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1、科技创新思路与方法 第一部分 创新型人才的素质及培养途径 为了实现科技进步，需要大量创新型的科技人才。创新型人才应该具备怎样的素质，这些素质又是怎样培养出来的呢？ 创新型人才的素质之一好奇心 人们爱好一件事物，往往起因于好奇。 有强烈好奇心的人往往较为敏感，富于探索的精神和发现的能力。 反之，对周边事物都熟视无睹、麻木不仁的人，很难会有创新的冲动与才思。创新型人才素质之二实践的精神 科技创新人才应该而且必须是实干家，满口空谈的人不可能从事科技创新实践精神是怎样培养出来的呢？ 实践精神作为宝贵的精神财富，像接力棒一样在一代代科技工作者中传承实践能力 实践精神以实践能力为依托 通常所说的动手能力是
2、实践能力的一部分 除了动手能力之外，实践能力的内涵还应该包括观察力、运作能力、拓展能力等 观察力在科学研究中，观察力的作用颇为重要许多实验现象都要靠细心的观察才能发现 我用锥形瓶和磁力搅拌器作的一个化学反应实验： 反应已经基本结束了，却发现小磁针的两端冒出微小的气泡从小磁针到磁化学 现代的实验室里都有精密的科学仪器，实验结果通常不再需要直接用眼睛观测 而对于仪器测试的结果，也一样需要敏锐的观察力，洞悉其内在的规律 最好是亲自到实验现场 要尽可能看原始数据 导师要着力培养学生的实践能力和创新精神 不能大包大揽 也不能撒手不管 导师要放手让学生去干 但在学生遇到难题时，导师要答疑解惑 对于学生而言
3、，也要发挥主动性 在做学生的阶段也有相当宽广的创新空间 历史上，一些杰出人物在学生阶段就取得了卓越的成就 1905年，是26岁的爱因斯坦取得博士学位的年份，也是他在科学领域取得划时代成就的年份 就在这一年，他提出了狭义相对论，开创物理学的新纪元 尽管我们不能把自己与这些伟人相比，但是，在学生阶段仅仅以获取文凭为努力方向，终归是舍本逐末。 创新型人才素质之三思辨能力 遥想当年，许多科学家同时也是思想家 譬如笛卡尔，17世纪法国哲学家、物理学家、数学家，解析几何的创始人 他留下了“我思故我在”的名言 当今时代，要求科技专家同时也是思想家，恐怕不大现实 但是，作为科技创新人才，应该有思想，或者至少要
4、有想法，这绝非苛求 很难想象，一个思想贫乏的人能够有创新能力 “思辨”有两层含义一是逻辑推理（哲学范畴）二是指思考辨析对于科技工作者而言，思辨能力主要是指思考辨析能力。当然，在思考辨析过程中，逻辑推理也是必不可少的思辨能力包括分析、判断与决策能力等 判断力 对实验结果进行分析，经常需要做出判断 而我们面对的实验现象往往是真相与假象互相掺混，表象与实质若隐若现，如何去伪存真、透过表象抓住实质，就要考验判断力了逻辑思维与形象思维 逻辑思维是借助于概念、判断、推理反映现实的思维方式，它以抽象为特征，反映的是事物的本质特征。 形象思维是文学艺术创作过程中主要采用的思维方式，借助于形象反映生活，运用典型
5、化和想象的方式，表达作者的思想和情感。 一般认为，搞自然科学的人主要采用逻辑思维。这个观点大体上是对的，但不可一概而论。 搞自然科学的人需要严谨的抽象思维能力，同时也需要想象力，需要开阔的想象空间。科技工作者也需要具备形象思维的能力。科学与艺术之间并没有泾渭分明的边界鸟巢：天才构思与建筑技术的绝佳组合 科技工作者的思维方式既要有严谨性，又要有灵活性；既要有抽象性，又要有形象性 特别是对于科技创新而言，想象力是非常重要的创新型人才素质之四傲然独立的个性 在任何一个领域，唯唯诺诺、随波逐流的人都不可能是成功者 要在科学领域取得卓越成就，必备的条件之一是具有傲然独立的个性 傲然独立的个性具体表现在两
