梁 旗

(昆明冶金高等?？茖W校建筑工程學院，云南 昆明 650033)

0 引 言

為了實現國家富強，民族振興的發(fā)展目標，必須加快發(fā)展生產力，而科技創(chuàng)新已成為生產力發(fā)展的核心要素；科技創(chuàng)新的關鍵是擁有大量的高端創(chuàng)新型人才，但在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方面，我國還處于弱勢，所以我們肩負著加快創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)教育使命。本文針對這一命題分析了當前我國教育體制中存在的問題和缺陷，提出了相應的解決辦法，為加快培養(yǎng)大量的創(chuàng)新人才，建立創(chuàng)新型國家提供參考建議。

1 創(chuàng)新能力適宜培養(yǎng)年齡

1.1 創(chuàng)新思維活躍的年齡

人的創(chuàng)新思維能力在30歲以前最為突出，現代物理學理論創(chuàng)立者愛因斯坦、德布羅意、泡利、狄拉克等都是在30歲以前完成他們一生中最重要的科學發(fā)現，在西方科學界流行一首打油詩：“歲月不饒人，30業(yè)未成，見了都害怕，勸君早作罷”，可見科學發(fā)現和創(chuàng)新，特別是理論創(chuàng)新要趁年輕。

在中國，一個人從出世到博士畢業(yè)一般需要28年，剩下的創(chuàng)新思維活躍期極其短暫。中國科技大學少年班出身的曹原22歲處在創(chuàng)新思維活躍期，發(fā)現了石墨烯的常溫超導，取得革命性的科技成果。雖然這只是個例，但從創(chuàng)新思維與人的生命力同步來看，20歲前后是人一生中創(chuàng)新思維最活躍的時期，而中國青年20歲前后卻被高考和以某專業(yè)為名的系統學習所占用了。該種稻子時卻在反復墾荒，誤了季節(jié)收獲必定較少，結果是飽學知識的博士每年都有產出，而能做出顛覆性、革命性創(chuàng)新成果的、能站在諾貝爾領獎臺上的人寥寥。

1.2 科學研究應始于少年

如果碩士和博士的知識和人數并不完全等同于顛覆性、革命性創(chuàng)新，問題就來了，發(fā)現和創(chuàng)新應該從幾歲開始，那些推動人類認識自然發(fā)生革命性變化的人使用了他們幾歲時學會的知識？分析牛頓、愛因斯坦和曹原3個例子來判斷。牛頓在經典力學、光學和數學方面都有重要發(fā)現，在幼兒和兒童時期對光、數、運動和力的感知就已經存儲在記憶中了，通過學習他接受了伽利略的力和加速度的概念，發(fā)現了力學三定律和萬有引力定律，繼之還有其他發(fā)現。愛因斯坦在少年時代就完成了時空、幾何形狀、質量、速度的感知建立，后來在與數學變換結合后，發(fā)現了相對論。曹原發(fā)現石墨烯的常溫超導現象，依據的化學物質、夾角和導電的3個概念不超出初中知識，并借助實驗檢驗完成。經過創(chuàng)新知識來源追蹤我們得到答案：牛頓、愛因斯坦和曹原使用了少兒時期的環(huán)境感知印象和絕大部分為現在高中階段的知識。這也說明發(fā)現和創(chuàng)新是感知經驗和知識的結合，創(chuàng)新者要學習知識，決定因素是知識面而不是知識量，例如不能缺少物質構成和作用方式的底層推動知識，如化學、物理和數學等。

人類活動所依據的意識基礎，即一切科學發(fā)現和創(chuàng)新的意識基礎包括：空間感，時間感、存在感(知覺、數量、力、質地、質量、能量等外界事物狀況判斷)、趨勢感(運動、速度、因果邏輯等變化趨勢判斷)等，這些感知在人的少年兒童時期就已經完成，人的所有創(chuàng)新都發(fā)源和依托于這些經驗，所以凡達到少年兒童感知經驗的人潛在地都能夠進行科學研究和技術創(chuàng)新，或者判斷發(fā)現和創(chuàng)新的價值。

要把一個人潛在的科學研究和技術創(chuàng)新能力變成實際的能力，還離不開基礎知識的學習，還要借鑒先輩探索的成果，主要學習物質微觀和宏觀的基本作用方式，如物理、化學，數學和生物學等。因為科技創(chuàng)新離不開自然界微觀和宏觀的基本作用方式，任何科技創(chuàng)新都是這些基本作用方式知識和環(huán)境感知經驗相互作用的結果，也就是說一個高中生(年齡還可以更小)其實已具備了認知和研究當代科學技術問題的思維運動和判斷能力。

