(shuō):“但是,在物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處,還有兩朵小小的令人不安的烏云.”這兩朵烏云,指的是當(dāng)時(shí)物理學(xué)無(wú)法解釋的兩個(gè)實(shí)驗(yàn),一個(gè)是熱輻射實(shí)驗(yàn),另一個(gè)是邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn).開(kāi)爾文真算是有眼力的了.但他可能也完全沒(méi)有想到,正是這兩朵小小的烏云,不久將發(fā)展成為物理學(xué)中一場(chǎng)革命的風(fēng)暴.實(shí)際上這就是“紫外發(fā)散災(zāi)難”和“邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)表明的光以太實(shí)驗(yàn)失敗的結(jié)果”的科學(xué)悖論問(wèn)題,以及愛(ài)因斯坦追光實(shí)驗(yàn)的“光速悖論”等,都促使人們思考,而愛(ài)因斯坦對(duì)這個(gè)悖論做了深入的思考,并了解到光以太的實(shí)驗(yàn)的失敗,通過(guò)否定“絕對(duì)運(yùn)動(dòng)”找到了排除悖論的道路,從而為狹義相對(duì)論的建立鋪平了道路.在狹義相對(duì)論建立后,愛(ài)因斯坦又提出廣義相對(duì)性原理和等效原理,建立了廣義相對(duì)論.在對(duì)相對(duì)論理論實(shí)質(zhì)的理解中,有一個(gè)問(wèn)題必須解決,這就是:既然一切運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)的,任何參照系對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述都是等價(jià)的,那么,是否沒(méi)有絕對(duì)的東西了呢?這個(gè)問(wèn)題的解決,與“雙生子佯謬”又有著密切的關(guān)系.正是“雙生子佯謬”的解決,指明了各種參照系的不完全平權(quán)性,才使人們懂得相對(duì)論理論并沒(méi)有支持只承認(rèn)相對(duì)性而否認(rèn)任何絕對(duì)性的觀點(diǎn).

為此,悖論教學(xué)法就是一個(gè)很好的培養(yǎng)創(chuàng)造能力的方法,它能引導(dǎo)學(xué)生從邏輯思維推理中找悖論;從實(shí)驗(yàn)結(jié)果與既有理論間的矛盾中找悖論;從有關(guān)前提中尋找包含有直接錯(cuò)誤的悖論問(wèn)題等都是很好的教學(xué)方法.這樣,就能提出新問(wèn)題、新思考.這就是愛(ài)因斯坦指出過(guò)的:“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要,因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問(wèn)題也許僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上的或?qū)嶒?yàn)上的技能而已,而提出新的問(wèn)題,新的可能性,從新的角度去看舊的問(wèn)題,卻需要有創(chuàng)造性的想象力,而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步.”而這卻正是我們培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一種好的教學(xué)方法.

2 從發(fā)現(xiàn)異常起步,追蹤尋跡教學(xué)法

常態(tài)科學(xué)是范型支配下的解難題活動(dòng).如果按照范型去從事工作,解決難題,這當(dāng)然也可以說(shuō)是一種科學(xué)發(fā)展觀.但這種發(fā)現(xiàn)不會(huì)產(chǎn)生新型的事實(shí).例如發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)元素周期表上空格的元素就屬這一類發(fā)現(xiàn).這類發(fā)現(xiàn)可以說(shuō)是科學(xué)知識(shí)的累積.現(xiàn)在,在大學(xué)教育中,不少實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證課本的知識(shí),這種驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn),應(yīng)該把方法訓(xùn)練、思維訓(xùn)練放在更重要的位置上,而不應(yīng)把純的驗(yàn)證作為主要目的.而且,更有意義的應(yīng)該是教育學(xué)生,注意“異?！爆F(xiàn)象.“發(fā)現(xiàn)、發(fā)明始于異?！?讓學(xué)生注意“異?！?并從“異?！逼鸩?進(jìn)行尋跡溯源,才更有意義的,這也是指引學(xué)生走向創(chuàng)新的教學(xué)方法.其實(shí),科學(xué)發(fā)明和科學(xué)發(fā)現(xiàn)不是一個(gè)孤立的事件,而是一個(gè)有結(jié)構(gòu)的過(guò)程.這個(gè)過(guò)程由反常的發(fā)覺(jué)、反常的擴(kuò)展和作用,調(diào)整適應(yīng)和同化3個(gè)階段組成.

(1)反常的發(fā)覺(jué)

反常的出現(xiàn)多少帶有偶然性.這里說(shuō)的偶然性是指“找到了不在找的東西”.與充填周期表的空格元素不同,這種充填很少偶然性,即使有偶然性也是“找到了正在找的東西”.所以偶然性是相對(duì)范型而言的.按照范型應(yīng)該出現(xiàn)A,結(jié)果,A沒(méi)有出現(xiàn),倒出現(xiàn)了意料之外的B.這就是反常.

