改造世界，萬變不離其宗

王湘蓉 鄧曉婷

黃海深處，幾百萬尾大黃花魚自由生長。

而與真實的野生環境不同，它們的新家園，是一艘名為“國信1號”的養殖工船，10萬噸級，全球首艘。智能時代的“知魚之樂”，已不再是一個只可清談的哲學問題。其搭載的17個養殖艙，用各種新技術模擬魚類暢游的天然環境，解決了近海圍欄養殖的諸多缺陷。據悉，“國信1號”一年的產魚量為3700噸，可與查干湖媲美。這是中國工程院院士凌文任山東省副省長期間，牽頭研發的重大海洋工程。

今年4月，在第十四屆中國產學研合作創新大會上，凌文被授予“中國產學研合作突出貢獻獎”。凌文學數學出身，從早年的工商銀行信貸部負責人、國家能源集團總經理，到副省長、省科協主席，多年來他致力于運用系統科學理論解決大型工程管理難題，是系統工程和能源工程領域的戰略管理專家。很難想象，電影《愛在零緯度》、大型交響音樂會《黃河入海》、原創京劇《東方大港》、煙臺網紅打卡地“耕海一號”等諸多跨界工程都出自凌文之手。在他身上，既有一種理性的浪漫，亦有辯證認識和改造事物的深邃思考，這種跨界頗具“萬變不離其宗”的意味。而這個“宗”，既是方法也是目的，即以廣泛的工程思維和能力推動社會發展。它關乎科學精神，更關乎個性化的創造。

效率的提升帶來思維的提升

當下的科學教育，被賦予了改造世界的深沉責任，對人的成長、成才具有重要的啟蒙意義。談及科學教育，凌文首先指出了教育面臨的整體性危機，“我們的教育和國家實力遠遠不相匹配”。在教育得到全社會高度重視的同時，培養學生德智體美勞全面發展已成為當下教育的價值趨向，但我們的評價標準還未得到本質改變。“這種標準無視的是人的個性化。”凌文說。

隨著社會的發展，勞動效率不斷提升，效率的提升應該為教育帶來什么？“是個性化。人類都需要有一定的知識儲備，但我認為通識只是一個基礎，在個人成長中的占比應該較小，更大的比重應該留給因材施教、因人制宜的定制化教育，即讓每一個孩子盡量發揮長處。”在凌文看來，教育不僅是教知識，其關鍵性的影響在于讓孩子找到感興趣的方向。

近20年來，我國科學教育的開展如火如荼，凌文持續多年推動科學教育，在他看來其中存在的問題是顯而易見的。他指出：“科學教育的教材、大綱和課程計劃并未與時俱進。科普類書籍的內容仍然采用幾十年前的形式，文字或者圖畫很難讓孩子去想象。像排列組合、空間解析幾何等知識，對于抽象思維較弱的孩子，是很難的，稍微復雜一點，很多孩子就想不明白。現在其實有很好的科技手段和工具可以解決這個問題。”

科學的展現力是豐富的。科學教育需要創新，新在哪？凌文認為不僅在于問題、答案、思路是新的，更重要的是表現形式也是新的。當下的科技完全可以將學科內容從頭到尾梳理一遍，利用人工智能將其做成形象化、標準化的語言。“我們讓學生單獨理解公轉、自轉或許很容易，但宇宙中各類行星、恒星的公轉、自轉，在太陽系中是個相對的概念，放在一起不易理解。現在只要我們戴上VR、AR眼鏡，用數字化模擬宇宙的運行，瞬間就能讓孩子看明白。”凌文說，有時形式就像一層窗戶紙，窗戶紙捅破了，學生自會豁然開朗。

“我是學數學的，過去我們證明一個定理，要在黑板上推演、證明兩三個星期。現在很簡單，直接用計算機來算，哪個字母或系數錯了，改動一處會自動生成結果。我們上學的時候數學老師很牛的一項技能，是能背對著50個孩子，拿粉筆轉一圈畫一個標準的圓，但這種技能很容易被淘汰。”凌文感慨，教育是全人類寄希望最大的領域，當下的科學教育，應該大力發揮舉國優勢，豐富科普形式，讓科學家、人工智能專家以及科幻作家一起謀劃數字創意教學，促進學習效率的提升，讓孩子有更多時間去提問題、發散思維。

在凌文看來，科學教育的要義，是按照孩子的天賦，讓他們快快樂樂地去做自己喜歡的事情。少年時代的凌文，是在組裝小收音機、小半導體、小航模中成長起來的，“我們那個時候經常去周邊的武器工廠實習，當發現自己做的電機真的能發電，這種興奮之情讓人備受鼓舞”，他認為從小培養動手能力對培養科學情操、對未來解決重大工程問題具有非常重要的意義。因此，對于科學教育而言，科學、技術、工程都需要普及。

