创新始于观察

一、问题意识与观察能力

1.处处留心皆学问

创新活动源于问题，如果没有问题，创新就无从谈起。

有人问爱因斯坦，他那些最重要的科学观念是怎样产生的。爱因斯坦回答说，它们首先是因为他“不理解最明显的东西”而产生的。爱因斯坦这句话，是对问题意识的最好诠释。

你很难直接看到自己的眼睫毛，即使你的眼睫毛很长。因为你的眼睛已经完全对它熟视无睹。

人的思维也是如此，我们最容易忽视那些最显而易见的事物。而具有创新意识的人，能够从眼前那些最不起眼的现象中发现问题，找到创新的种子。

【牛蒡草与魔术贴】

1948年的一天，瑞士工程师乔治·德梅斯特拉尔带着心爱的猎犬与朋友一起外出打猎。中午时分，乔治和朋友们在山坡的草地上野餐。刚坐下，他便觉得臀部有刺痛的感觉，好像被无数小针扎了一下。

乔治连忙站起来，仔细一看，原来自己坐的地方长着牛蒡草，草上有着一个个刺果，自己坐在“刺窝”上了！他的衣服和猎犬身上也沾满了牛蒡草的刺果。

回到家后，乔治花了很长时间也没除尽衣服上和猎犬身上的刺果。他好奇地想，牛蒡果为什么有这么大的附着力呢？

通过显微镜观察，乔治发现牛蒡果上有很多小钩，正是这些小钩钩住了布料和狗毛纤维。他突然产生灵感，如果仿照牛蒡果的结构，不是可以制成一种方便牢靠的搭扣吗？

这一想法激发了乔治的创造欲望。于是，他埋头于新式扣子的发明试验中。经过半年试验，他终于发明了一种叫做“纬格罗”（Velcro）的新型尼龙搭扣。这种搭扣由两面组成，其中一面织有许多钩状物，另一面为半卷形的毛绒绒，两面轻轻一碰就能强有力地自行扣合在一起，并且可以反复使用。

乔治为他的发明申请了专利。不久，“纬格罗”被推广到世界各地，成为一种世界性的实用小商品，被大家称为“魔术贴”，它被评为20世纪最重要的50项发明之一。只要你细心观察就会发现，现在的衣服、鞋子、窗帘、椅套、电脑包上，到处都能看到这种魔术贴的影子。

从乔治发明魔术贴的过程，可以看出问题意识与观察能力对创新的重要意义。我国古代先贤孔子说过：“每事问”，“疑是思之始，学之端”；爱因斯坦也说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”；钱伟长认为：“学生提不出有价值的问题，就意味着不能创新”。可见发现问题、提出问题的重要性。

2.“聪明”的含义

我们都希望自己成为聪明的人。那么什么样的人是聪明的人呢？

仔细盯着“聪明”二字看，也许你能从中悟出点聪明人的道理来。

“聪”字由耳朵（耳）、眼睛（两点）、嘴巴（口）和心组成，而“明”字由日和月组成。耳朵和眼睛是用来观察的，嘴巴和心是用来表达和思考的，日和月则代表白天和晚上。

因此，聪明的人，是时时刻刻善于用耳朵听、用眼睛看、用嘴巴交流、用心思考的人。“聪明”二字，形象地说明了观察能力、思维能力和交流表达能力对创新的重要性。

3.观察＝观看＋察觉

不仅观看，而且察觉。

【哥廷根的观察力测试】

在德国哥廷根召开的一次心理学会议中，突然从门外一前一后冲进两个人，他们在会场里拼杀追赶，发生枪战，随后又一起冲了出去。这桩突如其来的事件前后仅有20秒钟。

这惊心动魄的一幕原来是会议组织者精心安排的一次观察力测试，出席会议的心理学家们事先都不知道。

事件过后，会议主席立即请全体与会者写下观察到的经过。结果，在上交的40篇目击记录中，只有一篇在主要事实上的错误少于20%；有14篇存在20%到40%的错误；有25篇出现了40%以上的错误。更为严重的是，还有不少细节纯属人为的臆造。

实验结果发人深省。虽然人们时时都在观察，虽然观察的方法、过程看似简单，但真正要做到准确无误的观察、洞察事实的真相，往往并不那么容易。善于观察的心理学家有时也会“视而不见”、“听而不闻”，也会观察出错，更何况常人呢？