反常的發(fā)覺(jué)需要兩個(gè)條件:①科學(xué)家、實(shí)驗(yàn)者們個(gè)人的熟練技巧、智慧或者才華.這使人去注意反常,但是有些人常常把這些反常忽略,失之交臂,只好事后惋惜.②儀器手段和思想概念的準(zhǔn)備.如果沒(méi)有這兩方面充分的準(zhǔn)備,足以使反常作為與預(yù)期相背后的結(jié)果而被認(rèn)識(shí)到,反常還是不能發(fā)覺(jué)的.如果人們對(duì)儀器的性能了解不夠,就會(huì)看不到反常.若看到了反常,范型越精確、越廣泛,科學(xué)工作者就越能確切地知道他們當(dāng)下期待什么,因而他們就越能認(rèn)清出了什么岔子,對(duì)反常也就越敏感.

(2)反常的擴(kuò)展和作用

反常的發(fā)現(xiàn)后有一個(gè)擴(kuò)展期.在此期間,有一些人聲稱,他們以前也看到過(guò)這種反常,但沒(méi)有在意;另一些人做了重復(fù)的觀察和實(shí)驗(yàn),也看到了這種反常.也會(huì)有些人認(rèn)為所謂的反常也許是“錯(cuò)覺(jué)”,甚至“騙局”,設(shè)法改進(jìn)儀器,做更精確的實(shí)驗(yàn)和觀察.也有些人在考慮這種反常對(duì)他們所持理論的意義.反常對(duì)實(shí)驗(yàn)和理論兩方面都起著作用.

(3)調(diào)整、適應(yīng)和同化

隨著反常的證實(shí)、擴(kuò)大和作用,就提出了一個(gè)反常與范型是否兼容的問(wèn)題.反常已肯定不是“騙局”,那么如何用范型來(lái)解釋呢?于是就開(kāi)始了一個(gè)范型調(diào)整的過(guò)程,以達(dá)到適應(yīng)反常的存在并且最后同化反常,使反常轉(zhuǎn)化為預(yù)期現(xiàn)象.

范型的這種調(diào)整有兩種情況.一種是量的調(diào)整.也就是修改或補(bǔ)充原有范型中的一些理論假定,或增加一些輔助假說(shuō).但是這種調(diào)整有時(shí)并不奏效.因?yàn)榉闯＿^(guò)于“硬”,原來(lái)的范型“消化”不了,這時(shí)只好作另一種調(diào)整,即質(zhì)的調(diào)整,也就是放棄舊范型,另立新范型,這就是科學(xué)革命的調(diào)整路線.

但是不管哪一種調(diào)整,同化作用都會(huì)或多或少地對(duì)人們?cè)瓉?lái)熟悉的對(duì)象,提供新的看法,開(kāi)拓人們的眼界,以不同的眼光看待周圍世界和自己的工作.

科學(xué)發(fā)明、科學(xué)發(fā)展也是如此.起初科學(xué)工作者看不到反常,只能感受到范型預(yù)期的東西.進(jìn)一步就會(huì)感到不對(duì)頭,并與以前類似的事情聯(lián)系起來(lái).接著就調(diào)整理論,一直到把反常變?yōu)轭A(yù)期的現(xiàn)象為止.也許有人對(duì)此感到很神秘,其實(shí),只要我們做了有心人,善于思考、勤于思考,不盲目迷信,敢于捕捉現(xiàn)象,敢于提出異議,就能把稍縱即逝的現(xiàn)象抓住,并能上升提高.多年前,我曾在指導(dǎo)學(xué)生做沖擊電流計(jì)研究物理實(shí)驗(yàn)時(shí),有一位同學(xué)對(duì)阻尼開(kāi)關(guān)的作用,做了仔細(xì)的觀察,他發(fā)現(xiàn)當(dāng)阻尼開(kāi)關(guān)按下時(shí),沖擊電流計(jì)的線圈會(huì)因短路而產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)的電流的作用,會(huì)使線圈阻尼而停下,但他又發(fā)現(xiàn)若阻尼開(kāi)關(guān),一直按下時(shí),線圈反而又會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)了,他開(kāi)始以為是外來(lái)的機(jī)械原因,但這個(gè)現(xiàn)象卻排除了,結(jié)果,他卻把時(shí)間花在觀察這個(gè)現(xiàn)象上,而把本來(lái)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容耽誤了.我發(fā)現(xiàn)后,和他一起分析,換了不同的阻尼開(kāi)關(guān),不同組的沖擊電流計(jì),逐一實(shí)驗(yàn).最后,得出的結(jié)論是,由于他所用那個(gè)阻尼開(kāi)關(guān)的彈性簧片是磷銅,而下面觸點(diǎn)是用的黃銅釘,同樣是銅,但兩者卻是加入不同成份的銅合金,磷銅中加了磷,而黃銅則是銅鋅合金.兩者相接觸時(shí),則會(huì)因不同材質(zhì)的材料的接觸而會(huì)有接觸電勢(shì)產(chǎn)生的問(wèn)題.于是,他利用課余時(shí)間就此做了多次實(shí)驗(yàn),并整理出數(shù)據(jù),這樣做就使一個(gè)小小的異?，F(xiàn)象得到了解釋.這里,表明了一個(gè)問(wèn)題,即使在常態(tài)科學(xué)時(shí)期,不論是個(gè)人或科學(xué)共同體能夠?qū)ｉT集中研究與它有關(guān)的具體問(wèn)題,就可提高解決問(wèn)題的效率,科學(xué)的進(jìn)步就能夠以解難題的數(shù)目增多來(lái)衡量.這種進(jìn)步是一種累積的進(jìn)步.而通過(guò)解決科學(xué)中的異常問(wèn)題,應(yīng)該是說(shuō)科學(xué)在進(jìn)步,它是一個(gè)范型被另一個(gè)范型代替的構(gòu)成客觀意義上的進(jìn)步.如果科學(xué)家都是常態(tài)科學(xué)家,那么一門科學(xué)就會(huì)被圈在一種范型中,待到范型的解難題功能衰竭時(shí),就不再有進(jìn)步了.創(chuàng)新的功能就在于它是一種突破一個(gè)范型進(jìn)入另一個(gè)范型的手段.因此創(chuàng)新是科學(xué)進(jìn)步所不可缺少的.