在山東任副省長分管科技工作期間，凌文狠抓科學教育，他要求省科技廳、省科學院、省社科院、省科協所有的廳級領導干部，每年必須到中小學開展科普講座。幾年前，山東省公民科學素質水平還不抵全國平均水平，在與全國教育領域的聯動發展下，截至2022年底已有較大提升。在他眼里，院士更應走進中小學生中間，“甭管你有多高的科學成就，院士給孩子們講課是非常值得的，我能從中感覺到幸福。因為真正在孩子心里埋下一顆未來的種子，讓他們從小學科學、愛科學，最后能講科學、用科學，這是一件功德無量的事情”。

今年9月的科普周，凌文在山東科技會堂給孩子們講磁懸浮、講科學家精神。講到“兩彈一星”功勛郭永懷和警衛員在飛機失事時，因拼命保護保密文件而不幸被燒焦的故事，孩子們哭聲一片。“科學家精神對于科學教育非常重要，一定要把愛國主義和未來人生理想結合起來。”令他感動的是，講座結束后，孩子們將自己的感悟和心得寫成信件、畫成圖畫送給他，100多份，沉甸甸的滿是真誠。

工程思維讓危機中誕生新機

離“德先生”“賽先生”的提出已有一百多年。科學報國是偉大的、熱血的，作為具有戰略思維的系統工程專家，凌文對其一直有著辯證且冷靜的思考。

“科學研究的目的是發現規律，技術是用科學理論找到竅門，只有工程師把科學的發現、技術的訣竅用在生產上，運用到大規模改造世界的活動中，才能真正改變客觀世界。”他認為，科學發現當然是重要的，甚至是美的，但我們的目的是要形成生產力，進而改變世界。在激烈的國際競爭中，我們要走在前面，要平衡好科學、技術和工程之間的關系，即要處理好基礎研究、應用研究和大規模工程化應用之間的關系。

2020年初，新冠肺炎疫情突然暴發。各地資源緊缺，最缺的就是防護服。時任山東省副省長的凌文正負責抓復工復產，千鈞一發，形勢緊迫。“我們的任務是每天給中央上交850件防護服，但全省總共加起來每天只能生產650件。既缺工人，也缺材料。”要想隔離病毒，防護服最重要的工藝就是使用壓條機進行壓膠密封，以增強防護服的隔離性能，最后再通過環氧乙烷柜消毒，才能真正出產。

頂著巨大的壓力，凌文赴棗莊康力醫療器械科技有限公司調研，找到一名最有壓條機操作經驗的車間主任，問她培養一名熟練的壓條機工人需要多長時間？主任說，10年。聽到這個答案，凌文首先是愕然，隨即他讓主任演示一遍后，親自上機，手、眼、腳配合完成了壓條環節。“我做得合不合格？”凌文問道。主任看罷表示：“針眼都壓上了，勉強合格，就是針跡歪歪扭扭。”

凌文說，這是他第一次使用壓條機，是否美觀不是他的目的，他的目的在于判斷要花多長時間才能培養一個合格的壓條機工人，以及如何才能完成防護服的生產指標。“這樣一來，就簡單了，山東全省有140多所職業學校，我們找來3000名左右動手能力強的職高學生立即培訓上崗，工人的問題立馬就解決了，產能一下子就上來了。”

一件防護服需使用的壓條長度是11.6米。面對壓條緊缺的情況，凌文思考如何才能將它的使用長度減下來。通過觀察發現，防護服的“掐腰”“燕尾”等接縫處的實用性能并不高，凌文當即決定改革裁剪工藝， 嘗試用最少的壓條做最多的防護服。實際操作下來，一件防護服壓條的使用長度從11.6米降到了6.3米。“危急”時刻，新工藝誕生了。

而防護服在交付給醫生前還有一道重要工序，即用環氧乙烷柜滅菌消毒。彼時全國防護服企業所生產的環氧乙烷消毒柜“少得可憐”。“要滅菌，一定要用防護服企業生產的環氧乙烷柜嗎？”凌文急中生智，撇開既定條件，決定找尋其他領域的環氧乙烷柜生產商。“就因為這樣一個契機，我們釣到了兩條‘大魚，位于威海的威高醫療器械有限公司和迪尚集團有限公司。”

無中生有。僅一星期不到，一個新的廠房在威海郊區誕生。集成威高集團的滅菌柜、迪尚集團紡織女工的能力，這個新工廠一天就能生產65000件防護服。凌文說，講述這一系列危機中誕生新機的案例，是要強調科學素養、工程能力對人解決問題的重要性，教育需要著重培養學生這方面的思維能力。“只有建立了一定的邏輯思維，我們才會主動去琢磨事情的始末，發揮創造力。”當然，改造和創造事物不是隨意的，要把工程問題放到整個系統若干要素的交互聯系和作用中去理解，并形成開放且穩定的結構，這種工程思維是解決復雜問題的基礎。當被問及工程思維的核心要素是哪些，凌文強調，解決工程問題就是要遵循目標導向、結果導向、問題導向。

