教育改革背景下的智能工程論初探

徐章英，顧力兵

（江西省教育科學研究所，江西 南昌330046；南昌師范高級專科學校，江西 南昌330103）

教育是古老而又年輕的事業，她承載著國家和民族的希望，哺育著人類的未來，任重而道遠。21世紀的中華民族正在迅速崛起，中華民族偉大復興的號角已經吹響，在這充滿著機遇、挑戰和諸多不確定因素的年代，我們的教育能為21世紀和我們的祖國培養合格人才嗎？問題是沉重而嚴峻的，人們呼喚著、思索著、探尋著、期盼著，振聾發聵的“錢學森之問”曾震撼了神州大地，但至今還在炎黃子孫心中回蕩。出于一位教師和公民的責任感和自己解放自己的樸素感情，在20世紀的80年代，筆者走近了錢學森，走進了思維科學，引發了將錢學森的教育學術思想引入到教育領域中來，借助于系統科學、思維科學、大成智慧的研究成果指導教育、教學改革的思考——“智能工程”探索。30多年來，我們一直向著這個可望而不可及的目標，不問結果地艱辛跋涉、執著追尋。現就“智能工程”的實踐孕育、理論探索、技術開發、應用研究4個方面作一介紹。

一、實踐孕育

“智能工程”源于教育實踐中諸多矛盾、困擾引發的對改革教育的思考：在我們幾十年的教學實踐中，曾千百次經歷著反復出現的一個司空見慣的現象：那就是每次測驗考試之后教師就會恍然大悟，即原以為自己已經教過多遍學生本該掌握的知識，事實上不少學生卻并未懂得，這幾乎成了“課堂之謎”。事實充分說明了我們教學工作的可靠性較差、效率較低、質量不高的嚴峻現實。正因為每節課都留下了一些隱患，積累起來就會使問題成堆，導致“學生負擔過重”這樣一種必然結果。

盡管教育行政部門出臺了不少政策和無數改革措施，特別是課程改革高潮迭起，出現一片欣欣向榮的繁榮景象，但“素質教育轟轟烈烈，應試教育扎扎實實”的尷尬局面依然萬分嚴峻。我們的教育評價至今還主要依靠“分數”這一把尺子、“升學”這一個模子，非常令人遺憾。我們不禁要問：教育究竟怎么了？為什么在經濟、技術領域飛速發展變化的今天，我們的教育卻還是半個世紀如一日地說不完的“學生負擔過重”呢？美國著名黑人領袖馬丁·路德·金曾說：“一個國家的繁榮，不取決于它國庫之殷實，不取決于它的城堡之堅固，也不取決于它的公共設施之華麗；而在于它的公民的文明素養，即在于人們所受的教育，人們的遠見卓識和品格的高下，這才是真正的利害所在，真正的力量所在。”每一位教育工作者都會非常強烈地感受到教育實踐對教育改革的呼喚；都會非常強烈地去探求：問題在那里？原因是什么？出路又何在？

教育改革涉及一個復雜巨系統的探索，絕非一朝一夕之功，更不是僅憑“追新”所能奏效的。我們應以解破教育難題為己任，鍥而不舍地進行全方位的深入研究和探索。任何科學革命的前提就是原有的概念、理論體系在新的現實問題面前顯得軟弱無力，使人們產生了普遍的懷疑，迫使人們不得不從新的角度去尋求解決問題的新途徑。

錢學森曾說：“教育科學中最難的問題也是最核心的問題是教育科學的基礎理論，即‘人的知識和應用知識的能力是怎樣獲得的？有什么規律？’解決了這個核心問題，教育科學的其他學問和教育科學的其他部門都有了基礎和依據。沒有這個理論基礎，其他也都難說準。”任何簡單的行政命令和就事論事、零打碎敲的做法都將無濟于事。對此，我們認為，盡管造成學生負擔過重的原因是多方面的，應該說是一個綜合性的社會時弊，但從教育戰線自身來看，很重要的一個原因是我們對“人怎樣思維、學習怎樣進行、人才怎樣成長”等一系列問題知之甚少甚至一無所知。正由于此，才產生了一系列問題。就是在這種盲目性的驅使下，才不得不求助于“題海戰術”、“大運動量”等辦法。對待“人才培養”這樣一個非常復雜的問題，我們卻采用了一種最簡單的辦法：一刀切、一窩煮、一把尺子、一個模子，只是因為人的高度主觀能動性掩蓋了許許多多實際存在的矛盾。中國教育的貧困就在于觀念的貧困，理論的貧困，沒有獨立的人格和自由的思想，這才是最大的貧困。

教育的對象是人，而且是人的群體，要有效地培養人才，就要研究人，研究人的思維規律、學習規律、人才成長規律。只有研究人，才能培養人；只有研究教育，認認真真按教育規律辦事，才能有效地辦好教育。因此，從教育內部來看，根本出路在于探索思維規律，把握人類智能的結構與機理，以及人才成長的規律。只有掌握規律，才能贏得主動。學生負擔過重問題的解決有賴于“人”這樣一門復雜科學的探索和主體科學的發展，遠不是簡單的行政命令所能奏效。我們應跳出教育看教育，走進系統科學、思維科學，大成智慧學，將錢學森的教育思想引入到教育領域中來；走進系統科學、復雜性科學，將有利于我們開拓視野，啟迪思維，走出封閉，走近真理，有所突破，有所創新。“智力工程”的提出是教育實踐的呼喚，是時代的呼喚，是教育改革之必然，也是教育科學自身發展之必然。錢學森也曾9次來信對“智力工程”的研究給予指導和鼓勵，他認為：“這是看問題的正確方向。”1991年，“智力工程”被列為國家自然科學基金資助，開啟了30多年如一日的艱辛探索歷程。