這里并不抹殺專業(yè)性系統學習對創(chuàng)新的幫助。專業(yè)知識系統就像延伸出去的上層(非底層)運動方式，它所描述和實現的物質存在和運動形式，沒有超出自然界底層推動范疇和人的感知，任何有高中基礎知識的人都能夠學習和理解，大部分基礎研究和全部工業(yè)技術都涵蓋其中。

1.3 知識的點狀增長規(guī)律及適度學習

在一次講座上，有人問兩個物理諾貝爾獎金獲得者：在湖面上一艘木船上放一塊大石頭，如果把石頭扔進水里，湖的水位是上升還是下降？回答是上升，但正確的答案卻是下降，兩個諾貝爾物理學獎獲得者都回答錯了！事實證明，科學發(fā)現本身的規(guī)律是，一個人的一生通常只能對某專業(yè)某學科某規(guī)律中某關系實現點突破，關鍵突破點所涉及的知識是很有限的，這一現象可叫“釘子定律”。釘子定律是說人類的任何一個科學發(fā)現和技術創(chuàng)新都是由有限元的知識組合更新而成，也就是說任何一個科學發(fā)現和技術創(chuàng)新所需要的知識概念是有限的。比如石墨烯常溫超導只使用了3個概念：石墨烯、夾角、導電。

從自然界的一點去探索，就發(fā)現所有的知識都是相通的，都是從底層而來；從自然哲學的角度去看問題的人會發(fā)現，“一花一世界，一葉一人生”，講的就是這個道理。只有當人為地把綜合的性狀分離才出現了專業(yè)知識，任何一個專業(yè)知識點所包含的概念是有限的，在科學研究中突破點所包含的知識也同樣是有限的。這也告訴我們科學研究專攻容易突破，博學和通才未必能夠創(chuàng)新。

事實證明，科學研究中一個問題的解決，通常源于頭腦中一念之破或兩物、三物之和，即針對問題結癥一個關鍵點的突破。譬如苯分子式的發(fā)現者凱庫勒是在半夢半醒間看見一條蛇咬住自己的尾巴，從而寫出了苯的環(huán)形分子式。門捷列夫的元素周期率，也是從元素性質“八音律”演變而來，所謂一念出真知。

現在的科學研究和創(chuàng)新課題已細化成點狀突破，每個點所需的知識概念并不多，感知要素也很少，科研中對事物內部要素和外部關聯的探查領悟力才是最重要的。

支持釘子定律的另一個證據是，當我們回到自然存在，就會發(fā)現知識之間的聯系，他們只是相同的自然存在的不同方面罷了。所有的新發(fā)現和創(chuàng)新，都是對有限元進行剖析而發(fā)現的新的聯系。反過來所有的知識都是由有限元集合構成的。這也是由人類單線思維，被迫解析自然存在才能認知的境況決定了的。

如果是應用型而非研究型人才，專業(yè)系統學習應成為要求，但研究型人才若過度學習，無疑是和創(chuàng)新規(guī)律相悖的，在專業(yè)學習和要求創(chuàng)新同時爭奪時間時，如果側重創(chuàng)新，要把專業(yè)知識收窄，圍繞研究對象學習用得上的其他知識，才容易重點突破。如果大部分時間用來學習，就削弱甚至沒有了創(chuàng)新。

“釘子定律”來自于科學研究突破現家，也是中學生可以參與科學研究和創(chuàng)新的依據之一。

如果一個人一生中能夠多點突破，譬如牛頓，真是難能可貴。牛頓晚年感嘆，大自然的奧秘就像遼闊無邊的海洋，自己只是一個海邊玩耍的孩子，在海灘上撿到了幾塊石頭而已。如果我們謙虛，就應該適度學習，研有專攻，集思突破。

1.4 少年是創(chuàng)新塑造的最佳年齡段

我們的祖先學習木匠、鐵匠、石匠、裁縫等專業(yè)技能，幾乎都是在少年時代開始，從古到今這一傳統沒有變更。為什么20歲就很難入行了？古人經過實踐發(fā)現20歲已經發(fā)育長成，“樹長粗了掰不直了”，此規(guī)律二千多年來已被近百代人不斷驗證。

