教育改革背景下的智能工程论初探

2015-05-11徐章英顾力兵

现代基础教育研究 2015年2期

徐章英，顾力兵

（江西省教育科学研究所，江西南昌330046；南昌师范高级专科学校，江西南昌330103）

教育是古老而又年轻的事业，她承载着国家和民族的希望，哺育着人类的未来，任重而道远。21世纪的中华民族正在迅速崛起，中华民族伟大复兴的号角已经吹响，在这充满着机遇、挑战和诸多不确定因素的年代，我们的教育能为21世纪和我们的祖国培养合格人才吗？问题是沉重而严峻的，人们呼唤着、思索着、探寻着、期盼着，振聋发聩的“钱学森之问”曾震撼了神州大地，但至今还在炎黄子孙心中回荡。出于一位教师和公民的责任感和自己解放自己的朴素感情，在20世纪的80年代，笔者走近了钱学森，走进了思维科学，引发了将钱学森的教育学术思想引入到教育领域中来，借助于系统科学、思维科学、大成智慧的研究成果指导教育、教学改革的思考——“智能工程”探索。30多年来，我们一直向着这个可望而不可及的目标，不问结果地艰辛跋涉、执着追寻。现就“智能工程”的实践孕育、理论探索、技术开发、应用研究4个方面作一介绍。

一、实践孕育

“智能工程”源于教育实践中诸多矛盾、困扰引发的对改革教育的思考：在我们几十年的教学实践中，曾千百次经历着反复出现的一个司空见惯的现象：那就是每次测验考试之后教师就会恍然大悟，即原以为自己已经教过多遍学生本该掌握的知识，事实上不少学生却并未懂得，这几乎成了“课堂之谜”。事实充分说明了我们教学工作的可靠性较差、效率较低、质量不高的严峻现实。正因为每节课都留下了一些隐患，积累起来就会使问题成堆，导致“学生负担过重”这样一种必然结果。

尽管教育行政部门出台了不少政策和无数改革措施，特别是课程改革高潮迭起，出现一片欣欣向荣的繁荣景象，但“素质教育轰轰烈烈，应试教育扎扎实实”的尴尬局面依然万分严峻。我们的教育评价至今还主要依靠“分数”这一把尺子、“升学”这一个模子，非常令人遗憾。我们不禁要问：教育究竟怎么了？为什么在经济、技术领域飞速发展变化的今天，我们的教育却还是半个世纪如一日地说不完的“学生负担过重”呢？美国著名黑人领袖马丁·路德·金曾说：“一个国家的繁荣，不取决于它国库之殷实，不取决于它的城堡之坚固，也不取决于它的公共设施之华丽；而在于它的公民的文明素养，即在于人们所受的教育，人们的远见卓识和品格的高下，这才是真正的利害所在，真正的力量所在。”每一位教育工作者都会非常强烈地感受到教育实践对教育改革的呼唤；都会非常强烈地去探求：问题在那里？原因是什么？出路又何在？

教育改革涉及一个复杂巨系统的探索，绝非一朝一夕之功，更不是仅凭“追新”所能奏效的。我们应以解破教育难题为己任，锲而不舍地进行全方位的深入研究和探索。任何科学革命的前提就是原有的概念、理论体系在新的现实问题面前显得软弱无力，使人们产生了普遍的怀疑，迫使人们不得不从新的角度去寻求解决问题的新途径。

钱学森曾说：“教育科学中最难的问题也是最核心的问题是教育科学的基础理论，即‘人的知识和应用知识的能力是怎样获得的？有什么规律？’解决了这个核心问题，教育科学的其他学问和教育科学的其他部门都有了基础和依据。没有这个理论基础，其他也都难说准。”任何简单的行政命令和就事论事、零打碎敲的做法都将无济于事。对此，我们认为，尽管造成学生负担过重的原因是多方面的，应该说是一个综合性的社会时弊，但从教育战线自身来看，很重要的一个原因是我们对“人怎样思维、学习怎样进行、人才怎样成长”等一系列问题知之甚少甚至一无所知。正由于此，才产生了一系列问题。就是在这种盲目性的驱使下，才不得不求助于“题海战术”、“大运动量”等办法。对待“人才培养”这样一个非常复杂的问题，我们却采用了一种最简单的办法：一刀切、一窝煮、一把尺子、一个模子，只是因为人的高度主观能动性掩盖了许许多多实际存在的矛盾。中国教育的贫困就在于观念的贫困，理论的贫困，没有独立的人格和自由的思想，这才是最大的贫困。

教育的对象是人，而且是人的群体，要有效地培养人才，就要研究人，研究人的思维规律、学习规律、人才成长规律。只有研究人，才能培养人；只有研究教育，认认真真按教育规律办事，才能有效地办好教育。因此，从教育内部来看，根本出路在于探索思维规律，把握人类智能的结构与机理，以及人才成长的规律。只有掌握规律，才能赢得主动。学生负担过重问题的解决有赖于“人”这样一门复杂科学的探索和主体科学的发展，远不是简单的行政命令所能奏效。我们应跳出教育看教育，走进系统科学、思维科学，大成智慧学，将钱学森的教育思想引入到教育领域中来；走进系统科学、复杂性科学，将有利于我们开拓视野，启迪思维，走出封闭，走近真理，有所突破，有所创新。“智力工程”的提出是教育实践的呼唤，是时代的呼唤，是教育改革之必然，也是教育科学自身发展之必然。钱学森也曾9次来信对“智力工程”的研究给予指导和鼓励，他认为：“这是看问题的正确方向。”1991年，“智力工程”被列为国家自然科学基金资助，开启了30多年如一日的艰辛探索历程。

