跨學科思維，激發(fā)人類的創(chuàng)造力

地球在運動嗎？蘋果砸到牛頓了嗎？自行車車輪的運動，你仔細觀察了嗎？跳水中的轉體是否違反了科學原理？為什么體型巨大的鳥不容易飛起來？

……

這些生活中的問題，你有沒有思考過呢？或許在某一個瞬間，激發(fā)了你的思考，但你去深入了解背后的原理了嗎？或許你有深入思考了，思考后有激發(fā)你的創(chuàng)造力嗎？等等。這就引出了一個詞“科學思維”，我們學到了很多知識，但有多少人，能用知識去解決生活中的問題呢？

清華大學有這樣一位教授，他曾經(jīng)帶領學生，動手實踐，復原欹器、探索記里鼓車、用手機吊起一個冰箱、用彈簧秤稱大象等，你是否好奇這背后應用了什么“魔法”。他的創(chuàng)造力無處不在，時刻激發(fā)他去做更多有趣的科學創(chuàng)作，很多實驗也做成了央視的電視節(jié)目。他將他多年所做的趣味科學實驗、科學游戲，提煉出一些精彩的案例融到了一本書里面，為讀者揭秘創(chuàng)造力培養(yǎng)的過程。

一本好書的誕生

《清華教授的思維訓練課：創(chuàng)造力培養(yǎng)》一書，是一本培養(yǎng)讀者創(chuàng)造力，幫助讀者進行跨學科思維訓練的書。本書入選2023年6月中國好書推薦書目。

創(chuàng)造力培養(yǎng)，起始于觀察思考、明晰于建模分析、呈現(xiàn)于創(chuàng)意發(fā)明、落實于動手實踐。

這是一本內(nèi)容豐富的書，既有簡明的科學發(fā)展史，又有不同學科的重要模型；既有趣味的挑戰(zhàn)節(jié)目，又有快速處理問題的方法；既有無處不在的思維，又有眾多跨學科融合的案例。

這是一本能激發(fā)人類創(chuàng)造力的圖書，本書圍繞觀察與思考、建模與分析、創(chuàng)意與發(fā)明、動手與實踐等主題，結合日常生活中常見的趣味問題進行深入淺出的分析，幫助讀者進行跨學科思維訓練，更好地理解科學思維的本質，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決問題的能力。

作者高云峰，博士，清華大學航天航空學院教授，現(xiàn)任中國力學學會科學普及工作委員會主任。作者曾參與太空授課活動設計。曾在《加油！向未來》《異想天開》《異想天開之大師挑戰(zhàn)賽》《走近科學》《我愛發(fā)明》《原來如此》等電視節(jié)目中策劃設計了數(shù)百個原創(chuàng)科普實驗和游戲。作者是一名科學家，也是一位多年活躍在中小學、幼兒園領域的科普專家。

該書是作者結合幾十年教學經(jīng)驗總結出來的一本激發(fā)讀者創(chuàng)造力的科學思維圖書。本書內(nèi)容源于他的教學研究實踐和科普工作實踐，是經(jīng)過實踐檢驗和證明卓有成效的創(chuàng)造力培養(yǎng)方法。本書內(nèi)容以作者開設的“趣味力學實驗及制作”“力學中的創(chuàng)意設計”等通識課程為基礎，提煉其中通俗易懂的內(nèi)容，通過有趣的知識講解，用圖文并茂的形式講述生活中遇到的科學知識。書中案例、實踐活動全部由作者原創(chuàng)設計，部分內(nèi)容曾在電視節(jié)目中展示。

本書介紹知識內(nèi)容的同時，更側重思維訓練和能力培養(yǎng)。授之以漁，注重觀察思考后，培養(yǎng)學生自主解決問題的能力。

培養(yǎng)創(chuàng)造力，這本書就夠了！

書中圍繞“思維”“分析”“創(chuàng)意”“實踐”等關鍵詞展開，通過一個個趣味科學案例，從生活中熟悉的場景切入，挖掘背后的邏輯，揭秘引導思考的過程，注重思考及解決問題的方法。

書中包含3 6個趣味科學案例，500余幅插圖，融合15門學科內(nèi)容，有趣且有啟發(fā)意義。

第一章“觀察與思考”，介紹了如何透過現(xiàn)象看本質。從身邊自行車說起，從輻條是否模糊引發(fā)認知沖突，繼而引出雖然有“眼見為實”的說法，但眼睛所看到的現(xiàn)象可能只是事物的表面現(xiàn)象，我們除了要仔細觀察，同時還需要善于思考。

第二章“建模與分析”，介紹了如何解釋我們所關心的問題。例如，竹筷子為什么不容易拉斷而很容易折斷，通過對竹纖維受力的形象分析，很自然地理解“團結一致”力量大，而“各自為戰(zhàn)”容易被各個擊破的道理。

第三章“創(chuàng)意與發(fā)明”，介紹了一些發(fā)明的案例，包括工具和方法。以跳高為例，不同的過桿方式會得到不同的成績，引申出做事情方法的重要性。在能力一定的情況下，方法好就可以事半功倍，這一結論超越了學習具體的知識，方法比知識更重要，富有啟發(fā)意義。

第四章“動手與實踐”，介紹理論與實踐相結合的案例。例如，復原孔子時代欹器的案例，把教育含義、創(chuàng)意設計、動手實踐融合在一起。經(jīng)過定性分析和計算，可以設計并做出一個在桌面上演示的模型，是很好的“座右銘”。

