李 劍

（中央民族大學(xué) 教育學(xué)院，北京100081）

近年來(lái)，我國(guó)科學(xué)界、教育界頻頻反思與感慨，“中國(guó)離諾貝爾科技獎(jiǎng)還有多遠(yuǎn)”，“為何本土大學(xué)培養(yǎng)不出來(lái)具有原始性、突破性貢獻(xiàn)的科學(xué)大師”。為此，學(xué)者們?cè)谙嚓P(guān)研究中關(guān)注諾貝爾獎(jiǎng)獲得者成長(zhǎng)規(guī)律，如名校背景、師承關(guān)系等；一些學(xué)者則研究分析了我國(guó)科研政策、科研管理、教育體制等存在的不足；還有一些學(xué)者根據(jù)跨國(guó)面板數(shù)據(jù)積極預(yù)測(cè)我國(guó)獲得諾貝爾科技獎(jiǎng)的概率［1］。事實(shí)上，我們應(yīng)少一些追求獎(jiǎng)項(xiàng)的功利性，真正腳踏實(shí)地尊重、培育具有良好科學(xué)素質(zhì)和潛力的科學(xué)人才。優(yōu)良的科學(xué)素質(zhì)是產(chǎn)生諾貝爾獎(jiǎng)的重要規(guī)律，正如哈佛大學(xué)教授、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主格拉肖（S.L.Glashow）所說(shuō)：“諾貝爾獎(jiǎng)不應(yīng)該是去刻意追求的，如果科學(xué)素質(zhì)足夠強(qiáng)，獎(jiǎng)項(xiàng)將會(huì)不請(qǐng)自來(lái)?！?/p>

截至2012年，全球共有839人次獲得諾貝爾獎(jiǎng)，包括835人和21個(gè)組織機(jī)構(gòu)。其中，美籍諾貝爾獎(jiǎng)得主338人次，占比40.48%，占據(jù)著世界領(lǐng)先地位。本文以美籍諾貝爾獎(jiǎng)獲得者為研究對(duì)象，合理抽取反映其科學(xué)素質(zhì)的材料，為我國(guó)科學(xué)人才培養(yǎng)提供相應(yīng)的借鑒。本研究將“科學(xué)素質(zhì)”界定為：指人從事科研活動(dòng)和解決實(shí)際問(wèn)題所必須的基本條件和內(nèi)在品質(zhì)，是在先天遺傳的基礎(chǔ)上，在社會(huì)環(huán)境作用下，通過(guò)后天的教育，在生理、心理、精神和行為的層次上累積養(yǎng)成的科學(xué)知識(shí)、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)能力。

一、美籍諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的知識(shí)結(jié)構(gòu)分析

1.廣博淵深的知識(shí)體系

原始創(chuàng)新來(lái)源于廣博深厚的知識(shí)積累。著名高等教育思想家赫欽斯（R.M.Hutchins）曾說(shuō)：“世界的事物、知識(shí)本來(lái)是相互聯(lián)系的統(tǒng)一整體，由于人的認(rèn)識(shí)能力的局限，才把知識(shí)人為地分成學(xué)科”。通過(guò)對(duì)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者們的傳記文獻(xiàn)考證，可以看出科學(xué)大師們往往善于構(gòu)建廣博淵深的知識(shí)體系，他們博學(xué)而又專精，使得科學(xué)創(chuàng)新得以延續(xù)。美籍諾貝爾獎(jiǎng)得主人數(shù)始終保持著世界領(lǐng)先地位，僅哈佛大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)、芝加哥大學(xué)和伯克利加州大學(xué)就培養(yǎng)出諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)得主104人。上述大學(xué)都是通識(shí)教育的先驅(qū)者和開(kāi)拓者，正是通識(shí)教育提供的廣博的知識(shí)體系及其觀念、方法、思維培養(yǎng)所形成的教育結(jié)晶，才會(huì)培育出如此多最耀眼的頂尖科學(xué)家。

2.洞悉本原的知識(shí)圖式

科學(xué)家們?cè)谶M(jìn)行科學(xué)探索過(guò)程中，善于聚焦科學(xué)事實(shí)的本原性質(zhì)，能夠形成清晰的知識(shí)圖式，獲得很強(qiáng)的認(rèn)知能力，最終取得具有歷史突破意義的知識(shí)創(chuàng)新。例如，穆利肯（R.S.Mulliken）提出分子的電子結(jié)構(gòu)，吉爾伯特（W.Gilbert）能夠提出DNA分子的全部核甙酸排序，施泰茨（T.A.Steitz）提出核糖體的結(jié)構(gòu)和功能，豪普特曼（H.A.Hauptman）發(fā)現(xiàn)分子晶體結(jié)構(gòu)，等等。這些科學(xué)家的研究成就正是得益于這種洞悉本原的知識(shí)圖式所構(gòu)建的卓越能力。

