創(chuàng)新“要從娃娃抓起”

鮑燁童

臨近新年，由清華大學(xué)、東潤公益基金會主辦的“創(chuàng)新與未來教育”論壇在北京舉行，論壇匯聚國內(nèi)知名院士、專家和學(xué)者，共同探討“科學(xué)創(chuàng)新與教育創(chuàng)新”議題。

知識、創(chuàng)造力和好奇心

“如今放眼全世界，沒有任何一個(gè)國家比中國更加重視創(chuàng)新，而且全民對創(chuàng)新的熱情非常高，包括企業(yè)家投資，學(xué)生渴望，國家在戰(zhàn)略上支持。但是，創(chuàng)新競爭是人才的競爭，人才競爭最終要落實(shí)到教育的競爭上面?！鼻迦A大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院院長、教授錢穎一強(qiáng)調(diào)。

“在中國，在各種原因影響下，包括在教育制度、教育文化、教育習(xí)慣等方面的一些固疾，使得我們對教育的認(rèn)識比較狹隘，很多教育者認(rèn)為教育就是知識傳授和知識獲取的關(guān)系，由教師傳授，由學(xué)生來獲取?！卞X教授指出。

“但是，創(chuàng)造力不是單一的知識傳授，它是由很多因素決定的。僅僅有知識還不夠，好奇心也是必要條件。更為重要的是，孩子們的好奇心需要保護(hù)和鼓勵(lì)，因?yàn)樗皇峭ㄟ^課程教授出來的，它是在一種寬松的環(huán)境和氛圍中培養(yǎng)出來的?！?/p>

“大家不要低頭看手機(jī)，要把頭抬起來，看看自然世界?！边@是來自杜克大學(xué)生物系教授董欣年的吶喊。

“我在大學(xué)里教微生物學(xué)課程，最近發(fā)現(xiàn)越來越多的學(xué)生只關(guān)注自己的專業(yè)領(lǐng)域，知識獲取相對單一。我就有一種強(qiáng)烈的欲望，希望與這些學(xué)生溝通交流，在聊天中引起他們對自然科學(xué)的興趣。一個(gè)人具備一些自然科學(xué)的知識，對他的人生和未來的發(fā)展是有一定影響的?！?/p>

董教授認(rèn)為，大多數(shù)學(xué)生對自然世界關(guān)注甚少，這點(diǎn)令他非常擔(dān)憂。對于學(xué)生來說，獲取的知識越多，他自身持有的對事物的好奇心就越少。這是一件令人悲傷的事情。作為一名科學(xué)家，一生都在追求新的知識，他們需要觀察世界，觀察周圍的人和事。只有永遠(yuǎn)保持好學(xué)的心態(tài)，才能成功地做成事?！拔蚁敫嬖V學(xué)生們，要想達(dá)成目標(biāo)，不僅要身體勤快，還要腦袋勤快，這點(diǎn)非常重要?！?/p>

“科學(xué)應(yīng)當(dāng)是美并寂寞的，科學(xué)家應(yīng)當(dāng)是關(guān)注并寂寞的，但一個(gè)社會的政府、公眾和媒體，對科學(xué)、對科學(xué)家不應(yīng)當(dāng)是冷漠并寂寞的?！北本┐髮W(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院院長、教授孫祁祥指出，在改革開放之初，中國科學(xué)界出現(xiàn)了“搞導(dǎo)彈的不如賣茶雞蛋的”、“拿手術(shù)刀的不如拿剃刀的”怪現(xiàn)象，經(jīng)過30多年的發(fā)展，這種現(xiàn)象還沒有得到根本的改變。政府、社會應(yīng)當(dāng)對科學(xué)、對科學(xué)家給予充分的包容、寬容和尊敬，才能讓科學(xué)和科學(xué)家在這個(gè)社會有一個(gè)發(fā)揮才華的廣闊天地。

最后，他強(qiáng)調(diào)，學(xué)生對于傳統(tǒng)的或現(xiàn)存的理論、觀點(diǎn)缺乏挑戰(zhàn)和質(zhì)疑，更多的是被動的接受，造成這一結(jié)果的原因有三個(gè)，分別是教師教育理念、教育制度和固有的文化因素。他呼吁學(xué)生要樹立對知識和理論的質(zhì)疑精神，這是創(chuàng)新的出發(fā)點(diǎn)。

認(rèn)知和質(zhì)疑是創(chuàng)新的本源

會上，斯坦福大學(xué)物理系教授沈志勛以《光》為主題，交流了認(rèn)知和創(chuàng)新之間的關(guān)系?！肮馐侨祟惛兄澜绲闹匾翱?。但是，人對光的本質(zhì)的認(rèn)識卻經(jīng)歷了一個(gè)非常漫長、曲折的過程。

光到底是什么？作為一門科學(xué)，法國、英國科學(xué)家認(rèn)為光是直線傳播，所以才有了所謂的牛頓光學(xué)和幾何光學(xué)。過了一百多年后，即上個(gè)世紀(jì)初，愛因斯坦做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，并將其命名為“光電效應(yīng)”，在這個(gè)試驗(yàn)中，他測試了光子、光強(qiáng)和電子能量之間的關(guān)系，他發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)和電子能量沒有直接關(guān)系，從而對光產(chǎn)生了新的認(rèn)識。