科學(xué)通過(guò)創(chuàng)新而進(jìn)步既有主觀方面的意義,又有客觀方面的意義.從主觀方面的意義說(shuō),創(chuàng)新是以兩個(gè)對(duì)立觀點(diǎn)之一方的勝利而告終.對(duì)他們來(lái)說(shuō),創(chuàng)新的結(jié)果必須是進(jìn)步的,否則等于承認(rèn)他們的錯(cuò)誤.他們也要想辦法使得科學(xué)共同體的未來(lái)成員也持這種看法.他們更要想辦法使這種進(jìn)步具有客觀意義.從客觀方面的意義來(lái)說(shuō),進(jìn)步的標(biāo)準(zhǔn)是解決問(wèn)題的能力.如愛(ài)因斯坦的范型比牛頓的范型好,因?yàn)樗斜群笳吒玫慕怆y題的能力,它能夠解決后者不能解決的難題.范型的更換不僅導(dǎo)致新的發(fā)現(xiàn),也改變了對(duì)世界的看法,開(kāi)拓了人們的眼界.Herschel不僅發(fā)現(xiàn)了天王星,而且同時(shí)教給天文學(xué)家用同樣的觀測(cè)工具去觀測(cè)熟悉的星空時(shí)看到新東西,以致在爾后的半個(gè)世紀(jì)內(nèi)又發(fā)現(xiàn)了20個(gè)行星體.其主要原因是天文學(xué)家的眼光發(fā)生了變化.氧的發(fā)現(xiàn)要求化學(xué)知識(shí)作出一系列的調(diào)整和適應(yīng),引起了化學(xué)理論和實(shí)踐的大變動(dòng).科學(xué)成就的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一是解決了的問(wèn)題的多少.新范型解決的問(wèn)題比舊范型多,這就是客觀意義上的科學(xué)進(jìn)步.從科學(xué)史上來(lái)看,奧斯特發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)線周圍小磁針的轉(zhuǎn)動(dòng),居里夫人發(fā)現(xiàn)“釙”等的事實(shí),都是從異常起步,并由此尋跡溯源而得到的科學(xué)發(fā)現(xiàn).這對(duì)于以實(shí)驗(yàn)性環(huán)節(jié)、工程性的實(shí)踐環(huán)節(jié)為主要研究?jī)?nèi)容的課程、專業(yè)則更是尤為重要的.

3 幻想、暢想、奇想展示教學(xué)法

所謂幻想、暢想、奇想就是在教學(xué)上,讓學(xué)生充分發(fā)揮其可能想到的,甚至是孩提時(shí)思考過(guò)的、實(shí)發(fā)性的、隨機(jī)性的、模糊性的一些想法,這是教學(xué)中促進(jìn)創(chuàng)造性思維發(fā)展的一種方法.按照錢學(xué)森教授的劃分,思維的基本形式有3種:邏輯思維、形象思維、靈感思維.

(1)邏輯思維

邏輯思維是對(duì)于客觀事物抽象的、間接的、概括的反映,它的基本任務(wù)是運(yùn)用概念、判斷、推理反映事務(wù)的本質(zhì).它包括形式邏輯和辯證邏輯思維.形式邏輯思維是邏輯思維的初級(jí)階段.它的基本特點(diǎn)是用“固定的范疇”把握世界,即把事物從聯(lián)系和發(fā)展的鏈條中割斷,使活生生的東西簡(jiǎn)化,形成抽象的概念,描述運(yùn)動(dòng)著的事物.這在初級(jí)階段是必要的.但由于它著重反映事物的質(zhì)的規(guī)律性,而不能反映事物的矛盾本性和辯證發(fā)展,因此又有自身的局限性,需要進(jìn)一步發(fā)展.邏輯思維發(fā)展的高級(jí)階段是辯證邏輯思維,也稱辯證思維或理論思維.它用“流動(dòng)的范疇”把握世界,在形式邏輯的基礎(chǔ)上,把抽象的范疇作為思維的起點(diǎn),把抽象過(guò)程舍棄掉的各種規(guī)定重新綜合起來(lái),把思維的確定性與思維的靈活性統(tǒng)一起來(lái),從事物的普遍聯(lián)系和辯證發(fā)展中來(lái)把握事物,以保證思維的客觀性和全面性.