3.交叉復(fù)合的多學(xué)科知識(shí)

考察科技諾貝爾獎(jiǎng)歷史發(fā)現(xiàn)，學(xué)科相互交叉、滲透與融合的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。發(fā)現(xiàn)程序性細(xì)胞死亡基因規(guī)則的霍維茨（H.R.Horvitz）本科專業(yè)是經(jīng)濟(jì)學(xué)和數(shù)學(xué)，他出于對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)研究的興趣被新興的生物學(xué)領(lǐng)域所吸引，決心跨學(xué)科從事研究；提出分子軌道對(duì)稱守恒原理的霍夫曼（R.Hoffmann）從文學(xué)專業(yè)轉(zhuǎn)入物理學(xué)、化學(xué)專業(yè)，跨學(xué)科復(fù)合的知識(shí)結(jié)構(gòu)促使其創(chuàng)造出重要的科學(xué)成果。集多學(xué)科或跨學(xué)科知識(shí)于一身的科學(xué)家，如盧瑟福、玻爾、費(fèi)米、布拉格等人，交叉復(fù)合的知識(shí)結(jié)構(gòu)不斷賦予創(chuàng)新的科學(xué)動(dòng)力，多學(xué)科交叉的切入點(diǎn)開(kāi)辟出全新的研究方向，最終取得了科學(xué)史上的重大成就。

二、美籍諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的科學(xué)態(tài)度

科學(xué)態(tài)度是人在特定情境中對(duì)科學(xué)有目的地適應(yīng)、選擇和塑造的心理性向［2］。以科學(xué)的態(tài)度對(duì)待科學(xué)是學(xué)者的職責(zé)，很多事實(shí)表明，科學(xué)態(tài)度對(duì)科學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)具有重要影響。

1.好奇與求真

諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家們開(kāi)展研究的初衷，并不是對(duì)諾貝爾獎(jiǎng)的誘惑，而是真正的科學(xué)興趣。對(duì)科學(xué)問(wèn)題的興趣與好奇，使科學(xué)家們積極主動(dòng)地投入各種探究活動(dòng)，使其智力能夠處于最活躍的狀態(tài)。對(duì)科學(xué)的興趣，加上求知求真的科學(xué)精神，使科學(xué)研究成為每一位頂尖科學(xué)家的畢生追求。阿克塞爾（R.Axel）出于對(duì)科學(xué)的尊重，對(duì)科研要求機(jī)器苛刻，所有結(jié)論必須要用實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)無(wú)可置疑地加以證明。發(fā)現(xiàn)重氫的尤里（H.C.Urey）41歲就獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，得到各國(guó)政府和科學(xué)組織授予的30多種獎(jiǎng)項(xiàng)和25個(gè)榮譽(yù)博士學(xué)位，但他沒(méi)有停止對(duì)科學(xué)的追求，繼續(xù)完成很多研究工作，不僅為研究生命起源問(wèn)題開(kāi)辟出重要研究途徑，還在其他領(lǐng)域有所建樹，如65歲時(shí)提出太陽(yáng)系由隕石形成的理論，臨終前還在研究如何反對(duì)原子能武器的破壞作用，一再?gòu)?qiáng)調(diào)原子能應(yīng)用于和平目的。

2.堅(jiān)持與專注

科學(xué)探索的動(dòng)力不僅來(lái)自好奇心，更來(lái)自于科學(xué)家們對(duì)研究的不斷堅(jiān)持和專注。羅伯特·萊夫科維茨（R.J.Lefkowitz）認(rèn)為，“動(dòng)力、堅(jiān)持、專注，是成就一名好科學(xué)家的必要條件。”從20世紀(jì)60年代起一直從事G蛋白偶聯(lián)受體研究，早年他因發(fā)現(xiàn)和提純GPCRs而名聲鵲起，隨著GPCRs和G蛋白方向的研究?jī)纱潍@得諾貝爾獎(jiǎng)，學(xué)者們都認(rèn)為這一領(lǐng)域的黃金時(shí)代已經(jīng)過(guò)去。已近70高齡的萊夫科維茨，患有家族性心臟病，仍然每天堅(jiān)守在實(shí)驗(yàn)室，他的堅(jiān)持與執(zhí)著使其獲得重大研究新進(jìn)展，最終獲得2012年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)［3］，獲獎(jiǎng)后的萊夫科維茨依然繼續(xù)堅(jiān)持在GPCRs領(lǐng)域開(kāi)展工作。研究蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)及其生物作用間的關(guān)系的安芬森（C.B.Anfinsen）從不曾脫離過(guò)實(shí)驗(yàn)，拒絕出任研究院高層管理職務(wù)，在獲諾貝爾獎(jiǎng)后仍像一名普通科研人員一樣在研究院與實(shí)驗(yàn)室之間奔走。