二、理論探索

1.教育必須由封閉走向開放

1969年，普里高津教授在“耗散結構理論”中提出：任何有機系統要實現內部的有序化，要進步和發展，就必須同外界進行物質、信息與能量的交換，即保持系統開放。但開放也只是系統發展的一個必要條件，要使系統產生質變，進入新的平衡狀態，還必須使系統遠離原有的平衡狀態，經過一系列非線性變化，通過漲落產生突變。而“開放”是系統進化的必要前提，正是“開放”使系統從豐富多彩的萬千世界中吸收豐富的營養和動力，從而帶來盎然生機，這是具有普遍意義的客觀真理，也是普遍的方法論原則。

教育面對社會群體的智能開發和人才培養問題，涉及一個復雜、多元的動態巨系統的探索，理應成為一門復雜的交叉科學、綜合科學，甚至是前沿科學。因為當今任何一個復雜問題的解決，都離不開社會科學、自然科學和工程技術的交叉、綜合和滲透。但在很長一段時間里，我們的教育卻只局限在社會科學領域內，唯上、唯書，從經驗和教育史的資料中進行純思辨式的理論探討，較多的是經驗性的描述和指令性的規定，幾近政策解釋學，是比較缺乏理論思維和科學依據的；抑或是用拿來主義的辦法從國外引進一些教育理論進行介紹、詮釋，完全失去了自己的民族特色。復述傳統之言，或轉述西方之說成了中國教育的主流意識，任何建立原創性體系的企圖均將遭遇冷落、歧視甚至扼殺的命運。正由于這些，中國教育失去了自己的個性和特色。

素質教育的提出回歸了教育的本真，“以人為本”的回歸，恢復了教育的本來面目，這無疑是一場偉大的歷史超越。但事隔不久，素質教育又是議論悖論不斷，名目繁多的創新教育、自主學習、研究性學習、網絡教育、翻轉課堂和各種各樣的“主義”、“模式”接踵而來，層出不窮，在課程改革的大旗下，更是五彩繽紛，高潮迭起，教育幾乎成了魔方，簡直到了一天一個樣的程度，特別是有人竟然要校長們按商業模式運作，拼命為創“品牌”奮斗，隨之而來的是各式各樣的比賽、評估，教育強區、教育強市、名校、示范校比比皆是，致使教師們天天疲于奔命，迎接各種檢查、評比，甚至奉命造假，苦不堪言。在市場經濟意識驅動下，人們對利益追求的無限擴大和拜金主義的影響使某些學校領導和教師對金錢、名利的追逐欲越來越強烈，教育的功利性大肆泛濫，只要名利，不要事業；教書、辦學只是為了盈利、賺錢；讀書、學習只是為了考試、升學、就職、謀生等。教育也由一方神圣的育人凈土蛻變為耀眼的名利場，功利思想和行為都在嚴重地扭曲著教育事業的崇高和神圣，嚴重侵蝕和危害教育事業的健康發展。凡此種種固然有其可以理解的無奈，我們更無意否定課程改革的大方向和這種可貴的創新熱情，但教育是培養人的千秋大業，是為國家和民族奠基的事業，我們不能沒有理性的、冷靜、慎密的思考和求真務實的科學態度；不能不正視在功利驅使下的跟風趕浪、趨炎附勢的瘋狂追逐和學術、權術、人術、錢術捆綁下的諸多亂象、怪態。因為所有這些帶來的只是形式主義的點綴、裝飾甚至腐敗。這說明我們對教育規律還缺乏應有的把握，因為規律總是比較穩定的。正因為對規律的無知和漠視才導致了諸多完全違反規律的盲動而不自覺。這些正是教育的封閉帶來的嚴重局限。

而第一線的廣大教師更是被封閉在書本和學校的大門之內，在片面追求升學率的重壓下抬不起頭來，孤陋寡聞，因循守舊，目光短淺，急功近利，囿于實際經驗，拒絕理論思維。教師們也只想回答“怎么辦？”，只想要“來得快”的“快餐”，至于“為什么？”、“是什么？”的問題他們似乎很少顧得上。

廣大學生更是被禁錮在教室和課堂中，考試、升學成了他們生命的全部，遠離自然、遠離社會，沉重的課業負擔嚴重扼殺了右腦功能的發揮和創造能力的培養；更為嚴重的是：如此封閉的學習和成長環境剝奪了他們童年的歡樂，致使有的學生走進了網絡世界，整天沉湎于虛擬的魔、幻、怪和色情、暴力的世界。

綜上所述，對教育來說，最大的貧困莫過于觀念的貧困，中國教育的最大悲哀就在于沒有自己的主義，未能形成自由的思想和獨立的人格。在如此封閉的環境里，我們的教育怎么能發展？怎么能前進？現代化的思想方法和工作方法要求整體觀念和跨學科的研究，要全方位思考、立體化工作。因為世界是多樣的、全息的，這就要求我們思考問題的角度和著眼點必須高瞻遠矚。在時空上，既有縱向的、面向未來的、緊緊跟隨時代腳步的“創新眼光”，又有橫向的、面向世界的、全息的、全方位的“系統眼光”。即不僅要看到一點、一線，而且要在系統中有聯系地、立體地、動態地看問題。這是我們研究問題的基本思考。例如，教育的社會性問題就是堅持教育的社會主義方向問題。因為教育的對象是社會的人，不承認這一點就不是一個清醒的馬克思主義者。社會教育應該給大多數人以智慧、信心和力量，但目前某些學校只著眼于培養少數尖子學生，忽視甚至放棄大多數學生的做法，是完全違背教育原則的，也是一個教師的良心和道德所不容許的。但同時，我們又必須看到問題的另外一面，即在“人怎樣思維、學習怎樣進行、人才怎樣成長”等一系列問題上還有其一定的自然機制，即自然屬性的一面，這同樣是不可忽視的。我們必須在一個開放的大環境里，用全息的眼光，從綜合科學的角度研究教育，才能比較符合事物的本來面目，從而在新的基礎上建立教育科學的基礎理論。