6、个方面：其一是不迷信权威，其二是不随波逐流 现行的教学体制和考试制度把学生引入了一个既定的框架 学生们从小就只会在这个框架中认知和思考。越过雷池一步，就可能在考试中被无情地淘汰 这样的教学体制，在向学生传授知识的同时，也在压抑学生的创造力 科学伟人，像其他领域的伟人一样，应该有傲然独立的精神。不迷信权威，不随波逐流。 像哥白尼否定了神圣的地心说，提出了日心说；伽利略推翻了权威的亚里士多德学说，建立了落体定律；法拉第和麦克斯韦否定了“超距作用”，创立了电磁学。 一个学者如果终日唯唯诺诺、循规蹈矩，那他非但成不了科学伟人，就是做一个出色的科技工作者也是不大可能的 希望于当代青年学子。希望你们高举独
7、立精神的火炬，照亮科学的领地，照亮人类的未来。 创新型人才素质之五学者风范 一丝不苟 百折不挠 博学真知 虚怀若谷 团队精神博学真知 博览群书，是一个学者最基本的素养 但是，仅仅拥有渊博的知识是不够的。有作为的学者应该对前人构建的知识体系有自己的认识和见解 有知识，还要有自己的理解和见地，让博学与真知相融合，这才是合格的学者 在信息时代，知识的获取已经不是难事 当知识的获取变得很容易的时候，见地的问题就更为突出了 对于当代教育体制，这是一个需要研究的问题：再继续一味地灌输书本知识，已经非常不合时宜、落伍于时代了 培养学生的认知、思辨能力和实践能力，才是当务之急 当知识的获取变得极为容易的时候，
8、人们还要像古人那样读书吗？还要把学习的知识烂熟于胸吗？ 既然我们已经进入信息时代，许多知识都储存在电脑里，在需要时可以非常方便地检索出来，那么，我们何必再去记忆它们呢？ 这样的想法，似乎有一定道理。 如果我们习惯于依赖电脑，自己的脑子中不再记忆很多东西。长此以往，我们的脑海中就会形成一片真空状态。 那时的情况将是：电脑中什么都应有尽有、可以随时取用，而我们自己的脑子中却空空如也。 这种情况是不容乐观的。电脑不能替代人脑。人要思考，要判断，要提出自己的见解，要做出创新性的构想，这些，都需要在头脑中有一个基本的知识体系 电脑的“博学”不能替代人的博学 我们应该在自己头脑中形成一个疏密有致、简约有序
9、的知识体系 脑子里空空如也或者杂乱无章，都是不行的怎样建立起疏密有致、简约有序的知识体系 要勤于读书，也要善于读书。有学者指出，读书开始阶段，要“越读越厚”；到后来，则要“越读越薄”。这里，“越读越薄”就是所谓“由博转约”，就是要对知识加以消化吸收，抓住其精髓 老师怎样讲（教学内容要与时俱进） 学生怎样学（“突击”的方法不可取） 哪些东西只需了解，不需记忆？ 在科学发展的历史上，有些重要原理和重大发现具有里程碑式的非凡意义。 然而，到了今天，我们迈进了信息时代，这些在科学发展历史上具有里程碑意义的重要原理和重大发现，是否还依然具有现实的意义呢？ 假如已经没有多大现实意义，那么，我们现代教育中的
10、这些内容，是在向学生讲述科学呢，还是在讲述科学史呢？ 渡河者与竹筏的故事 有一个人，为了求生，必须要渡过一条湍急的河流 在科学发展的历史上，人们也要渡过“湍急的河流”，为此，人们会“修桥”、会“造船”，也可能会“绑制竹筏” 但是，人们没有必要永远背负着“竹筏”去行走 我们可以在内心深处，感恩地怀念那只“竹筏”团队精神 在当今的科研领域，任何重大科研成果都不可能由某个人独立完成，而是需要科研团队成员的共同努力 因而，团队精神就成为当今时代科技工作者的重要品格团队精神的内涵 包括互相配合、互相理解、互相包容 每个人要做好自己的本职工作，还要有对于全局的关顾 同一个团队成员，要责任分担、信息共享，要
11、同心同德、同舟共济科研团队应该像是一个大家庭 学术带头人、老一辈学者要关心青年科教工作者的成长，导师要关心自己的学生 学生和青年科教工作者则要尊重导师和老一辈学者 学生尊重师长，也是我国学界的悠久传统 有一个程门立雪的感人故事 创新型人才素质之六人文情怀 提高人文素养 注重以人为本 既要有科学素养，也要有人文素养 上世纪70年代，我在读中专，到山区的一个小村子实习一桶水的故事 类似这样事情还有许多，汇聚在一起，就成了难以泯灭的意念 这样的往事回忆，让我们在内心对于生活在最底层的民众怀着深深的关切与挂牵 我们从事的每一项科学研究，都要审慎地考虑一下，研究成果产业化之后能否真正造福于民众，是否会对