3.嚴(yán)謹(jǐn)、耐心與合作

一些科學(xué)家以超乎常人的細(xì)心觀察、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)操作、頑強(qiáng)的科研耐力，最終發(fā)現(xiàn)了容易忽略的科學(xué)問(wèn)題，例如重新精確測(cè)定元素原子量的里查茲（T.W.Richards）體會(huì)到“精確和耐心是取得成功的重要因素”。瓦克斯曼（S.A.Waksman）從土壤中鑒定的細(xì)菌種數(shù)在1939～1943年間逐年增加，最終找到放線菌并成功分離出鏈霉素。阿爾瓦雷斯（L.W.Alvarez）對(duì)基本粒子物理創(chuàng)造了決定性貢獻(xiàn)，他發(fā)現(xiàn)的氫氣泡室技術(shù)和數(shù)據(jù)分析方法到1968年經(jīng)過(guò)改進(jìn)的儀器其每年測(cè)量的事例量超過(guò)百萬(wàn)件，幾乎等于所有其他實(shí)驗(yàn)室工作量的總和。善于合作也是頂尖人才取得科學(xué)成就的重要因素，通過(guò)學(xué)術(shù)合作在科技諾貝爾獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)域也十分常見(jiàn)，也使得世界一流大學(xué)往往也可以形成擁有眾多諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的學(xué)術(shù)團(tuán)體，典型的如盧瑟福學(xué)派、N·玻爾學(xué)派、費(fèi)米學(xué)派等［4］?？茖W(xué)越來(lái)越需要合作，據(jù)統(tǒng)計(jì)，諾貝爾獎(jiǎng)的獲得者大多都是合作關(guān)系，獨(dú)自獲得諾貝爾獎(jiǎng)的只是少數(shù)，與人分享獎(jiǎng)項(xiàng)但獨(dú)自貢獻(xiàn)的就更少了［5］。

三、美籍諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的科學(xué)能力

科學(xué)能力是指人們從事科學(xué)研究活動(dòng)中必須具備的、并直接影響科學(xué)研究效率的各種生理、心理和行為條件，它是科學(xué)意識(shí)、科學(xué)知識(shí)、科學(xué)思想和科學(xué)方法等多方面素質(zhì)的有機(jī)結(jié)合。各種科學(xué)素質(zhì)訴諸實(shí)踐就表現(xiàn)為科學(xué)能力?？茖W(xué)能力是科學(xué)素質(zhì)的綜合運(yùn)用。

1.科學(xué)操作能力

操作能力反映了個(gè)體在粗放－精細(xì)、閉路－開(kāi)路、歷時(shí)－共時(shí)這三維上，在其肌肉運(yùn)動(dòng)過(guò)程中量力、精確、敏捷、流暢地進(jìn)行操作的能力［6］。王極盛采用自我評(píng)價(jià)的方法調(diào)查智力要素在科技創(chuàng)造中的作用大小，其中思維能力、操作能力是作用最大的。很多諾貝爾獎(jiǎng)得主的科學(xué)成就中，如里查茲（D.W.Richards）開(kāi)拓的心導(dǎo)管插入術(shù)，卡爾勒（J.Karle）提出了晶體結(jié)構(gòu)直接測(cè)定法，萊德曼（L.M.Lederman）和施瓦茨（M.Schwartz）發(fā)明的中微子束方法，施密特（B.P.Schmidt）使用超新星作為宇宙探測(cè)器等，都展示出了科學(xué)家們獨(dú)特的科學(xué)操作能力帶來(lái)的方法與技術(shù)的創(chuàng)新。