二、理论探索

1.教育必须由封闭走向开放

1969年，普里高津教授在“耗散结构理论”中提出：任何有机系统要实现内部的有序化，要进步和发展，就必须同外界进行物质、信息与能量的交换，即保持系统开放。但开放也只是系统发展的一个必要条件，要使系统产生质变，进入新的平衡状态，还必须使系统远离原有的平衡状态，经过一系列非线性变化，通过涨落产生突变。而“开放”是系统进化的必要前提，正是“开放”使系统从丰富多彩的万千世界中吸收丰富的营养和动力，从而带来盎然生机，这是具有普遍意义的客观真理，也是普遍的方法论原则。

教育面对社会群体的智能开发和人才培养问题，涉及一个复杂、多元的动态巨系统的探索，理应成为一门复杂的交叉科学、综合科学，甚至是前沿科学。因为当今任何一个复杂问题的解决，都离不开社会科学、自然科学和工程技术的交叉、综合和渗透。但在很长一段时间里，我们的教育却只局限在社会科学领域内，唯上、唯书，从经验和教育史的资料中进行纯思辨式的理论探讨，较多的是经验性的描述和指令性的规定，几近政策解释学，是比较缺乏理论思维和科学依据的；抑或是用拿来主义的办法从国外引进一些教育理论进行介绍、诠释，完全失去了自己的民族特色。复述传统之言，或转述西方之说成了中国教育的主流意识，任何建立原创性体系的企图均将遭遇冷落、歧视甚至扼杀的命运。正由于这些，中国教育失去了自己的个性和特色。

素质教育的提出回归了教育的本真，“以人为本”的回归，恢复了教育的本来面目，这无疑是一场伟大的历史超越。但事隔不久，素质教育又是议论悖论不断，名目繁多的创新教育、自主学习、研究性学习、网络教育、翻转课堂和各种各样的“主义”、“模式”接踵而来，层出不穷，在课程改革的大旗下，更是五彩缤纷，高潮迭起，教育几乎成了魔方，简直到了一天一个样的程度，特别是有人竟然要校长们按商业模式运作，拼命为创“品牌”奋斗，随之而来的是各式各样的比赛、评估，教育强区、教育强市、名校、示范校比比皆是，致使教师们天天疲于奔命，迎接各种检查、评比，甚至奉命造假，苦不堪言。在市场经济意识驱动下，人们对利益追求的无限扩大和拜金主义的影响使某些学校领导和教师对金钱、名利的追逐欲越来越强烈，教育的功利性大肆泛滥，只要名利，不要事业；教书、办学只是为了盈利、赚钱；读书、学习只是为了考试、升学、就职、谋生等。教育也由一方神圣的育人净土蜕变为耀眼的名利场，功利思想和行为都在严重地扭曲着教育事业的崇高和神圣，严重侵蚀和危害教育事业的健康发展。凡此种种固然有其可以理解的无奈，我们更无意否定课程改革的大方向和这种可贵的创新热情，但教育是培养人的千秋大业，是为国家和民族奠基的事业，我们不能没有理性的、冷静、慎密的思考和求真务实的科学态度；不能不正视在功利驱使下的跟风赶浪、趋炎附势的疯狂追逐和学术、权术、人术、钱术捆绑下的诸多乱象、怪态。因为所有这些带来的只是形式主义的点缀、装饰甚至腐败。这说明我们对教育规律还缺乏应有的把握，因为规律总是比较稳定的。正因为对规律的无知和漠视才导致了诸多完全违反规律的盲动而不自觉。这些正是教育的封闭带来的严重局限。

而第一线的广大教师更是被封闭在书本和学校的大门之内，在片面追求升学率的重压下抬不起头来，孤陋寡闻，因循守旧，目光短浅，急功近利，囿于实际经验，拒绝理论思维。教师们也只想回答“怎么办？”，只想要“来得快”的“快餐”，至于“为什么？”、“是什么？”的问题他们似乎很少顾得上。

广大学生更是被禁锢在教室和课堂中，考试、升学成了他们生命的全部，远离自然、远离社会，沉重的课业负担严重扼杀了右脑功能的发挥和创造能力的培养；更为严重的是：如此封闭的学习和成长环境剥夺了他们童年的欢乐，致使有的学生走进了网络世界，整天沉湎于虚拟的魔、幻、怪和色情、暴力的世界。

综上所述，对教育来说，最大的贫困莫过于观念的贫困，中国教育的最大悲哀就在于没有自己的主义，未能形成自由的思想和独立的人格。在如此封闭的环境里，我们的教育怎么能发展？怎么能前进？现代化的思想方法和工作方法要求整体观念和跨学科的研究，要全方位思考、立体化工作。因为世界是多样的、全息的，这就要求我们思考问题的角度和着眼点必须高瞻远瞩。在时空上，既有纵向的、面向未来的、紧紧跟随时代脚步的“创新眼光”，又有横向的、面向世界的、全息的、全方位的“系统眼光”。即不仅要看到一点、一线，而且要在系统中有联系地、立体地、动态地看问题。这是我们研究问题的基本思考。例如，教育的社会性问题就是坚持教育的社会主义方向问题。因为教育的对象是社会的人，不承认这一点就不是一个清醒的马克思主义者。社会教育应该给大多数人以智慧、信心和力量，但目前某些学校只着眼于培养少数尖子学生，忽视甚至放弃大多数学生的做法，是完全违背教育原则的，也是一个教师的良心和道德所不容许的。但同时，我们又必须看到问题的另外一面，即在“人怎样思维、学习怎样进行、人才怎样成长”等一系列问题上还有其一定的自然机制，即自然属性的一面，这同样是不可忽视的。我们必须在一个开放的大环境里，用全息的眼光，从综合科学的角度研究教育，才能比较符合事物的本来面目，从而在新的基础上建立教育科学的基础理论。

总之，教育要改革和发展，必须由封闭走向开放：向世界开放，向未来开放，向社会开放，向自然开放，向现代科学技术开放，充分吸收现代科学技术的最新成就。只有以全人类的知识和信息积累为基础，以集大成、得智慧的大气派、大思路、大智慧使教育从政治的附庸和经济的侏儒的封闭圈中走出来，走向开放的大系统，彻底改变那种线性的，甚至是点性的简单思维模式，远离原有的平衡状态，才有可能使教育有所突破并取得一些实质性的进展，从而确立自己独立的人格，创建一门研究人类自身的主体科学，建立起具有时代特色和中国特色的教育科学基础理论，开创属于中国人自己的教育未来，这才是教育的希望所在。