總之，教育要改革和發展，必須由封閉走向開放：向世界開放，向未來開放，向社會開放，向自然開放，向現代科學技術開放，充分吸收現代科學技術的最新成就。只有以全人類的知識和信息積累為基礎，以集大成、得智慧的大氣派、大思路、大智慧使教育從政治的附庸和經濟的侏儒的封閉圈中走出來，走向開放的大系統，徹底改變那種線性的，甚至是點性的簡單思維模式，遠離原有的平衡狀態，才有可能使教育有所突破并取得一些實質性的進展，從而確立自己獨立的人格，創建一門研究人類自身的主體科學，建立起具有時代特色和中國特色的教育科學基礎理論，開創屬于中國人自己的教育未來，這才是教育的希望所在。

2.從系統整體角度探索精神奧秘

將系統科學、思維科學、大成智慧引入到教育研究中來，特別是作為教育基礎理論的素質教育更需要系統科學的滋養。只有擺脫還原論和西方理性主義的羈絆，從系統整體的角度探索精神的奧秘、智能的奧秘，對人類智能和素質教育加以探討和詮釋，才能為素質教育及其實施提供理論支撐。現從系統論的眼光、整體視野出發就素質及人類智能作出某些解讀和闡述。

素質教育是“以人為本”的教育。但在人類知識中最缺少的也就是關于人自身的知識，“認識你自己”成了一個古老而常青的課題，致使知識、智力、能力、智力因素、非智力因素等問題成了多年來教育界普遍關注和爭論不休的熱點，簡直成了“世紀話題”。

現代系統論告訴我們，系統的特性不僅取決于它的某些零部件，更重要的取決于它的結構；取決于這些零部件的某些聯系的特性。也就是說，系統的特性是系統中諸要素共同作用的整體特性。據此，人類素質決非單一因素構成，而是一個有結構、有層次的整體。不少專家曾就人類素質提出了幾十個指標體系加以描述，未免使人有些眼花繚亂，無所適從。我們認為：凡規律都有一種簡約的、和諧的美。19世紀印度哲學家辨喜也說過：“最偉大的東西是世界上最簡單的東西，它和你自己的存在一樣簡單。”因此，我們認為人類素質主要包括兩大部分，一是見諸于物質的身體素質（猶如計算機的硬件）；一是見諸于精神的智能素質（猶如計算機的軟件）。前者是基礎，是依托，是根基，舍此一切均將化為烏有。因此，健康教育至關重要。教育應該培養學生擁有一個健康的體魄足以支持一輩子的事業。為備戰中考、高考不惜以犧牲學生的健康為代價而擅自取消體育課和剝奪學生睡眠時間的做法嚴重違背了教育原則。如我國著名心理學家潘菽教授所言，智能素質乃人區別于機器和動物的本質特點所在，智能的研究更有其特殊的價值。

從系統論的觀點看，人類智能同樣是一個整體，是一個有結構、有層次的、有規律地逐步發展的動態系統。它不僅在時間上表現自己的歷史性，而且在空間上展開自己的多樣性，是一個復雜、多元的、動態巨系統。為了從整體上把握人類智能的方方面面，我們提出“人類智能系統”概念并闡述如下。

首先，必須將環境引入到智能問題的研究中來，因為按現代系統論的觀點，對任何一個系統的研究都離不開對環境的考察。“個體只有在與環境、背景的關系中才能得以存在、定義、描述和認識。”“系統和環境是不可分的，不能脫離系統所運行的環境來談系統的性能。系統的復雜性不僅僅體現在系統本身，而且也體現在環境方面。”“智能系統一方面要從所運行的環境中獲取信息（感知），另一方面要通過自己的動作（作用）對環境施加影響，互相作用，共同進化。”只有在人與自然、社會這樣的大系統中進行考察、審視、研究智能，才能透視人類智能的全貌及其本質特點和相互作用規律，才可以避免孤立地“就智談能”或是“就能談智”的弊端；才不致陷入邏輯的矛盾和淹沒在概念的循環中。只有在人與自然、社會相互作用的大系統中研究人類智能，我們才能清晰地認識到，人類智能就是在和社會、自然相互作用過程中逐步發展建構的認識客體與改造客體的功能體系。所以，只有“智”與“能”的統一才是一個完整的過程，“智”見諸于認識世界；“能”見諸于改造世界。只見“智”不見“能”，或是將“智”定義“能”，或是將“能”定義“智”，都是片面的、不科學的。只有將“智”與“能”整合為人類智能系統才能從整體上把握人類智能的本質。

人類智能除了人與環境之間存在著復雜的聯系之外，還存在著各個子系統之間錯綜復雜的聯系。這些子系統包括：輸入系統（人的眼、耳、鼻、舌、身等感覺器官接受的外界信息均由此輸入大腦，形成各種感知覺系統）、加工系統（包括左腦的邏輯加工與右腦的非邏輯加工兩大子系統）、存儲系統（包括短時記憶和長時記憶）、輸出系統（包括口的表達、手的操作及人際交往等各個子系統）。特別值得提出的是對人來說具有至關重要的人的動力系統（人的目的、動機，諸如理想、志向、興趣等）和控制系統（包括人的情感、意志等），如圖1所示。

圖1 人類智能子系統關系圖

輸入系統是人類智能的門戶、智慧的窗口。離開了對外界信息的吸納，人類智能就成了無本之木、無源之水。只有在一個開放的大系統中廣泛吸取營養，才能為系統帶來盎然生機。人類智能也不例外。所以必須讓學生從封閉的家庭、學校中解放出來，讓他們在大社會、大自然中吸收豐富的營養，才能使他們變得聰明起來。如，將他們封閉在家庭、學校大門之內整天背書、做題，過著兩點一線式枯燥無味的生活，必將使學生的智慧陷入枯竭狀態。解放學生的大腦，解放學生的雙手，讓學生在沉重的課業負擔下解放出來實乃當務之急。

