在科学技术飞速发展的今天，我们该怎样培养孩子的创新思维？不久前，在上海图书馆举办的2019“书香·上海之夏”名家新作讲坛活动中，上海市教育委员会副主任、物理特级教师倪闽景和《科普时报》总编辑尹传红分别就这个话题展开演讲。
创新是人的本能，每个人都能创新
■ 倪闽景
很多人把物理课称为“物理考古”
一个国家的崛起，同时一定是科技的崛起。科技的崛起要靠人才、靠教育。
20多年前，中国科普研究所的一项关于中国公民科学素养的调查显示，我国公民达到基本科学素质水平的比例只有0.2%，与欧共体国家相差21倍，与美国相差35倍。至2015年，我国具备科学素质的公民比例达到了6.2%，缩小了与西方主要发达国家的差距。上海、北京、天津的公民科学素质水平分别为18.71%、17.56%、12%，位居全国前三，已经达到了美国和欧洲国家世纪之交的水平。
从这个角度来看，20年来我国的科学教育取得了很大的进步。然而，尽管我国的科学教育进步明显，但还是存在一些问题。
比如，学校里会用一些非科学的方法来传授科学知识。科学需要做实验，需要探究，而我们的科学老师喜欢用传统的授课方式来讲道理，不喜欢用实验来证明，因为那样太浪费时间。事实上，人在动手的过程中才更能塑造大脑，才能培养实践和探究的能力。
我在美国费城观察过他们的小学生科学课程，那些孩子一个月时间里的上课内容，也许在我们的课堂上花一节课就讲完了。每天，孩子们要上两个小时的科学课，他们带着妈妈的口红、巧克力等来动手做实验，把各种不同的东西溶解在水里、丙酮里、酒精里，观察其中的变化。最后，孩子们会把成果展示出来。尽管有的很可笑，但这就是科学课该有的样子。
此外，我们的教学内容比较陈旧，教学方法比较单一。我是物理老师，很多人把物理课称为“物理考古”，因为我们上课的内容基本上都是两三百年前的东西，新的内容根本没有进入教材。教学方法也很单一，大部分老师就是把公式在黑板上一写，然后让学生开始做题。创新不是因为智商高，而是因为思维不同。
其实，创新的本质是多样化。
学习是塑造大脑的过程，不同的学习过程、学习内容、学习方法、学习程度会在大脑中形成不同的神经回路，而这些不同的神经回路代表着不同的知识结构和思维方法，从而使人对同样的事物产生不同的看法，对相同的问题产生完全不同的解决思路，这就是创新的基础。创新不是因为智商高，而是因为大脑的不同、思维的不同。
日本科学家田中耕一在2002年时获得了诺贝尔化学奖。那时候他只是东京一个普通研究所的一名普通职员，毫不起眼。他从不和学术界沾边，既没有博士学位，也没有硕士学位，只是喜欢埋头做实验。正是源于一次实验失败，田中耕一发明了对生物大分子的质谱分析法。创新的过程就是这样匪夷所思。
总而言之，创新是人的本能，每个人都能创新。
培养创新思维是有基本方法的
培养创新思维是有基本方法的，我们的家长和老师如果掌握这些方法，就可以使孩子在科技创新方面更有成就。
一，阅读科技书籍，观看科技视频。在这里我要特别说明，科技书籍不是《哈利·波特》，而是真正的有关科学知识的书、杂志、绘本。还有各种精彩的科技视频，相信看了之后很多孩子会爱上科学的。
二，经常性地参观科技馆，参与科技活动。这对孩子早期大脑的发育发展十分重要。我发现，在小学、初中、高中阶段有过创新探究活动的学生，将来更有可能在这方面有所成就。
三，建立家庭创新实验室，玩结构性玩具。家里给孩子留一个小角落，买一些显微镜、放大镜以及小的实验玩具，让孩子每周做些小实验，培养对科学的兴趣。美国有车库文化，很多发明都是在车库里完成的。
这里需要特别提醒爸爸妈妈的是，不要只给女孩子买洋娃娃、毛绒玩具，给她买积木、遥控汽车，她也许也会很喜欢。孩子的大脑是被塑造出来的。