观察能力是进行创新的基本能力。观察是思维材料的来源，是认识活动的起点。人类创新历史上许多重大发现、发明和设想，都起源于对事物的细心观察。

二、观察的种类

观察是对客观事物进行认识的一种活动，根据观察的目的、方法和观察的效果，可将观察分为以下几类。

1.有意观察和无意观察

有意观察是带着一定目的和任务进行的观察，如学生做物理、化学、生物实验时，就是对自然科学现象的有意观察。

无意观察是预先没有确定目的而无意中进行的观察。就像哥廷根的观察力测试事先没有通知大家一样，与会者完全处在被动、盲目观看的状态，对事件的过程和某些细节自然很难看清。

【吊灯与摆钟】

教堂正在做礼拜，唱诗班正在唱着圣歌。这种赞美上帝的奇妙音乐令虔诚的教徒们如痴如醉。

可是，在如痴如醉的人堆中却有一个不专心做礼拜的人，他此刻正目不转睛地注视着天花板上的吊灯。赞美诗他充耳不闻，他甚至忘记了自己在教堂、在做礼拜。那盏原本有三根绳索悬挂着的吊灯，由于一根绳索的断落而来回摇摆。

那人异常专注地观察着这盏越摆越慢的灯，直到其完全停止摆动。

他的血液沸腾了！他惊喜地发现尽管灯越摆越慢，可是每完成一次摆动的时间居然一样！

为了确认自己的发现，回到家里，他又找来绳子，系上重物让它来回摆动，观察摆动的周期性。

在此后的几个月中，他做了无数次的试验。经过仔细的观察和测量，他进一步发现：摆动一次所需要的时间，跟所吊物体的重量没有关系，而与摆长有关。

就这样，善于观察、勤于思考的他从很常见的生活现象中获得启示，终于得到了“单摆摆动周期与振幅无关”的“单摆等时性定律”。

他就是比萨大学的医科学生，后来成为伟大物理学家的伽利略。

不久，荷兰科学家惠更斯运用单摆原理，制成了历史上第一只机械摆钟。从此，时间测量可以用秒来计算，使人类进入一个新的计时时代。

伽利略发现“单摆等时性定律”，经历了一个从无意观察到有意观察的过程。许多创新活动都经历了这样一个过程。

2.“树木与森林”型观察

从观察是否系统全面，可将观察分为以下三种类型：

（1）“只见树木，不见森林”型观察：注意对事物局部和细节的观察，而忽视对事物整体的把握；

（2）“只见森林，不见树木”型观察：注意对事物整体的把握，而忽视对事物局部和细节的观察；

（3）“既见森林，又见树木”型观察：既注意把握事物的整体，又能细致地观察到事物的局部和细节。

【东西方人看世界】

“东西方人对世界的看法不同”，对这句话通常的理解是东西方人会以不同的观点看待这个世界。有意思的是，研究人员近日发现，东西方人在用肉眼“看”世界时，还真的存在差别。东方人倾向于先看物体的背景，而西方人目光直接，倾向于先看物体本身。

美国密歇根大学研究人员对25名欧洲裔学生和27名华裔学生的眼睛活动进行仔细观察后发现，这些学生在看指定图片时，目光会停留在不同区域，并且停留的时间也不同。

研究显示，欧洲裔美国学生更注意图片近景中的物体。比如丛林中有只美洲豹，他们的目光会长时间停留在豹子身上；华裔学生则更习惯于花时间观察图片背景和整体，并且会在背景和主体之间来回移动目光。研究小组组长理查·尼斯比特得出结论：他们“看”世界的方法确实不同。

在另一组实验中，研究小组请来一些美国人和日本人观看并描述所见水下图片。美国人的目光直接落到了图片中最明显或运动中的物体上，比如三条鲑鱼在游水；日本人则描述他们看到了水流、水是碧绿色的、水底有岩石，最后才提到鱼。

尼斯比特就“看”法上的差异提出了自己的“文化差异说”。“亚洲人生活的社会环境更复杂，”他说，“他们比我们更需要留意别人的看法。我们是个人主义者，可以我行我素。”