加工系統是人類智能的核心。值得特別注意的是加工系統中的非邏輯部分，這是右腦的功能所在，“創造”就產生在左右兩半腦協同工作的最佳狀態。非邏輯系統的開發與訓練是現行教育中比較忽視的部分，是一塊未加開墾的處女地。所以有人提出，現在我們正面臨著右腦革命。這是一個非常值得注意的問題。由于片面追求升學率而造成的學生負擔過重現象，必將嚴重扼殺學生右腦功能的發揮與創造能力的培養。長此以往，我們將會感到一種深深的歷史的內疚。但切忌從一個極端走向另一個極端，丟掉了任何半個腦袋的教育同樣是不完整的、偏廢的教育。

輸出系統是人類智能的歸宿。人類的智能就是按照人如何改變自然界而發展的。手和口都是人類智能器官，在大腦皮層占有很大代表區。口的表達和手的操作能力的培養都至關重要。良好的表達能力是一切成功人士的重要標志；而手的出現，更是人區別于猿猴的主要標志之一。它在認識世界和改造世界的過程中發揮著巨大的作用，行乃知之始，是手教會了腦，正是實踐帶來了人類對客觀世界真理性的認識。而人又是社會的動物，他不能離開人類社會而生活，因此人際交往能力、交流合作、團隊精神的培養在現代社會顯得尤為重要。所有這些均屬于輸出系統的功能，也都是人類智能的表現。

動力系統是人類智能的源泉；是“人”區別動物和機器的關鍵所在。因為人的任何活動都是有目的的，偉大的目的產生偉大的力量已為眾之共識。美籍華人李玲瑤曾說：“我們很難設想一次籃球比賽可以沒有籃圈，也很難設想一架飛機起飛可以沒有目的地。那么，在漫長的人生道路上怎能沒有人生目標呢？”理想是生命之火，智慧之母，對學生的教育應該在打開智慧的發動機上狠下功夫，而不要老是在“背書”、“做題”等工作上大做文章。遺憾的是：在我們眾多的教學大綱中，卻唯獨沒有關于如何形成學生人生目標和志向的闡述，這實在是教育不應有的缺失。當前課程改革提出“情感、態度、價值觀”三維目標的核心理念，已將單純重視知識的教育提升到了一個新的高度，但為能體現其間的關系和結構，更應強調“動機第一”。應將“如何根據學生生理、心理特點誘發學生的興趣、好奇直至逐步引導學生形成自己的人生目標”放在首要位置。因為這才是教育的根本，教育的靈魂。教育只有點燃學生心中的太陽，讓他們遠離低俗，走向高遠，仰望天空，才可能讓他們有足夠的免疫力在漫長的人生道路上抵御各種誘惑、抗拒各種不良影響的侵蝕，從而獲得健康成長、持續發展的力量。當前不少學生中出現的“郁悶”、“無聊”、“迷茫”乃至“網癮”、“性問題”等無不出自于學生理想的缺失所導致的免疫力低下。馬加爵在臨刑前的自白“人生最大的失敗在于沒有理想”就是最有力的佐證。

控制系統是人類智能的調控器，是人類智能的支柱和加油站。因為任何創造都離不開巨大的感情沖動；任何成功都離不開頑強的意志努力。“情能育思”已為眾之共識；一個感情淡漠的人是很難有所建樹的。“情商”（EQ）概念的脫穎而出是時代的呼喚，補上了智能研究缺失的另一半。已有研究結果表明：情緒或情感缺乏就會導致思維功能障礙。而要成就任何一項事業，都必須經歷磨練。因為世界上沒有筆直的路可走，在漫長的人生路上難免坎坷，在困難和坎坷面前靠什么力量跨越災難？精神力量。未來社會是一個變化無窮、充滿競爭的社會。要適應未來社會的需要，就要培養學生具備隨時準備迎接挑戰的頑強意志。

綜上所述，作為人類智能系統特征的整體描述，我們提出“SQ”（系統商）概念，以實現“EQ”與“IQ”的整合。“人類智能系統”與“SQ”概念的提出正是人類智能研究綜合、創新之必然，以此避免“只見樹木不見森林”所導致的諸多弊端。如，我國教育界曾將智力界定為觀察、注意、記憶、思維、想象等5個力，這是正確的，也有著明顯的局限；之后又有“智力因素”與“非智力因素”之爭；曾幾何時，人們將“智商”奉為至上，但不久就發現智商高的人不一定有很高的事業成就；繼之，又提出“情商”概念，甚至認為一個人的成功主要取決于“情商”的高低，這似乎又從一個極端走向另一個極端。其實，“智力因素”與“非智力因素”，“智商”與“情商”都是智能系統不可或缺的兩個方面，完全不應將其對立起來視之為互相排斥的因素，而要善于互補，善于整合。“IQ”、“EQ”均反映了人類智能的某一局部，均有其正確的一面；也有其不足的一面，均應取其長而補其短。中國是有著五千年優秀文明的偉大民族，整體思維正是東方思維的優勢和特色。IQ——EQ——SQ的演化，這是人類對智能問題認識的必然發展；是科學發展的必然，也是東方民族的必然選擇。

素質教育是以人為本的教育。從符合人類素質的整體結構的科學規律辦事，素質教育應著力于人類智能的整體開發與全面培養。首先要為學生創設一個開放的、具有豐富刺激的大環境，讓學生在大社會、大自然中吸收豐富的營養；既要重視左腦邏輯功能的開發，又要千方百計開發右腦的非邏輯功能；既要重視口的表達又要注重手的操作能力的訓練；既要孕育學生美好的感情又要培養他們頑強的意志；特別是誘發學習興趣，培養理想、目標，重在塑造一個完整的人。只在“背書”、“做題”、“考試”上做文章的教育，只抓住了人類智能加工系統中邏輯加工這一部分，丟掉的卻是人類智能的絕大部分。德國哲學家雅斯貝爾斯說：“教育是人的靈魂的培育，而非理性知識的堆積。”教育是生命的第二次孕育，即精神生命的孕育，關鍵在于誘發自我成長的內在動力；教育不是給人一碗水，而是要點燃心中的一把火，點燃學生心中的太陽。因此，只關注書本知識的教育是片面的、狹隘的、不完整的；是完全違背人才成長規律和教育規律的反科學的做法。這是教育的短視、淺薄、愚蠢和悲哀，但也是歷史之必然，是難免的局限。因為人類認識總是從片面和表面逐步走向深入，走向全面。開始我們只能看到操作性比較強的書本知識，卻很難看得到隱含著的更深層次的精神世界：人的情感、意志，特別是人的動機、目標等人類心中的火、生命的泉、教育的魂。

