科技創(chuàng)新能力的奧秘

1、科技創(chuàng)新能力的奧秘,顧曉華 博士 齊齊哈爾大學機械工程學院 齊齊哈爾大學創(chuàng)造教育研究中心 ,一、引言,世界科技突飛猛進，一國綜合國力和國際競爭力的關(guān)鍵，在科技創(chuàng)新能力和水平。一科技人才進入社會，能否迅速取得高質(zhì)量的成果，在競爭環(huán)境中占據(jù)有利“地形”，并為今后發(fā)展創(chuàng)造條件，開辟道路？關(guān)鍵也在創(chuàng)新精神。能力含思維和動作二方面，重在前者。創(chuàng)新能力與心理素質(zhì)，是同義語。,創(chuàng)新能力好比齊齊哈爾大學的主樓，唯塔尖上有一顆數(shù)十里外，夜中可見的發(fā)克寶石，靈感思維。往下有形象思維、直覺思維、發(fā)散思維等，構(gòu)成塔身，創(chuàng)造性思維。塔身下的大樓，從上到下有，勤奮執(zhí)著的探索，興趣牽引和合作能力。我們從塔根往上，再回到塔根

2、，往下，領(lǐng)略一番，從科學史中的實例開始，說明，然后歸納。,二、創(chuàng)造性思維,1. 發(fā)散思維： 例：半導體、汽化器、電報支局、列車制動、曹船借箭、圍魏救趙、影院摘高帽1，晨忙于辦公室。楊振寧一天四、五個不同發(fā)展點。思想活躍的泰勒2。 發(fā)散思維，是一種要求不依常規(guī)，尋求變異，從多方面尋求答案的思維3，即求異、側(cè)向、逆向、全方位思維。,楊振寧論中美教育的差別：演繹與歸納，長于推演與勇于冒險、灌輸式與滲愛性2,2. 形象思維：,例3、4：1）由實驗，觀察提練出模型及運動圖景，化學結(jié)構(gòu)式、物理模型、變化曲線與曲面；2）新概念、新假設(shè)的提出：變量、極限、微分、積分、磁力線、電磁場、化合、分解、周期表、循環(huán)反

3、射、遺傳密碼、信息、反饋、編碼。3）新技術(shù)：魯班發(fā)明鋸，,4）理想模型：慣性、單擺、剛體、理想流體、點電荷、絕對黑體。5）理想實驗：道土爬山，鈄塔實驗的思辯、愛因斯坦的勻速列車。,形象思維中的想像可以分為再造想像與創(chuàng)造想像，創(chuàng)造想像是根據(jù)創(chuàng)造目的，不依據(jù)現(xiàn)成的描述或描繪，在頭腦中獨立地創(chuàng)造新形象的過程。它具有首創(chuàng)性，獨立性和新穎性等特點3 ?？萍紕?chuàng)新離不開創(chuàng)造想像，要點在善于抓住事物的物理本質(zhì)。,楊振寧認為，西方文化是具體的文化，比較傾向于準確細致的研究；而中國文化則傾賂于宏觀、整體的研究2。這同季羨林說的，西方看重條分縷析，東方看重整體感悟5，是一致的。后者是一種直覺思維。,不經(jīng)過分析，推理

4、的認識過程，而直接快速地進行判斷的認識能力。比如幾種方案，可以憑直覺判斷其可行性6。直覺，實際上是一個人的全部心理能力和觀察力、思維力、記憶力以及已有知識、經(jīng)歷、環(huán)境影響，個性特征等等在短時間內(nèi)的整體顯示。,愛因斯坦說“科學的發(fā)現(xiàn)并沒有邏輯的道路，只有通過那種對經(jīng)驗共鳴的理解為依據(jù)的直覺”。直覺思維目前還沒研究得很清楚。與形象思維接近。此處提一下。,3. 靈感思維：,1）實例1、4、7：阿基米德發(fā)現(xiàn)浮力，愛因斯坦狹義相對論，凱庫勒與苯的分子式，門氏周斯表，達爾文進化論，魏格納的大陸漂移，巴斯德的霍亂疫苗，弗茉明的青霉素等。,2）特點與作用6：,特點：以抽象思維與形象思維為基礎(chǔ)；具有突發(fā)性，且稍

