教育的本质是激发创造力
教育的本质是激发创造力
清华大学院士 金涌
我们知道传统教育讲的是传道、授业、解惑，这个主要是指知识传授。在今天这个时代，互联网这么发达，这种被动式的教育受到了质疑。当代对于教育而言可能最重要的是培养学生的发现、分析、解决问题的能力，特别是激发学生的创造力。这种教育是互动式的。
之所以如此：是因为在我们国家的建设过程之中，科研创新能力可能是未来国家竞争力的主要体现，无论是经济实力、国防实力、民族凝聚力，所有的竞争最终都取决于技术水平；而技术水平取决于人才素质，人才素质又取决于人的创新能力。刚刚结束的十八届五中全会提出五大发展理念，第一个就是创新发展。创新对我们国家来讲，对我们自己来讲，都是非常重要的。
创新是有不同的特质的。在自然科学中新的发展和旧的发现是并行不悖、互相包容的。比如说我们有了量子力学，但经典力学照样在宏观领域中适用。但工程科学的创新就非常残酷，新的发展和创造必然是毁灭性的、替代性的、颠覆性的。比如胶卷，2000年胶卷的生产达到了高峰，当时三个企业——柯达、富士、乐凯主宰了胶卷的发展。可是后来出现了新的照相方式，三个企业采取了不同的方式，柯达把这种数码成像技术封存起来——它认为还是胶卷赚钱多——结果在2012年倒闭了，相反，富士又起死回生，站到了数码成像的制高点。
创新需要四个要素：第一个当然得有创造者。对于创造者，要着重研究他应该具有什么样的人格特质。第二个是创造的过程——它是怎么创造出来的？第三是结果，是产品。第四是跟环境的互动，环境可以促进或者妨碍创新。这四个字母都是P打头的，所以国外叫“4P”要素。
我们今天只谈一个事，就是创造者。我们怎么培养一个人，赋予他创造的能力？其实创造能力人人皆有，可是创造的行为不是人人都具备的。创造需要知识、需要经验，可是一个人虽然很有学问，但他可能是个“百科大字典”，一辈子也没有什么创造性的成果。创造也不等于天才，一个人可以非常聪明，可是一辈子也没有什么创造行为。创造力是需要磨练的，需要培养自己的这种能力、这种人格特质。这种人格特质表现在想象力、联想力、观察力、观察力等方面。
今天我就跟大家讨论这些问题。在讨论之前我先说一个事。杨振宁先生到清华大学教学半年以后，在一次教学会上说：我听了各位教授的课，觉得你们都学识渊博，你们用你们的知识打造了一个金丝笼子，非常地完美。学生要想调皮，要想提点什么怪问题都无从下手，你已经把他完全封闭了。这样的教学方法适合于初等教育、中等教育，对清华大学这样一个学校，这种教育方式是摧残人才的。
教育有两种模式，一种模式就是亚里士多德的分析法、逻辑法，通过逻辑思维非常缜密地分析，有助于非常快地系统地掌握知识，可是它封闭了学生的思想，不利于学生的创新。还有另外一种方法：培根的归纳法。培根的归纳法并不强调逻辑思维，它是通过案例给出来的，从基础的层次逐级升级，最后达到普遍的真理。比如说，你要给学生讲表，你可以讲A工厂的表有什么特点，B工厂的表有什么特点，C工厂的表有什么特点，将来这个学生如果要做一个类似的东西，他可以从不同的案例里找到灵感，集大家所成，创造出新的东西来。当然还有另外一个方法，就是所谓的“动物法”，借助形象化思维从一个思维方式“跳跃”到另一个，这种像动物一样的跳跃性的思考也非常得重要。一个教师讲课的时候应该三种方法并用，这样才能使学生有创新能力。
一个具有创新精神的人具有怎样的人格特质？
