科技创新思路与方法

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科技创新思路与方法
• “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。
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“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”;
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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
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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
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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
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• 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
了卓越的成就
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• 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
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• 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。
• 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。
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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
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• 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。
• 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
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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。
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• 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。 来自技工作者也需要具备形象思维的能力。
• 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。
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
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• 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?
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几种思维模式
• 类比式思维 • 联想式思维 • 跨越式思维
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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。
• 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”
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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
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团队精神的内涵
•从小磁针到磁化学
• 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……
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• 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
• 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
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• 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。
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• 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?
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• 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?
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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……
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• 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”
• 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
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• 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
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• 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
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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
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• 既要有科学素养,也要有人文素养
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•一桶水的故事
• 上世纪70年代, 我在读中专,到 山区的一个小村 子实习……
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。
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创新型人才素质之二 实践的精神
• 科技创新人才应该而且必须是实干家,满 口空谈的人不可能从事科技创新
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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
科技创新思路与方法
2020/11/30
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?
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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
• 这样的想法,似乎有一定道理。
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• 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。
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• 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
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创新型人才素质之三
思辨能力
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• 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
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• 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
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• 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。
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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
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• 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
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• 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!
• 电脑的“博学”不能替代人的博学
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• 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
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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
• 最好是亲自到实验现场 • 要尽可能看原始数据
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• 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
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• 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
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第二部分
科技创新的思维模式
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创新思维的着眼点
• 从整体到局部(全局观念) • 从局部到整体
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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。
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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
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• 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
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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
• 很难想象,一个思想贫乏的人能够有创新 能力
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“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
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判断力
• 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
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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
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