5、縱即逝；獨特新奇，創(chuàng)造性；情緒性，如緊張，興奮，迷狂，朦朧等。靈感是一個人對某一問題長期孜孜以求，冥思苦想之后，通過某一誘導物的啟發(fā)，一中新思路的突破接通。,頓悟、茅塞頓開，古人云“踏破鐵鞋無覓處，得來全不費功夫”，“靈機一動，計上心頭”，“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”，“眾里尋他千百度，回首驀見，那人卻在燈火闌珊處”。,錢學森7、8：,“靈感思維是人們在生活中真有的，我自己就有過多次，解決了研究中遇到的難題。這都是在半睡半醒中發(fā)生的。正常清醒狀態(tài)下，頭腦中框框太多，阻礙大跨度的思想，所以要在半睡半醒中突破障礙，見到真理。”“要創(chuàng)造，要突破，得有靈感”。,3）靈感運作過程：,三階段：醞釀期

6、，資料裝備，技能（思維，動作）裝備，問題，探索；激發(fā)與捕捉：全身心投入創(chuàng)發(fā)事件，大腦保持興奮、激動狀態(tài)。積累思維勢能。有意無意運用多種短期刺激（散發(fā)、睡夢、無關(guān)事件等）或遠期刺激（變換生活環(huán)境，放下問題）。捕捉要及時，因靈感有必然性、機遇性、相對性。,靈感加工期：,錢7：“在靈感閃現(xiàn)之后，應很快回到邏輯思維方式中，使之上升到一個新的理性認識階段。鞏固與發(fā)展。靈感客人悄悄給你送來的禮物”。一個鏈條：準備一問題探索閃念捕捉加工。,4）靈感激發(fā)方式7：,四類15種：模仿類變化模仿，如東軟開發(fā)CT；移植模仿，如包起帆自動木材抓斗；仿生學，如電子蛙眼；競賽式，如老小施特勞斯；變異類：反向思維，如北里柴三

7、郎發(fā)現(xiàn)厭氧菌；否定式思維，如華羅庚論五次方程式解；變質(zhì)式如巴克斯發(fā)明FORTRAN語言。,發(fā)展類：,接力棒式，如計算機的發(fā)明與發(fā)展；靈感鏈式如微波爐的發(fā)明，樹干樹支式，如愛迪生的系列發(fā)明，針對性式，如袁隆平的雜交水稻；開撼生：跳躍式，英國人約輸遜；開拓性，如納米技術(shù)；多功能結(jié)合式，如何大一治艾滋病的多藥混合，急智式，如司馬光砸缸，曹植七步詩。,5）靈感與機遇：,邏輯機遇：指向性專題研究中，一事物的發(fā)現(xiàn)發(fā)明，在一定階段，必然出現(xiàn)；如王永民五筆字型，微處理器芯片；無線慰斗；偶然機遇：巴斯德，“在觀察領(lǐng)域中，機遇只偏愛那種有裝備的頭腦”。如郵票邊孔，牛痘、人參利用。,創(chuàng)造機遇，發(fā)揮人的主觀能力創(chuàng)造出