以色列人和德國人在培養(yǎng)人的創(chuàng)新能力方面延續(xù)了來自古人的觀點。以色列人課堂上鼓勵少年大量提問；德國的“雙元制”學制，一定比率15歲的少年進入企業(yè)半工半讀，這些措施培育了這兩個民族研究和創(chuàng)新能力在世界上目前位列前茅。少年哥達德在櫻桃樹下幻想火箭升空，最后開啟了人類火箭的登天之路，所以從來不要輕視少年。

少年學習科學研究和技術創(chuàng)新技能，最終往往青出于藍而勝于藍，這合乎人才成長的規(guī)律?？茖W研究和技術創(chuàng)新必須在少年時代融入身心，錯過時節(jié)，學習也不能補救。但現在的學制是備齊裝備再去打獵，長時間地學習，無用的裝備太多且太重，等到畢業(yè)，創(chuàng)新高峰已過，追不上獵物了。

對少年而言，腦海中對事物組合變化的思維活躍度，至少是30歲以上人的數倍。對事物進行組合是技術類創(chuàng)新的基本模式之一，科學理論的創(chuàng)新也離不開各種概念的組合。如電子計算機的發(fā)明是二進位制和電路的思維組合；常溫超導的發(fā)現是化學物質、夾角和導電的思維組合，質能關系式是能量、質量和光速的組合。少年是一個人思維和行為傾向的最佳塑造期，培育創(chuàng)新事半功倍，成年之后可塑性減弱，培育創(chuàng)新事倍功半。

如果人學習的目的是為了創(chuàng)新和應用，為什么不在少年創(chuàng)新易塑時代就訓練他的創(chuàng)新，卻讓他去學習，而在創(chuàng)新已不易塑的成年卻叫他去學創(chuàng)新？

如果放任一種生命能力的塑造機遇流逝，或把它引導到知識測驗競爭當中去，又抱怨其人工作后在革命性、顛覆性的創(chuàng)新活動中難擔大任，甚至不知道已經錯失了塑造其創(chuàng)新能力的最佳機會，這是對任何知識技能學習最佳播種季節(jié)的巨大浪費。因為一個人創(chuàng)新塑造的最佳機會只有一季，有生命力推動的創(chuàng)新要趁年輕。

1.5 建立青少年創(chuàng)新培育的新途徑

古今中外的實踐證明，少年是一切技能培育的最佳起始點。進行實戰(zhàn)鍛煉，積累創(chuàng)新技能，要從少年開始。一次看熱鬧的科研創(chuàng)新學徒經歷，勝過十次創(chuàng)新方法講座?？萍紕?chuàng)新應該從教育底層設計，順應人性，從少年時代開始，知識不足不是借口，從零開始、允許從無知開始科研，邊研邊學，目的是感知現象、啟動意識、建立理念、學會方法。但是沒有科研項目，停留在嘴和紙面上的創(chuàng)新教育，是紙上談兵，等不來創(chuàng)新成果。

當前進行中的科學發(fā)現和技術創(chuàng)新項目不能只盯著發(fā)現和專利，忽略對廣大青少年的培養(yǎng)作用。要產生創(chuàng)新人才的活水源泉，使創(chuàng)新后繼有人，必須充分發(fā)揮在研項目培育人才的作用，利用這些項目激活創(chuàng)新思維活躍期人群。

要在科學研究體制上進行實驗探索，組織大學生和中學生參與部分科研項目的思維實踐，除了師徒面授，還要建立科研項目信息發(fā)布平臺，青少年使用專用設備網絡注冊，發(fā)表個人設想和方案，學生每天交來的不是作業(yè)而是在研命題的推理、設想、方案、問題……，廣泛搜集思路，鼓勵多幾種設想，不忌錯誤，反復試錯，讓技能增長小步快跑。

青少年對完全不懂的學科和創(chuàng)新項目，必然是邊研邊學，對新的知識門類主要進行概念性、原理性學習，再根據實際科研的進展對照自己的設想，或需修正或吻合。這種訓練，啟動人腦的理念更新和創(chuàng)新機制，對少年而言將終身活躍在他的記憶中，優(yōu)于成年后大學的創(chuàng)新理論學習。