2.从系统整体角度探索精神奥秘

将系统科学、思维科学、大成智慧引入到教育研究中来，特别是作为教育基础理论的素质教育更需要系统科学的滋养。只有摆脱还原论和西方理性主义的羁绊，从系统整体的角度探索精神的奥秘、智能的奥秘，对人类智能和素质教育加以探讨和诠释，才能为素质教育及其实施提供理论支撑。现从系统论的眼光、整体视野出发就素质及人类智能作出某些解读和阐述。

素质教育是“以人为本”的教育。但在人类知识中最缺少的也就是关于人自身的知识，“认识你自己”成了一个古老而常青的课题，致使知识、智力、能力、智力因素、非智力因素等问题成了多年来教育界普遍关注和争论不休的热点，简直成了“世纪话题”。

现代系统论告诉我们，系统的特性不仅取决于它的某些零部件，更重要的取决于它的结构；取决于这些零部件的某些联系的特性。也就是说，系统的特性是系统中诸要素共同作用的整体特性。据此，人类素质决非单一因素构成，而是一个有结构、有层次的整体。不少专家曾就人类素质提出了几十个指标体系加以描述，未免使人有些眼花缭乱，无所适从。我们认为：凡规律都有一种简约的、和谐的美。19世纪印度哲学家辨喜也说过：“最伟大的东西是世界上最简单的东西，它和你自己的存在一样简单。”因此，我们认为人类素质主要包括两大部分，一是见诸于物质的身体素质（犹如计算机的硬件）；一是见诸于精神的智能素质（犹如计算机的软件）。前者是基础，是依托，是根基，舍此一切均将化为乌有。因此，健康教育至关重要。教育应该培养学生拥有一个健康的体魄足以支持一辈子的事业。为备战中考、高考不惜以牺牲学生的健康为代价而擅自取消体育课和剥夺学生睡眠时间的做法严重违背了教育原则。如我国著名心理学家潘菽教授所言，智能素质乃人区别于机器和动物的本质特点所在，智能的研究更有其特殊的价值。

从系统论的观点看，人类智能同样是一个整体，是一个有结构、有层次的、有规律地逐步发展的动态系统。它不仅在时间上表现自己的历史性，而且在空间上展开自己的多样性，是一个复杂、多元的、动态巨系统。为了从整体上把握人类智能的方方面面，我们提出“人类智能系统”概念并阐述如下。

首先，必须将环境引入到智能问题的研究中来，因为按现代系统论的观点，对任何一个系统的研究都离不开对环境的考察。“个体只有在与环境、背景的关系中才能得以存在、定义、描述和认识。”“系统和环境是不可分的，不能脱离系统所运行的环境来谈系统的性能。系统的复杂性不仅仅体现在系统本身，而且也体现在环境方面。”“智能系统一方面要从所运行的环境中获取信息（感知），另一方面要通过自己的动作（作用）对环境施加影响，互相作用，共同进化。”只有在人与自然、社会这样的大系统中进行考察、审视、研究智能，才能透视人类智能的全貌及其本质特点和相互作用规律，才可以避免孤立地“就智谈能”或是“就能谈智”的弊端；才不致陷入逻辑的矛盾和淹没在概念的循环中。只有在人与自然、社会相互作用的大系统中研究人类智能，我们才能清晰地认识到，人类智能就是在和社会、自然相互作用过程中逐步发展建构的认识客体与改造客体的功能体系。所以，只有“智”与“能”的统一才是一个完整的过程，“智”见诸于认识世界；“能”见诸于改造世界。只见“智”不见“能”，或是将“智”定义“能”，或是将“能”定义“智”，都是片面的、不科学的。只有将“智”与“能”整合为人类智能系统才能从整体上把握人类智能的本质。

人类智能除了人与环境之间存在着复杂的联系之外，还存在着各个子系统之间错综复杂的联系。这些子系统包括：输入系统（人的眼、耳、鼻、舌、身等感觉器官接受的外界信息均由此输入大脑，形成各种感知觉系统）、加工系统（包括左脑的逻辑加工与右脑的非逻辑加工两大子系统）、存储系统（包括短时记忆和长时记忆）、输出系统（包括口的表达、手的操作及人际交往等各个子系统）。特别值得提出的是对人来说具有至关重要的人的动力系统（人的目的、动机，诸如理想、志向、兴趣等）和控制系统（包括人的情感、意志等），如图1所示。

图1 人类智能子系统关系图

输入系统是人类智能的门户、智慧的窗口。离开了对外界信息的吸纳，人类智能就成了无本之木、无源之水。只有在一个开放的大系统中广泛吸取营养，才能为系统带来盎然生机。人类智能也不例外。所以必须让学生从封闭的家庭、学校中解放出来，让他们在大社会、大自然中吸收丰富的营养，才能使他们变得聪明起来。如，将他们封闭在家庭、学校大门之内整天背书、做题，过着两点一线式枯燥无味的生活，必将使学生的智慧陷入枯竭状态。解放学生的大脑，解放学生的双手，让学生在沉重的课业负担下解放出来实乃当务之急。

加工系统是人类智能的核心。值得特别注意的是加工系统中的非逻辑部分，这是右脑的功能所在，“创造”就产生在左右两半脑协同工作的最佳状态。非逻辑系统的开发与训练是现行教育中比较忽视的部分，是一块未加开垦的处女地。所以有人提出，现在我们正面临着右脑革命。这是一个非常值得注意的问题。由于片面追求升学率而造成的学生负担过重现象，必将严重扼杀学生右脑功能的发挥与创造能力的培养。长此以往，我们将会感到一种深深的历史的内疚。但切忌从一个极端走向另一个极端，丢掉了任何半个脑袋的教育同样是不完整的、偏废的教育。