以上是對人類智能的靜態描述，而人類智能的發展則是在社會、自然這樣開放的大系統中，在環境與人各個子系統的相互作用中，從混沌到有序逐步進行自組織和逐步建構的。由于環境和各個子系統相互作用的極端復雜性，人類智能系統的自組織以及人才的成長、發展充滿著不確定性，其選擇的可能是無窮的，從而造就了有的人能歌善舞；有的人能言善辯；有的人善于思索；有的人則長于技藝……而事物的多樣性正是其生命力之所在，人才也不例外。“三百六十行，行行出狀元”，這是中國人早就提出的樸素的真理。為此，決不能拿一把尺子（分數）、一個模子（升學）去評價所有的學生，更不能“唯學歷”、“唯文憑”是論。只承認“升學”這唯一的一條成才之路，給學生設計如此狹窄的“獨木橋”，這實在是天大的誤會。因此，成功的教育不可能把所有的學生都培養成科學家；成功的教育在于塑造一個最好的個體。人才自組織的機制是極端復雜的，什么是構成人類智能系統的序參量，又如何實現自組織的，這將是一個十分誘人的課題。但復雜系統實現自組織的一個突出特點是對初始條件的敏感依賴性，即開始的無窮小變化能導致以后大得多的變化。這已為無數事實所證實。因此，低幼兒的教育至關重要，3歲決定了人的一生。教育的改革與發展必須從娃娃抓起，對基礎教育的漠視將使整個教育有建立在沙灘上的危險。對“人才如何由混沌走向有序的自組織機制的揭示”將引領我們的教育從經驗走向科學；從必然走向自由。

3.綜合集成，綜合創新

綜合集成法是處理開放的復雜巨系統的方法論，創新有賴綜合集成，綜合才能有望創新。1993年10月7日錢學森給錢學敏的一封信中提出了“大成智慧教育”的創見，“大成智慧”正是錢學森系統思維的戰略思考、學術思想的結晶與巔峰之作，“大成智慧”為我國未來的教育事業描繪了一幅美好而激動人心的藍圖。“大成智慧”的核心和精髓是：“集大成，得智慧！”、“必集大成，才能得智慧！”按照錢學森的想法，“集”的對象主要就是現代科學技術體系（或稱人類知識體系）中廣博的科學技術知識，還有體系外圍的前科學知識庫，這些是形成大成智慧的科學基礎和知識源泉。所以，錢學森特別強調大成智慧碩士要“熟悉科學技術的體系”。只有了解、掌握了這些人類知識的體系結構和具體內容，才能更好地汲取、集成人類的智慧。綜合集成就是要把自然科學與社會科學、科學與藝術、邏輯與非邏輯、理論與實踐，人與機統一起來，總攬全局，洞察關系，突破障礙，大跨度觸類旁通，集古今中外之大成，完成創新。他提出了創造性人才的培養模式必須是理、工、文、藝結合的通才。科學技術與哲學統一結合，品德情感與智慧能力并重，培養高尚品德和科學精神。因此要靠偉大的科學精神和崇高品德的教育與熏陶，要靠自覺地追求真理的興趣與激情，要靠人與計算機優勢互補中對知識的有效集成與積累，要靠在社會實踐中長期的鍛煉，才可能培養出真正高端的智慧人才。

除了“集”現代科學技術體系（或稱人類知識體系）中廣博的科學技術知識外，錢學森還高度重視哲學的意義：“一個科學家，他首先必須有一個科學的人生觀、宇宙觀，必須掌握一個研究科學的科學方法。這樣，他才能在任何時候都不致迷失道路。一個有智慧的人，是懂得大道理的人，因為他懂得大道理，才能‘事理看破膽氣壯’”。錢學森一貫自覺地把邏輯思維方式與非邏輯思維方式結合起來，他不僅具有淵博的科學知識，擁有一個廣闊無垠的科學世界，而且具有深厚的藝術功底，擁有一個絢麗多彩的藝術世界。錢學森對于科學與藝術相結合的思維過程作了具體分析，他說：“從思維科學角度看，科學工作總是從一個猜想開始的，然后才是科學論證；換言之，科學工作是源于形象思維，終于邏輯思維。形象思維是源于藝術，所以科學工作是先藝術，后才是科學。相反，藝術工作必須對事物有個科學的認識，然后才是藝術創作。在過去，人們總是只看到后一半，所以把科學和藝術分了家，而其實兩者是分不了家的；科學需要藝術，藝術也需要科學。”科學與藝術、“冷”與“熱”的結合，這或許就是大科學家、大藝術家的智慧之源、創新之路、成功之秘。錢學森一再強調人才培養的基本途徑是把自然科學與社會科學結合起來，走“科學與藝術結合”的道路，因為創新才是科學與藝術的共同靈魂。正是宇宙客觀存在的確定與不確定性，使人類在億萬年的長期演化過程中形成了以兩種截然不同方式工作的左右兩半腦，從而構建了邏輯與非邏輯截然不同的兩種思維方式，新思想的產生猶如新生命的產生一樣，均源于對立兩極的和諧統一，源于邏輯與非邏輯的綜合。

錢學森的綜合集成思維方式及由此構筑的“大成智慧”啟示我們：創新源于綜合，綜合乃智慧之源、創新之本、成功之秘。為此，創新需要在開放的大環境中孕育，在長期艱辛的實踐中積累，而絕非一朝一夕之功，更非短期培訓所能達成。只有集古今中外之大成，才能得智慧。許多杰出人才盡管從事的具體職業不同，但他們往往是集科學技術、藝術、哲學于一體的“大成智慧者”，錢學森的科學人生、學術人生就是對如何培養創新人才最好的詮釋和解讀。