2.科學(xué)思維能力

發(fā)散思維、邏輯思維、靈感思維、逆向思維、類比思維、直覺(jué)思維、聯(lián)想思維等構(gòu)成了創(chuàng)新的智能系統(tǒng)，這些科學(xué)思維能力成為科學(xué)家們持續(xù)創(chuàng)新的動(dòng)力。思維和推理都是對(duì)現(xiàn)有信息加以利用并產(chǎn)生進(jìn)一步信息的認(rèn)知過(guò)程［7］。以表象為核心的想象力是以聯(lián)想思維為主要特征的思維能力，而創(chuàng)造性是人在體驗(yàn)痛苦、危險(xiǎn)和困難時(shí)涌流出的原創(chuàng)性、獨(dú)特性和想象力［8］。例如，發(fā)現(xiàn)X射線誘發(fā)基因突變的穆勒（H.J.Muller）善用表象、嚴(yán)密推理和巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，繪制出染色體和基因的連鎖圖。沃森（J.D.Watson）憑聯(lián)想思維領(lǐng)悟到DNA結(jié)構(gòu)是以氫鍵相連結(jié)的兩條以磷酸核糖為骨架鏈相互纏繞而形成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。此外，還有提出RNA分子的自我催化的切赫（T.R.Cech），提出激活先天免疫機(jī)制的博伊特勒（B.A.Beutler）等諾貝爾獎(jiǎng)美籍得主，都是通過(guò)創(chuàng)造性思維提煉出重要的規(guī)則或機(jī)理取得世界公認(rèn)的科學(xué)成就。

3.科學(xué)策略能力

策略能力是人對(duì)操作任務(wù)的計(jì)劃和監(jiān)控的能力，其中尤為重要的遷移是人為解決問(wèn)題而進(jìn)行圖式移植或穿越空間或認(rèn)知結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，包括理論遷移和理論向?qū)嵺`的遷移。施溫格（J.S.Schwinger）結(jié)合相對(duì)論和量子論而提出量子電動(dòng)力學(xué)，很好地解釋蘭姆位移和電子的反常磁矩。諾爾斯（W.S.Knowles）使用一種對(duì)映體催化劑，通過(guò)不對(duì)稱合成而制成新藥，如治療帕金森氏癥的藥L－DOPA。肯德?tīng)枺‥.C.Kendall）在1930年看到有關(guān)牛犢腎上腺皮質(zhì)提取液挽救一位阿狄森病患者生命的報(bào)道，馬上著手進(jìn)行分離提純皮質(zhì)激素試驗(yàn)，隨后又轉(zhuǎn)而研究皮質(zhì)激素工業(yè)性生產(chǎn)，并在公司支援下制成900克的腎上腺皮質(zhì)激素，其數(shù)量是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臨床所必須的300毫克的3000倍。長(zhǎng)期的科學(xué)實(shí)踐鍛煉培育的卓越策略能力，開(kāi)拓了科學(xué)家們探索與解決問(wèn)題的獨(dú)特視角，為其成功獲得重大科學(xué)成就加入了制勝砝碼。

四、結(jié)論與啟示

研究表明，頂尖科學(xué)家的知識(shí)結(jié)構(gòu)具備廣博淵深的知識(shí)體系、洞悉本原的知識(shí)圖式、多學(xué)科知識(shí)交叉復(fù)合的特征；源于興趣的探索和求知求真的精神，善于堅(jiān)持、專注、嚴(yán)謹(jǐn)、耐心、善于合作等構(gòu)成的科學(xué)態(tài)度，以及卓越的實(shí)踐操作能力、科學(xué)策略能力、創(chuàng)造性思維能力等，成為科學(xué)家們?nèi)〉檬澜绻J(rèn)的重大科學(xué)成就的基礎(chǔ)。對(duì)我國(guó)的科學(xué)教育和頂尖科學(xué)人才培養(yǎng)，提供了如下啟示：

第一，科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、潛移默化的工作。大學(xué)對(duì)科學(xué)人才的科學(xué)素質(zhì)養(yǎng)成發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，但若在大學(xué)階段才重視培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)已是太遲。很多在大學(xué)階段顯現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題，實(shí)際上解決問(wèn)題的根源在中小學(xué)教育。盡管素質(zhì)教育理念已深入人心，但是我國(guó)中等教育階段的科學(xué)教育并沒(méi)有將“培養(yǎng)人的科學(xué)素質(zhì)”作為一個(gè)最重要的教學(xué)目的，仍然以知識(shí)教學(xué)為重，教學(xué)活動(dòng)方式仍較為傳統(tǒng)，大量教學(xué)時(shí)間用于培養(yǎng)學(xué)生記憶和識(shí)別相關(guān)科學(xué)概念、掌握基本實(shí)驗(yàn)操作和描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等較低層次的科學(xué)能力?？茖W(xué)教育仍需更加關(guān)注學(xué)生科學(xué)興趣培養(yǎng)機(jī)會(huì)，增加對(duì)科學(xué)過(guò)程理解，鼓勵(lì)求知、探索、合作等科學(xué)精神，重視創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)。教師可為中學(xué)生設(shè)計(jì)和提供更多的科學(xué)探究項(xiàng)目，讓學(xué)生在識(shí)別科學(xué)問(wèn)題上有更多的鍛煉，增加對(duì)科學(xué)過(guò)程的理解和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作技能，重視學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)能力的提升。