8、的機遇，如霍柏發(fā)明電腦語言。弱者等候機遇、強者創(chuàng)造它們。,6）靈感發(fā)生的機理7、8：,人腦的三種狀態(tài)：覺醒睡眠、朦朧。雙重做功功能：顯性系統(tǒng)，意識。隱性系統(tǒng)，潛意識、無意識。自動思維方式。意識、潛意識是人腦對各觀世界反映的不同層次。可以驅(qū)使肢體并直接接受人體各部信息的為顯意只，一般不能驅(qū)使肢體，但可以接受人體各部分信息，默默進行加工的為潛意識。,意識和潛意識是相通的，互相轉(zhuǎn)化，互相作用的。靈感思維，就是在顯意識的有意追求下，經(jīng)潛意識自動加工以后，再通向意識，是顯意識和潛意識相互作用的結(jié)晶。,4. 創(chuàng)造能力的結(jié)構(gòu)：,1）思維的分類3：按思維的憑借物劃分：動作思維，思維過程中以實際動作為支柱；形象

9、思維，思維過程中以形象為無能為支柱；抽象思維，以概念判斷，推理的形式來反映事物。按思維的創(chuàng)新程度劃分：常規(guī)性思維和創(chuàng)造思維；按思維的直覺性劃分：直覺思維與邏輯思維；,2)創(chuàng)造能力：,根據(jù)一定目的，運用一切已知信息產(chǎn)生出某種新穎、獨特、有社會價值產(chǎn)品的能力9。它的主要成份是創(chuàng)造性思維，它的結(jié)構(gòu)3： 基本圖式：以發(fā)散式思維為主，發(fā)散式思維與聚合式思維相結(jié)合；以直覺思維為主，直覺思維與邏輯思維相結(jié)合。 重要環(huán)節(jié)；創(chuàng)造性想像的參與和現(xiàn)實定向相結(jié)合：重要成份：對創(chuàng)造活動的迷戀和目的的指向性。典型特點；靈感思維。,3)注意的重點；,傳統(tǒng)心理學認為“抽象邏輯思維，是構(gòu)成智力的核心因素”3 我國多年來，又受蘇

10、聯(lián)的影響，認為“藝術(shù)以形象思維為特征，科學能以概念思維為特征”4 大致不差，但有絕對化的弊病。各位20來年都在學習抽象，邏輯思維。勿須多說，重點放在形象思維，靈感思維等上邊。創(chuàng)作能力述包括動作能力。不涉及。,5創(chuàng)造能力的養(yǎng)成：,1)開拓思路，如行云流水，喜歡別出心裁，異想天開，班門喬斧，標新立異； 2)注意培養(yǎng)想像力。欣賞文學藝術(shù)是有效途徑。許多偉大科學家，愛好文藝，決非偶然。李四光、周培源夫人是音樂家，楊振寧夫人是文藝家。錢學森夫人是女高音歌唱家錢先生曾說10“正是她給我介紹了這些音樂藝術(shù)，這些藝術(shù)里所包含的詩情畫意和對于人生的深刻理解，使得我豐富了對世界的認識，學會了廣闊的思維方法。,或者

11、正是我受到這些藝術(shù)的熏陶，所以我才能夠避免死心眼，避免機械唯物論，想問題能夠 更寬一點，活一點”。,3)重視靈感思維的了解和運用。這是80年代錢學森先生提出來的新方向。靈”感通常是創(chuàng)造者對解決問題方法的不斷尋覓，孜孜以求，長期辛勤勞動為基礎(chǔ)。長期的高度集中注意，沉迷其中而不得其解時，思想處于高度“受激狀態(tài)，”形成一種：一觸即發(fā)”的局面。,這是靈感產(chǎn)生的前提條件。思維勢能積累到一定程度，才會二高壓放電”。這就引出下一節(jié)。,三勤奮與執(zhí)著,風和日麗要勤奮，風吹草動靠執(zhí)著。,1勤奮：,1)例11：李時珍本草綱目花27年：竺可楨物候?qū)W花40年，達爾文物 種起源)花27年、摩爾根古代社會40年，馬克思資本

