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1、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？,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。,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,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,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
2、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,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,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,从小磁针到磁化学,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，洞悉其内在的规律最好是亲自到实验现场要尽可能看原始数据,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,对于学生而言，也要发挥主动
3、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了卓越的成就,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,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。,创新型人才素质之三思辨能力,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,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，这绝非苛求很难想象
4、，一个思想贫乏的人能够有创新能力,“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,判断力,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,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
5、和情感。,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。科技工作者也需要具备形象思维的能力。,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,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,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
6、不随波逐流,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,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。,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
7、未来。,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,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,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,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
8、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？这样的想法，似乎有一定道理。,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。,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电脑的“博学”不能替代人的博学,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,怎样建立起疏密
9、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,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？,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？,渡河者与竹筏的故事
10、,有一个人，为了求生，必须要渡过一条湍急的河流,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”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”,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,团队精神的内涵,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,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
11、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,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,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,既要有科学素养，也要有人文素养,上世纪70年代，我在读中专，到山区的一个小村子实习,一桶水的故事,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,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！,第二部分,
12、科技创新的思维模式,创新思维的着眼点,从整体到局部（全局观念）从局部到整体,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。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。,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
13、很重要例：液晶显示器,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。,“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。,“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”；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
14、“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。,几种思维模式,类比式思维联想式思维跨越式思维,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。,类比式思维是通过比较而进行的思维，常常是把较为陌生的事物与较为熟悉的事物加以类比，获得解决问题的思路。类比作为一种推理方法
15、，提供的只是可能性，而不是必然性。通过类比得到的推论必须经过实践的验证，才能加以认可。尽管如此，类比式思维提供的“可能性”为解决问题拓展了思路，依然是弥足珍贵的。,联想式思维,人类失去联想，世界将会怎样？,联想式思维，是不同事物的表象之间存在的某种关联引发了人们的想象，进而产生的思维活动。,例：分形理论,分形的概念是美籍数学家曼德布罗特首先提出的。1967年，曼德布罗特在美国科学杂志上发表了题为英国的海岸线有多长?的著名论文。海岸线是极不规则的，呈现出复杂的变化。但是，在空中拍摄的100公里长的海岸线与局部放大的10公里长的海岸线，看上去却十分相似。换言之，海岸线在形貌上具有局部和整体的相似性
16、，即“自相似性”。,具有自相似性的形态是广泛存在的，包括山川、云朵等宏观景物，也包括布朗运动中的粒子这样的微观物态,曼德布罗特把这些局部与整体以某种方式相似的形体称为分形（fractal）很显然，是科学家观察海岸线等自然现象时产生的联想，孕育了“分形”概念在此基础上，发展起来了分形几何学如今，分形理论和方法已广泛应用于数学、理化、生物、医学等学科，还渗透到了社会学的领域,不仅具体的自然景物可以引发联想，抽象的概念也能引发联想德国数学家莱布尼兹受中国古代八卦的启迪，提出二进位制，影响到后世计算机技术的发展，是抽象概念引发联想的范例,联想可为科技创新提供弥足珍贵的思路或启迪，但是科技创新的实现还必
17、须通过扎扎实实的努力，不能只靠想象,类比式思维与联想式思维的关系,类比式思维与联想式思维都是基于两种事物之间存在的关联类比式思维是一种推理，属于逻辑思维的范畴；联想式思维则基于想象，属于形象思维的范畴逻辑思维与形象思维之间并没有截然的界限，所以，类比式思维与联想式思维之间也不可能泾渭分明,拌芝麻酱与共混,拌芝麻酱，应该把水一点一点地加进芝麻酱里，同时不断搅拌这样的生活常识，让研究者联想到聚合物共混方法，设计出了“两阶共混”的方法是联想，也是类比,跨越式思维,人们往往习惯于按照常规的步骤行事，这在很多情况下是必要的。常规步骤是人们在多年的实践中逐步形成的，大多有一定道理然而，在某些情况下，打破常
18、规的思维模式，采用跨越式的思维，可能会有更好的结果在科技创新工作中，跨越式思维的作用尤为重要,跨越式思维需要借助于活跃的思想，但绝不是完全的异想天开跨越式思维是丰富的想象力与严谨的科学思维的结合有一些成功的思路可以参考借鉴，譬如，“相反相成”、“另辟蹊径”都是可选择的思路,相反相成实例,砷化合物治疗白血病,相反相成实例：红磷阻燃,众所周知，红磷容易燃烧，火柴盒的侧面就是含有红磷的涂层然而，红磷却可以用作塑料、橡胶的阻燃剂，这很超乎人们的想象，却又是事实在高分子材料的阻燃体系中，红磷是一种很有效的阻燃剂,另辟蹊径,举例远古：大禹治水现代：介入治疗,我们生活在信息时代正是跨越式思维大行其道的时代,
19、数码相机打破了胶片相机的一统天下网络购物对实体商业构成了冲击在信息时代的潮流中，我们应该尝试做另辟蹊径的弄潮儿,克服思维定势,思维定势是人们由经验而产生的“心理惯性”在环境不变的条件下，思维定势使人能够应用现成的经验迅速解决问题而在环境发生变化或面对新问题时，它会妨碍人采用新方法、新思路人们对事物的认识需要不断深化，不能总停留在一个水平上消极的思维定势是束缚创造性的枷锁,科技创新的思维模式，有点像外语的语法及时对工作进行总结与反思，看看哪些思路和做法是正确的，在哪些问题上走了弯路？把总结与反思上升到思维模式的高度来认识也是有益的在研究中遇到难以克服的障碍时，认真想一想，是不是应该换一个思路了？
