創新“要從娃娃抓起”

鮑燁童

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

知識、創造力和好奇心

“如今放眼全世界，沒有任何一個國家比中國更加重視創新，而且全民對創新的熱情非常高，包括企業家投資，學生渴望，國家在戰略上支持。但是，創新競爭是人才的競爭，人才競爭最終要落實到教育的競爭上面。”清華大學經濟管理學院院長、教授錢穎一強調。

“在中國，在各種原因影響下，包括在教育制度、教育文化、教育習慣等方面的一些固疾，使得我們對教育的認識比較狹隘，很多教育者認為教育就是知識傳授和知識獲取的關系，由教師傳授，由學生來獲取。”錢教授指出。

“但是，創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和鼓勵，因為它不是通過課程教授出來的，它是在一種寬松的環境和氛圍中培養出來的。”

“大家不要低頭看手機，要把頭抬起來，看看自然世界。”這是來自杜克大學生物系教授董欣年的吶喊。

“我在大學里教微生物學課程，最近發現越來越多的學生只關注自己的專業領域，知識獲取相對單一。我就有一種強烈的欲望，希望與這些學生溝通交流，在聊天中引起他們對自然科學的興趣。一個人具備一些自然科學的知識，對他的人生和未來的發展是有一定影響的。”

董教授認為，大多數學生對自然世界關注甚少，這點令他非常擔憂。對于學生來說，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。只有永遠保持好學的心態，才能成功地做成事。“我想告訴學生們，要想達成目標，不僅要身體勤快，還要腦袋勤快，這點非常重要。”

“科學應當是美并寂寞的，科學家應當是關注并寂寞的，但一個社會的政府、公眾和媒體，對科學、對科學家不應當是冷漠并寂寞的。”北京大學經濟學院院長、教授孫祁祥指出，在改革開放之初，中國科學界出現了“搞導彈的不如賣茶雞蛋的”、“拿手術刀的不如拿剃刀的”怪現象，經過30多年的發展，這種現象還沒有得到根本的改變。政府、社會應當對科學、對科學家給予充分的包容、寬容和尊敬，才能讓科學和科學家在這個社會有一個發揮才華的廣闊天地。

最后，他強調，學生對于傳統的或現存的理論、觀點缺乏挑戰和質疑，更多的是被動的接受，造成這一結果的原因有三個，分別是教師教育理念、教育制度和固有的文化因素。他呼吁學生要樹立對知識和理論的質疑精神，這是創新的出發點。

認知和質疑是創新的本源

會上，斯坦福大學物理系教授沈志勛以《光》為主題，交流了認知和創新之間的關系。“光是人類感知世界的重要窗口。但是，人對光的本質的認識卻經歷了一個非常漫長、曲折的過程。

光到底是什么？作為一門科學，法國、英國科學家認為光是直線傳播，所以才有了所謂的牛頓光學和幾何光學。過了一百多年后，即上個世紀初，愛因斯坦做了一個實驗，并將其命名為“光電效應”，在這個試驗中，他測試了光子、光強和電子能量之間的關系，他發現光強和電子能量沒有直接關系，從而對光產生了新的認識。

1905年，愛因斯坦發表了著名的“狹義相對論”，同年，他又發表了一篇名為《光的光電效應》文章，指出光實際上是一個粒子。當時遭到了量子力學之父普朗克的強烈反對，后者還提出，如果愛因斯坦堅持這一觀點，將為他的科學之路抹上污點。可是，沒想到的是，普朗克在八年之后，在歷經無數次實驗后，最后得出一個結論，即愛因斯坦所說的光即粒子的觀點是正確的。他又進一步得出結論，光具有波和粒子的雙向性。1921年，當皇家科學院為愛因斯坦頒發大獎的時候，理由正是他發現了光電效應原理。

這是何等令人深思的事啊！

緊接著，十年以后，愛因斯坦發表了“廣義相對論”，提出激光原理，進一步對光的粒子性和量子性作出認知。

從這個事例可以看出，創新是認知的源泉，這點非常重要。

“在科學教育當中，基礎科學和研究是基礎。之后的科學家在愛因斯坦認知基礎上又走出了很多創新的步伐，在認知上不斷推陳出新。如今，光的量子讓人們生活進入了光的通訊時代，讓我們生活在網絡時代，徜徉于信息時代。如果沒有光的理論的現代化，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，我們生活發生巨變，激光必然會在其中起重要的作用。現在，激光制造已經廣泛應用于現代工業的基礎領域，還有激光醫療等領域的拓展。如今，激光在照明、娛樂等多個領域提升了人們的生活質量，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，借助科學技術的進步，宇航員極有可能登上火星，對于全球更多的人而言，可以借助光學手段來同步體驗人類走向宇宙的生活。不僅如此，光電鋪墊是量子材料認知的主要來源之一，例如光的電子能譜對電子向譜的認知，光電效應又回過頭來成為人們認知世界的源泉之一。

總而言之，所有光的創新的內容都是建立在科學家對光的認知的基礎之上。

創新與認知緊密相連，認知是創新的基礎，所以才有了愛因斯坦“光電效應”將人類對光的認識提高到一個嶄新的高度，為量子論的建立提供了一個重要基礎，也為現代光學尤其是激光發明奠定了理論基礎。可以說，信息時代與量子的認知有很大的相關性。

所以，光的量子認知依然是現在發電平臺創新的源泉，從基礎科學到新材料、新能源，從照明到娛樂，從光通訊到量子通訊和量子信息產生，從激光制造到光的醫學，從成像到虛擬世界，人們開始拍攝微觀世界的實時電影。

“我們生活在一個創新的環境里，我們要強調知識認知的動力性，因為它是創新的根本來源。”沈教授總結到。

應盡早培養學生科研能力

“不久前，劉延東副總理提到了一件事，她說現在有些家長強烈呼吁高考要廢除數學科目，她認為是不正確的。同樣，這件事也引起了教育界的重視。”中國科學院院士楊樂表示，數學對于科學研究和創新的作用重大，尤其是近半個世紀以來。數學對人的影響是無形的，很多院士之所以能做出優秀的成績，都緣于對數學的熱愛。

不僅如此，數學對于傳統科學，包括物理、化學、生物、地理等傳統科學，以及一些新興的科學領域，包括信息科學等都具有重要影響。

培養人才是一個長遠的過程，有點像馬拉松，但現在很多中學實行限制教育，知識灌輸，沒有對學生采取啟動的方式，激發學生的興趣，由此造成了好多學生成了“空心人”，只為了考取清華北大等重點高校而努力，不關注其他事情，這與國家人才培養的初衷是相違背的。

“學校要多開展各種類型的講座，開闊學生視野，開設各類試驗和應用課程，培養他們科學認知能力。如今社會對奧數趨之若鶩，我持否定態度。培養同學的初始的科研能力和創新精神，才是人才培養所真正需要的。”楊院士強調。