(2)形象思維

形象思維是在整個(gè)過(guò)程中始終伴隨著形象的一種思維形式.它的主要思維手段是圖形、音響、模型等形象材料.它的認(rèn)識(shí)特點(diǎn)是以個(gè)別表現(xiàn)一般,始終保留著事物的直觀性,要求鮮明生動(dòng).人類對(duì)于形式邏輯思維的研究最早在亞里士多德時(shí)代就有了較為完整的形式邏輯推理規(guī)則和規(guī)律,為人熟知的三段論法就產(chǎn)生于那個(gè)時(shí)代,而關(guān)于形象思維的研究則要晚得多.

(3)靈感思維

靈感思維也稱直覺(jué)思維、頓悟思維,是思想中突如其來(lái)的使問(wèn)題得到澄清,明朗化的靈機(jī)妙算.它有時(shí)出現(xiàn)在自覺(jué)思考中,但更多的是由潛意識(shí)在緊張思考之余突然閃現(xiàn).亥姆霍茲說(shuō):“在對(duì)問(wèn)題做了各方面的研究之后……巧妙的設(shè)想不費(fèi)吹灰之力意外地到來(lái),猶如靈感.這些思想不是出現(xiàn)在精神疲憊或伏案工作的時(shí)候,而往往是在一夜酣睡之后的早上,或是當(dāng)天氣晴朗緩步攀登樹(shù)木蔥蘢的小山時(shí).”高斯說(shuō):“終于在兩天前我成功了,但并非由于我痛苦的努力,像閃電一樣,謎一下子解開(kāi)了.我自己說(shuō)不清楚是什么導(dǎo)線,把我原先的知識(shí)和我成功的東西連接了起來(lái).”許多科學(xué)家,如愛(ài)因斯坦、狄拉克、維納等,都曾談到過(guò)類似的經(jīng)歷.這正是一種靈感思維.正如錢學(xué)森先生所說(shuō):“光靠形象思維和抽象思維不能創(chuàng)造,不能突破,要?jiǎng)?chuàng)造突破,就要有靈感.”靈感思維具有突發(fā)性、隨機(jī)性、模糊性等特征.它以邏輯思維為基礎(chǔ),以思維系統(tǒng)的開(kāi)放,不斷接受和轉(zhuǎn)化信息為條件.它是大腦顯態(tài)的自覺(jué)的形象思維和邏輯思維轉(zhuǎn)化為潛態(tài)的不自覺(jué)的下意識(shí)形象思維之后,與腦內(nèi)儲(chǔ)存的信息在散漫狀態(tài)下相互作用,相互聯(lián)系之中產(chǎn)生的.它是思維中的突變和躍遷,是思維過(guò)程中最難得、最寶貴的一種思維形式.然而,目前對(duì)這種思維形式的研究卻最為薄弱.如果說(shuō)“科學(xué)創(chuàng)作需要靈感”的提法,至今被一些注重邏輯思維的人士所非難,而在改革開(kāi)放之前則被扣上“唯心主義”的帽子.

許多杰出科學(xué)家都對(duì)靈感思維在躍變形式下提出科學(xué)上重大價(jià)值的新思想、新理論中發(fā)揮的關(guān)鍵性作用予以肯定.而對(duì)沉悶的經(jīng)院哲學(xué)式的研究方法予以堅(jiān)決拋棄.1957年前蘇聯(lián)在世界上首次發(fā)射成功人造衛(wèi)星之后,驚愕之余的美國(guó)社會(huì)廣泛討論了為什么美國(guó)在航天科學(xué)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后,如何盡早追上等問(wèn)題.結(jié)論是:必須從教育入手,加強(qiáng)對(duì)美國(guó)青少年的直覺(jué)教育,培養(yǎng)下一代科技人才的形象思維及靈感思維能力,才能為美國(guó)提供源源不斷的創(chuàng)造人才.執(zhí)行這種教育方針的后果現(xiàn)在是有目共睹的.這對(duì)我國(guó)當(dāng)前的創(chuàng)新能力培養(yǎng),顯然是十分重要的.

我們之所以提出幻想、暢想、奇想的問(wèn)題,實(shí)際上是要從創(chuàng)造思維的結(jié)構(gòu)模式上發(fā)展、完善,形成一個(gè)想法,這一步雖說(shuō)是啟蒙的步伐,但是卻是非常重要的.通常人們認(rèn)為,唯有想象、靈感、直覺(jué)之類的思維是具有創(chuàng)造性的,故稱之為創(chuàng)造性思維.然而這種提法是不妥當(dāng)?shù)?這不僅因?yàn)橄胂?、靈感、直覺(jué)之類的思維的創(chuàng)造性不能獨(dú)立于其它形式的思維也具備創(chuàng)造潛力.例如“海王星假說(shuō)”、“電磁波假說(shuō)”、“非歐幾何學(xué)”、“中微子假說(shuō)”等重大科學(xué)觀點(diǎn),就是以邏輯思維為主導(dǎo)的創(chuàng)造成果.把演繹方法運(yùn)用于未知領(lǐng)域的探索,實(shí)際上就成了外推.從大前提外推到未知領(lǐng)域,盡管是否正確是未知的.但推得的結(jié)果卻是具有創(chuàng)造性意義的,演繹邏輯是具有創(chuàng)造力的.其他如歸納邏輯、模擬邏輯就更是不言而喻了.當(dāng)然,邏輯思維的創(chuàng)造潛力也不能在單獨(dú)作用時(shí)發(fā)揮出來(lái).

