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“整天在田野里疯玩”对创新有多重要?

作者:沈湫莎

当我们把孩子们从小花园里赶到书桌前,强迫他们一遍又一遍地刷题时,也许我们没有想到,在“高压政策”下,孩子们失去的不仅仅是玩耍的时间,放松的心情,还有对科学的直觉,对创新的直觉。

当我们认为各种书籍和辅导班是孩子们的好朋友时,我们忽视了自然才是孩子们最好的老师,正是在自然中,孩子们可以获得好奇心、求知欲和创造力,这才是科学研究和未来孩子们社会生存中最重要的东西,也是使他们终身受益的能力。

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“中国创新的存量快用完了。”上海天文台研究员、天体物理研究室主任袁峰说。

袁峰所说的创新存量,就是在上世纪60、70年代基础科研基础上形成的互联网、新材料、生物医疗等一批科技成果,正是当时的中国把握住了机会,在跟进美国等发达国家中不断缩小差距。那么面对下一轮经济增长所需要的新的基础科学研究,我们还有多少现成的存量可以利用?作为上海天文台的博士生导师,袁峰一面感叹于中国经济的高速发展,一面又为未来担忧。

就自己所从事的天体物理这一学科来看,报考基础科学研究的学生数量远远不如经济、金融等热门专业多,袁峰说,像他这样的博士生导师能在2个录取的学生中挑1个,已经是业内非常好的水平,即便如此,还总感觉招进来的学生在大局观和主动解决问题等方面,不如过去的学生。

中国学生普遍缺乏创新性,与幼时的教育有关。从自身经历和多年看优秀科学家传记中,袁峰发现,幼年时与大自然亲密接触的美好记忆,是许多科学家走上科学道路的原因,这种经历不仅会促发探索自然的动机,而且会培养一种“科学的直觉”,在错综复杂的信息中,找到接近成功的那条路。

科学的兴趣从何而来?

袁峰出生在山东泰安一个普通家庭,从小就对物理有着超出常人的直觉。他能像看小说一样,在暑期看完下学期的物理课本,能猜出物理老师下一句要说什么。在进大学物理系后的第一次期中考试中,大学老师们选用了一套难度很高的国际物理竞赛题,想“测试一下这届学生们的潜力到底有多大”———70多人,只有个别学生及格,而袁峰考了90多分。

但袁峰的求学经历并不艰苦,甚至与苦这个词都不搭边,他有大量时间看课外书、打篮球,还有自由地做自己想做的事。

在袁峰成长过程中,1981年诺贝尔奖得主、亚洲第一位诺贝尔化学奖得主福井谦一对他影响很大,在看完了福井谦一写的《学问的创造》后,袁峰一度还转到了化学系。

在他看来,这本书中很多观点,与他自己的想法不谋而合,比如幼时亲近大自然对于好奇心和创造力的培养、进而影响到将来的科学研究。

比起中国,日本人对基础研究的热情高得多,“这也不全是收入的原因”,袁峰说,在日本从事基础研究的收入也仅有从事金融等热门领域的三分之一到四分之一。尽管如此,日本立志于从事基础研究的学生数量仍然比较多。这实在令人费解。

从福井谦一的书中也能找到答案。福井谦一把能够获得诺奖的深层原因归功于父母———是他们为他的少年时代创造了一个能与大自然自由交往的家庭环境。他详细描述了大自然对于他的“馈赠”———“玩泥巴”的喜悦和看竹笋破土而出。“这些经历给我难以名状的喜悦,并促使我走上科学道路。”福井谦一说。

无独有偶,在一次会议上遇到天文界一位颇有建树的老教授,他也强调自己小时候“不学习”、“整天在田野里疯玩”的经历,对日后的科研非常有帮助。

“接触大自然能够强烈激发小孩子的好奇心、求知欲,这是从事科学研究最重要的东西。此外,从生理角度讲,大自然非常神奇,小孩接触自然以后大脑受到极大刺激,这些刺激对大脑神经元发育的作用,可能非常重要。如果孩子从小被关在屋子里做题,他们的成绩会得到提高,但可能很难成长为具有好奇心和创造力的人。”袁峰说。