12、論40年，歌德浮士德 60年。,2)愛迪生：,“天才是百分之一的靈感，加百分之九十九的血汗”有雙重含義。王 國維的三境界5：昨夜西風凋碧樹，獨上高樓，望盡天涯路“，此第一境也：衣帶漸寬。 終不悔，為伊消得人憔悴”此第二境也：“眾里尋他千百度，回頭號驀見，那人卻在燈火闌珊處”，此第三境也。對一生，對一個周期廠均適用。安、專、迷。,3）楊振寧：“博覽、主動、滲透、獨創(chuàng)”2。 4）創(chuàng)造有兩重性，個人與社會，以創(chuàng)造的精神指導學習13。 5）自信，揚長，優(yōu)化，勤奮，應包括優(yōu)化思路與方法。以聰明的頭腦，下笨功夫。,6）嚴謹求實，腳踏實地，既重理論，又求實際，“笨鳥先飛”“鷹心牛勁”14。 7）吃苦耐勞：科

13、技工作者的苦樂觀。,2. 執(zhí)著：,1)例11：1814年斯蒂芬遜發(fā)明火車，早13年，德萊維西克已造出四種，多次失敗后灰心：高爾頓1807年發(fā)明蒸汽船，早17年約翰菲奇，已造出，并開通從費城到巴林的定期航線，后因出現(xiàn)赤字而自殺：愛迪生試驗6千多種材料，才做成電燈；諾貝爾經(jīng)過幾百次失敗，被炸得血跡斑斑，才發(fā)明炸藥。埃利希經(jīng)幾百次實驗，才找到治療錐體蟲引起的昏睡病的特效藥“606”。,2)挫折的必然性，挫折中奮起，情商要素；,3)人們最出色的工作，往往是處于逆境中做出來的。“文章憎命達”，“詩必窮則工”5司馬遷說得好12，“文王拘而演因易；仲尼厄而作春秋，屈原放逐，乃賦離騷；左丘失明，厥有國語；孫子

14、臏腳，兵法修列；不韋遷蜀，世傳呂覽；韓非囚秦說難、孤憤；詩三百篇，大底圣賢發(fā)憤之所為作也。”,4)執(zhí)著是最好的朋友，鍥而不拾，“咬言青山”，冤魂與毒蛇，“地獄入口處”。 5)實踐中不斷強化,四興趣與志向,1興趣： 1)從科學發(fā)展的動力讀起14：動力是生產(chǎn)?不盡然。請看：裝訂工法拉第，遇然機會聽戴維講演，激起對科學的興趣，自學成才，1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應定律，1833年發(fā)現(xiàn)電解定律。多年后，麥克斯韋爾總結(jié)及實驗證實，才為人們所承認，后來由此發(fā)明了發(fā)電機、電動機、電解法，開辟了一個電行業(yè)。,愛因斯擔的E=mc2，只是為突破牛頓力學的局限性，而得出的不起眼的副產(chǎn)品，多年后發(fā)現(xiàn)裂變可控制，產(chǎn)生了核彈和

15、核工業(yè)；,非歐兒何：人們突破歐氏幾何的平行公里，產(chǎn)生了里曼，羅巴切大斯基等十兒種幾何。多年后，才在愛因斯坦推導相對論時用上。,達爾文，上中學時就熱衷于搜集礦石與昆蟲標本，作化學實驗有了極濃厚的多種多樣的興趣，很急切地想要理解自己感興趣的事物：而且在弄清楚任何每雜的問題時，就非常高興：,牛頓與萬有引力。地心說一千多年。哥白尼15世紀提出日心說。伽里略16世紀初發(fā)明望遠鏡，作大量天體觀測，證實日心說。開普勒1609年，從中總結(jié)出行星運動三定律，1659年惠更斯提出萬有引力概念。發(fā)現(xiàn)土星光環(huán)。牛頓研究重力和引力是何關(guān)系。計算月球的離心加速度和月球軌道處的重力加速度。1671年，新測地球半徑經(jīng)體公布，