所以,科學(xué)創(chuàng)造思維不能理解成只是單純的想象、靈感、直覺(jué)之類的思維.任何一種孤立的思維形式,都不是科學(xué)思維.創(chuàng)造性思維實(shí)際上是各種基本思維形式的有機(jī)組合.形式邏輯是認(rèn)識(shí)必經(jīng)的初級(jí)階段.沒(méi)有初級(jí),就沒(méi)有高級(jí).不了解靜態(tài),就難以把握動(dòng)態(tài).思維不能只停留于形式邏輯階段,這會(huì)導(dǎo)致僵化、凝固和窒息.形式邏輯與辯證思維的有機(jī)結(jié)合,將使邏輯思維具有更強(qiáng)的創(chuàng)造力.

邏輯思維與靈感思維的有機(jī)結(jié)合更是必要的.邏輯思維在認(rèn)識(shí)過(guò)程中是一種漸變的發(fā)展過(guò)程,按部就班,全方位搜索,一步一分析,逐步螺旋線式外擴(kuò),最終逼近結(jié)果.而靈感思維是認(rèn)識(shí)過(guò)程中的突變過(guò)程.邏輯思維比較嚴(yán)謹(jǐn)(拘謹(jǐn)),而靈感思維則是跳躍的.二者截然不同,又互相補(bǔ)充.在從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的飛躍過(guò)程中,既有靈感思維引起的突變式飛躍,又有邏輯思維引起的漸進(jìn)式的飛躍,突變與漸進(jìn)的結(jié)合、理解力與想象力的互補(bǔ),就是思維成功演變的真正過(guò)程.

美國(guó)的創(chuàng)造學(xué)者帕內(nèi)斯提出了創(chuàng)造性解決問(wèn)題的5步模式,簡(jiǎn)稱為CPS.如圖6所示:

圖6

CPS的5個(gè)階段是:事實(shí)發(fā)現(xiàn)、問(wèn)題發(fā)現(xiàn)、假設(shè)發(fā)現(xiàn)、解法發(fā)現(xiàn)和接受發(fā)現(xiàn).這5個(gè)階段,構(gòu)成了一個(gè)完整的、成規(guī)的、創(chuàng)造性解決問(wèn)題的過(guò)程.特別值得一提的是,這5個(gè)階段中,每個(gè)階段都包括兩種不同的思維方式:發(fā)散思維和收斂思維.所謂發(fā)散思維是指考慮問(wèn)題的思路向多方位擴(kuò)展.所謂收斂思維是指思維把眾多信息引入邏輯序列中,最終得出一個(gè)合乎邏輯的結(jié)論.

發(fā)散思維是自由奔放的思考,而收斂思維是受一定的傳統(tǒng)約束的思考.僅有收斂思維,就會(huì)囿于成見(jiàn),毫無(wú)創(chuàng)新.以為只要通過(guò)收斂思維的培養(yǎng),當(dāng)知識(shí)積累到一定程度,自然就可產(chǎn)生創(chuàng)造性,那是不可能的.諾貝爾獎(jiǎng)得主,前蘇聯(lián)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家卡皮查說(shuō):“在科學(xué)發(fā)展的一定階段,我們必須找出新的基本概念時(shí),對(duì)于需要解決這種問(wèn)題的科學(xué)家來(lái)說(shuō),知識(shí)淵博的傳統(tǒng)訓(xùn)練不是他們最重要的特征.看來(lái)需要的想象力和大膽.……在數(shù)學(xué)中極需要的合乎邏輯,反倒會(huì)對(duì)科學(xué)家的想象力起妨礙作用.”沒(méi)有發(fā)散思維就沒(méi)有創(chuàng)新;發(fā)散程度越大,得出獨(dú)創(chuàng)性發(fā)明成果的可能性就越大.另一方面,只有發(fā)散思維而缺乏收斂思維,就會(huì)導(dǎo)致混亂,有價(jià)值的與無(wú)價(jià)值的混為一談,實(shí)現(xiàn)可行的和荒誕離奇魚(yú)龍混雜,真?zhèn)坞y辨.所以發(fā)散之后,必須及時(shí)收斂.使用邏輯完成去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里的加工制造過(guò)程.像數(shù)學(xué)這門學(xué)科最具邏輯嚴(yán)謹(jǐn)性的,但數(shù)學(xué)領(lǐng)域中的一些重大的進(jìn)展卻往往是以直覺(jué)思維為主導(dǎo),后經(jīng)邏輯思維幫助予以完善而得出的.可以說(shuō),發(fā)散思維與收斂思維是具體創(chuàng)造過(guò)程的兩條腿,互相制約,密切配合,缺一不可進(jìn)行.而邏輯思維與直覺(jué)思維是創(chuàng)造之神飛翔的兩只翅膀,缺一就不能騰飛.

總之,邏輯思維與形象思維、靈感思維三者之間是有機(jī)結(jié)合,形成創(chuàng)造思維的結(jié)構(gòu)模式,并從整體上體現(xiàn)出了科學(xué)思維的功能.每個(gè)人思維特征均不同,有人擅長(zhǎng)邏輯思維,有人偏于直覺(jué),更多的人處與均衡狀態(tài).邏輯、形象、靈感都在創(chuàng)造思維中發(fā)揮作用,說(shuō)明不同類型的人都可以在創(chuàng)造過(guò)程中,走自己的路,發(fā)自己的光與熱.下面我們?cè)俳榻B幾種促進(jìn)人們有幻想、暢想、奇想的幾種思維方式.