第二，頂尖研究型大學(xué)對(duì)科學(xué)家科學(xué)素質(zhì)及其創(chuàng)造性成果的培育是功不可沒(méi)的。我國(guó)很多研究型大學(xué)已經(jīng)開(kāi)始意識(shí)到通識(shí)教育的重要意義，重視培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力，今后還應(yīng)堅(jiān)守“育人為本”，大力培養(yǎng)具有良好科學(xué)素質(zhì)的基礎(chǔ)科學(xué)人才，吸引、遴選、凝聚頂尖科學(xué)人才投身基礎(chǔ)科學(xué)研究。只有這樣，才能使我國(guó)在培養(yǎng)科學(xué)家獲得諾貝爾獎(jiǎng)的同時(shí)，成為真正科技大國(guó)和高等教育強(qiáng)國(guó)。我國(guó)研究型大學(xué)目前依然采取短期化的年度考核評(píng)價(jià)方式，這事實(shí)上給從事原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究的科學(xué)人才較大的科研壓力，在新一輪的科研評(píng)價(jià)改革中，基礎(chǔ)學(xué)科采取3年～5年一次中長(zhǎng)期考核評(píng)價(jià)，這一模式值得探索。大學(xué)要鼓勵(lì)和保護(hù)科學(xué)家們堅(jiān)持對(duì)科學(xué)的探索精神，大學(xué)也應(yīng)盡量避免讓有科研潛質(zhì)的優(yōu)秀青年科學(xué)家過(guò)早擔(dān)任行政職務(wù)，“雙肩挑”科研人員也應(yīng)在繁重的行政事務(wù)中逐漸脫離，以促進(jìn)科學(xué)素質(zhì)持續(xù)提升、培育重大創(chuàng)造性成果。

第三，注重培養(yǎng)科研團(tuán)隊(duì)，加強(qiáng)科研合作?！皩?duì)真理的追求比對(duì)真理的占有更為可貴”，高水平的科學(xué)家成名后切忌在利益面前固步自封，導(dǎo)致真正的科研合作難以實(shí)施，學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)后繼無(wú)人。世界一流大學(xué)和科學(xué)機(jī)構(gòu)已經(jīng)成為諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)的重要“孵化器”。我國(guó)在基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性的重大科技問(wèn)題中應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)國(guó)際頂尖研究機(jī)構(gòu)合作，支持新學(xué)科、新生長(zhǎng)點(diǎn)、新交叉點(diǎn)、前瞻性高層次國(guó)際合作項(xiàng)目，從一般學(xué)術(shù)交流合作向?qū)嵸|(zhì)性項(xiàng)目合作轉(zhuǎn)變，從跟蹤參與項(xiàng)目向牽頭組織國(guó)際計(jì)劃轉(zhuǎn)變。

［1］陳強(qiáng)，李晶.中國(guó)離諾貝爾科技獎(jiǎng)還有多遠(yuǎn)——來(lái)自跨國(guó)面板數(shù)據(jù)的啟示［J］.山東大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2014，（4）：44－51.

［2］斯騰伯格.超越IQ——人類智力的三元理論［M］.愈曉林吳國(guó)宏譯.上海：華東師范大學(xué)出版社，2000.45－46.

［3］甘曉.羅伯特·萊夫科維茨：“3＋1”成就諾獎(jiǎng)大師［N］.中國(guó)科學(xué)報(bào)，2012－11－19（04）.

［4］許合先.科技諾貝爾獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)域知識(shí)創(chuàng)新與人才培養(yǎng)的傳遞鏈效應(yīng)及其啟示［J］.科學(xué)管理研究，2007，25（6）：97－100.

［5］The Official Web Site of the Nobel Prize.2014Nobel Laureates［EB／OL］.http：／／www.nobelprize.org，2014－09－25.

［6］吳慶麟.教育心理學(xué)［M］.北京：人民教育出版社，1999.124.

［7］CROPLEY A J.Creativity and cognition：producing effective novelty［J］.Roeper Review，1999，21（4）：253－260.

［8］M·奇凱岑特米哈伊.創(chuàng)造性：發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的心理學(xué)［M］.夏鎮(zhèn)平譯.上海：上海譯文出版社，2001.