16、牛頓用他的微積分。,不視地球為質(zhì)點，結(jié)果一致。發(fā)現(xiàn)萬有引力定律。這是2000多年，幾代人接力跑的結(jié)果。蘋果說，無稽之讀。順便提一下，瓦特的水壺。亦屈此類。瓦特1765年對當時已出現(xiàn)的十幾種蒸汽機，綜合優(yōu)點并作重大改進，設(shè)計新型。又用20年提高其熱效率。,科學，同任何事物一樣，其發(fā)展由內(nèi)在的動力推動，是內(nèi)部矛盾斗爭中，不斷完善的結(jié)果。就理論的完整美。和藝術(shù)家一樣，是對真、善、美的熱愛與追求。丹皮爾科學史15“羅馬人只是為了農(nóng)業(yè)，建筑的工程方面的需要，才對科學表示關(guān)心。他們只使用知識之流，而不能培育其源為學術(shù)而學術(shù)的源泉，結(jié)果不到L代，源與流就一起枯竭了”。,2)科學為什么吸引人?人的需要和動機是

17、分層次的16。由底層到高層分別是：生理需要、安全需要、歸屬與愛的需要、尊重的需要、認知需要、審美需要和人生價值自我實現(xiàn)的需要。下層需要，滿足到一定程度，便產(chǎn)生上層的需要。,下邊四層?屬于缺失性需要，上邊三個層屬于發(fā)展性需要。科學既能滿足科學家求知的需要，又能滿足其審美的需要。楊振寧在選擇問題和研究方法時，常常具有美的色彩。他認為，物理學發(fā)展的路線之一是“以結(jié)構(gòu)的美為中心要務“。他還把宏觀，微觀比做從遠處和近處，欣賞一幅畫12。,美、不外乎兩大類117，：現(xiàn)實美、藝術(shù)美。自然界存在大量美的事物。反映他們規(guī)律的科學，也具有美的特征?？茖W也是藝術(shù)。正弦曲線，圓錐曲線，行星運動與原子結(jié)構(gòu)，元素周期表。

18、不勝數(shù)舉。時，才“喝出點茶味”了。誠如楊振寧所說2：一個科學家做研究工作的時候，當他發(fā)現(xiàn)有許多可以說是不可思議的美的自然結(jié)構(gòu)，他會有一個觸及靈感聽震動。他這時的感覺是和最真誠的宗教信仰很接近的。從牛頓起。西方許多科學家信仰宗教。雖不可取，亦無可厚非。,3）興趣的作用：,是學習與研究的龍頭，能源，并推動一切。是最好的老師，又是人生最寶貴的財富。緊緊抓住興趣，就可以進入良性循環(huán)。決竅?奧秘？,4)興趣的養(yǎng)成：,志向、動機、目的的思孜；以審美的心態(tài)工作，多賞試，多練習，多實踐多總結(jié)，從中發(fā)現(xiàn)美；原有興趣的遷移。興趣可分直接興趣與間接興趣。志向是一種間接興趣。,2志向：,價值觀，人生追求，理想等，意思

19、一樣。說價值觀： 1)價值是社會的：人的本質(zhì)，是體現(xiàn)一種社會關(guān)系，人生下來，從學習語言起，就開始社會化”8l。離開社會，談論價值及其實現(xiàn)，毫無意義；,2)價值是經(jīng)濟學概念：一科學工作者，其勞動力價值，是成才過程中所消耗的社會必要勞動量；其勞動價值，是一生中為社會所創(chuàng)造價值的總和。故愛因斯坦說2個人對社會的價值首先取決于他的感情、思想和行動，對增進人類利益多大作用”。馬克思所說“科學不是自私自利的享樂，有幸從事科學研究的人，應該為人類的利益服務”，足一個意思。,3)這種價值的實現(xiàn)，不是被動地依賴社會，而是主動地自我實現(xiàn)16，這和獻身科 學事業(yè)，為科學而科學，是同義語。這樣為全人類的服務，是最高層