尼斯比特认为，和谐是中国文化的核心。相比之下，西方人只关心如何完成一件事，而不在意他人感受。他还进一步分析，这样的文化差异可追溯到几千年前的农业制度。在古代中国，农民由于需要共用水源，每家每户需要好好相处并保证互不侵犯。而在西方，当时希腊农民大多以种植葡萄和橄榄为生，像小商贩那样独立经营着自己的土地。尼斯比特举例说，当古希腊科学家亚里士多德看到岩石沉入水底时，他想到重力，但他不会想到水本身。而中国人会把所有与沉浮相关的因素考虑进去，这也是为什么中国人能比西方人早几百年认识潮汐变化和磁场引力。

文化差异的影响居然渗透到最简单的观察行为中。

三、观察能力的培养

1.注意观察的客观性、系统性、准确性和典型性

在观察活动中，应注意观察的客观性、系统性、准确性和典型性。

只有坚持观察的客观性，才能不受主观偏见的影响，真实反映客观事实；

只有坚持观察的系统性和完整性，才能对观察对象有全面深刻的把握；

只有坚持观察的准确性和典型性，才能对观察对象有正确的认识。

【一堂生动的“蚯蚓课”】

美国的小学生十分重视学生观察能力的培养。有一所小学，老师给三年级学生上“蚯蚓”课，他的上法是我们难以想象的。

老师一开始就把带来的许多活的蚯蚓放到教室的地上，让它们满地乱爬。然后要学生观察蚯蚓具有什么特点。

一个学生说，“我发现蚯蚓会爬。”老师说“好！”另一个学生说：“蚯蚓没有腿，不能叫爬，应叫蠕动。”老师说：“很好。”又一个学生说：“我发现蚯蚓身上有环状的花纹。”老师又说：“你观察得很仔细。”一个学生高兴地说：“我用舌头舔了一下，发现蚯蚓是咸的。”老师说：“你的胆子比我大。”又一个学生说：“我用细线把蚯蚓扎起来，然后咽到肚子里，过了一会儿把它拉出来，发现蚯蚓还活着，这说明蚯蚓的生命力很强。”老师激动地说：“好！你为科学献身的精神，值得我学习。”最后，老师进行了小结，一堂课上完了。

学生从头到尾都是观察，老师则是一次又一次地表扬。给学生留下的印象，恐怕终身难忘。

我们在观察问题时必须坚持系统观察和重点观察相结合，避免“瞎子摸象”式的观察。2007年6月，我国太湖流域发生大面积蓝藻暴发，导致无锡等城市一度中断饮用水，市民抢购纯净水做饭。为避免上述情况再次暴发，除采取强有力的环保措施、对污染企业强制关停并转外，采用重点流域重点监控和利用卫星对整个太湖整体监控的方法，将系统观察与重点观察相结合，有利于及早发现情况，采取应急措施。

2.善于多角度看问题

现实生活中，面对同样的场景，不同的人观察的角度和重点会有所不同。

例如，同样是上山，植物学家往往着眼于观察山上的各种花草树木，动物学家则着眼于鸟兽鱼虫，地质学家着眼于山上的矿物岩石，而气象学家则着眼于风雨云雾。同样，观察人时，理发师首先会注意你的头发，擦鞋匠会盯着你的脚看，而小偷则盯着你的口袋看……

【高度决定视野】

一家幼儿园举行绘画比赛，一幅名叫《我陪妈妈上街》的画吸引了评委。画面没有高楼大厦，没有车水马龙，也没有琳琅满目的商品，有的只是无数个大人的屁股和腿。

仔细想想，《我陪妈妈上街》这幅画画得很有道理。幼儿园的孩子，身高还不到大人的腰部，加上街上人山人海，孩子看到的就只有大人的屁股和腿了。

中央电视台公益广告中有一段话十分经典：“高度，决定视野；角度，改变命运；尺度，把握人生。”创新者，要善于改变自己看问题的角度和解决问题的方式，要善于转换思维视角，善于从多角度看问题。既要用熟悉的眼光看熟悉的事物，从中发现别人不注意的问题，也要用陌生的眼光看熟悉的事物，使问题有新的解决办法，还要用熟悉的眼光看陌生的事物，看看有无类似的解决办法，同时也要学会用陌生的眼光看陌生事物，争取更大的创新。