科學是一個知識體系，更是一個探索過程。

本書注重跨學科融合，讀者可以從中看到簡明的科學發(fā)展史，看到不同學科重要的模型，看到很多有趣的挑戰(zhàn)項目，看到快速分析并解釋生活現(xiàn)象的原理，看到無處不在的思維方法和處理問題的技巧，看到你所學過的大部分課程但又截然不同。學科內(nèi)容包括天文地理、人文歷史，如語文，“復原欹器”中的《孔子家語》；數(shù)學，“重新發(fā)現(xiàn)開普勒定律”中對數(shù)據(jù)進行各種運算并找到的規(guī)律；物理，“顯微鏡和望遠鏡”中的透鏡成像；生物，“生命科學領域的重要模型”中的遺傳與變異；地理，“從地心說到日心說”中的宇宙模型；音樂，“吉他品柱的距離”中的十二平均律；體育，“跳高的方式”中背越式的原理；美術，“地球的周長”中的透視原理；計算機，“帕斯卡計算器”中的補碼思想；勞技，“小鴨下山”中的動手實踐；邏輯，“批判性思維”中的邏輯判斷；思政，“尋找四葉草”中自己創(chuàng)造幸福的快樂；英語，“渡渡鳥與樹的故事”中英國自然博物館的資料；歷史，“力學如何考古”中介紹了宋代對天象的記錄；等等。

本書強調跨學科融合，注重實踐。例如，介紹“復原欹器——孔子的中庸之道如何體現(xiàn)”中，從孔子時代的欹器及其復原，把中國文化的特點用一個裝置進行演示，很好地體現(xiàn)了“滿招損，謙受益”的中國文化。這一主題把歷史、科學、技術、工程、數(shù)學、語文、思政等有機融合，通過歷史記載引出欹器（涉及古文、通假字），為了復原它，需要進行定性分析（涉及科學原理、分析方法等），最后制作演示（涉及數(shù)學、技術、工程等），當然內(nèi)容及作品都具有教育意義（涉及思政）。

書中介紹“尋找四葉草——如何自己創(chuàng)造幸?！?，把數(shù)學、歷史、藝術、生物、技術、工程、思政等有機融合。從數(shù)列引出黃金分割值（涉及數(shù)學、歷史、藝術），然后從尋找四葉草的預言引出四葉玫瑰線（涉及寓言、生物、數(shù)學），最后作者改變了寓言，從尋找到創(chuàng)造，變?yōu)閷嵨铮◤臉O少數(shù)人成功轉變?yōu)榇蠖鄶?shù)人成功，涉及技術、工程、思政）。

書中通過日常生活和學習中司空見慣的現(xiàn)象，以及科學和工程中有趣的歷史或裝置，分析其背后的道理、思考的方法及給我們的啟示。

本書注重用所學知識分析案例背后的道理，一方面讓讀者了解理論如何應用于實踐，另一方面案例中的結論具有啟發(fā)作用，讓讀者感受到雖然是從不同學科角度得到的結論，但是又具有更普遍的意義，從而超越了知識本身。本書提倡一種“基于設計的學習”，把定性分析、定量計算、創(chuàng)意設計、動手實踐融為一體，最后得出具有教育意義的結論并用實物進行演示。書中包含很多創(chuàng)意挑戰(zhàn)項目，本書“動手與實踐”中的大部分活動，“彈簧秤稱大象”“飛針穿玻璃”“手機吊冰箱”等還被中央電視臺做成了科普節(jié)目，“小鴨下山”則成為電視節(jié)目《加油！向未來》中的一期節(jié)目。

教育是為了培養(yǎng)具有良好人格品性、較強行動能力、較好思維品質和較深創(chuàng)造潛能的人才。隨著義務教育科學課程的改革，發(fā)揮科學課程的育人價值，培育學生核心素養(yǎng)成為科學教育的時代主題。

科學思維是科學核心素養(yǎng)的核心，本書重在培養(yǎng)讀者科學思維的方法，幫助讀者提升創(chuàng)造力?？茖W思維是可以通過后期培養(yǎng)的，其不同于其他思維模型，它的獨特性在于實踐，而實踐是要建立在客觀觀察之上，還要運用分析、歸納、演繹等邏輯思維工具對觀察到的數(shù)據(jù)進行加工、分析，反復推敲和錘煉，從而獲得觀點。

學會了知識，更要會用知識解決問題。好的方法能夠起到事半功倍的作用，本書既是一本科普科學思維方法的科普圖書，也是一本激發(fā)好奇心，培養(yǎng)創(chuàng)造力的圖書?？破粘霭婕纫乜破罩荆忠獓@以人為本的特點，提升核心素養(yǎng)。本書注重科普教育和科技傳播的實效，不僅要傳授科學知識，更是加強了理論與實踐的結合。作者在內(nèi)容創(chuàng)作與設計理念上講究科普教育的多樣性，傳授知識的同時，更注重傳授方法。

知識就是力量，前提是靈活運用知識解決問題。精美的插圖、趣味的知識、巧妙的方法、創(chuàng)意的實踐、開闊的視野，這是一本科學家寫給讀者的書。

趣味科學，啟發(fā)思考，愿你像科學家一樣思考，像工程師一樣實踐！

（劉燕芳，河南科學技術出版社 ）