1905年，愛因斯坦發(fā)表了著名的“狹義相對論”，同年，他又發(fā)表了一篇名為《光的光電效應(yīng)》文章，指出光實(shí)際上是一個(gè)粒子。當(dāng)時(shí)遭到了量子力學(xué)之父普朗克的強(qiáng)烈反對，后者還提出，如果愛因斯坦堅(jiān)持這一觀點(diǎn)，將為他的科學(xué)之路抹上污點(diǎn)。可是，沒想到的是，普朗克在八年之后，在歷經(jīng)無數(shù)次實(shí)驗(yàn)后，最后得出一個(gè)結(jié)論，即愛因斯坦所說的光即粒子的觀點(diǎn)是正確的。他又進(jìn)一步得出結(jié)論，光具有波和粒子的雙向性。1921年，當(dāng)皇家科學(xué)院為愛因斯坦頒發(fā)大獎(jiǎng)的時(shí)候，理由正是他發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)原理。

這是何等令人深思的事?。?/p>

緊接著，十年以后，愛因斯坦發(fā)表了“廣義相對論”，提出激光原理，進(jìn)一步對光的粒子性和量子性作出認(rèn)知。

從這個(gè)事例可以看出，創(chuàng)新是認(rèn)知的源泉，這點(diǎn)非常重要。

“在科學(xué)教育當(dāng)中，基礎(chǔ)科學(xué)和研究是基礎(chǔ)。之后的科學(xué)家在愛因斯坦認(rèn)知基礎(chǔ)上又走出了很多創(chuàng)新的步伐，在認(rèn)知上不斷推陳出新。如今，光的量子讓人們生活進(jìn)入了光的通訊時(shí)代，讓我們生活在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，徜徉于信息時(shí)代。如果沒有光的理論的現(xiàn)代化，很難想象我們的生活會和原來有何不同。”

不僅如此，光的量子認(rèn)知也改變了人們對能源的考慮，如果沒有光的量子理論，就不會有太陽能的概念。將來有一天，我們生活發(fā)生巨變，激光必然會在其中起重要的作用?，F(xiàn)在，激光制造已經(jīng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)領(lǐng)域，還有激光醫(yī)療等領(lǐng)域的拓展。如今，激光在照明、娛樂等多個(gè)領(lǐng)域提升了人們的生活質(zhì)量，很難想象如果沒有光的場景，我們的社會將變成什么樣子？

21世紀(jì)，借助科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，宇航員極有可能登上火星，對于全球更多的人而言，可以借助光學(xué)手段來同步體驗(yàn)人類走向宇宙的生活。不僅如此，光電鋪墊是量子材料認(rèn)知的主要來源之一，例如光的電子能譜對電子向譜的認(rèn)知，光電效應(yīng)又回過頭來成為人們認(rèn)知世界的源泉之一。

總而言之，所有光的創(chuàng)新的內(nèi)容都是建立在科學(xué)家對光的認(rèn)知的基礎(chǔ)之上。

創(chuàng)新與認(rèn)知緊密相連，認(rèn)知是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，所以才有了愛因斯坦“光電效應(yīng)”將人類對光的認(rèn)識提高到一個(gè)嶄新的高度，為量子論的建立提供了一個(gè)重要基礎(chǔ)，也為現(xiàn)代光學(xué)尤其是激光發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)?？梢哉f，信息時(shí)代與量子的認(rèn)知有很大的相關(guān)性。

所以，光的量子認(rèn)知依然是現(xiàn)在發(fā)電平臺創(chuàng)新的源泉，從基礎(chǔ)科學(xué)到新材料、新能源，從照明到娛樂，從光通訊到量子通訊和量子信息產(chǎn)生，從激光制造到光的醫(yī)學(xué)，從成像到虛擬世界，人們開始拍攝微觀世界的實(shí)時(shí)電影。

“我們生活在一個(gè)創(chuàng)新的環(huán)境里，我們要強(qiáng)調(diào)知識認(rèn)知的動力性，因?yàn)樗莿?chuàng)新的根本來源?！鄙蚪淌诳偨Y(jié)到。

應(yīng)盡早培養(yǎng)學(xué)生科研能力

“不久前，劉延?xùn)|副總理提到了一件事，她說現(xiàn)在有些家長強(qiáng)烈呼吁高考要廢除數(shù)學(xué)科目，她認(rèn)為是不正確的。同樣，這件事也引起了教育界的重視。”中國科學(xué)院院士楊樂表示，數(shù)學(xué)對于科學(xué)研究和創(chuàng)新的作用重大，尤其是近半個(gè)世紀(jì)以來。數(shù)學(xué)對人的影響是無形的，很多院士之所以能做出優(yōu)秀的成績，都緣于對數(shù)學(xué)的熱愛。

不僅如此，數(shù)學(xué)對于傳統(tǒng)科學(xué)，包括物理、化學(xué)、生物、地理等傳統(tǒng)科學(xué)，以及一些新興的科學(xué)領(lǐng)域，包括信息科學(xué)等都具有重要影響。

培養(yǎng)人才是一個(gè)長遠(yuǎn)的過程，有點(diǎn)像馬拉松，但現(xiàn)在很多中學(xué)實(shí)行限制教育，知識灌輸，沒有對學(xué)生采取啟動的方式，激發(fā)學(xué)生的興趣，由此造成了好多學(xué)生成了“空心人”，只為了考取清華北大等重點(diǎn)高校而努力，不關(guān)注其他事情，這與國家人才培養(yǎng)的初衷是相違背的。

“學(xué)校要多開展各種類型的講座，開闊學(xué)生視野，開設(shè)各類試驗(yàn)和應(yīng)用課程，培養(yǎng)他們科學(xué)認(rèn)知能力。如今社會對奧數(shù)趨之若鶩，我持否定態(tài)度。培養(yǎng)同學(xué)的初始的科研能力和創(chuàng)新精神，才是人才培養(yǎng)所真正需要的。”楊院士強(qiáng)調(diào)。