科研項目由有關部門授權發(fā)布，發(fā)布的項目大到世界難題、重點科研項目，小到手機背面顏色生產工藝，包括物質基礎理論、新概念技術和技術實驗方案等課題的研究。教育科研機構應指定專家與大學生、中學生互動，形成青少年整體參與創(chuàng)新訓練的局面，有突出表現的可以選拔培養(yǎng)。實行專家工作室?guī)街贫?，研究所、企業(yè)部門可以招收高中生，對有特殊才能的也可以放寬至初中生。

為避免中學學習對創(chuàng)新訓練的全部占用，教育科研部門應開展實驗，探索多種青少年創(chuàng)新與學習歇作交替或并行的學制，實行兩種學制的教育體制。擴大少年班規(guī)模，以人數規(guī)模來拓寬研究面，也有利于選拔人才，目的是使一大批人從小進入研究氛圍，賦予創(chuàng)新責任，培養(yǎng)思維習慣。

隨著智能化制造的逐漸鋪開，少年參與科學研究和創(chuàng)新訓練必將成為潮流。

2 大自然教育對創(chuàng)新的基礎性作用

2.1 自然教育是創(chuàng)新教育的基礎

創(chuàng)新思維來源于人類對自然界自組織現象的模仿和反映，譬如日出日落、四季更迭、種子發(fā)芽、原子結構等都屬于大自然自組織現象，人類的一切創(chuàng)新都是受到自然運動的啟發(fā)并依托自然規(guī)律運行展開的，經過大自然環(huán)境熏陶過的人，創(chuàng)新活動會受到自然運動的啟發(fā)，創(chuàng)新的境界較高，創(chuàng)新能力優(yōu)于只有知識加創(chuàng)新教育的人。

現代科技和工業(yè)技術大部分發(fā)源于歐、美、日，在自然景觀方面，歐洲像一個大農村，美國地廣人稀，日本的森林覆蓋率66%，自然教育都有良好的條件。美國的小學生主要在自然中玩耍，而不是做作業(yè)，那里的科研人員普遍受過大自然教育。但是在中國，人口密集區(qū)域缺乏象歐美日那樣的自然景觀。

中國的孩子做作業(yè)擠占了體驗大自然的時間，知識是增多了，但造成近視率接近50%，還造成疏遠大自然、缺乏自然美學和境界教育，接受的創(chuàng)新教育容易沉浸在文字和方法論表層的問題。這樣的人即使知識再豐富、學歷再高、接受最全的創(chuàng)新方法教育，有充裕的資金和條件，創(chuàng)新能力仍然不是最強。出現這種情況，回顧創(chuàng)新意識的起源就能找到答案，因為缺乏自然教育，思想沒有自然背景依托，境界受限，就很難抵達知識的發(fā)源地。

大自然是一切科技問題的本源和答案的所在地。這不是否定科學實驗對人類認識世界的價值和意義，而是強調科學實驗對自然存在規(guī)律的從屬性，自然收納了我們感知和未感知的全部。

2.2 大自然明晰人感知的敏銳性

人的感知系統不是一個獨立的系統，或者說它不能獨立地存在。因為我們在感知完成后評價它的功能，才叫它感知系統。它對外連接著環(huán)境萬物，對內連接著大腦和思維，從來不能獨立地工作，它更像窗戶而不是光源，永遠被動地接受環(huán)境的作用。它屬于大腦的延伸，在生理學上只是一些神經元。

大自然教育能提供更大的思維背景空間，拓寬人思維的廣度和深度，提高人的思想境界，放緩人的感知節(jié)奏。在這樣的背景空間映襯下，能從感知中捕捉到更微小的運動，能剖析和發(fā)現更多的事物影響因素，獲得更多的因素求證。

另外，在自然背景下知識與感知的結合更加緊密，知識歸類于感知更加有序，從而更易于被調動。究其原因是人類必須將同一自然存在分割成不同學科才能認識自然，而自然體驗能夠將知識回歸其類。當然，自然教育的作用遠不止于此。

2.3 自然教育實施

自然教育首先必須依托自然景觀，如果沒有自然保護政策和措施，這一教育將無法開展。

中華大地幅員廣闊，各地有不同的自然景觀，都是最好的自然教育場地。昆侖山是中華民族勤勞智慧的發(fā)源地，在極端惡劣的自然條件下中華民族感受了大自然的壯美，適應了它多變的風霜雨雪。長江中下游的江南水鄉(xiāng)，小橋流水，柔漫浸潤，水草蛙鳴，纖塵畢現。北方草原，坦蕩寬闊，悠然牧歌，金色秋林，璀璨星空。南國植被，繁花漫谷，深海珊瑚，基因寶庫。政府對這些自然景觀要進一步嚴格執(zhí)行自然保護政策，保護為主，減少人為開發(fā)。這些景觀可以用于季節(jié)性地開展青少年自然教育。