①相似聯(lián)想

聯(lián)想是形成科學(xué)幻想的一條重要途徑,也是應(yīng)用得最為普通的一條途徑.所謂聯(lián)想,就是由于某人或某事而想起其他相關(guān)的概念.如果被運(yùn)用的概念之間保持相當(dāng)距離,相互對(duì)立甚至在一定程度上彼此格格不入,那就一定會(huì)激發(fā)幻想.在這種情況下,幻想力圖在概念之間建立某種相似關(guān)系,以便在聯(lián)想基礎(chǔ)上構(gòu)成統(tǒng)一的整體,使這些概念有可能彼此共存.聯(lián)想實(shí)際上是在思維過(guò)程中對(duì)頭腦中已存有的各種表象的一種重組,在思維中把割斷了聯(lián)系的,甚至是風(fēng)馬牛不相干的事務(wù)或過(guò)程重新聯(lián)系起來(lái).因而,這樣的聯(lián)想一旦產(chǎn)生,就必然形成科學(xué)幻想.

許多重大的科學(xué)理論,如巴甫洛夫的條件反射理論,門捷列夫關(guān)于元素周期規(guī)律的最初幻想,都與相似聯(lián)想有關(guān).這兒就不一一列舉了.事物有多種屬性,兩個(gè)事物只要有一定屬性相似或相同,我們就可能通過(guò)聯(lián)想在它們之間建立聯(lián)系.這就要求我們必須善于抓住不同事物中的共同點(diǎn),做到“異中求同”,這樣才能從相距甚遠(yuǎn)的事物中受到啟發(fā),做出比較有獨(dú)創(chuàng)性的發(fā)明.許多人搞發(fā)明但不知從何入手,常?？嘤跓o(wú)題可做.在這種情況下,只要善于動(dòng)腦去想,就可以得到許多有益的啟示.特別是碰到一些有趣的現(xiàn)象和意外的情況,更是不要輕易放過(guò)它,因?yàn)樗赡苁鼓惝a(chǎn)生一些新穎的有價(jià)值的想法.所以,在創(chuàng)造過(guò)程中思路靈活地變換思考角度,運(yùn)用相似聯(lián)想不斷地轉(zhuǎn)移思路方向,發(fā)現(xiàn)不同事物的相似點(diǎn),就能獲得他山之石能夠攻玉的效果.

②發(fā)散思維亦稱擴(kuò)散思維、輻射思維、求異思維.這是一種從不同角度、不同途徑去設(shè)想,探求多種答案,最終力圖使問(wèn)題獲得圓滿解決的思維方法.這就像從一點(diǎn)向四面八方做射線,做出的線越多越好,以產(chǎn)生盡可能多的創(chuàng)造性設(shè)想.許多人可能知道哥倫布豎雞蛋的故事,誰(shuí)能把煮熟的雞蛋豎起來(lái)呢?眾人的求同思維——不打破雞蛋殼限制了他們.哥倫布實(shí)際上運(yùn)用了求異思維——打破蛋殼不就很容易豎起來(lái)了嗎?發(fā)散思維是一種多方面、多角度、多層次的思維過(guò)程,具有大膽創(chuàng)新,不受現(xiàn)有知識(shí)和傳統(tǒng)觀念局限和約束的特征,很可能從已知導(dǎo)向未知,獲得創(chuàng)造成果.發(fā)散思維的多方向性,使研究過(guò)程中能夠適時(shí)轉(zhuǎn)變研究方向,孕育出新的發(fā)明、創(chuàng)造.美國(guó)細(xì)菌學(xué)家弗萊明發(fā)明青霉素,至少使全人類的平均壽命延長(zhǎng)了10年.他從培養(yǎng)葡萄球菌轉(zhuǎn)向殺死葡萄球菌的綠霉菌,運(yùn)用發(fā)散思維最終提煉成功青霉素.發(fā)散思維的多角度性,使人們從慣常觀察問(wèn)題的角度發(fā)生根本轉(zhuǎn)變.發(fā)散思維有流暢、變通、獨(dú)特3個(gè)特性.流暢性良好的發(fā)散思維,能在短時(shí)間內(nèi)較快地變換或選擇較多的概念.變通性使發(fā)散思維不局限于單一方面.獨(dú)特性使人以前所未有新角度、新觀點(diǎn)去認(rèn)識(shí)事物、提出超乎尋常的新觀念,在創(chuàng)造性思維中起著本質(zhì)飛躍的作用.此后我們還將討論側(cè)向思維、逆向思維,其實(shí)這兩種思維都可以并入發(fā)散思維中.可以認(rèn)為,發(fā)散思維是從事創(chuàng)造性工作的人的最重要的素質(zhì)、最起碼的看家本領(lǐng),沒(méi)有發(fā)散思維,就會(huì)拘泥一處.墨守成規(guī)、擺脫不了傳統(tǒng)觀點(diǎn)的約束而難以創(chuàng)新,科學(xué)創(chuàng)新發(fā)展的生命力就被窒息了.我們說(shuō)創(chuàng)新思維是行云流水,無(wú)法定位,就指的是發(fā)散性思維的靈活變通,不拘一格發(fā)散思維的層次低于靈感思維,但它是有靈感思維的基礎(chǔ).很難假設(shè),連一點(diǎn)發(fā)散思維都沒(méi)有的人會(huì)產(chǎn)生大膽的靈感突躍.今天,當(dāng)人們重讀國(guó)學(xué)大家王國(guó)維描述創(chuàng)造三境界的話語(yǔ),就會(huì)更有深入的體會(huì)了.他說(shuō)“昨夜西風(fēng)凋碧樹(shù),獨(dú)上高樓,望盡天涯路.此第一境也,衣帶漸寬終不悔,為伊消得人憔悴.此二境也.眾里尋他千百度,驀然回首,那人卻在燈火闌珊處.此第三境也.”我想,大家讀后都會(huì)深有體會(huì)的.