在尊重規律的基礎上廣泛交叉和融合

無論是個人的成長，還是整個人類的進步，都伴隨著問題和希望的交替出現。科學素養和工程思維能幫助我們在荊棘中調動資源、發揮想象，并創造美好的未來。而要抵達這個美好未來，凌文說，一定要鼓勵孩子做自己喜歡、擅長的事情，這是教育的規律，而在這個規律之上更重要的是廣泛的交叉和融合。

回憶大學時光，凌文深感幸福。那時他既能專注地學習專業知識，還能廣泛而自由地學習西方音樂史、西方美術史等藝術類課程，每個星期都會和三五好友結伴去聽交響音樂會。前段時間，他曾經跟男中音歌唱家、上海音樂學院院長廖昌永提議，想開兩門課程，一門是給工程專業的學生開設藝術修養課，另一門是給藝術專業的學生開設工程素養課，讓他們互相理解、互相融合。

跨界思維帶來的變革力量是巨大的。近年來，凌文主持參與了多項工程，如建筑光伏一體化、磁懸浮動力裝備、海洋牧場、煤炭清潔低碳工程等項目。“我們另外一個團隊，目前正在推動BIPV建筑的研發。為了讓一棟大樓發電，可以把光伏板掛在樓宇外立面上。這項工程很簡單，但它的前提是得有一棟建筑，這叫BAPV，BA 是Building Attached，附屬建筑物。我們再進一步發揮想象，把A變成I，即Integration，融合。如果把光伏建筑一體化，光伏板本身就是外立面的建筑材料，能防風、防水、防塵、抗震、保溫，何樂不為？”凌文說，這項技術相當具有顛覆性，因為全國碳排放的來源，僅建筑集成產生就約占50%左右。據測算，一棟BIPV建筑基本上能減少30%的能源消耗。

“所有的工程機械產品，為了減少摩擦導致的零部件磨損，通常會選擇使用特種軸承或者給軸承添加機油。而我們正在研發的磁懸浮動力裝備，既能保證無接觸摩擦、能量損耗少，還能實現機械的高速旋轉。”高轉速意味著高效率，凌文強調，要促成這些顛覆性技術的產生，不僅需要掌握科學、技術、工程三方面的知識，更要尊重事物發展的規律。

我國海洋資源豐富，前景廣闊。近年來，為加快漁業產業轉型升級，山東把推進海洋牧場建設作為發展海洋經濟、建設海洋強省的有力抓手，目前全省國家級海洋牧場達到44處，占全國的40%。凌文談到，傳統的養魚方式存在很大缺陷，在近海處打樁、撒網、投苗，是以人為中心，按照人的思路進行養殖。他笑稱：“我們有沒有想過魚的感受呢？魚類有自己的生長規律。候鳥一飛就是幾千公里甚至上萬公里，魚也一樣。” 為推進數字化時代的漁業發展，凌文主持研發了“國信1號”養殖工船項目，該工程所搭載的養魚艙，利用深海水源每天18次循環換水，艙內鹽度、溫度、壓力、電解質等指標與深海環境一致，魚類在這樣的空間，生長密度可以比外界高出十倍。

凌文表示，工程問題不是事物一個方面或某個局部的問題，而是要自覺、充分認識到事物的復雜性，從而識別事物的本質以及與周圍世界的協調關系，要在認識自然界、社會和人類思維的基礎上，按照規律去解決。在這個過程中，就已經包含了科學發現、技術竅門、工程實現。“在人們傳統的觀念里，科學家的‘地位是最高的。但如果我可以定義的話，我寧愿將這三個領域的從業者稱為科學家、技術家和工程家，他們同等重要。”科學、技術、工程三者的融合，是人類解放生產力，落實高質量發展，研發兼具科學性、實用性、經濟性工程和產品的前提。

凌文強調，要按照習近平總書記對戰略科學家的要求，培養科技人才跨學科、跨領域的判斷力、理解力和領導力，善于將自然科學和社會科學相融合，善于把科學、技術和工程相融合，善于把基礎研究、應用研究和大規模工程實踐相融合。“一定要鼓勵跨界創新，即便在跨界過程中暫時出現失誤也沒關系，只要秉持嚴謹的科學精神，相互交流、相互促進，就可以奔赴我們想要的未來。”

江河入海。科學、技術、工程三個不同的支流，在廣義上有一個共同的目標，即推動社會發展。辨析凌文解決問題的方法論，科學、技術、工程從來不是孤立存在，而是相伴而生。當下，事物的邊界逐漸模糊，關聯愈加無序，凌文的廣闊視野和發散性思維，以及他所提出的教育觀點，或許可以成為一種清晰的方式，給教育以考量。

凌文

中國工程院院士，山東省科學技術協會主席，系統工程與能源工程管理專家。曾任山東省人民政府副省長，中國神華能源股份有限公司董事長，國家能源集團總經理、董事、黨組副書記。