黄海深处，几百万尾大黄花鱼自由生长。

    而与真实的野生环境不同，它们的新家园，是一艘名为“国信1号”的养殖工船，10万吨级，全球首艘。智能时代的“知鱼之乐”，已不再是一个只可清谈的哲学问题。其搭载的17个养殖舱，用各种新技术模拟鱼类畅游的天然环境，解决了近海围栏养殖的诸多缺陷。据悉，“国信1号”一年的产鱼量为3700吨，可与查干湖媲美。这是中国工程院院士凌文任山东省副省长期间，牵头研发的重大海洋工程。

    凌文，中国工程院院士，山东省科学技术协会主席，系统工程与能源工程管理专家。曾任山东省人民政府副省长，中国神华能源股份有限公司董事长，国家能源集团总经理、董事、党组副书记。

    今年4月，在第十四届中国产学研合作创新大会上，凌文被授予“中国产学研合作突出贡献奖”。凌文学数学出身，从早年的工商银行信贷部负责人、国家能源集团总经理，到副省长、省科协主席，多年来他致力于运用系统科学理论解决大型工程管理难题，是系统工程和能源工程领域的战略管理专家。很难想象，电影《爱在零纬度》、大型交响音乐会《黄河入海》、原创京剧《东方大港》、烟台网红打卡地“耕海一号”等诸多跨界工程都出自凌文之手。在他身上，既有一种理性的浪漫，亦有辩证认识和改造事物的深邃思考，这种跨界颇具“万变不离其宗”的意味。而这个“宗”，既是方法也是目的，即以广泛的工程思维和能力推动社会发展。它关乎科学精神，更关乎个性化的创造。
 

效率的提升带来思维的提升

    当下的科学教育，被赋予了改造世界的深沉责任，对人的成长、成才具有重要的启蒙意义。谈及科学教育，凌文首先指出了教育面临的整体性危机，“我们的教育和国家实力远远不相匹配”。在教育得到全社会高度重视的同时，培养学生德智体美劳全面发展已成为当下教育的价值趋向，但我们的评价标准还未得到本质改变。“这种标准无视的是人的个性化。”凌文说。

    随着社会的发展，劳动效率不断提升，效率的提升应该为教育带来什么？“是个性化。人类都需要有一定的知识储备，但我认为通识只是一个基础，在个人成长中的占比应该较小，更大的比重应该留给因材施教、因人制宜的定制化教育，即让每一个孩子尽量发挥长处。”在凌文看来，教育不仅是教知识，其关键性的影响在于让孩子找到感兴趣的方向。

    近20年来，我国科学教育的开展如火如荼，凌文持续多年推动科学教育，在他看来其中存在的问题是显而易见的。他指出：“科学教育的教材、大纲和课程计划并未与时俱进。科普类书籍的内容仍然采用几十年前的形式，文字或者图画很难让孩子去想象。像排列组合、空间解析几何等知识，对于抽象思维较弱的孩子，是很难的，稍微复杂一点，很多孩子就想不明白。现在其实有很好的科技手段和工具可以解决这个问题。”

    科学的展现力是丰富的。科学教育需要创新，新在哪？凌文认为不仅在于问题、答案、思路是新的，更重要的是表现形式也是新的。当下的科技完全可以将学科内容从头到尾梳理一遍，利用人工智能将其做成形象化、标准化的语言。“我们让学生单独理解公转、自转或许很容易，但宇宙中各类行星、恒星的公转、自转，在太阳系中是个相对的概念，放在一起不易理解。现在只要我们戴上VR、AR眼镜，用数字化模拟宇宙的运行，瞬间就能让孩子看明白。”凌文说，有时形式就像一层窗户纸，窗户纸捅破了，学生自会豁然开朗。

    “我是学数学的，过去我们证明一个定理，要在黑板上推演、证明两三个星期。现在很简单，直接用计算机来算，哪个字母或系数错了，改动一处会自动生成结果。我们上学的时候数学老师很牛的一项技能，是能背对着50个孩子，拿粉笔转一圈画一个标准的圆，但这种技能很容易被淘汰。”凌文感慨，教育是全人类寄希望最大的领域，当下的科学教育，应该大力发挥举国优势，丰富科普形式，让科学家、人工智能专家以及科幻作家一起谋划数字创意教学，促进学习效率的提升，让孩子有更多时间去提问题、发散思维。

    在凌文看来，科学教育的要义，是按照孩子的天赋，让他们快快乐乐地去做自己喜欢的事情。少年时代的凌文，是在组装小收音机、小半导体、小航模中成长起来的，“我们那个时候经常去周边的五七工厂实习，当发现自己做的电机真的能发电，这种兴奋之情让人备受鼓舞”，他认为从小培养动手能力对培养科学情操、对未来解决重大工程问题具有非常重要的意义。因此，对于科学教育而言，科学、技术、工程都需要普及。