输出系统是人类智能的归宿。人类的智能就是按照人如何改变自然界而发展的。手和口都是人类智能器官，在大脑皮层占有很大代表区。口的表达和手的操作能力的培养都至关重要。良好的表达能力是一切成功人士的重要标志；而手的出现，更是人区别于猿猴的主要标志之一。它在认识世界和改造世界的过程中发挥着巨大的作用，行乃知之始，是手教会了脑，正是实践带来了人类对客观世界真理性的认识。而人又是社会的动物，他不能离开人类社会而生活，因此人际交往能力、交流合作、团队精神的培养在现代社会显得尤为重要。所有这些均属于输出系统的功能，也都是人类智能的表现。

动力系统是人类智能的源泉；是“人”区别动物和机器的关键所在。因为人的任何活动都是有目的的，伟大的目的产生伟大的力量已为众之共识。美籍华人李玲瑶曾说：“我们很难设想一次篮球比赛可以没有篮圈，也很难设想一架飞机起飞可以没有目的地。那么，在漫长的人生道路上怎能没有人生目标呢？”理想是生命之火，智慧之母，对学生的教育应该在打开智慧的发动机上狠下功夫，而不要老是在“背书”、“做题”等工作上大做文章。遗憾的是：在我们众多的教学大纲中，却唯独没有关于如何形成学生人生目标和志向的阐述，这实在是教育不应有的缺失。当前课程改革提出“情感、态度、价值观”三维目标的核心理念，已将单纯重视知识的教育提升到了一个新的高度，但为能体现其间的关系和结构，更应强调“动机第一”。应将“如何根据学生生理、心理特点诱发学生的兴趣、好奇直至逐步引导学生形成自己的人生目标”放在首要位置。因为这才是教育的根本，教育的灵魂。教育只有点燃学生心中的太阳，让他们远离低俗，走向高远，仰望天空，才可能让他们有足够的免疫力在漫长的人生道路上抵御各种诱惑、抗拒各种不良影响的侵蚀，从而获得健康成长、持续发展的力量。当前不少学生中出现的“郁闷”、“无聊”、“迷茫”乃至“网瘾”、“性问题”等无不出自于学生理想的缺失所导致的免疫力低下。马加爵在临刑前的自白“人生最大的失败在于没有理想”就是最有力的佐证。

控制系统是人类智能的调控器，是人类智能的支柱和加油站。因为任何创造都离不开巨大的感情冲动；任何成功都离不开顽强的意志努力。“情能育思”已为众之共识；一个感情淡漠的人是很难有所建树的。“情商”（EQ）概念的脱颖而出是时代的呼唤，补上了智能研究缺失的另一半。已有研究结果表明：情绪或情感缺乏就会导致思维功能障碍。而要成就任何一项事业，都必须经历磨练。因为世界上没有笔直的路可走，在漫长的人生路上难免坎坷，在困难和坎坷面前靠什么力量跨越灾难？精神力量。未来社会是一个变化无穷、充满竞争的社会。要适应未来社会的需要，就要培养学生具备随时准备迎接挑战的顽强意志。

综上所述，作为人类智能系统特征的整体描述，我们提出“SQ”（系统商）概念，以实现“EQ”与“IQ”的整合。“人类智能系统”与“SQ”概念的提出正是人类智能研究综合、创新之必然，以此避免“只见树木不见森林”所导致的诸多弊端。如，我国教育界曾将智力界定为观察、注意、记忆、思维、想象等5个力，这是正确的，也有着明显的局限；之后又有“智力因素”与“非智力因素”之争；曾几何时，人们将“智商”奉为至上，但不久就发现智商高的人不一定有很高的事业成就；继之，又提出“情商”概念，甚至认为一个人的成功主要取决于“情商”的高低，这似乎又从一个极端走向另一个极端。其实，“智力因素”与“非智力因素”，“智商”与“情商”都是智能系统不可或缺的两个方面，完全不应将其对立起来视之为互相排斥的因素，而要善于互补，善于整合。“IQ”、“EQ”均反映了人类智能的某一局部，均有其正确的一面；也有其不足的一面，均应取其长而补其短。中国是有着五千年优秀文明的伟大民族，整体思维正是东方思维的优势和特色。IQ——EQ——SQ的演化，这是人类对智能问题认识的必然发展；是科学发展的必然，也是东方民族的必然选择。

素质教育是以人为本的教育。从符合人类素质的整体结构的科学规律办事，素质教育应着力于人类智能的整体开发与全面培养。首先要为学生创设一个开放的、具有丰富刺激的大环境，让学生在大社会、大自然中吸收丰富的营养；既要重视左脑逻辑功能的开发，又要千方百计开发右脑的非逻辑功能；既要重视口的表达又要注重手的操作能力的训练；既要孕育学生美好的感情又要培养他们顽强的意志；特别是诱发学习兴趣，培养理想、目标，重在塑造一个完整的人。只在“背书”、“做题”、“考试”上做文章的教育，只抓住了人类智能加工系统中逻辑加工这一部分，丢掉的却是人类智能的绝大部分。德国哲学家雅斯贝尔斯说：“教育是人的灵魂的培育，而非理性知识的堆积。”教育是生命的第二次孕育，即精神生命的孕育，关键在于诱发自我成长的内在动力；教育不是给人一碗水，而是要点燃心中的一把火，点燃学生心中的太阳。因此，只关注书本知识的教育是片面的、狭隘的、不完整的；是完全违背人才成长规律和教育规律的反科学的做法。这是教育的短视、浅薄、愚蠢和悲哀，但也是历史之必然，是难免的局限。因为人类认识总是从片面和表面逐步走向深入，走向全面。开始我们只能看到操作性比较强的书本知识，却很难看得到隐含着的更深层次的精神世界：人的情感、意志，特别是人的动机、目标等人类心中的火、生命的泉、教育的魂。