在袁峰看来,奇妙的大自然是最好的课本,对于人们的好奇心有着无可替代的作用。在人的成长过程中,能亲眼去看亲手去触摸一些东西,和单纯的从书上看完全不一样。这造就了他体察自然的能力。考上中国科技大学后,袁峰第一次走出山东,来到位于南方的安徽。南北方的差异对他来说是如此明显,建筑、草木,甚至呼吸的空气都不一样。

大自然赐予的科学直觉

2001年,日本推出了第二个科学技术基本计划,明确提出日本在21世纪前50年里获得30个诺贝尔奖的目标。在过去的17年里,日本这个计划像是按下了快进键,拿下了17个奖,在三分之一的时间里,完成了一半以上的进度。日本已经成为继美国之后,世界上获得诺奖次数第二多的国家。

是什么使中日在诺贝尔奖这件事上差别悬殊?今年当大隅良典又一次获得诺贝尔生理学或医学奖时,这个问题又被提了出来,答案固然很多,但教育应该是重要一环,如何培养儿童的好奇心、创造力,如何从小就培养他们对科学的兴趣……

事实上,亲近自然的好处并不单单在激发好奇心上,更在于培养一种科学的直觉。这种不依靠逻辑思维的直觉,让科学家能够在繁复的选择中知道自己要做什么。

当一位自然科学工作者在创造某种新东西的过程中,无论是创造新理论,还是创造新法则,他都被迫面临许多选择,对选择发挥影响的是过去的情报收集和积累。在科学上,有一派观点认为,除去逻辑思考以外,还存在一种不可思议的大脑活动,也参与了选择。尽管这一论点还未得到科学上的证明。

在学生时代,福井并不是一名突出的优秀孩子,报考化学也并不是他对化学情有独钟,而是在大学时期,他懵懂地意识到,化学界出现了一种全球性的新趋势,使得复杂而极难掌握的化学变得好掌握一些,少依赖于经验,而且尽可能使化学变成通过理论研究也能探讨的学问。这就是福井所说的科研直觉。

作为一名学者和大学老师,福井对那些有志成为科学家的青年们给出了两点意见:一是要尽可能地开阔学问视野,不要把眼光仅仅局限在自己的专业领域;二是要培养预见能力,培养出敏锐的眼力,能预测自己正在研究的和将要研究的那些学问的发展趋势,并把握这些学问与社会的种种内在联系。

在成功道路上,能够把握趋势是一项十分重要但容易被忽视的能力,特别是当前的科学细分领域特别多,增加了选择的难度。

袁峰说,他也常常告诉学生,要明确自己所处的位置A和目标B,要了解从A通向B的路程中有很多困难,但要把握住整体方向,忽略那些可以忽略的。但问题是很多学生都特别容易迷失在细枝末节中。在袁峰看来,主动做,并且知道要做什么是当代中国大学生非常稀缺的能力。

在科学选择中,难就难在不是从有限的几个可能性中进行挑选,而是从无限多的可能性中进行选择,在各个阶段上的选择肯定不是仅凭逻辑就能做出正确选择的,其中对科学的直觉,具有很大的功劳。在科学的选择性越来越多的今天,这种能够把握趋势的“直觉”将越来越重要。

不同类型的教育造就不同结果

在培养女儿的过程中,袁峰有意识地让她远离辅导班,与自然多接触。尽管他工作非常繁忙,但一空下来,就会开车载着妻儿到自然中去。

在上海,要做到这一点并不容易,他们不得不开车去到偏远一点的地方。

袁峰所在上海天文台的部门,所有研究人员都具有博士学位,对下一代的教育理念也颇为相似,从历年孩子成长经历来看,尽管不上补习班的孩子在刚开始进入小学、初中时可能会比较落后,但往往能在较短的时间内赶上去。