    在山东任副省长分管科技工作期间，凌文狠抓科学教育，他要求省科技厅、省科学院、省社科院、省科协所有的厅级领导干部，每年必须到中小学开展科普讲座。几年前，山东省公民科学素质水平还不抵全国平均水平，在与全国教育领域的联动发展下，截至2022年底已有较大提升。在他眼里，院士更应走进中小学生中间，“甭管你有多高的科学成就，院士给孩子们讲课是非常值得的，我能从中感觉到幸福。因为真正在孩子心里埋下一颗未来的种子，让他们从小学科学、爱科学，最后能讲科学、用科学，这是一件功德无量的事情”。

    今年9月的科普周，凌文在山东科技会堂给孩子们讲磁悬浮、讲科学家精神。讲到“两弹一星”功勋郭永怀和警卫员在飞机失事时，因拼命保护保密文件而不幸被烧焦的故事，孩子们哭声一片。“科学家精神对于科学教育非常重要，一定要把爱国主义和未来人生理想结合起来。”令他感动的是，讲座结束后，孩子们将自己的感悟和心得写成信件、画成图画送给他，100多份，沉甸甸的满是真诚。

工程思维让危机中诞生新机

    离“德先生”“赛先生”的提出已有一百多年。科学报国是伟大的、热血的，作为具有战略思维的系统工程专家，凌文对其一直有着辩证且冷静的思考。

    “科学研究的目的是发现规律，技术是用科学理论找到窍门，只有工程师把科学的发现、技术的诀窍用在生产上，运用到大规模改造世界的活动中，才能真正改变客观世界。”他认为，科学发现当然是重要的，甚至是美的，但我们的目的是要形成生产力，进而改变世界。在激烈的国际竞争中，我们要走在前面，要平衡好科学、技术和工程之间的关系，即要处理好基础研究、应用研究和大规模工程化应用之间的关系。

    2020年初，新冠肺炎疫情突然暴发。各地资源紧缺，最缺的就是防护服。时任山东省副省长的凌文正负责抓复工复产，千钧一发，形势紧迫。“我们的任务是每天给中央上交850件防护服，但全省总共加起来每天只能生产650件。既缺工人，也缺材料。”要想隔离病毒，防护服最重要的工艺就是使用压条机进行压胶密封，以增强防护服的隔离性能，最后再通过环氧乙烷柜消毒，才能真正出产。

    顶着巨大的压力，凌文赴枣庄康力医疗器械科技有限公司调研，找到一名最有压条机操作经验的车间主任，问她培养一名熟练的压条机工人需要多长时间？主任说，10年。听到这个答案，凌文首先是愕然，随即他让主任演示一遍后，亲自上机，手、眼、脚配合完成了压条环节。“我做得合不合格？”凌文问道。主任看罢表示：“针眼都压上了，勉强合格，就是针迹歪歪扭扭。”

    凌文说，这是他第一次使用压条机，是否美观不是他的目的，他的目的在于判断要花多长时间才能培养一个合格的压条机工人，以及如何才能完成防护服的生产指标。“这样一来，就简单了，山东全省有140多所职业学校，我们找来3000名左右动手能力强的职高学生立即培训上岗，工人的问题立马就解决了，产能一下子就上来了。”

    一件防护服需使用的压条长度是11.6米。面对压条紧缺的情况，凌文思考如何才能将它的使用长度减下来。通过观察发现，防护服的“掐腰”“燕尾”等接缝处的实用性能并不高，凌文当即决定改革裁剪工艺，尝试用最少的压条做最多的防护服。实际操作下来，一件防护服压条的使用长度从11.6米降到了6.3米。“危急”时刻，新工艺诞生了。

    而防护服在交付给医生前还有一道重要工序，即用环氧乙烷柜灭菌消毒。彼时全国防护服企业所生产的环氧乙烷消毒柜“少得可怜”。“要灭菌，一定要用防护服企业生产的环氧乙烷柜吗？”凌文急中生智，撇开既定条件，决定找寻其他领域的环氧乙烷柜生产商。“就因为这样一个契机，我们钓到了两条‘大鱼’，位于威海的威高医疗器械有限公司和迪尚集团有限公司。”

    无中生有。仅一星期不到，一个新的厂房在威海郊区诞生。集成威高集团的灭菌柜、迪尚集团纺织女工的能力，这个新工厂一天就能生产65000件防护服。凌文说，讲述这一系列危机中诞生新机的案例，是要强调科学素养、工程能力对人解决问题的重要性，教育需要着重培养学生这方面的思维能力。“只有建立了一定的逻辑思维，我们才会主动去琢磨事情的始末，发挥创造力。”当然，改造和创造事物不是随意的，要把工程问题放到整个系统若干要素的交互联系和作用中去理解，并形成开放且稳定的结构，这种工程思维是解决复杂问题的基础。当被问及工程思维的核心要素是哪些，凌文强调，解决工程问题就是要遵循目标导向、结果导向、问题导向。