人居環(huán)境應配套自然教育場所，城鎮(zhèn)化建設應多配套林地和公園，使市民有親近自然的地方，必要時采取東部人口向西部遷移的方法。

教育者要多引導孩子們到大自然中去發(fā)現體驗，養(yǎng)成細心觀察大自然的習性，見微知著，變化關聯，美學養(yǎng)成；觀察大自然時要給出科學問題，要在觀察中提出問題、求證答案。原則是：問題無深淺，答案不忌錯，反復訓練，養(yǎng)成習慣。

3 大學教材對創(chuàng)新命題的引導作用

3.1 教材在推進創(chuàng)新方面肩負責任

中國的大部分理工科教材只提供已有的知識，探索知識的來源，少有對現有知識更新的討論，這叫只教人吃飯，不教人種田。而培養(yǎng)創(chuàng)新者就像培養(yǎng)種田人，創(chuàng)新并非必須從教材中獲得，但教材不具有激活創(chuàng)新的內容卻是一種缺陷。

我們的所有教材就像低洼處的水，是一些經過檢驗沉淀下來的知識，大部分新的知識源頭卻在高處，與教材并不完全等同，它的產生機制從教材內容中仍然難以發(fā)現。那些以為飽學專業(yè)知識就可以創(chuàng)新的人，會發(fā)現新的知識另有來源，難覓其蹤。這也就是有些人苦覓創(chuàng)新，求而不得的原因。

教材不可以只介紹知識，而不介紹它的身世即知識的來源及未來的走向。如果教材只是教授知識，沒有介紹知識的發(fā)現過程和未來發(fā)展的命題，以為可靠課外書補充，這種觀點是不可取的。雖然在中小學教材中，這種情形有所改變，但是為了應試，仍然很難展開創(chuàng)新實踐。大學教育已是知識應用的前奏，教材應該把知識的應用案例直至可能的發(fā)展方向寫進去。

3.2 大學教材的自我革命

理工科大學教材要批露學科和現有技術的不足，不能簡單地羅列優(yōu)缺點，而是要有另辟蹊徑地啟發(fā)，要托起一個學科系統或技術層面來批判性地陳述，要把一個個致命的問題挖掘列舉出來，激起質疑的漩流以求其他思想介入來澄清，甚至有些教材有必要被拋棄，而被顛覆性、革命性的技術所取代。

建議理工科大學教材應單列“知識討論章”，羅列問題，提出知識可能的發(fā)展方向，提供想法，允許誤判，這種教材才能讓大學生產生知識創(chuàng)新聯想，感知每個人有學科技術更新的責任，加快創(chuàng)新人才隊伍的建設。

4 結 語

教育應當遵循人才學和創(chuàng)新學的規(guī)律，現有教育體制中確實存在某些違反其規(guī)律的東西。教育的效果應以是否產出大量先進的創(chuàng)新成果和擁有世界上最多的高端創(chuàng)新人才為唯一檢驗標準。創(chuàng)新培育的年齡偏遲不符合人才技能培養(yǎng)的規(guī)律，教育者要利用當前在研和待研科研項目對青少年進行創(chuàng)新技能實踐訓練，讓少年養(yǎng)成創(chuàng)新習慣并貫穿于一生。缺乏大自然教育是中國中小學普遍存在的問題，這方面目前與歐美日差距巨大，導致人的創(chuàng)新思維境界偏低，需要加緊施行自然教育以改善這種局面。理工科大學教材缺乏批判性、革命性、創(chuàng)新性的內容闡述，也使很多大學生缺乏學科技術更新思維，知其然不知其所以然，知識應用中缺乏創(chuàng)新的想法和責任。理工科教材編寫增加技術更新討論章節(jié)，將有助于中國大學創(chuàng)新培育和鼓勵創(chuàng)新。

加強教育體制改革措施論證，必須通過實驗和實踐來進一步探索，較快找到并實施合理的改革措施和辦法，目的是實現創(chuàng)新人才能力和人才規(guī)模的最大化，讓教育成為大量高端創(chuàng)新人才的活水之源。