20、次的理想與信念18。 楊振寧預言，2“到了21世紀中葉，中國極可能成為一個世界級的科技強國”。各位會有幸為此而做出自己的貢獻，是幸福的。個人利益，當不成問題。,4)志向的作用：屬于間接興趣，是深層次，總體上起領(lǐng)航作用。提供定向、動力、勇氣。,5)養(yǎng)成：閱讀與思索：由陶冶到頓悟。是終生積累與發(fā)展的過程。,五發(fā)揮群體優(yōu)勢的能力,1群體優(yōu)勢： 1)例：二戰(zhàn)期間英物理學家勃蘭特為首，集中數(shù)學家、理論物理學家，天文物理學家，生理學家和測量技師11人，互相配合，研制出雷達；同時代，英病理學家弗羅里，組織生物學家，細菌學家，化學家等20人，用11年把弗萊明發(fā)現(xiàn)的青霉素，發(fā)展到實用階段。我國兩彈一星的研究，大

21、兵團作戰(zhàn)。1900-1972年獲諾貝爾獎的286 人中，因協(xié)作的人數(shù)1901年一1925年是40：1926-1950年是65；19511972年是79，呈上升趨勢。,2)現(xiàn)代科學發(fā)展的趨勢，一是分化，二是相互滲透與綜合，需要群體作戰(zhàn)。互補性，完整性，Aai,2認識根源，社會思維，思維共振。奧斯特發(fā)現(xiàn)電生磁，啟發(fā)法校第研究磁生電：倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，啟發(fā)貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射性。格羅斯曼把高斯、黎曼幾何，介紹給愛因斯坦，使他找到求解廣義協(xié)變方程的工具。,3交流，平等地自由討論。不貶低別人，不爭名位。內(nèi)聚力，合作氣氛。競爭是 對外的。 4學科帶頭人的素質(zhì)，丁肇中“是個外交家”2。,六問題與設(shè)想,1問題：

22、 1)所述問題，理論上沒有深入分析：如何養(yǎng)成方面，也未展開。內(nèi)容范圍也很局限。與科技創(chuàng)新力密切相關(guān)的許多問題，還有待探討。這里有20：,2)在市場經(jīng)濟的復雜環(huán)境中，未來科技人才如何具備很高的非智力因素與情商22l，和很強的適應社會生活的能力?,3)圍繞創(chuàng)造性思維能力，如何培養(yǎng)生收集和處理信息的能力，獲取新知識的能力，分析和解決問題的能力，語言文字表達能力，及團結(jié)協(xié)作和社會活動能力?均指能力而非方法。,4)如何培養(yǎng)學生的以實驗觀察等為重點的實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神? 5)如何貫徹健康第一的指導思想，使學生具備健康心理，學會自我保健，不斷增進自己的健康?等等。,2解決問題的條件與方式： 智力心理、非智力

23、因素與情商。思維科學、健康心理學、成才心理等，是目前活躍的研究領(lǐng)域，不斷有新成果報導。具備解決條件。,解決方式：一是讓學生自己去看。這類書充斥市場。學生不得要領(lǐng)，也不具備“直奔真貨”的條件。有合適的書，也沒有時間看那么多方面的。二是，由多年從事科技工作，而又熟悉心理學的教師，全面系統(tǒng)地追蹤有關(guān)的最新成果，綜合起來，變成青年人易于接受的語言，介紹給學生。兩種方式，對于研究生教育這一系統(tǒng)的效果之差異，是顯然的。,3多年來，我們的研究生教育的觀念，內(nèi)容和方法，相對滯后于科教興國的客觀需要20。重知識，技術(shù)，而不重素質(zhì)(即能力)。千呼萬喚，終于迎來了中央的有關(guān)決定。它的實施，需作許多工作。適應，需要，新開一些跨學科課程，看來是必要的。,4建議新開一門本科生和研究生課。內(nèi)容涵蓋中央決定提山的如前所述的要求。名稱可為：科技創(chuàng)新能力