以上是对人类智能的静态描述，而人类智能的发展则是在社会、自然这样开放的大系统中，在环境与人各个子系统的相互作用中，从混沌到有序逐步进行自组织和逐步建构的。由于环境和各个子系统相互作用的极端复杂性，人类智能系统的自组织以及人才的成长、发展充满着不确定性，其选择的可能是无穷的，从而造就了有的人能歌善舞；有的人能言善辩；有的人善于思索；有的人则长于技艺……而事物的多样性正是其生命力之所在，人才也不例外。“三百六十行，行行出状元”，这是中国人早就提出的朴素的真理。为此，决不能拿一把尺子（分数）、一个模子（升学）去评价所有的学生，更不能“唯学历”、“唯文凭”是论。只承认“升学”这唯一的一条成才之路，给学生设计如此狭窄的“独木桥”，这实在是天大的误会。因此，成功的教育不可能把所有的学生都培养成科学家；成功的教育在于塑造一个最好的个体。人才自组织的机制是极端复杂的，什么是构成人类智能系统的序参量，又如何实现自组织的，这将是一个十分诱人的课题。但复杂系统实现自组织的一个突出特点是对初始条件的敏感依赖性，即开始的无穷小变化能导致以后大得多的变化。这已为无数事实所证实。因此，低幼儿的教育至关重要，3岁决定了人的一生。教育的改革与发展必须从娃娃抓起，对基础教育的漠视将使整个教育有建立在沙滩上的危险。对“人才如何由混沌走向有序的自组织机制的揭示”将引领我们的教育从经验走向科学；从必然走向自由。

3.综合集成，综合创新

综合集成法是处理开放的复杂巨系统的方法论，创新有赖综合集成，综合才能有望创新。1993年10月7日钱学森给钱学敏的一封信中提出了“大成智慧教育”的创见，“大成智慧”正是钱学森系统思维的战略思考、学术思想的结晶与巅峰之作，“大成智慧”为我国未来的教育事业描绘了一幅美好而激动人心的蓝图。“大成智慧”的核心和精髓是：“集大成，得智慧！”、“必集大成，才能得智慧！”按照钱学森的想法，“集”的对象主要就是现代科学技术体系（或称人类知识体系）中广博的科学技术知识，还有体系外围的前科学知识库，这些是形成大成智慧的科学基础和知识源泉。所以，钱学森特别强调大成智慧硕士要“熟悉科学技术的体系”。只有了解、掌握了这些人类知识的体系结构和具体内容，才能更好地汲取、集成人类的智慧。综合集成就是要把自然科学与社会科学、科学与艺术、逻辑与非逻辑、理论与实践，人与机统一起来，总揽全局，洞察关系，突破障碍，大跨度触类旁通，集古今中外之大成，完成创新。他提出了创造性人才的培养模式必须是理、工、文、艺结合的通才。科学技术与哲学统一结合，品德情感与智慧能力并重，培养高尚品德和科学精神。因此要靠伟大的科学精神和崇高品德的教育与熏陶，要靠自觉地追求真理的兴趣与激情，要靠人与计算机优势互补中对知识的有效集成与积累，要靠在社会实践中长期的锻炼，才可能培养出真正高端的智慧人才。

除了“集”现代科学技术体系（或称人类知识体系）中广博的科学技术知识外，钱学森还高度重视哲学的意义：“一个科学家，他首先必须有一个科学的人生观、宇宙观，必须掌握一个研究科学的科学方法。这样，他才能在任何时候都不致迷失道路。一个有智慧的人，是懂得大道理的人，因为他懂得大道理，才能‘事理看破胆气壮’”。钱学森一贯自觉地把逻辑思维方式与非逻辑思维方式结合起来，他不仅具有渊博的科学知识，拥有一个广阔无垠的科学世界，而且具有深厚的艺术功底，拥有一个绚丽多彩的艺术世界。钱学森对于科学与艺术相结合的思维过程作了具体分析，他说：“从思维科学角度看，科学工作总是从一个猜想开始的，然后才是科学论证；换言之，科学工作是源于形象思维，终于逻辑思维。形象思维是源于艺术，所以科学工作是先艺术，后才是科学。相反，艺术工作必须对事物有个科学的认识，然后才是艺术创作。在过去，人们总是只看到后一半，所以把科学和艺术分了家，而其实两者是分不了家的；科学需要艺术，艺术也需要科学。”科学与艺术、“冷”与“热”的结合，这或许就是大科学家、大艺术家的智慧之源、创新之路、成功之秘。钱学森一再强调人才培养的基本途径是把自然科学与社会科学结合起来，走“科学与艺术结合”的道路，因为创新才是科学与艺术的共同灵魂。正是宇宙客观存在的确定与不确定性，使人类在亿万年的长期演化过程中形成了以两种截然不同方式工作的左右两半脑，从而构建了逻辑与非逻辑截然不同的两种思维方式，新思想的产生犹如新生命的产生一样，均源于对立两极的和谐统一，源于逻辑与非逻辑的综合。

钱学森的综合集成思维方式及由此构筑的“大成智慧”启示我们：创新源于综合，综合乃智慧之源、创新之本、成功之秘。为此，创新需要在开放的大环境中孕育，在长期艰辛的实践中积累，而绝非一朝一夕之功，更非短期培训所能达成。只有集古今中外之大成，才能得智慧。许多杰出人才尽管从事的具体职业不同，但他们往往是集科学技术、艺术、哲学于一体的“大成智慧者”，钱学森的科学人生、学术人生就是对如何培养创新人才最好的诠释和解读。

创新人才的培养是一个复杂的系统工程，需要教育管理人员、教育科研人员、工程技术人员与一线教师的密切协同；需要有识之士、有志之士、有权之士和有钱之士的通力合作。也就是需要一个强大的团队力量进行系统研究、综合设计、同步改革并在长期的艰辛探索中逐步攀登。绝不是杂乱无章的理论所能解读，也不是支离破碎的点点滴滴所能概括的，切忌误读、错读和误导。