四，培养实证和尊重知识的态度。什么是科学？科学不是绝对正确，恰恰是可以被证明正确或者不正确的才叫作科学。证据是科学的核心，任何无法证明的东西，无论它有多么正确，都不是科学的。
五，提供丰富多样的选择，并保护兴趣。科学的特点是有无数的方向可以去研究，科学家不仅仅做编程、研究计算机，研究什么都可以。如果孩子想创新的话，就要寻找他擅长的、喜欢的方向，哪怕这个方向很小。
珍妮·古道尔三四岁的时候，有一天爸爸妈妈到处找不到她，最后发现她在鸡窝里，蹲在几个鸡蛋上孵蛋。她的妈妈并没有责备她，而是告诉她孵鸡蛋需要什么样的条件，她长大后成了一名生物学家。所以，孩子的兴趣是要保护的，家长的态度非常重要。
六，培养持久的学习能力。1921年，“智商之父”路易斯·特曼启动了一项长达35年的天才跟踪研究计划。他在全美招募了1500名智商超过135（普通人的智商在90-110之间）的天才儿童作为研究对象，但是这个“天才军团”几乎全军覆没，没有对社会做出什么创造性的贡献，其中30%的男生和33%的女生甚至没能大学毕业。这个实验告诉我们，智商只是对初期的学习有效，对于一个孩子终生发展真正有效的是持久的学习能力。
创造性人才有哪些重要特征
■ 尹传红
爱因斯坦的奇思异想从哪里来
最近上海正在举办“爱因斯坦的异想世界特展”，我特别建议大家去看一看。据说，爱因斯坦1922年来到中国，只在上海停留了一天，而且正是在上海期间，他得知自己获得了诺贝尔物理学奖。
半个世纪以来，爱因斯坦的名字几乎成了“天才”和“权威”的同义词，他的肖像成了“精英”和“奇迹”的文化象征，他更被看作是我们这个时代的神话。虽然他撒手人寰已经半个多世纪，但他身上那种神秘的偶像光环依然大放异彩、经久不衰。这是为什么？
这要从1905年说起。这是爱因斯坦的奇迹年，也是现代物理学的奇迹年。这一年里，身为专利局职员、年仅26岁的爱因斯坦，一口气发表了5篇划时代的物理学论文。它们在物理学领域作出了历史性的贡献：揭示了微观客体的波粒二象性，推动了量子论的发展；由液体中悬浮粒子运动推测出测定分子大小的方法，彻底解决了原子是否存在的争论；创立相对论，彻底改变了关于时间、空间的传统看法，具有划时代的意义；由相对论推出质能相当性，预示核时代的来临。从这年秋天起，爱因斯坦成为世界性的人物。
爱因斯坦的奇思异想是从哪里来的？让我们从他的成长经历谈起。
爱因斯坦从小就是一个“有问题”的孩子。有人说，爱因斯坦3岁才学会说话，好像很笨的样子。但这其实是一种误解，据他的妹妹回忆，因为他有着巴西利亚口音，很怕别人笑话，所以他说话比较慢。
总的来说，小时候的爱因斯坦是一个沉默寡言、喜欢思考的孩子，但是他对正规的学校教育感到格外苦恼，对德国当时军事化管理的学校制度也十分反感。他特别厌恶需要死记硬背的课程，并以不好的成绩和课堂上的对抗行为，来表达他对那些课程的蔑视。对于老师讲的那些早已熟练掌握的知识，他则表示不屑一顾。所以他在一生中经历了最困难的少年时期。
爱因斯坦回忆小时候对他产生较大影响的几件事，其中有一件是关于指南针的事。当他只有五六岁的时候，父亲给他看了一个装有指南针的罗盘，他发现无论怎样转动罗盘，指南针总是指向南北方向，这使年幼的爱因斯坦惊讶不已。他将高深莫测的指南针与童年时那些习以为常的现象（如物体自由下落、月亮却挂在天上）进行了对照和思考：“我现在还记得这件事给我一个深刻而持久的印象，一定有某种东西深深地隐藏在事物后面。”
多年后爱因斯坦的同行彭罗斯这样评论说：“不是现象的某种内在奇异性使人感到好奇，而是这个现象同已有的概念框架之间有一种明显的冲突，使人感到好奇。”这种冲突引起了爱因斯坦的好奇心，它“反过来作用于概念世界”，然后促使爱因斯坦做出了划时代的成就。