12、普通民众的生活产生某些不利影响？如果有不利影响，那就一定要防患于未然！ 第二部分 科技创新的思维模式创新思维的着眼点 从整体到局部（全局观念） 从局部到整体全局观念 人们熟知“盲人摸象”的典故。在这个典故中，几位盲人从自己对于大象的局部感觉中，得出了片面的结论。这个典故很有现实意义。 再来看一个例子：塑料杯与纸杯，哪一个更环保？如果只考虑塑料杯不能够在自然环境中分解，而纸杯可以分解，就会得出纸杯更环保的结论。但是，这样的结论忽视了造纸过程中的环境污染，因而是不全面的。 在科技研发中切忌“盲人摸象”。特别是在制订总体规划的时候，要考虑全局，不可以只盯住自己面前的一小块空间。局部对于全局有强大的作
13、用力 “局部”的重大突破，有可能决定“总体”的走向。所以，从局部到总体的思维方式也很重要 例：液晶显示器 注重“从局部到总体”的思维方式，就意味着要善于发现在整个研究体系中最有可能出现突破的节点，对这些关键的节点投入更多的努力（包括人力、物力），以期取得重大进展，并以此来带动全局。 “从总体到局部”与“从局部到总体”，这两种思维方式是互相补充、相辅相成的。 考虑总体，是战略性的思维；考虑局部，是战术性的思维。 战略与战术当然是互相关联的。 “局部”与“总体”的地位是可变的 譬如，若以数码相机作为“总体”，机内的数码芯片就是“局部”； 但是，若以数码技术作为“总体”，则数码相机不过是数码技术众多
14、应用领域中的一个“局部”而已。 进而，若以信息产业作为“总体”，则数码技术、数码相机都不过是“局部”。 再进一步，倘若以信息时代作“总体”，则信息社会的结构形态、信息时代人们的物质和精神需求等都是其中的元素，而信息产业也只是信息时代一个元素而已。几种思维模式 类比式思维 联想式思维 跨越式思维类比式思维 在科学研究中，我们有可能会涉足陌生的领域、面对全新的课题，或者对一些难题感到一筹莫展。怎样去寻觅科研思路呢？ 应该注意到：在已知事物与未知事物之间，常常可以进行某种类比；甚至在不同领域之间，也会有某些内在规律是相通的，是可以类比的。这就提示我们采用类比式的思维方法。 类比式思维是通过比较而进行
15、的思维，常常是把较为陌生的事物与较为熟悉的事物加以类比，获得解决问题的思路。 类比作为一种推理方法，提供的只是可能性，而不是必然性。通过类比得到的推论必须经过实践的验证，才能加以认可。 尽管如此，类比式思维提供的“可能性”为解决问题拓展了思路，依然是弥足珍贵的。联想式思维 人类失去联想， 世界将会怎样？ 联想式思维，是不同事物的表象之间存在的某种关联引发了人们的想象，进而产生的思维活动。例：分形理论 分形的概念是美籍数学家曼德布罗特首先提出的。 1967年，曼德布罗特在美国科学杂志上发表了题为英国的海岸线有多长?的著名论文。 海岸线是极不规则的，呈现出复杂的变化。但是，在空中拍摄的100公里长
16、的海岸线与局部放大的10公里长的海岸线，看上去却十分相似。 换言之，海岸线在形貌上具有局部和整体的相似性，即“自相似性”。 具有自相似性的形态是广泛存在的，包括山川、云朵等宏观景物，也包括布朗运动中的粒子这样的微观物态 曼德布罗特把这些局部与整体以某种方式相似的形体称为分形（fractal） 很显然，是科学家观察海岸线等自然现象时产生的联想，孕育了“分形”概念 在此基础上，发展起来了分形几何学 如今，分形理论和方法已广泛应用于数学、理化、生物、医学等学科，还渗透到了社会学的领域 不仅具体的自然景物可以引发联想，抽象的概念也能引发联想 德国数学家莱布尼兹受中国古代八卦的启迪，提出二进位制，影响到后世计算机技术的发展，是抽象概念引发联想的范例 联想可为科技创新提供弥足珍贵的思路或启迪，但是科技创新的实现还必须通过扎扎实实的努力，不能只靠想象类比式思维与联想式思维的关系 类比式思维与联想式思维都是基于两种事物之间存在的关联 类比式思维是一种推理，属于逻辑思维的范畴；联想式思维则基于想象，属于形象思维的范畴 逻辑思维与形象思维之间并没有截然的界限，所以，类比式思维与联想式思维之间也不可能泾渭分
