科学教育的发展,不仅需要家庭、学校、社会共同形成合力,更需要创建多样化的科创生态,实现人才和科技的新突破。
——倪闽景 第六届IEIC大会主旨演讲
全国政协委员,民进上海市委副主委,上海科技馆馆长
倪闽景 | 第六届IEIC大会科技教育论坛主旨演讲
各位嘉宾,各位老师们:
大家上午好!
今天主要想和大家讲四个故事。
第一个故事,是讲磷元素的发现者。大家知道磷元素是德国商人,同时也是一位炼金术术士,亨尼格·布朗特发现的。他观察到人的尿液是金黄色的,由此猜想尿里是不是有黄金。于是,他疯狂收集了5000L人的尿液去提炼,最后没有提炼出黄金,却提炼出了一种全新的元素——白磷,那是在1669年。
几乎同一时间点,牛顿在1668年完成了对万有引力定律的研究,也开始炼金。牛顿所有的手稿里面1/3是研究科学的,2/3是研究炼金术的。
但是研究炼金术的牛顿却什么都没有发现,而这个不是科学家的德国商人却发现了磷元素。这个故事告诉我们什么?
第一,科学教育不是高科技教育。我们现在的学校,会花大量的财力,比如50万元买一个3D打印机,而我们的孩子只要按一个按纽就可以了,实际上这不是科学教育。科学教育的本质是发现现象,建立现象和概念之间的关系。亨尼格·布朗特就善于发现现象,由尿液的颜色是黄的,猜想到尿液里面有黄金。尽管他的想法是错的,但是促成了最终科学的发现。
第二,科学研究具有不确定性。我们现在科学研究的问题在哪里?比如说,我们有高校在很长一段时间,做科学研究时,对于要买多少试管、要买什么药品全部是事先定好的。这会导致科学研究结果吗?因为一旦所有的东西想清楚了,结果也就很清楚了。而科学具有很大的不确定性。科学家精神最重要的是什么?是牺牲精神。1万个科学家里面,只会有1个有大的成就,其余9999个可能一辈子碌碌无为。不是说我们的孩子从事科学研究就一定会有发现,如果一辈子没有发现,你愿意从事科学研究吗?这需要巨大的牺牲精神。
第三,创新是行动,不行动永远没有创新。你看到这个尿是黄色的,你就去炼,尽管最后炼出来的不是黄金,但是会有新的发现——创新如果一直停留在大脑中,不会有创新。
亨尼格·布朗特发现磷的故事,告诉我们最根本的启示是,创新不怕愚蠢,创新最怕相同。如果,我们今天在座的人都是极其聪明的,但是我们的想法是一样的,你做的我也做,那么我们就不会有创新。
第二个故事,是讲2023年诺贝尔奖生理学或医学奖的获奖者之一,卡塔琳·考里科。她和另一位获奖者,德鲁·韦斯曼一起发现了核苷碱基修饰,就是对RNA一个小的核苷进行修整,导致人类用mRNA的时候产生的副作用大大减少,使得mRNA在新冠病毒期间仅用了半年的时间转变成了疫苗,拯救了人类。
为什么要说卡塔琳·考里科呢?考里科是匈牙利人,她爸爸是一个屠夫,考里科从小就跟着学做屠夫的下手。后来她成为了科学家,但她在匈牙利拿了博士学位后,1990年迁到了美国,在宾夕法尼亚大学医学院做了一个普通的兼职教授。说是教授,实际上没有正式教职。她在很长一段时间里,都拿不到经费,写的文章都很难发表。1995年,她的教职降到了最低,2013年提前退休。
这个故事告诉我们什么?创新没有天选之人,每个人,甚至是没有拔尖创新能力的人,都可以创新。一个人之所以能成为“拔尖创新人才”,是因为他有了拔尖创新的成果,而且这个成果必须得到大家的认可。如果他有了拔尖创新的成果,但是没有人认可他,我们也不会认为他是“拔尖创新人才”。
现在为止,教育界普遍认为“拔尖创新人才”都是天才,所以会想尽办法在初中里找最 优秀的孩子,挑出来集中到几所学校去培养,这个做法一直存在争议。因为没有所谓的“拔尖创新人才”,成为“拔尖创新人才”的人中,有聪明的人,也有笨的人。
在这个层面上,对于“拔尖创新人才”的理解,实际上是我们教育最核心的内容。我们每年有这么多高考的状元,但是很少有成为“拔尖创新人才”的。
2019年,诺贝尔奖获得者丁肇中先生在复旦大学做了一次讲座,他在讲座上说了一句话:我几乎认识每一位活着的诺贝尔奖获得者,有90多位,其中考试考第一名的一个都没有,考最后一名的有几个。创新的特点不是他优秀,而是他的想法和我们与众不同,他愿意去从事。
当然,现代的科学和亨尼格·布朗特那个时代还是有一些不一样的。在400年以前,只要有个望远镜,去看星球、看月球,就会有新发现;只要有一个显微镜,去看人家从来没有看过的世界,就会有新发现。但是,我们现在已经身处不同的时代,这个时代的创新还是要有三个很基本的要求:
第一个,要有基本的思维能力。没有基本的思维能力是不可能有创造发明的。而这种能力,来源于我们的学科教育,语文、物理、化学、数学,我把它们称为“硬课”,只有这些“硬课”才可以让我们构筑强大的思维能力。
第二个,要有先进的工具。我们现在的科学如果离开先进的工具,是不可能实现的。
