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临近新年,由清华大学、东润公益基金会主办的“创新和未来教育”论坛在北京举行,论坛汇聚国内知名院士、专家和学者,共同探讨“科学创新和教育创新”议题.
知识、创造力和好奇心
“如今放眼全世界,没有任何一个国家比中国更加重视创新,而且全民对创新的热情非常高,包括企业家投资,学生渴望,国家在战略上支持.但是,创新竞争是人才的竞争,人才竞争最终要落实到教育的竞争上面.”清华大学经济管理学院院长、教授钱颖一强调.
“在中国,在各种原因影响下,包括在教育制度、教育文化、教育习惯等方面的一些固疾,使得我们对教育的认识比较狭隘,很多教育者认为教育就是知识传授和知识获取的关系,由教师传授,由学生来获取.”钱教授指出.
“但是,创造力不是单一的知识传授,它是由很多因素决定的.仅仅有知识还不够,好奇心也是必要条件.更为重要的是,孩子们的好奇心需要保护和鼓励,因为它不是通过课程教授出来的,它是在一种宽松的环境和氛围中培养出来的.”
“大家不要低头看手机,要把头抬起来,看看自然世界.”这是来自杜克大学生物系教授董欣年的呐喊.
“我在大学里教微生物学课程,最近发现越来越多的学生只关注自己的专业领域,知识获取相对单一.我就有一种强烈的 ,希望和这些学生沟通交流,在聊天中引起他们对自然科学的兴趣.一个人具备一些自然科学的知识,对他的人生和未来的发展是有一定影响的.”
董教授认为,大多数学生对自然世界关注甚少,这点令他非常担忧.对于学生来说,获取的知识越多,他自身持有的对事物的好奇心就越少.这是一件令人悲伤的事情.作为一名科学家,一生都在追求新的知识,他们需要观察世界,观察周围的人和事.只有永远保持好学的心态,才能成功地做成事.“我想告诉学生们,要想达成目标,不仅要身体勤快,还要脑袋勤快,这点非常重要.”
“科学应当是美并寂寞的,科学家应当是关注并寂寞的,但一个社会的政府、公众和媒体,对科学、对科学家不应当是冷漠并寂寞的.”北京大学经济学院院长、教授孙祁祥指出,在改革开放之初,中国科学界出现了“搞导弹的不如卖茶鸡蛋的”、“拿手术刀的不如拿剃刀的”怪现象,经过30多年的发展,这种现象还没有得到根本的改变.政府、社会应当对科学、对科学家给予充分的包容、宽容和尊敬,才能让科学和科学家在这个社会有一个发挥才华的广阔天地.
最后,他强调,学生对于传统的或现存的理论、观点缺乏挑战和质疑,更多的是被动的接受,造成这一结果的原因有三个,分别是教师教育理念、教育制度和固有的文化因素.他呼吁学生要树立对知识和理论的质疑精神,这是创新的出发点.
认知和质疑是创新的本源
会上,斯坦福大学物理系教授沈志勋以《光》为主题,交流了认知和创新之间的关系.“光是人类感知世界的重要窗口.但是,人对光的本质的认识却经历了一个非常漫长、曲折的过程.
光到底是什么?作为一门科学,法国、英国科学家认为光是直线传播,所以才有了所谓的牛顿光学和几何光学.过了一百多年后,即上个世纪初,爱因斯坦做了一个实验,并将其命名为“光电效应”,在这个试验中,他测试了光子、光强和电子能量之间的关系,他发现光强和电子能量没有直接关系,从而对光产生了新的认识.
1905年,爱因斯坦发表了著名的“狭义相对论”,同年,他又发表了一篇名为《光的光电效应》文章,指出光实际上是一个粒子.当时遭到了量子力学之父普朗克的强烈反对,后者还提出,如果爱因斯坦坚持这一观点,将为他的科学之路抹上污点.可是,没想到的是,普朗克在八年之后,在历经无数次实验后,最后得出一个结论,即爱因斯坦所说的光即粒子的观点是正确的.他又进一步得出结论,光具有波和粒子的双向性.1921年,当皇家科学院为爱因斯坦颁发大奖的时候,理由正是他发现了光电效应原理.
这是何等令人深思的事啊！
紧接着,十年以后,爱因斯坦发表了“广义相对论”,提出激光原理,进一步对光的粒子性和量子性作出认知.
从这个事例可以看出,创新是认知的源泉,这点非常重要.
“在科学教育当中,基础科学和研究是基础.之后的科学家在爱因斯坦认知基础上又走出了很多创新的步伐,在认知上不断推陈出新.如今,光的量子让人们生活进入了光的通讯时代,让我们生活在网络时代,徜徉于信息时代.如果没有光的理论的现代化,很难想象我们的生活会和原来有何不同.”
不仅如此,光的量子认知也改变了人们对能源的考虑,如果没有光的量子理论,就不会有太阳能的概念.将来有一天,我们生活发生巨变,激光必然会在其中起重要的作用.现在,激光制造已经广泛应用于现代工业的基础领域,还有激光医疗等领域的拓展.如今,激光在照明、娱乐等多个领域提升了人们的生活质量,很难想象如果没有光的场景,我们的社会将变成什么样子?
21世纪,借助科学技术的进步,宇航员极有可能登上火星,对于全球更多的人而言,可以借助光学手段来同步体验人类走向宇宙的生活.不仅如此,光电铺垫是量子材料认知的主要来源之一,例如光的电子能谱对电子向谱的认知,光电效应又回过头来成为人们认知世界的源泉之一.
总而言之,所有光的创新的内容都是建立在科学家对光的认知的基础之上.
创新和认知紧密相连,认知是创新的基础,所以才有了爱因斯坦“光电效应”将人类对光的认识提高到一个崭新的高度,为量子论的建立提供了一个重要基础,也为现代光学尤其是激光发明奠定了理论基础.可以说,信息时代和量子的认知有很大的相关性.
所以,光的量子认知依然是现在发电平台创新的源泉,从基础科学到新材料、新能源,从照明到娱乐,从光通讯到量子通讯和量子信息产生,从激光制造到光的医学,从成像到虛拟世界,人们开始拍摄微观世界的实时电影.
“我们生活在一个创新的环境里,我们要强调知识认知的动力性,因为它是创新的根本来源.”沈教授总结到.
应尽早培养学生科研能力
“不久前,刘延东副总理提到了一件事,她说现在有些家长强烈呼吁高考要废除数学科目,她认为是不正确的.同样,这件事也引起了教育界的重视.”中国科学院院士杨乐表示,数学对于科学研究和创新的作用重大,尤其是近半个世纪以来.数学对人的影响是无形的,很多院士之所以能做出优秀的成绩,都缘于对数学的热爱.
不仅如此,数学对于传统科学,包括物理、化学、生物、地理等传统科学,以及一些新兴的科学领域,包括信息科学等都具有重要影响.
培养人才是一个长远的过程,有点像马拉松,但现在很多中学实行限制教育,知识灌输,没有对学生采取启动的方式,激发学生的兴趣,由此造成了好多学生成了“空心人”,只为了考取清华北大等重点高校而努力,不关注其他事情,这和国家人才培养的初衷是相违背的.
“学校要多开展各种类型的讲座,开阔学生视野,开设各类试验和应用课程,培养他们科学认知能力.如今社会对奥数趋之若鹜,我持否定态度.培养同学的初始的科研能力和创新精神,才是人才培养所真正需要的.”杨院士强调.
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