首先是想象力。我们举一个关于超水平想象的例子。人类第一次比较精确地计算出地球的直径是在什么时候？也许是在文艺复兴时代。但在我国的春秋战国时代，埃及的一个图书馆馆长就进行了探索。他在看到日食后，猜想日食上面的影子是地球的投影，由此，他想到了测量地球的直径。他到了埃及最南边的阿斯旺，有一天太阳在天顶时，他把这一天的日子记下来。第二年的这一天，他在自己的家乡亚里山大港测量太阳光和天顶的直角夹角。据此，他计算出了地球的直径。这是一种超水平的想象，完全通过想象解决了一个非常大的难题。
其次是联想力。联想力和想象力有什么不同？举个例子：哥德巴赫在中国非常有名，哥德巴赫猜想是怎么出来的？是这样的：哥德巴赫写了一封信给欧拉，说我发现凡是大于5的奇数都可以拆分成三个素数的和，比如7可以拆分成3+3+1，他问欧拉：到另外无限大以后，这个是不是还对？欧拉立刻回信，说：你的猜想很不错，我发现凡是大于4的偶数，都可以拆分成两个素数的和。比如6可以拆成1+5，8可以拆成3+5。这两个假设就构成了哥德巴赫猜想。哥德巴赫是通过想象得到的，而欧拉是受了启发，联想出来的。
我们都知道3D打印。在参加一个国际会议时，一个美国教授拿出了用3D打印的一个小直棍，往水里一扔，小棍最后变出了“MIT”图案。他说他现在做的是4D。其实这里面没有什么新的东西，只是用了记忆合金的材料。记忆合金大家都知道，可是我们没有这么快的反应、这么快的联想，把3D打印和另外一个技术连起来，成为4D打印。
联想也体现在逆向联想上。比如我们国家的铁矿石一般含铁量在30%，而澳大利亚铁矿一挖出来含铁量就是55%。我们买澳大利亚80%的铁矿，买得多了，铁矿石就涨钱。从原来比较合理的30美元一吨，最后卖到了130、140美元一吨。十年左右，澳大利亚获得了两万亿美元的暴利，而中国损失了两万亿美元。选铁矿很难，可是我可以反选，我们可以选里边杂质为硅的铁矿，把硅撇出去了，就是铁矿石的纯晶了。这样我们就可以不依赖国外了。
第三是变通力。变通力就是一个人必须非常灵活，要会用新的视角、新的方法去看待新问题。这里的故事牵扯到约里奥•居里和伊伦娜•居里，就是居里夫人的女婿和女儿。在上世纪30年代，有一个科学家玻特，他发现用α粒子轰击铍，打出了一种强度不大而穿透力很强，在磁场中不偏转的射线，他将它称为“可能是γ射线之类的东西”。两年以后，居里夫妇让一个学生重复一下，发现石蜡不仅不吸收“铍射线”，而且从石蜡中打出了质子。当时约里奥•居里没有什么特别颠覆性的感觉。这个消息发布在杂志上以后，卢瑟福非常震惊，他觉得这个实验不是做错了就是解释错了。之后他的学生查德威克弄清楚铍辐射原来是一种中性粒子流，于是，卢瑟福十二年前的预言终于被证实了，又一个基本粒子——中子，出现在人类的面前。1935年查德威克独获了诺贝尔物理奖，而约里奥•居里由于思想非常地守旧，结果和诺贝尔奖失之交臂。
第四个是交叉组合能力。爱因斯坦对交叉组合能力给了非常高的评价，说交叉组合是创造思维的本质特征。我想给大家说一下脱氧核糖核酸双螺旋结构的发现过程，它就是多学科交叉的结果。量子力学家薛定谔在上世纪40年代在剑桥大学做了一个科普报告，主题是“生命是什么”。他认为一个大分子的三维排序可能是遗传基因信息传递的物质基础，也就是说，信息传递是通过物质结构传递到子代去的，这样使生物学研究到达了分子层次。但是，当时所有的遗传学家都不感兴趣，因为他们还在染色体层次做工作。物理学家和化学家有所感悟，一个化学家把DNA打碎了，发现了它由四个碱基组成。之后有三组人用这四组模块去拼DNA的结构。