③逆向思維又稱作二面神思維.二面神一頭兩面,一面笑容可掬,一面怒氣沖天.從對(duì)立的、顛倒的、相反的角度去想問(wèn)題,是一種逆常思路的思考,這就是逆性思維.采用逆向思維,如果完全反其道而行之,對(duì)單獨(dú)個(gè)人從事的研究而言,這就意味著完全推倒重來(lái),意味著自我否定,這需要誠(chéng)實(shí)和毅力.因?yàn)橹匦抡J(rèn)識(shí)自我、否定自我,需要的是科學(xué)家的良知,而不是文人的筆墨粉飾.對(duì)習(xí)慣傳統(tǒng)的思路采用逆向思維,需要的則是創(chuàng)新勇氣.當(dāng)我們談?wù)撊魏我豁?xiàng)創(chuàng)新思維方法時(shí),實(shí)際上還需要配之良好的意志力.

④側(cè)向思維

楊振寧教授在談到美國(guó)科研經(jīng)費(fèi)時(shí)曾提及,有時(shí)科研經(jīng)費(fèi)的發(fā)放并沒(méi)有確切或十分具體的研究目標(biāo),只是給有能力的科學(xué)家以經(jīng)費(fèi)支持,去從事某種類型的研究.而恰恰是這種方式會(huì)產(chǎn)生有效的研究成果和創(chuàng)新.科學(xué)研究中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)順手牽羊的成果.我國(guó)科研管理機(jī)構(gòu)的人員也發(fā)現(xiàn),按計(jì)劃確定的目標(biāo)常常不能達(dá)到,而計(jì)劃外的成果常常令人刮目.這就是所謂的科研中的“有心栽花花不發(fā),無(wú)心插柳柳成蔭”的現(xiàn)象.側(cè)向思維在這類現(xiàn)象中經(jīng)常發(fā)揮作用.所謂側(cè)向思維就是把注意力轉(zhuǎn)向外部因素,從而找到在問(wèn)題限定條件下的常規(guī)方法之外的新思路.

從側(cè)向思維形式上則又可以分為側(cè)向移植、側(cè)向外推和間接注意幾種.

當(dāng)今我們使用的充氣自行車輪胎是側(cè)向移植的杰作.英國(guó)醫(yī)生鄧祿普在花園用膠皮水管澆花時(shí),一直擔(dān)心在卵石路上騎自行車的兒子會(huì)因顛簸而摔倒,因?yàn)楫?dāng)時(shí)的自行車用的是實(shí)心胎.他突然注意到了手中水管的彈性,就用澆水的膠管制成了世界上第一個(gè)空心的充氣輪胎.美國(guó)阿波啰登月計(jì)劃,采用了飛船繞月飛行,只有登月車著陸的方案,這就避免了整個(gè)飛船都著陸,起飛時(shí)重量太大的問(wèn)題.這種方法實(shí)際上是受到駁船技術(shù)啟發(fā)得出的——大船因吃水太深而無(wú)法靠岸時(shí),將船上的人員、貨物用小駁船轉(zhuǎn)運(yùn)上岸.面包、饅頭發(fā)酵后因氣泡而變松軟,這種方法側(cè)向外推后,就變成了海綿橡膠、泡沫塑料、泡沫混凝土、泡沫磚、泡沫冰淇淋.這種側(cè)向外推法就可以推廣到許多技術(shù)領(lǐng)域.間接注意到研究過(guò)程中既定目標(biāo)之外的現(xiàn)象而加以利用,即所謂的順手牽羊,在科學(xué)創(chuàng)新中的例子也是十分多的.