20、换一种思维方式，有可能会迎来柳暗花明,第三部分,新技术开发的基本路径与方法,新技术开发的基本路径与方法,文献查阅选题与研究方案的制定认真观察实验现象实验数据的认定新技术的改进与完善,（1）文献查阅,任何科研工作都不会从“零”开始，应该尽可能吸取前人的经验，在前人的工作基础上继续进行 屠呦呦教授因创制新型抗疟药青蒿素的成就，获得拉斯克奖。屠呦呦在文献查阅时注意到：东晋名医葛洪肘后备急方：“青蒿一握，水一升渍，绞取汁服”可治“久疟”。她细细琢磨这段文献，觉得里面大有文章。根据这条线索，屠呦呦改进了提取方法，提出了用乙醚提取青蒿素的方法，取得了成功。,肘后备急方是中医学的名著，千千万万的人们读过这部
21、著作，为什么屠呦呦能够注意到其中的这句话，并且从中获得启迪，提出用乙醚提取青蒿素的新方法呢？,英国哲学家罗素认为，教育的基本目的应该是培养“活力、勇气、敏感、智慧”四种品格对于科技工作者，“敏感”更是可贵的品格和素养,（2）选题与研究方案的制定,研究方案：总体技术路线 具体研究方法所制定的研究方案必须兼具可行性和先进性,在具体的研究方法上，采用新方法、新仪器可以有助于占据领先的位置。譬如，原子力显微镜的使用为微观形态的研究提供了新颖的方法。同时也要认识到，在新仪器不断涌现的时候，一些传统的仪器设备仍然有使用价值。譬如，在电子显微镜早已普及的今天，假如观察对象所需的放大倍数不大，光学显微镜依然是
22、理想的选择。特别是偏光、相差显微镜等具有特殊功能的光学显微镜，其作用更是不可忽视。,一切研究方法皆以适用为最佳 不必曲意求新,（3）认真观察实验现象,1928年夏天，英国细菌学家亚历山大弗莱明外出度假。在他的实验室里，有一个葡萄球菌培养基暴露在空气之中，受到了一种霉菌的污染。3周后，当他回到实验室时，注意到这个与空气接触过的金黄色葡萄球菌培养皿中长出了一团青绿色的霉菌,认真地作每一个实验，仔细地进行每一次观察，这是科研工作必需的规范，也是科技工作者必备的素质如果我们不注意观察和分析，心不在焉、视而不见，那么就很有可能与创新性的研究成果失之交臂了,在此基础上，观察力、观察视角和思辨能力也很重要。
23、试想，弗莱明当年看到的那一团青绿色的霉菌，不就是俗话说的“长毛”吗？若非独具慧眼，焉能有此惊天动地的发现？,（4）实验数据的认定,实验数据是否可靠，直接关系到科研成果的真实可靠性任何新技术都应该包含三个要素：创新性、可靠性和实用性其中，新技术的可靠性，首先就要由实验数据的可靠性来提供支撑,不要被假象蒙蔽,在实验结果中，真相与假象有时是掺杂在一起的；不被假象所蒙蔽，才能获取真实的实验结果例：我曾经接到过一份实验报告，测试的样品是一种很黏稠的糊状物，而测试出来的黏度数值却极低,采用多方面的对比验证,在科研工作中，单一的实验结果往往难以完全确认，通常需要从多个不同方面的研究结果来对比验证。,避免主观
24、因素的干扰,在科学研究中，任何实验结果都应该是客观的即使实验结果很不理想，也是客观实际的表现，我们必须加以接受，然后再通过调整实验方案来解决研究中的问题假如对实验结果的真实性有所怀疑，也要以严谨的态度，通过科学的方法去查找原因，对确为不真实的部分加以纠正但是切记：在任何情况下都不能以主观因素去干扰实验结果，损害实验结果的客观性,以显微镜观测为例。显微镜观测的视野，通常仅是样品的一个局部。对这个“局部”的选取，应该使其尽可能具有代表性，能够真实反映样品的总体形貌。如果一张照片不足以反映总体形貌，则可以酌情多拍摄几张。但是绝不可以仅仅为了照片的“美观”而着意选取“漂亮”的局部，用主观意念影响实验结
25、果。科学影像摄取与艺术摄影不同，艺术摄影要抓拍最美的瞬间，科学影像摄取则以真实反映样品形貌为第一需求。,真实性、客观性是一切科学研究的生命线，不容以任何方式加以损害大至整体的研究结果，小至一张照片、一个数据，都要保持真实性、客观性这是学术诚信的具体表现,（5）新技术的改进与完善,新技术问世之初，通常不可能尽善尽美，需要历经改进与完善的过程。最初的数码相机像素数很低，像是玩具。短短数年的发展，数码相机在不断改进中发生了极大的变化,第四部分,迎接新一轮技术革命的浪潮,在人类社会的发展历史上，技术进步的速度是愈来愈快的自旧石器时代发端到新石器时代到来，是漫长的200万年；新石器时代之始到青铜器时代，
26、则经历了7000年。工业革命之后，技术进步显著加快，自蒸汽机发明到内燃机问世，只用了约100年时间在信息时代，技术进步更快了。由台式电脑的普及到笔记本电脑的普及仅为大约10年,飞速发展的科学技术使当今时代成为科技发达的时代，科技领域日新月异的面貌是有目共睹的。然而，在科技发达的今天，人们却面临着诸多困境。譬如能源、环保、交通等方面，都有许多亟待解决的问题。在这样的背景之下，新一轮技术革命的浪潮即将到来。,新一轮技术革命将会有两个特征,科技发展尽可能满足社会需求，特别是基本的民生需求科学尽可能向人文回归,科技发展与社会需求密切相关,我国古代经济主要是农业经济，与农业相关的学科，如天文学、农学、地学等，都率先得到发展。西方国家在实现工业化的进程中，急需能源、动力、通讯等支撑条件。在这样的社会需求背景下，电工学、电磁学等科学领域得到迅速发展。,当今时代，信息技术获得飞速发展，是由于信息社会对信息技术的极度依赖和广泛需求新能源开发研究受到高度重视，是由于传统能源日渐枯竭，以及环境保护的迫切需求,社会需求是科技发展的第一动力民生需求应在其中占据重要的份额,让我们一起迎接新一轮技术革命的浪潮,更多内容，请参阅科技创新思路与方法：兼议未来50年科技发展热点一书,知识产权出版社2013年1月出版,谢谢！,