美国人鲍林在研究蛋白质结构时知道，蛋白质有螺旋形的片断，因此估计DNA结构也是螺旋形的。他找了当时做物质结构实验的研究组——富兰克林和威尔金斯，但是没有谈妥，鲍林的实验就停止了。这时英国科学家沃森和克里克也在搭模型，他们的模型是三条螺旋线。之后他们找到了富兰克林的合作者，搭了两条螺旋模型，但是他们犯了一个错误：同碱基配对。研究碱基的科学家告诉他们不可能出现这个情况。他们重新做了假设，认为只有两种配对方法是稳定的，也就是A和T配、C和G配，这样在两条螺旋线之间形成了一个梯子。DNA的结构模型就这样诞生了。
第五是要有敏锐的观察力。英国科学家弗莱明是研究葡萄球菌的。葡萄球菌是一种致命的细菌，伤口感染了葡萄球菌就会得坏血病。有一天他在一个大培养皿中安置了葡萄球菌，下班的时候忘了关窗户，第二天回来后看见，葡萄球菌突然死了一大群。他立刻查原因，发现杀死葡萄球菌的是青霉菌的代谢球菌，就是青霉素。后来有人问他，你是怎么发现葡萄球菌可以被青霉菌的代谢产物杀死的呢？他说他不知道。别人研究后发现，在他的实验室的上一楼层也有一个实验室，那个教授专门研究青霉菌，恰恰那天他也没有关窗户，青霉菌就从他的窗户里飞到了弗莱明的实验室中。这是一个非常偶然的现象，可是这个现象被弗莱明抓住了，成就了一个大发现，造福了人类。很多成功不是那么有逻辑的，不是靠逻辑思维出来的，而是靠抓住了机会。
最后我们讲坚持力。一般来讲一个科学家是很难有赌徒心理的。一个领域大的科学发现出现以后，就会认为这个领域可能已经研究得差不多了，不愿意再在里面投入精力了。这种赌徒心理实际上是要不得的。只要你有见地，有判断能力，就应该继续钻研。举个例子：最早有人把鸡的癌细胞打到另一个鸡的身体里，证明了癌是因为病毒传染，得了诺贝尔奖。可是有人不服，他发现自己的一个朋友，她的祖母得了乳腺癌，妈妈得了乳腺癌，自己也得了乳腺癌，不仅如此，女儿也得了乳腺癌，这说明癌症是来源于遗传。可是他不敢说。因为遗传病不传染，传染病不遗传。既然已经传染了，为什么还遗传？可是他不死心，几十年以后发现，有一种遗传现象叫做反转路。后来又有人发现，免疫能力差也会得癌，因为免疫力差会使细胞发生基因突变，变成癌细胞。第四个发现是最近的，有个科学家发现基因突变很容易发生，但是如果免疫能力强了，就会有免疫细胞。这个人把血液里的免疫细胞拿出来进行体外培养，用于治疗癌症并获得了成功。这四个发现都得了诺贝尔奖，这在诺贝尔奖历史上是从来没有过的。
最后说一下，创造能力是要多方面培育的，表面上看是不需要念书的，实际念书非常重要，可是不要当书呆子。
（文章来源于“守望新课程”公众微信号，是作者在中国教育创新博览会的演讲）
守望新教育微信号：swxjy_cdq 守望新教育：聆听大师的教育智慧，分享高人的教育心得，汇聚田野的教育创造，助力有缘的教育梦想。守望新教育：呈人之美，成人之美。守望新教育：帮助新教育共同体成员过一种幸福完整的教育生活。
新教育实验，是一个以教师专业发展为起点，以通过营造书香校园、师生共写随笔、聆听窗外声音、培养卓越口才、构建理想课堂、建设数码社区、推进每月一事、缔造完美教室、研发卓越课程、家校合作共建、十大行动为途径，以帮助新教育共同体成员过一种幸福完整的教育生活为目的的教育实验。
什么是新教育？对于我来说，当一些理念渐被遗忘，复又提起时候，它是新的；当一些理念只被人说，今被人做的时候，它是新的；当一些理念由模糊走向清晰，由贫乏走向丰富的时候，它就是新的；当一些理念由旧时的背景运用到现在的背景去续承，去发扬，去创新的时候，它就是新的。