在尊重规律的基础上广泛交叉和融合

    无论是个人的成长，还是整个人类的进步，都伴随着问题和希望的交替出现。科学素养和工程思维能帮助我们在荆棘中调动资源、发挥想象，并创造美好的未来。而要抵达这个美好未来，凌文说，一定要鼓励孩子做自己喜欢、擅长的事情，这是教育的规律，而在这个规律之上更重要的是广泛的交叉和融合。

    回忆大学时光，凌文深感幸福。那时他既能专注地学习专业知识，还能广泛而自由地学习西方音乐史、西方美术史等艺术类课程，每个星期都会和三五好友结伴去听交响音乐会。前段时间，他曾经跟男中音歌唱家、上海音乐学院院长廖昌永提议，想开两门课程，一门是给工程专业的学生开设艺术修养课，另一门是给艺术专业的学生开设工程素养课，让他们互相理解、互相融合。

    跨界思维带来的变革力量是巨大的。近年来，凌文主持参与了多项工程，如建筑光伏一体化、磁悬浮动力装备、海洋牧场、煤炭清洁低碳工程等项目。“我们另外一个团队，目前正在推动BIPV建筑的研发。为了让一栋大楼发电，可以把光伏板挂在楼宇外立面上。这项工程很简单，但它的前提是得有一栋建筑，这叫BAPV，BA是BuildingAttached，附属建筑物。我们再进一步发挥想象，把A变成I，即Integration，融合。如果把光伏建筑一体化，光伏板本身就是外立面的建筑材料，能防风、防水、防尘、抗震、保温，何乐不为？”凌文说，这项技术相当具有颠覆性，因为全国碳排放的来源，仅建筑集成产生就约占50%左右。据测算，一栋BIPV建筑基本上能减少30%的能源消耗。

    “所有的工程机械产品，为了减少摩擦导致的零部件磨损，通常会选择使用特种轴承或者给轴承添加机油。而我们正在研发的磁悬浮动力装备，既能保证无接触摩擦、能量损耗少，还能实现机械的高速旋转。”高转速意味着高效率，凌文强调，要促成这些颠覆性技术的产生，不仅需要掌握科学、技术、工程三方面的知识，更要尊重事物发展的规律。

    我国海洋资源丰富，前景广阔。近年来，为加快渔业产业转型升级，山东把推进海洋牧场建设作为发展海洋经济、建设海洋强省的有力抓手，目前全省国家级海洋牧场达到44处，占全国的40%。凌文谈到，传统的养鱼方式存在很大缺陷，在近海处打桩、撒网、投苗，是以人为中心，按照人的思路进行养殖。他笑称：“我们有没有想过鱼的感受呢？鱼类有自己的生长规律。候鸟一飞就是几千公里甚至上万公里，鱼也一样。”为推进数字化时代的渔业发展，凌文主持研发了“国信1号”养殖工船项目，该工程所搭载的养鱼舱，利用深海水源每天18次循环换水，舱内盐度、温度、压力、电解质等指标与深海环境一致，鱼类在这样的空间，生长密度可以比外界高出十倍。

    凌文表示，工程问题不是事物一个方面或某个局部的问题，而是要自觉、充分认识到事物的复杂性，从而识别事物的本质以及与周围世界的协调关系，要在认识自然界、社会和人类思维的基础上，按照规律去解决。在这个过程中，就已经包含了科学发现、技术窍门、工程实现。“在人们传统的观念里，科学家的‘地位’是最高的。但如果我可以定义的话，我宁愿将这三个领域的从业者称为科学家、技术家和工程家，他们同等重要。”科学、技术、工程三者的融合，是人类解放生产力，落实高质量发展，研发兼具科学性、实用性、经济性工程和产品的前提。

    凌文强调，要按照习近平总书记对战略科学家的要求，培养科技人才跨学科、跨领域的判断力、理解力和领导力，善于将自然科学和社会科学相融合，善于把科学、技术和工程相融合，善于把基础研究、应用研究和大规模工程实践相融合。“一定要鼓励跨界创新，即便在跨界过程中暂时出现失误也没关系，只要秉持严谨的科学精神，相互交流、相互促进，就可以奔赴我们想要的未来。”

    江河入海。科学、技术、工程三个不同的支流，在广义上有一个共同的目标，即推动社会发展。辨析凌文解决问题的方法论，科学、技术、工程从来不是孤立存在，而是相伴而生。当下，事物的边界逐渐模糊，关联愈加无序，凌文的广阔视野和发散性思维，以及他所提出的教育观点，或许可以成为一种清晰的方式，给教育以考量。

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    来源 | 本文刊于《教育家》2023年11月刊第4期，原文标题《改造世界，万变不离其宗——访中国工程院院士、山东省科学技术协会主席凌文》

    作者｜王湘蓉 邓晓婷

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