三、技术开发

科学始于测量，生产力的提高必须借助于生产工具的改革，有什么样的工具力水平就会有什么样的生产力水平，有些问题之所以不得解决，关键就在科技含量较低。教学效率不高的一个重要原因就在于我们的教学还是一种技术含量较低的劳动密集型产业，效率不高、质量较低实属在所难免。当信息革命的浪潮滚滚而来，大数据时代已经触手可及且已渗透到了社会生活的方方面面，正在改变着人们的工作方式、思维方式乃至生活方式的时候，如何充分运用现代信息技术、教育技术等现代高科技手段来武装我们的教学，以期对原有教学生产方式来一场革命实乃当务之急。

早在1985年，我们就开始了“教学信息实时反馈系统”（以下简称“系统”）的研制，以期以学校为基地，以学生为主要对象，利用计算机对大量信息的快速处理能力，从学生习惯性的错误中研究思维现象，在量的积累中发现质的规定性——思维规律，并以此指导教育、教学改革，探索出一条运用现代教育技术提高教学效率减轻学生负担的途径。

“系统”由硬件和软件两部分组成。硬件包括学生用“反应器”、“课堂总线”、“接口”三部分；软件主要包括：数据采集与数据分析。“系统”可实时采集学生的应答反应与反应时间，在此基础上可作出各种统计分析：百分得分、标准分得分、按标准分划分的等级表、S—P（学生—问题）表、M—T（分数—时间）表等。“系统”可广泛应用于各个年级、学科、教学阶段。如重点、难点课的课堂即时反馈、单元形成性测试、总结性测试等。还可根据教学需要编制各种专用软件进行“阅读速度测试与训练”、“瑞文推理测试”等。随着应用领域的拓展，软件的发展是无限广阔的，如英语、语文的阅读速度测试与训练以及各种心理测试与智力测试等。

四、应用研究

“智能工程”的理论思考（“人类智能系统”及“SQ”概念）与技术开发（“教学反馈测评系统”的研制）必须用好在改革教育的实践上，因为再好的理论与再高的技术如果不能为教育实践提供服务，那只能无济于事。于是，我们开始了“课堂信息化的理论与实践”以及“儿童科学教育的理论与实践”研究，在教育实践中严格检验、验证其正确与合理性。“课堂信息化的理论与实践”研究旨在探索出一条借助现代教育技术提高课堂教学效率、减轻师生负担的途径。“儿童科学教育的理论与实践”研究，旨在以科学教育为突破口学生营造一个有爱、有趣的课堂，为他们播下一颗科学的种子。点燃理想的火苗，让学生得以快乐学习健康成长。现分述如下：

1.课堂信息化的理论与实践

1996年我们曾深入教学第一线，与广州师范学院附属中学的教师们一起开始了“运用现代教育技术优化教学过程”的实验研究，先后进行了556节实验课，1997年起正式列入由中央电教馆主持的“全国教育科学‘九五’规划课题”。我们从以下三个方面开始了“课堂信息化的理论与实践”探索：

（1）运用多媒体技术，按学生的认识规律组织教学

当代高新技术，特别是多媒体技术的发展，为我们提供了足够的技术支撑：运用Powerpoint制成图、文、声、像并茂的课件，使我们传统的说教变成多感官的刺激，使抽象的变得具体、形象；使看不见的变成看得见；使“静”的变成“动”的；这就使我们有可能为学生创设一个尽可能真实的情景，让人类认识的最后结果变得生动、有趣，喜闻乐见，充满魅力，大大诱发了学生的学习兴趣，使学生在兴致勃勃的状态下进入学习，这更加符合学生的认识规律，更能被学生理解和接受，更利于解决好教学内容和学生原有知识结构与认知方式的接口与匹配的问题，足以帮助我们把人类认识的最后结果教给开始认识的学生，使颠倒了的课堂恢复回来。如此，必将大大提高课堂信息传输的效率和质量。

（2）构建双向双控的反馈教学模式，营造学生参与教学的环境

但再好的教学软件也只解决了优化教学过程的一半，即“教”的一半。说到底还是在“教”字上狠下功夫，依然是教师为中心的“一言堂”教学模式，只是改变了一种形式，即可能变“人灌”为“电灌”，这样的教学依然是单向的、不完整的，盲目性极大的。因此，我们必须补上另外一半，即“学”的一半，构建一个双向双控的反馈教学模式，如图2所示。

图2 双向双控的教学反馈模式

现代教育技术不仅为我们提供了优化前向传输的多媒体技术，同时也为我们提供了反馈媒体技术——“教学反馈测评系统”。由于该“系统”进课堂，营造了一个学生得以参与教学过程的具体环境，沟通了师生之间的信息通道，因其可实时采集来自学生的课堂反应信息，使以学生为主体和面向全体学生的要求得以落到了实处。这样的教学才是完整的。在这样的教学环境下学生和教师都能及时、全面、准确地了解自己的“学情”和“教情”，便于学生和教师能及时调控自己的“学”和“教”。这样的控制将不再是传统意义上的控制，而是学生的自控和教师的他控的完美结合。由于“系统”的介入，使封闭的课堂变得透明起来，它犹如课堂的“X”光和“B”超，让教师得以有了一双明亮的眼睛去破解“课堂之谜”。使滞后、低效的质量检测变为实时、高效的“动态监控”；变结果控制为过程控制；变主观评价为客观评价。在这样的课堂里，学生可随时获得成功的体验，且通过正反馈机制不断激励成功，激励学生更加自觉、主动地投入学习，必将有效提高课堂教学的质量与效率。

优化前向教学信息的传输和通过反馈检测不断调控我们的教学使之逐步优化，这是我们对如何运用现代教育技术优化教学过程，提高课堂教学效率的思考。更深层次的探索目标是要以学校为基地，以学生为主要对象，利用计算机对大量信息的快速处理功能，从教学信息的输入及其输出反应的宏观实验研究中，特别是从学生在学习过程中经常出现的习惯性的错误的研究中发现思维的规律。因为“错误”是有某种精神结构的，从功能研究结构，也就是在量的积累中发现质的规定性——思维的规律，从根本上揭开课堂之谜，这是我们更高的探索目标。