3.善于从观察中发现问题

观察不仅是用感官来接受外界的信号、客观反映事物本来面貌，而且应将观察与思维相结合，在观察的同时开展积极的思维活动，进行积极思维和判断，避免“观而不察”。

【调压式打气筒】

无锡市北高级中学学生朱振华有一次给自行车打气时，由于没有及时检查轮胎的气压，结果把轮胎给打爆了。朱振华同学是一个善于观察和思考的人，他针对打气筒不能自动感知轮胎气压是否符合要求的这一缺点进行研究，从家里烧饭用的压力锅获得灵感，采用压力锅减压阀的原理，在打气筒上加装一个可调式定压阀，使打气压力控制在一定范围内。

经改进后的打气筒可以非常方便地对自行车、摩托车轮胎进行充气，同时又不致将轮胎打爆。这一发明获得了全国第九届青少年发明创造比赛二等奖。

4.从“学答”到“学问”

人民教育家陶行知曾说过：“发明千千万，起点一个问。”钱伟长也说过：教师把学生教“懂了”，是一种不负责任的行为；把学生教“不懂了”，才是正常的。学生提不出有价值的问题，就意味着不能创新。可见，问是知之始。培养学生的问题意识，敢于提问，善于提问，乐于提问，对促进学生智能发展和素质提高具有重要作用。

【问得住老师得最高分】

我国著名桥梁专家茅以升，早年任教于唐山铁道学院，他的前任教授曾给学生们规定，上课之前先向学生提问，根据回答的水平当面给人评分。茅以升接任后，把这个规矩改了一下：上课之前学生先向教师提问，根据提问的创造性水平给分；把老师问住了的得最高分。

从此，课堂的气氛完全变了一个样。

茅以升说，当时经常有不少富有创造性的学生把他问住。正是这些他尚未思考的新问题，促使他深刻地思索桥梁科学中许多至关重要、有待创新的东西，日后他在主持大桥的设计时，常常得益于这些早年的启示。在茅以升的创造性教育的熏陶下，学生的创造力得到了开发。后来，他的许多学生在桥梁科技创新领域也做出了重大贡献。

早在两千多年前，孔子就要求自己和学生“每事问”，他高度评价问题的价值及意义，认为“疑是思之始，学之端”。理学大师朱熹也说过：“读书无疑者，须教有疑，有疑者却要无疑，到这里方是长进。”宋代的著名学者陆九渊的观点则更精辟，他说：“为学患无疑，疑则有进，小疑则小进，大疑则大进。”由此可见，培养学生的问题意识是造就创新人才的关键之一，没有问题意识，创新活动将成为无本之木。

当前的教育一般比较注意培养学生分析问题和解决问题的能力，这固然十分重要，但从创新教育的观点来看，首先应当培养的是学生发现问题、提出问题的能力。因为一切创新都始于问题的发现，而发现问题又源于强烈的问题意识，强化学生的问题意识是培养学生创新精神和创新能力的起点。

作者在多年大学物理及实验课程的教学过程中，发现有相当一部分同学缺乏问题意识，不善于提问，提不出问题。典型表现为两类：其一是不敢或不愿提出问题，怕自己提出的问题肤浅片面而被人笑话；其二是不能或不善于提出问题。

为了激发学生的问题意识和提出问题的能力，培养学生的创新意识，我们在教学过程中，尝试将发现问题、提出问题作为课程的一项常规作业。每教完一单元，布置书面“提问作业”，要求学生针对所学内容，提出学习过程中发现的各种问题，将学生提出问题的数量和质量，作为评价学生学习能力的一项重要依据。实践表明，“提问作业”有利于培养学生问题意识，促进学生及时复习和思考，鼓励学生发现问题、提出问题和大胆质疑，迫使那些不善于提问、不敢于提问的同学提出问题，提高学生学习能力。同时，学生所提问题能直接反映学生真实的学习情况，有利于教师及时掌握学生学习中存在的问题，弥补答疑时间的不足，促进教学相长。有些学生还针对实验中发现的问题，提出了实验仪器的改进设想，并在教师指导下开发出新的实验器材，获得了多项国家专利。