創新人才的培養是一個復雜的系統工程，需要教育管理人員、教育科研人員、工程技術人員與一線教師的密切協同；需要有識之士、有志之士、有權之士和有錢之士的通力合作。也就是需要一個強大的團隊力量進行系統研究、綜合設計、同步改革并在長期的艱辛探索中逐步攀登。絕不是雜亂無章的理論所能解讀，也不是支離破碎的點點滴滴所能概括的，切忌誤讀、錯讀和誤導。

三、技術開發

科學始于測量，生產力的提高必須借助于生產工具的改革，有什么樣的工具力水平就會有什么樣的生產力水平，有些問題之所以不得解決，關鍵就在科技含量較低。教學效率不高的一個重要原因就在于我們的教學還是一種技術含量較低的勞動密集型產業，效率不高、質量較低實屬在所難免。當信息革命的浪潮滾滾而來，大數據時代已經觸手可及且已滲透到了社會生活的方方面面，正在改變著人們的工作方式、思維方式乃至生活方式的時候，如何充分運用現代信息技術、教育技術等現代高科技手段來武裝我們的教學，以期對原有教學生產方式來一場革命實乃當務之急。

早在1985年，我們就開始了“教學信息實時反饋系統”（以下簡稱“系統”）的研制，以期以學校為基地，以學生為主要對象，利用計算機對大量信息的快速處理能力，從學生習慣性的錯誤中研究思維現象，在量的積累中發現質的規定性——思維規律，并以此指導教育、教學改革，探索出一條運用現代教育技術提高教學效率減輕學生負擔的途徑。

“系統”由硬件和軟件兩部分組成。硬件包括學生用“反應器”、“課堂總線”、“接口”三部分；軟件主要包括：數據采集與數據分析。“系統”可實時采集學生的應答反應與反應時間，在此基礎上可作出各種統計分析：百分得分、標準分得分、按標準分劃分的等級表、S—P（學生—問題）表、M—T（分數—時間）表等。“系統”可廣泛應用于各個年級、學科、教學階段。如重點、難點課的課堂即時反饋、單元形成性測試、總結性測試等。還可根據教學需要編制各種專用軟件進行“閱讀速度測試與訓練”、“瑞文推理測試”等。隨著應用領域的拓展，軟件的發展是無限廣闊的，如英語、語文的閱讀速度測試與訓練以及各種心理測試與智力測試等。

四、應用研究

“智能工程”的理論思考（“人類智能系統”及“SQ”概念）與技術開發（“教學反饋測評系統”的研制）必須用好在改革教育的實踐上，因為再好的理論與再高的技術如果不能為教育實踐提供服務，那只能無濟于事。于是，我們開始了“課堂信息化的理論與實踐”以及“兒童科學教育的理論與實踐”研究，在教育實踐中嚴格檢驗、驗證其正確與合理性。“課堂信息化的理論與實踐”研究旨在探索出一條借助現代教育技術提高課堂教學效率、減輕師生負擔的途徑。“兒童科學教育的理論與實踐”研究，旨在以科學教育為突破口學生營造一個有愛、有趣的課堂，為他們播下一顆科學的種子。點燃理想的火苗，讓學生得以快樂學習健康成長。現分述如下：

1.課堂信息化的理論與實踐

1996年我們曾深入教學第一線，與廣州師范學院附屬中學的教師們一起開始了“運用現代教育技術優化教學過程”的實驗研究，先后進行了556節實驗課，1997年起正式列入由中央電教館主持的“全國教育科學‘九五’規劃課題”。我們從以下三個方面開始了“課堂信息化的理論與實踐”探索：

（1）運用多媒體技術，按學生的認識規律組織教學

當代高新技術，特別是多媒體技術的發展，為我們提供了足夠的技術支撐：運用Powerpoint制成圖、文、聲、像并茂的課件，使我們傳統的說教變成多感官的刺激，使抽象的變得具體、形象；使看不見的變成看得見；使“靜”的變成“動”的；這就使我們有可能為學生創設一個盡可能真實的情景，讓人類認識的最后結果變得生動、有趣，喜聞樂見，充滿魅力，大大誘發了學生的學習興趣，使學生在興致勃勃的狀態下進入學習，這更加符合學生的認識規律，更能被學生理解和接受，更利于解決好教學內容和學生原有知識結構與認知方式的接口與匹配的問題，足以幫助我們把人類認識的最后結果教給開始認識的學生，使顛倒了的課堂恢復回來。如此，必將大大提高課堂信息傳輸的效率和質量。

（2）構建雙向雙控的反饋教學模式，營造學生參與教學的環境

但再好的教學軟件也只解決了優化教學過程的一半，即“教”的一半。說到底還是在“教”字上狠下功夫，依然是教師為中心的“一言堂”教學模式，只是改變了一種形式，即可能變“人灌”為“電灌”，這樣的教學依然是單向的、不完整的，盲目性極大的。因此，我們必須補上另外一半，即“學”的一半，構建一個雙向雙控的反饋教學模式，如圖2所示。

圖2 雙向雙控的教學反饋模式

現代教育技術不僅為我們提供了優化前向傳輸的多媒體技術，同時也為我們提供了反饋媒體技術——“教學反饋測評系統”。由于該“系統”進課堂，營造了一個學生得以參與教學過程的具體環境，溝通了師生之間的信息通道，因其可實時采集來自學生的課堂反應信息，使以學生為主體和面向全體學生的要求得以落到了實處。這樣的教學才是完整的。在這樣的教學環境下學生和教師都能及時、全面、準確地了解自己的“學情”和“教情”，便于學生和教師能及時調控自己的“學”和“教”。這樣的控制將不再是傳統意義上的控制，而是學生的自控和教師的他控的完美結合。由于“系統”的介入，使封閉的課堂變得透明起來，它猶如課堂的“X”光和“B”超，讓教師得以有了一雙明亮的眼睛去破解“課堂之謎”。使滯后、低效的質量檢測變為實時、高效的“動態監控”；變結果控制為過程控制；變主觀評價為客觀評價。在這樣的課堂里，學生可隨時獲得成功的體驗，且通過正反饋機制不斷激勵成功，激勵學生更加自覺、主動地投入學習，必將有效提高課堂教學的質量與效率。