（3）建立网络数字教学环境

运用“系统”开展教学测试，当学生和教师借助计算机获得实时的反馈信息以后，大班教学中长期存在的“吃不饱”和“吃不了”的难题就有望解决。传统教学中，一名教师面对几十位学生，单枪匹马，寡不敌众，这种手工作业是解决不了这个难题的。借助“网络”这个高技术手段的辅助即可在网络环境的支持下进一步开展个别学习、自主学习、交互探究、差异发展。

特别值得提出的是：在来自学生的大量反馈信息的数据积累中，校园网上再也不愁有“路”没“车”、有“车”没“货”的问题了。在这样的教学信息公路上，来自学生的教学信息犹如滔滔江水滚滚而来，足以让我们从量的积累中发现质的规定性：思维的规律、学习的规律。这样的教学信息高速公路将为教学管理提供了一个数据化的教学环境，为教育决策提供科学依据，足以为实现教学决策的定量化、科学化提供技术支撑，大数据时代的到来为我们创设了这样一个数据化教学环境使教学由经验走向科学提供了可能。教学生产方式的革命已经触手可及。

优化前向教学信息的传输和通过反馈检测不断调控以及网络数字教学环境的创设，足以使我们的教学逐步优化，在当代高技术的支撑下开展一场教学生产方式的革命。但网络不是一切，技术并不是万能，关键在于“教育”与“技术”的融合。仅拥有高技术却不懂教育或徒有教学经验却不懂信息技术是做不好这项工作的。因为再好的技术也是要人去掌握和驾驭的，只有“人”才是技术的灵魂，离开了“人”，技术很可能成为一堆废铁，甚至是一堆“高级垃圾”。

2.儿童科学教育的理论与实践

在2002年“课堂信息化的理论与实践”（中央电教馆“十五”规划课题）结束以后，我们就转向了根的教育——家庭教育及低幼儿的科学启蒙教育的理论与实践探索。经过10多年的摸、爬、滚、打的实践，完成了“玩转科学”的理论建构、课程及教学资源开发：

（1）理论建构

①坚持 “人本主义”，而不是“知本主义”

我们的科学教育是以科学为切入口的育人教育，是育人的科学。为此，“玩转科学”必须坚持以人为本，坚持“人本主义”，而不是“知本主义”。我们深知科学教育面对的是“科学”和“学生”两个对象，必须按照学生成长需要及其认知发展规律进行教育、教学设计，而不是只面对书本、面对知识，关起门来主观主义地闭门造车。我们要把艰涩难懂的科学知识——人类认识的最后结果教给开始认识的学生，就好像两个世界、两种语系的对话，一定要解决好教师与学生两种认识方式的接口与匹配的问题；解决好科学与教育融合的问题；也就是说必须将科学知识经过一番教学法的翻译和改造的工作才能为学生所接受，“玩转科学”就是按学生生理、心理发展的特点组织教学形成的思考，就是这种改造的产物。“玩转科学”讲的是身边的科学、透明的科学、好玩的科学、动手的科学、探究的科学。早在1935年，我国著名教育家陶行知就说：孩子学科学就是“跟孩子们玩科学的把戏”。“玩转科学”就是要使神秘莫测的科学从高高的神坛上走下来，卸下它神秘的面纱，让科学变得喜闻乐见、充满兴趣，让学生在玩中学、学中玩，让他们感到：原来科学就在自己身边。从而诱发学生对科学的好奇，打开学习科学的发动机，使他们爱学、乐学，引导他们走进科学殿堂。而不是简单地说教科学，让他们充满恐惧甚至远离科学。

②坚持整体开发，全面培养

按照“人类智能系统”的理念，“玩转科学”讲究智能5大子系统的整体开发，全面培养。构建了集科学兴趣、科学精神、科学知识、科学方法、动手能力五维目标于一体的教学理念，这不是淡化甚至不要知识，而是集科学兴趣、科学精神、科学知识、科学方法与动手能力于一体的整体开发与全面培养，是对书本、知识、考试一个点上做文章的点性思维的终结。兴趣是最好的老师，是智慧的发动机，没有兴趣就没有学习，知识是工具，没有知识事事难成。诱发兴趣，并由此出发逐步引导学生形成目标、理想、信念，这才是育人的根本；科学精神同样重要，科学精神的培养则是学习兴趣得以持续发展的精神支撑，是能源仓库；科学探究是科学学习的必由之路，学习科学的过程就是不断探究的过程，“玩转科学”就是要让学生在玩不完的过程中带着好奇和问题长大；动手能力的培养尤为重要。是手教会了脑；只有在亲自动手实践中获得的才是扎实有效的真知识。科学兴趣、科学精神、科学知识、科学方法与动手能力五维目标合而为一，这正是东方人特有的整体思维的优势所在，是独具中国特色的儿童科学教育项目，是实实在在的素质教育的实践和改革教育的探索。

玩转科学“五维目标”的教学理念重在育人、育心、育魂，是按照钱学森提出的大成智慧的理念：将科学与艺术、逻辑思维与形象思维进行综合集成的探索与践行。为此，我们的儿童科学教育还别具匠心地创建自己的主题曲：“到太空去，当航天员”，旨在潜移默化中孕育学生向往太空，立志当航天员的意识，播下一颗科学的种子，点燃理想的火苗，让学生走向高远。