⑤想象力與幻想

想象力就是形成幻想的能力.當(dāng)我們提到科學(xué)幻想時(shí),許多人都會(huì)自然而然地想到凡爾納.這位杰出的科幻作家在100多年前就幻想了潛水艇、直升機(jī)、導(dǎo)彈、坦克、有聲傳真(電視)、霓虹燈等.他依據(jù)廣博的科學(xué)知識(shí),運(yùn)用豐富的想象力,大膽幻想,繪聲繪色地把讀者引入了科學(xué)的勝境.在100多年后,凡爾納夢(mèng)幻中的東西一件件地變成了現(xiàn)實(shí).他也曾預(yù)言,美國(guó)佛羅里達(dá)將建立火箭發(fā)射站,發(fā)射月球火箭,并詳細(xì)表述了宇宙飛行的失重情況,這一切都已變成現(xiàn)實(shí).無(wú)疑,科學(xué)幻想既是激勵(lì)人們創(chuàng)新的動(dòng)力,也是引導(dǎo)人們進(jìn)行創(chuàng)新的萌芽.愛(ài)因斯坦就說(shuō):“想象力比知識(shí)更重要,因?yàn)橹R(shí)是有限的,而想象力概括著世界上的一切,推動(dòng)著進(jìn)步,并且是知識(shí)進(jìn)化的源泉.嚴(yán)格地講,想象力是科學(xué)研究中的實(shí)在因素.”愛(ài)因斯坦想象人追上光速時(shí)的情景(在空中振蕩著而停滯不前的電磁場(chǎng)),而創(chuàng)造了狹義相對(duì)論,又在想象人在自由下落的情景中創(chuàng)立廣義相對(duì)論.

大多數(shù)科學(xué)發(fā)明都是從科學(xué)假設(shè)開(kāi)始的,而科學(xué)假設(shè)又開(kāi)始于科學(xué)幻想.德國(guó)科學(xué)家普朗克說(shuō):“每一種假設(shè)都是想象力發(fā)揮作用的產(chǎn)物,”任何創(chuàng)新的第一步,都是借助想象力提出假說(shuō),假說(shuō)是以現(xiàn)有的材料和認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)的大膽的假設(shè),一旦被證明肯定下來(lái),就變成了科學(xué)創(chuàng)新成果.很難想象,一個(gè)沒(méi)有想象力的人(不管他從事什么工作)能在工作上取得創(chuàng)新.反之,要能有創(chuàng)新就必須從培養(yǎng)想象力開(kāi)始,而培養(yǎng)想象力則又是從幻想、暢想、奇想中邁開(kāi)啟蒙步伐的.因此教學(xué)方法中,將幻想、暢想、奇想的展示列為對(duì)學(xué)生的訓(xùn)練是很重要的.“假想構(gòu)成法”是由美國(guó)阿諾德教授所開(kāi)發(fā)的.其目的是為了激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性,他發(fā)現(xiàn)學(xué)生常常會(huì)被習(xí)慣性的思考所困惑,于是,他引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行假想活動(dòng).例如:他向?qū)W生提出假如存在另一個(gè)星球,你置身于其上,但該星球的重力是地球的11倍,為了在那里生活,我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)可供在那兒使用的汽車、生活用品、機(jī)械等,于是學(xué)生們打破了習(xí)慣思維的束縛進(jìn)行了大膽的、各抒己見(jiàn)的設(shè)計(jì).后來(lái)的事實(shí)表明,這些人有些成了優(yōu)秀的技術(shù)設(shè)計(jì)者,有的成了設(shè)計(jì)豐富的實(shí)業(yè)家.“假想構(gòu)成法”的初衷是為學(xué)生設(shè)計(jì)的,后來(lái),人們發(fā)現(xiàn)它在企業(yè)各領(lǐng)域也有廣闊的使用價(jià)值,這種方法也在企業(yè)中得到了應(yīng)用.下面就作一些介紹.一家著名汽車公司就以此作為職工創(chuàng)造性開(kāi)發(fā)培訓(xùn)的教材.創(chuàng)造技法分兩步:第一步是假想的構(gòu)成,當(dāng)然,假想不是不著邊際吹牛,對(duì)于企業(yè)而言,它與學(xué)校不同,必須有明確的目的性、針對(duì)性,應(yīng)充分結(jié)合自己所需要解決的問(wèn)題來(lái)設(shè)計(jì)、假想、暢想,當(dāng)然其中也不乏會(huì)有奇思妙想出現(xiàn).第二步是提出、探索解決問(wèn)題的對(duì)策,為了假想能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),就必須充分收集有關(guān)假想實(shí)施的各種工程技術(shù)、情報(bào).另外,對(duì)假想實(shí)施存在的可能性充分展開(kāi)想象,開(kāi)發(fā)出新的設(shè)想.目前,這一方法應(yīng)用的范圍有以下幾種:創(chuàng)造性開(kāi)發(fā)訓(xùn)練,管理中情報(bào)收集、預(yù)測(cè)、決策的手段,新品開(kāi)發(fā),規(guī)章制度改進(jìn)等.

(未完待續(xù))

[1] 申先甲,林可濟(jì).科學(xué)悖論集[M].長(zhǎng)沙:湖南科技出版社,1998

[2] 吳宗漢.文科物理十五講[M].北京:北京大學(xué)出版社,2004

[3] 北京市科技干部局,北京市繼續(xù)教育協(xié)會(huì).創(chuàng)造學(xué)及其應(yīng)用[M].北京:科學(xué)普及出版社,1998

[4] 邱仁宗編.科學(xué)方法和科學(xué)動(dòng)力學(xué).北京:知識(shí)出版社,1984

[5] 倫納德,史萊因著.藝術(shù)與物理學(xué).暴永寧,吳伯澤譯.長(zhǎng)春:吉林人民出版社,2001

[6] 約翰,巴羅著.藝術(shù)與宇宙.舒運(yùn)祥譯.上海:上?？萍汲霭嫔?2001

2010-11-10)