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。,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，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，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明,拌芝麻酱与共混,拌芝麻酱，应该把水