（2）教学资源及课程开发

在经历了100多节课堂教学实践和众多的培训讲座的基础上，2009年我们开始编写以“身边的科学、透明的科学、动手的科学、好玩的科学、探究的科学”为内容的教学案例和教学资源开发——《和孩子一起玩转科学》一书。所有内容的选择和设计都体现了“以人为本”的教育理念：如，将有关“空气”、“水”、“力”、“声音”、“电磁”和“光”的知识按学生的认知特点经过一番改造。将以上内容变成了“时刻离不开的空气妈妈”、“珍贵的生命之水”、“力和运动的世界”、“声音好好玩”、“电和磁的无穷魅力”、“变幻莫测的光世界”等；还将“地球引力”概念翻译改造成“地球妈妈的爱”。真可谓挖空心思。“玩转科学”以学生喜闻乐见的形式，用瓶瓶罐罐做实验让他们在看看、听听、做做、玩玩、想想、说说中，走近科学。《玩转科学》没有灌输，没有说教；而是兴趣的诱发和积极的引导。

同年“玩转科学”被上海真爱梦想公益基金教育集团引入为梦想课程，从而完成了16课时的课程开发。每个课时教案均按学情分析、教学目标、设疑导入、诱发兴趣、实验探究、拓展延伸、教学反思等环节进行设计。而且每课时都有实验探究，包括教师的引导性实验和学生的DIY。而16课时开篇就是引导学生“进神奇的科学世界”看中国火箭升空，听航天英雄的故事，特别是还为他们讲述航天老英雄钱学森爷爷的故事，让学生走近科学家，热爱科学家。全书都尽量挖掘能让他们接受科学精神熏陶的资源，如，中国的“四大发明”、“墨翟”、“曹冲称象的故事”、“爱迪生”、“居里夫人”、“高锟”等。“玩转科学”不迎合应试、比赛，不迎合低俗，不魔、不幻、不怪，不是小实验的堆积和罗列，不是匠人的机械训练，而是竭尽全力为学生营造一个健康成长的的小环境，一个传播正能量的绿洲。

（3）“迷你科技乐园”创建

科学以实验为基础，儿童科学教育必须有配套的科学实验的支撑，开发一套科学游戏系列变得理所当然。所以，我们在200多节课的教学实践中用瓶瓶罐罐做实验，逐步开发了100多项科学游戏并形成了创建“迷你科技乐园”的概念。

“迷”一是让学生着迷，二是“小”、“袖珍”的意思，也就是 “零起步、低门槛、高智慧、大效益”，藉此为儿童科学教育提供经济实用、具有自然的真和朴素的美的科学教学资源，期盼着能在有条件的小学、幼儿园、社区及家庭创建 “迷你科技乐园”和家庭“迷你科技角”，为学生创设一个学科学的环境，让学生自己动手用瓶瓶罐罐做实验，让手教会脑。我们是“授渔”不“授鱼”，这条“鱼”只是引导学生产生动手的欲望的引子，是酵母，让学生自己动手做才是根本。如果学生能做成一件，哪怕再小，再不像样，父母们都要倍加赏识，大加赞扬并将它陈列在“迷你科技角里”自我欣赏，一件一件积累起来学生的成就感就会越来越大，播下的种子就会发芽。有条件的话，我们就联合起来开个展示会，学生们就会受到更大的鼓舞和激励，也许“小小发明家”就这样诞生了。

（4）团队力量的凝聚

“玩转科学”似乎是学生们的不起眼的小题目，但要做好却是一篇大文章。“小科学，大教育”需要一个团队力量的支撑。2013年建立了2000人的“跟孩子玩转科学”大群（简称 “千群”），在不到4个月的时间里迅速爆满，于是又扩展到了2009年建的“玩转科学”（1000人群）群上，至今约凝聚了将近3000人。这是一群“天外来客”的集合，大家都说：“我们不是为时尚的目的而来，而是一项神圣事业的感召走到一起来了。”“千群”的发展不是个人行为而是集中了全群的智慧和力量，凝聚起来共同探索如何以科学教育为突破口，为学生营造一个有爱、有趣的课堂，让他们得以快乐学习，健康成长。

经过30年的艰辛跋涉和坚守，我们进行了理论探索、技术开发、应用研究等全方位的探索和幼、小、中、大，学校教育、家庭教育、社会教育的全接触。我们深感智力工程是一个浩大的系统工程，涵盖多学科、多层次的交叉、综合，远不是个人的智慧和能力所能及。教育的改革与突破需要千百个大脑的联机操作和无数智慧的集成，集大成才能得智慧。我们可以非常强烈地感受到教育改革对系统科学、复杂性科学的热切呼唤。我们需要的是一个团队的力量；需要社会科学工作者、自然科学工作者和工程技术人员以及教育管理人员、教育科研人员和第一线教师的密切协同、集体攻关，需要有识之士的通力合作，甚至几代人锲而不舍的努力。探索的道路艰辛而漫长，我们需要联合，需要捆绑，需要拼成一个人。我们强烈感受到教育改革对大成智慧研究者群体的呼唤，我们期盼着。

［1］钱学森.钱学森讲谈录——哲学、科学、艺术［M］.北京：九州出版社，2009.

［2］钱学森.创建系统学［M］.太原：山西科学技术出版社，2001.

［3］钱学森.关于思维科学［M］.上海：上海人民出版社，1986.

［4］北京大学现代科学与哲学研究中心编.复杂性新探［M］.北京：人民出版社，2007.

［5］潘菽.人类的智能［M］.上海：上海科技出版社，1985.

［6］陈华新.“集大成，得智慧”——钱学森谈教育［M］.上海：交通大学出版社，2007.

［7］戴汝为.人机共创的智慧［M］.桂林：广西师大出版社，1999.

［8］恩格斯.“路得维希·费尔巴哈和古典哲学的终结”［A］.马克思恩格斯选集第四卷［C］.北京：北京人民出版社，1995.

［9］普朗克.世界物理图景的统一性［A］.黎敏.试论唯物辩证法的拟化形式［C］.中国社会科学，1981，（3）.

［10］H·哈肯.协同学［A］.计算机和认知［C］.杨家本，译.北京：清华大学出版社，2005.

［11］［英］扎奥丁·萨德尔著.混沌学［M］.孙文龙，译.合肥：安徽文艺出版社，2007.

［12］徐章英，顾力兵.论智力工程［M］.南昌：江西教育出版社，1988.