爱因斯坦的思维模式与儿童的联想很类似。他曾经以自嘲的口吻说：“为什么创建相对论的人不是别人，而是我呢？我认为主要的原因是，一个正常的成年人不会研究空间和时间的问题。但是我的智力发展滞后，所以到成年后我才开始对时间和空间的问题产生好奇心。”看起来，爱因斯坦是把童年的好奇心和敏感性，与成年人的研究方法结合在一起了。
爱因斯坦正是由于以下几个重要因素，最终具备了成为一名科学家的素质。这些因素包括：一，对所发现的科学问题有长期兴趣；二，从与他人的讨论和资料阅读中汲取灵感；三，在家庭环境和学校适宜的氛围中形成对科学研究的热爱，并从中获得快乐。爱因斯坦曾经回忆说，他后来在瑞士上的中学有自由讨论的氛围，没有强迫他学习要得高分，从而使他对科学产生了兴趣。
“安全性错误”是创造性思维的巨大阻碍
所谓创造力，大致是指以下三种现象。第一种，这个人有不同寻常的想法；第二种，别人司空见惯的事物，对他来说却有独特的体验；第三种，像爱因斯坦、达·芬奇这样的天才，改变了某个文化领域，并且成为这个领域中的重要人物。
研究创造力的学者还指出，天才或者创造性人才的出现是多种因素共同作用的结果。比如，他具备相当强的联想能力和综合能力，能看到事物的相似性和差异性，眼光特别独到。同时，他还具有审美能力、好奇心、批判性思维等等。这些都是创造性人才的重要特征。
我撰写的“青少年创新思维培养丛书”，选取了75位在不同领域取得杰出成就的人物，主要叙述了他们的创新故事和成才之路。
比如美国著名的女性细胞遗传学家芭芭拉·麦克林托克，她一生致力于玉米研究，终生未嫁，所以被称为“玉米夫人”。玉米为什么会有不同的颜色？经过长期研究，这位女科学家提出了一个匪夷所思的理论叫“跳跃基因”。她认为玉米基因不仅是不稳定的，而且可以在各个基因之间跳跃，甚至可以在染色体之间跳跃。这个理论由于过于超前，在当时广受质疑和嘲笑，甚至一些学术会议都不让她参加。一直到30多年后，跳跃基因的现象得到了证实，已经81岁高龄的“玉米夫人”终于获得了诺贝尔生理学或医学奖。
这个故事带给我们的创新启示是，这位“玉米夫人”具有无比的勇气和毅力，她跳出了惯常思维去看待特异的生物学现象，持之以恒地进行研究，并最终取得了突破。创造性思维有很多种，包括发散思维、逆向思维，各种各样的创新思维都能帮助科学家取得重大的科学突破。
还比如气象学家和地质学家魏格纳，他在第一次世界大战时参军并且负伤，养病期间无意中看到一张地图，他留意到非洲大陆西岸和南美洲东岸的海岸线很相似，由此推测大陆原本是相连的，并于1915年出版了《大陆与大洋的起源》一书。
他一开始提出这个观点的时候遭到了普遍嘲笑，大家都认为他是一个门外汉。因为他是气象学家，他在研究中发现有些化石和岩石的种类，与当时这些大陆的气候并不匹配。例如，在北冰洋的斯瓦尔巴群岛上发现了一些动物化石，这些动物过去只生活在热带地区，它们怎么跑到极地去了呢？另外，在沙漠上发现了一种沉积岩，这是过去冰河时代著名的沉积物，怎么跑到热带沙漠里了呢？恰恰因为这种跨学科的创新思维，使他取得了惊人的成就。
很多时候，创造性思维是建立在一定知识基础上的，但是更重要的是要学会从不同角度看待问题。很多人都愿意去犯“安全性”的错误，出于从众心理，和其他人一样去做事，哪怕犯错也是安全的，所以不愿意去质疑别人。但从科学研究的角度来讲，这是犯了很大的忌讳，这也是创造性思维的一个巨大阻碍。只有突破这个阻碍，才能获得更多的新的科学发现。
（原载《解放日报》2019年09月20日14版）