第三个,要有坚韧不拔的行动和毅力。在有了基本的思维能力、先进的工具后,想要获得重要的突破,还需要我们有坚韧的行动,不抛弃、不放弃,像考里科这样,花了30年研究mRNA。请大家注意,一旦热点出来,往往已经不再是一个重大发现了,比如说现在的人工智能ChatGPT。真正的重大发现都是很冷僻的。因为太冷僻了,人家都不注意、不关心,当你走在最前沿的时候,会发现是“无人区”,这个过程要忍受很漫长的寂寞。
第三个故事,是一张叫《暗淡蓝点》的照片。我动员大家去上海天文馆观看。天文馆每天有40万人抢4000张票,经常有人投诉买不到票。为什么上海天文馆有这么多人愿意去看?因为它是一个思想馆,是一个人文馆,而不仅仅是科技馆。我这里讲一个展品,叫《暗淡蓝点》,在天文馆“征途”展区的最后一站,从展区出来的时候,回头一看,一个探测器“旅行者一号”挂在天空当中。故事讲的是1990年2月14号,“旅行者一号”将要飞离太阳系,这个时候能源已经很少了,行星天文学家卡尔·萨根要求NASA用仅有的能源把“旅行者一号”转过头来,拍一张太阳系的全家福,然后就有了这样一张照片,其中地球所占的位置只有这张图片里面的0.12个像素,是非常暗淡的一个像素。
照片发布以后,卡尔·萨根专门写了一首诗。这首长诗里面的一段,在天文馆里也可以看到。他说,“再看看那个光点吧。它就在那里,那就是我们的家园,我们的一切。你所爱的每一个人,你所认识、听说过的每一个人,漫漫历史长河中的芸芸众生,都在它上面度过了自己的一生”。
这个故事告诉我们什么?科学需要人文的滋养,科学本身就是十分深刻的人文。我们现在一讲到科技创新,满脑子是要培养科学家、工程师。我告诉大家,全球出现过5个世界科学中心,最早是意大利,后来是英国、法国、德国、美国,这五个世界科学中心涌现的时候,首先涌现的是人文和艺术的创新,这个世界要允许科技创新,更要鼓励人文艺术创新,包括我们的教育创新。我们现在的科学教育,所有的物理、化学、大学课程几乎都来自于西方,我们的教育是跟着别人的,凭什么人才超越别人?凭什么科技超越别人?只有教育先创新,人才和科技才能创新。
亚里士多德在《形而上学》里讲到,哲学和科学的诞生需要三个必不可少的条件:好奇、闲暇、自由。好奇是很容易的,我们每个人看到一个奇怪的现象,都会表现出好奇,好奇心不需要培养,你只要不扼杀它就可以,所有人对一个奇异的现象都会有好奇。但是闲暇和自由是很难得的。
反观我们现在的孩子,他们有闲暇吗?有自由吗?所以,我们一讲到科学,大家首先想到的是数学公式和复杂的仪器,这两项东西一出来,很多人就吓跑了。实际上,科学最重要不是公式,只要按照理性的学习过程,就可以掌握科学的公式,哪怕是爱因斯坦的广义相对论。复杂的科学仪器也是同样,只要按照某一个学习路径,最终都会掌握,而真正难的是我们的想象力。
最后一个故事,是上个月我在嘉兴参加一个会议的时候,著名的作家余华讲的。他引用了《一千零一夜》的故事,说的是巴格达有一个富人坐吃山空,变成了穷人,晚上总做一个梦,梦里出现了一个智者对他说,你现在没有钱,赶快去开罗,你的财富在开罗。第二天他就去了开罗,第一天晚上他住在庙里,庙里来了很多小偷,警察把小偷和他一起抓起来。富人说我不是小偷,警察问他来干嘛,他说我做了一个梦,告诉我,我的财富在开罗,我就来了。警察局长嘲笑他是一个笨蛋,说我也天天做梦,梦到我的财富在巴格达,而且就在一个银灰色砖墙的院子里,东边一棵柏树下面,挖下去就是财富。富人一听,这不就是我家吗?他赶快回家一挖,果然挖到了宝藏。
这个故事告诉我们什么?最 好的科学教育就在我们身边,最重要的科学教育的力量就是我们自己,宝藏就在我们身边。
我们的教育优势在哪里?
第一个优势,全世界再也找不到一个民族,能有我们的孩子那样刻苦耐劳。请注意,这是我们的优势,我们的孩子能够忍受别人无法忍受的艰辛。
第二个优势,我们人多。哪怕现在出生率已经很低,原来一年要出生2000多万人,现在一年只有900多万人,但这个数量也是非常可观的。我们每年有900多万的孩子诞生,他们都有刻苦耐劳的精神,我们的老师都在全心全意为孩子的未来开展教学,这就是我们的“宝藏”。
我们要把“宝藏”转化成科技创新,只要一步,就是多样化。如果老师的教学方法都是一样的,那是行不通的。如果大学永远只看分数,更是行不通。在这个层面上,如果我们到现在还没有想清楚,我们在科技教育、科技创新方面永远会碰到瓶颈。我们需要的是多样化,我们每个人、每个孩子都可能有创新拔尖的机会;我们每个人、每个老师都能够为拔尖创新做奠基。
对于科学教育来说,不仅仅是要培养科学家、工程师,也要培养规划科技战略的人、制定科技法规的人、制定科技金融政策的人。科技产业的壮大也需要科技创业孵化方面的人才,也需要科技哲学、科技传播、科幻创作方面的人才,只有形成一个科创的生态,我们国家才能够成为世界的科技中心。
我们应该将希望寄托于每位老师、每个孩子身上,而不是寄托在100个人身上,寄托在我们认为的天才孩子身上。所以如何来破解瓶颈?如何实现科学教育的创新?我相信,今天这四个故事会给大家带来一些启发。
谢谢大家!