優化前向教學信息的傳輸和通過反饋檢測不斷調控我們的教學使之逐步優化，這是我們對如何運用現代教育技術優化教學過程，提高課堂教學效率的思考。更深層次的探索目標是要以學校為基地，以學生為主要對象，利用計算機對大量信息的快速處理功能，從教學信息的輸入及其輸出反應的宏觀實驗研究中，特別是從學生在學習過程中經常出現的習慣性的錯誤的研究中發現思維的規律。因為“錯誤”是有某種精神結構的，從功能研究結構，也就是在量的積累中發現質的規定性——思維的規律，從根本上揭開課堂之謎，這是我們更高的探索目標。

（3）建立網絡數字教學環境

運用“系統”開展教學測試，當學生和教師借助計算機獲得實時的反饋信息以后，大班教學中長期存在的“吃不飽”和“吃不了”的難題就有望解決。傳統教學中，一名教師面對幾十位學生，單槍匹馬，寡不敵眾，這種手工作業是解決不了這個難題的。借助“網絡”這個高技術手段的輔助即可在網絡環境的支持下進一步開展個別學習、自主學習、交互探究、差異發展。

特別值得提出的是：在來自學生的大量反饋信息的數據積累中，校園網上再也不愁有“路”沒“車”、有“車”沒“貨”的問題了。在這樣的教學信息公路上，來自學生的教學信息猶如滔滔江水滾滾而來，足以讓我們從量的積累中發現質的規定性：思維的規律、學習的規律。這樣的教學信息高速公路將為教學管理提供了一個數據化的教學環境，為教育決策提供科學依據，足以為實現教學決策的定量化、科學化提供技術支撐，大數據時代的到來為我們創設了這樣一個數據化教學環境使教學由經驗走向科學提供了可能。教學生產方式的革命已經觸手可及。

優化前向教學信息的傳輸和通過反饋檢測不斷調控以及網絡數字教學環境的創設，足以使我們的教學逐步優化，在當代高技術的支撐下開展一場教學生產方式的革命。但網絡不是一切，技術并不是萬能，關鍵在于“教育”與“技術”的融合。僅擁有高技術卻不懂教育或徒有教學經驗卻不懂信息技術是做不好這項工作的。因為再好的技術也是要人去掌握和駕馭的，只有“人”才是技術的靈魂，離開了“人”，技術很可能成為一堆廢鐵，甚至是一堆“高級垃圾”。

2.兒童科學教育的理論與實踐

在2002年“課堂信息化的理論與實踐”（中央電教館“十五”規劃課題）結束以后，我們就轉向了根的教育——家庭教育及低幼兒的科學啟蒙教育的理論與實踐探索。經過10多年的摸、爬、滾、打的實踐，完成了“玩轉科學”的理論建構、課程及教學資源開發：

（1）理論建構

①堅持 “人本主義”，而不是“知本主義”

我們的科學教育是以科學為切入口的育人教育，是育人的科學。為此，“玩轉科學”必須堅持以人為本，堅持“人本主義”，而不是“知本主義”。我們深知科學教育面對的是“科學”和“學生”兩個對象，必須按照學生成長需要及其認知發展規律進行教育、教學設計，而不是只面對書本、面對知識，關起門來主觀主義地閉門造車。我們要把艱澀難懂的科學知識——人類認識的最后結果教給開始認識的學生，就好像兩個世界、兩種語系的對話，一定要解決好教師與學生兩種認識方式的接口與匹配的問題；解決好科學與教育融合的問題；也就是說必須將科學知識經過一番教學法的翻譯和改造的工作才能為學生所接受，“玩轉科學”就是按學生生理、心理發展的特點組織教學形成的思考，就是這種改造的產物。“玩轉科學”講的是身邊的科學、透明的科學、好玩的科學、動手的科學、探究的科學。早在1935年，我國著名教育家陶行知就說：孩子學科學就是“跟孩子們玩科學的把戲”。“玩轉科學”就是要使神秘莫測的科學從高高的神壇上走下來，卸下它神秘的面紗，讓科學變得喜聞樂見、充滿興趣，讓學生在玩中學、學中玩，讓他們感到：原來科學就在自己身邊。從而誘發學生對科學的好奇，打開學習科學的發動機，使他們愛學、樂學，引導他們走進科學殿堂。而不是簡單地說教科學，讓他們充滿恐懼甚至遠離科學。

②堅持整體開發，全面培養

按照“人類智能系統”的理念，“玩轉科學”講究智能5大子系統的整體開發，全面培養。構建了集科學興趣、科學精神、科學知識、科學方法、動手能力五維目標于一體的教學理念，這不是淡化甚至不要知識，而是集科學興趣、科學精神、科學知識、科學方法與動手能力于一體的整體開發與全面培養，是對書本、知識、考試一個點上做文章的點性思維的終結。興趣是最好的老師，是智慧的發動機，沒有興趣就沒有學習，知識是工具，沒有知識事事難成。誘發興趣，并由此出發逐步引導學生形成目標、理想、信念，這才是育人的根本；科學精神同樣重要，科學精神的培養則是學習興趣得以持續發展的精神支撐，是能源倉庫；科學探究是科學學習的必由之路，學習科學的過程就是不斷探究的過程，“玩轉科學”就是要讓學生在玩不完的過程中帶著好奇和問題長大；動手能力的培養尤為重要。是手教會了腦；只有在親自動手實踐中獲得的才是扎實有效的真知識。科學興趣、科學精神、科學知識、科學方法與動手能力五維目標合而為一，這正是東方人特有的整體思維的優勢所在，是獨具中國特色的兒童科學教育項目，是實實在在的素質教育的實踐和改革教育的探索。