不过,家长的教育有时也熬不过老师的规定,让袁峰不理解的是,为什么在写大于号、小于号和等号时,一定要拿尺子画? 袁峰曾经在送女儿上晚托班时,看到老师正在要求一个小男孩背“规矩”———第一步放下书包放在桌子上,第二步打开书包拿出铅笔盒……一句话背错,老师马上打断他纠正。在袁峰看来,这就是把一个活生生的人变成机器嘛!

教育无所谓好坏,无非是结果不同。上海这座城市历来被人们认为“守规矩”,或许就是从这些细枝末节的教育方式上把人变得规矩了。然而在这位物理学家看来,把用尺子画等号根深蒂固刻在心中的孩子,固然能让人变成兢兢业业、认真仔细的人,不过他们也损失了想象力和创造力,孩子们过度注重细节,就会失去对宏观的控制。

福井谦一曾经说过,如果考虑教育问题,就得把出发点放在“人也是动物”这一点上,自由玩耍、尽情奔跑是人的天性,说得复杂一点,就是从生物学观点来说明人类是通过感觉神经的传递和肌肉的运动等生理现象与人类在内的自然发生物理性相互作用,人只要还是动物之一,这一点就永远不会改变。

创新存量将要用尽,未来我们最需要的恰是创新型人才。教育这道选择题应该怎么做,是时候有所取舍了。

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那些诺奖得主的野趣童年

我喜欢在雨后的山路上散步。我常走的那条山路是一条自然形成的崎岖小路。雨后走在路上,泥水裹脚,一步一滑,常常弄得浑身是泥。尽管我已年逾六旬,这种浑身是泥的散步,仍给我带来说不出的喜悦。

恐怕大家都有相同的经历吧。我从小就爱玩得浑身是泥,夸张点说,我喜欢把自己沉浸在大自然的怀抱之中。儿时的回忆,几乎都是那些直接与大自然接触得来的体验。正是这些体验使我认识了大自然,给了我许多书本上学不到的知识。我切身体验到了大自然那无比的深奥、美丽和微妙。我生长在一个与科学没什么缘分的普通家庭,正是在大自然中积累起来的丰富的切身体验,促使我后来选择了从事科学研究的道路。

我从小就喜欢观察刚刚破土而出的植物幼芽。树木、新芽的翠绿色充满强烈的生命感,每日,甚至每时每刻都奇妙地变化着。望着生机盎然的自然界,人们会忘掉一切烦恼。在蝴蝶飞舞的温暖季节,为追逐浅黄班蝶和小黄斑凤蝶,常会在不知不觉之中跑进比叡山的深处。红叶满山的季节也是难以舍弃的。一天中,随着日照的角度、强度的变化,满山忽而红彤彤,忽而金灿灿,大自然的杰作令人百看不厌。

——1981年诺贝尔化学奖得主福井谦一

(小时候) 热衷于飞机模型、半导体收音机的制作,夏天喜欢在小河里捞鱼、捕萤火虫、采集昆虫,手持网在野外一走就是一天。采筑紫、野芹菜、木通、杨梅、野草莓,能够感受自然的四季变迁。抬头看见满天的星星,可以很容易辨认出星座,银河像地上的河流一样奔腾。这些当时都没有想过,但今天作为自然科学专业的分子生物学的研究者,这样的体验,就是一切的原点。——2016年诺贝尔生理学或医学奖得主大隅良典

人生最难忘的经历就是小时候在学校后山与同学追逐赛跑、拔农家蔬菜、肆意玩耍的那段时光。

——2002年诺贝尔物理奖得主小柴昌俊

文章来源:文汇报

原文链接:http://whb.cn:9091/zhuzhan/kandian/20161021/73154.html

图片来源:Pixabay

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