玩轉科學“五維目標”的教學理念重在育人、育心、育魂，是按照錢學森提出的大成智慧的理念：將科學與藝術、邏輯思維與形象思維進行綜合集成的探索與踐行。為此，我們的兒童科學教育還別具匠心地創建自己的主題曲：“到太空去，當航天員”，旨在潛移默化中孕育學生向往太空，立志當航天員的意識，播下一顆科學的種子，點燃理想的火苗，讓學生走向高遠。

（2）教學資源及課程開發

在經歷了100多節課堂教學實踐和眾多的培訓講座的基礎上，2009年我們開始編寫以“身邊的科學、透明的科學、動手的科學、好玩的科學、探究的科學”為內容的教學案例和教學資源開發——《和孩子一起玩轉科學》一書。所有內容的選擇和設計都體現了“以人為本”的教育理念：如，將有關“空氣”、“水”、“力”、“聲音”、“電磁”和“光”的知識按學生的認知特點經過一番改造。將以上內容變成了“時刻離不開的空氣媽媽”、“珍貴的生命之水”、“力和運動的世界”、“聲音好好玩”、“電和磁的無窮魅力”、“變幻莫測的光世界”等；還將“地球引力”概念翻譯改造成“地球媽媽的愛”。真可謂挖空心思。“玩轉科學”以學生喜聞樂見的形式，用瓶瓶罐罐做實驗讓他們在看看、聽聽、做做、玩玩、想想、說說中，走近科學。《玩轉科學》沒有灌輸，沒有說教；而是興趣的誘發和積極的引導。

同年“玩轉科學”被上海真愛夢想公益基金教育集團引入為夢想課程，從而完成了16課時的課程開發。每個課時教案均按學情分析、教學目標、設疑導入、誘發興趣、實驗探究、拓展延伸、教學反思等環節進行設計。而且每課時都有實驗探究，包括教師的引導性實驗和學生的DIY。而16課時開篇就是引導學生“進神奇的科學世界”看中國火箭升空，聽航天英雄的故事，特別是還為他們講述航天老英雄錢學森爺爺的故事，讓學生走近科學家，熱愛科學家。全書都盡量挖掘能讓他們接受科學精神熏陶的資源，如，中國的“四大發明”、“墨翟”、“曹沖稱象的故事”、“愛迪生”、“居里夫人”、“高錕”等。“玩轉科學”不迎合應試、比賽，不迎合低俗，不魔、不幻、不怪，不是小實驗的堆積和羅列，不是匠人的機械訓練，而是竭盡全力為學生營造一個健康成長的的小環境，一個傳播正能量的綠洲。

（3）“迷你科技樂園”創建

科學以實驗為基礎，兒童科學教育必須有配套的科學實驗的支撐，開發一套科學游戲系列變得理所當然。所以，我們在200多節課的教學實踐中用瓶瓶罐罐做實驗，逐步開發了100多項科學游戲并形成了創建“迷你科技樂園”的概念。

“迷”一是讓學生著迷，二是“小”、“袖珍”的意思，也就是 “零起步、低門檻、高智慧、大效益”，藉此為兒童科學教育提供經濟實用、具有自然的真和樸素的美的科學教學資源，期盼著能在有條件的小學、幼兒園、社區及家庭創建 “迷你科技樂園”和家庭“迷你科技角”，為學生創設一個學科學的環境，讓學生自己動手用瓶瓶罐罐做實驗，讓手教會腦。我們是“授漁”不“授魚”，這條“魚”只是引導學生產生動手的欲望的引子，是酵母，讓學生自己動手做才是根本。如果學生能做成一件，哪怕再小，再不像樣，父母們都要倍加賞識，大加贊揚并將它陳列在“迷你科技角里”自我欣賞，一件一件積累起來學生的成就感就會越來越大，播下的種子就會發芽。有條件的話，我們就聯合起來開個展示會，學生們就會受到更大的鼓舞和激勵，也許“小小發明家”就這樣誕生了。

（4）團隊力量的凝聚

“玩轉科學”似乎是學生們的不起眼的小題目，但要做好卻是一篇大文章。“小科學，大教育”需要一個團隊力量的支撐。2013年建立了2000人的“跟孩子玩轉科學”大群（簡稱 “千群”），在不到4個月的時間里迅速爆滿，于是又擴展到了2009年建的“玩轉科學”（1000人群）群上，至今約凝聚了將近3000人。這是一群“天外來客”的集合，大家都說：“我們不是為時尚的目的而來，而是一項神圣事業的感召走到一起來了。”“千群”的發展不是個人行為而是集中了全群的智慧和力量，凝聚起來共同探索如何以科學教育為突破口，為學生營造一個有愛、有趣的課堂，讓他們得以快樂學習，健康成長。

經過30年的艱辛跋涉和堅守，我們進行了理論探索、技術開發、應用研究等全方位的探索和幼、小、中、大，學校教育、家庭教育、社會教育的全接觸。我們深感智力工程是一個浩大的系統工程，涵蓋多學科、多層次的交叉、綜合，遠不是個人的智慧和能力所能及。教育的改革與突破需要千百個大腦的聯機操作和無數智慧的集成，集大成才能得智慧。我們可以非常強烈地感受到教育改革對系統科學、復雜性科學的熱切呼喚。我們需要的是一個團隊的力量；需要社會科學工作者、自然科學工作者和工程技術人員以及教育管理人員、教育科研人員和第一線教師的密切協同、集體攻關，需要有識之士的通力合作，甚至幾代人鍥而不舍的努力。探索的道路艱辛而漫長，我們需要聯合，需要捆綁，需要拼成一個人。我們強烈感受到教育改革對大成智慧研究者群體的呼喚，我們期盼著。

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