吳恒梅，呂冬云，高 暢，鄒 玉，張衛(wèi)東，周清波，岳麗紅，許 龍

(佳木斯大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007)

進(jìn)入21世紀(jì)后，以信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能和5G技術(shù)為核心驅(qū)動(dòng)的新技術(shù)浪潮日新月異，第四次工業(yè)革命也迅速興起，它正越來(lái)越全面深度地介入到人類(lèi)社會(huì)生活的方方面面，也為教育提供了全新的背景，期盼培養(yǎng)出具有非線性思維能力的一代新人。

一、生物專(zhuān)業(yè)師范生非線性思維提出的背景

第四次工業(yè)革命是“智能型信息物理系統(tǒng)所主導(dǎo)生產(chǎn)的社會(huì)結(jié)構(gòu)性變革”。它將推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)向“智能化、虛擬化、超鏈接[1]”轉(zhuǎn)變，催生了智慧化教育，在5G強(qiáng)大技術(shù)的支撐下，智慧化教育呈現(xiàn)“智能化、泛在化”“虛擬化、開(kāi)放化”[2]、合作化的趨勢(shì)。這將對(duì)地方高校培養(yǎng)生物專(zhuān)業(yè)師范生核心素養(yǎng)的落地帶來(lái)全新的挑戰(zhàn)，生物專(zhuān)業(yè)師范生教育面臨著許多不確定性，也可以說(shuō)生物專(zhuān)業(yè)師范生教育發(fā)展呈現(xiàn)非線性發(fā)展趨勢(shì)，教育發(fā)展的形勢(shì)倒逼高校將生物專(zhuān)業(yè)師范生非線性思維培養(yǎng)作為教學(xué)的重要方向。

二、非線性思維的比較優(yōu)勢(shì)

線性思維的“思維過(guò)程是直線的、單維度的”[3]，它主要思維方式是邏輯判斷與推理，因此有人指出線性思維具有“單一、確定和保守等特征”，指出其是“阻礙理工科人才全面素質(zhì)發(fā)展”[4]的罪魁禍?zhǔn)?。世界是一個(gè)極宏觀巨系統(tǒng)，是線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的集合體，在牛頓力學(xué)研究范疇中，線性系統(tǒng)是其主要構(gòu)成；而在廣義相對(duì)論和量子力學(xué)研究范疇，非線性系統(tǒng)是其主要構(gòu)成。有人據(jù)此將思維分為“線性思維和非線性思維兩種……創(chuàng)造性思維是非線性思維，具有跳躍性、不連續(xù)性、不可微性，是突變的、跨越的，如靈感?！盵5]非線性思維的主要表現(xiàn)為直覺(jué)思維和頓悟思維，均呈現(xiàn)“偶然性、突發(fā)性、非邏輯性、創(chuàng)造性”[3]等特征。既然世界“復(fù)雜性的根源在于世界的非線性”[5]，那么非線性思維就是一把探索世界奧秘不可或缺的“金鑰匙”。

三、培養(yǎng)生物專(zhuān)業(yè)師范生非線性思維的實(shí)現(xiàn)路徑

(一)親近科學(xué)史，啟迪生物專(zhuān)業(yè)師范生的非線性思維

弗萊明有個(gè)習(xí)慣：往往順手把那些初步研究過(guò)的培養(yǎng)器皿隨便擺放,過(guò)一段時(shí)間他會(huì)偶爾查看。1928年9月15日下午,弗萊明在實(shí)驗(yàn)室突然發(fā)現(xiàn)“靠近窗邊一個(gè)蓋子沒(méi)有蓋好的葡萄球菌培養(yǎng)皿中出現(xiàn)了一種青色的霉菌”，殺死了葡萄球菌。弗萊明非常驚訝，立即仔細(xì)觀察，確定這種菌種是青霉菌。他后來(lái)得知這種青霉菌是從樓上的窗口“飄落下來(lái)的”。他晚年在參觀美國(guó)一所著名的生物實(shí)驗(yàn)室后意味深長(zhǎng)地說(shuō)，如果我的實(shí)驗(yàn)室也這樣井井有條，“我可能永遠(yuǎn)也發(fā)現(xiàn)不了青霉素。”[6]弗萊明的隨意性與發(fā)現(xiàn)青霉素沒(méi)有確定的邏輯關(guān)系，是非線性的。這啟示我們對(duì)于某些執(zhí)著追蹤科學(xué)真理的人來(lái)說(shuō)，一時(shí)的隨意甚至偶爾的失誤可能促成偉大的發(fā)現(xiàn)，由此可見(jiàn)，非線性思維在弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素時(shí)起到了關(guān)鍵性作用。

(二)知行合一，領(lǐng)悟生物專(zhuān)業(yè)師范生的非線性思維

在講授“人體解剖生理學(xué)實(shí)驗(yàn)”的“神經(jīng)干復(fù)合電位”章節(jié)時(shí)，筆者采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)分組實(shí)驗(yàn)法”。要求各組自主制定實(shí)驗(yàn)方案并限期上報(bào)。在審查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生出于節(jié)約實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的目的，計(jì)劃到野外捕捉蟾蜍。這反映出學(xué)生固守線性思維，而沒(méi)有考慮到法律問(wèn)題。《中華人民共和國(guó)野生動(dòng)物保護(hù)法》明確規(guī)定了蟾蜍受到法律保護(hù)，不得隨意私自捕捉，蟾蜍是“三有動(dòng)物”，“在2014年，國(guó)內(nèi)首次對(duì)捕捉野生蟾蜍者進(jìn)行了刑事處罰”[7]。況且野外隨機(jī)捕捉的蟾蜍不一定符合實(shí)驗(yàn)要求。在進(jìn)行“神經(jīng)干復(fù)合電位的測(cè)定”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，各實(shí)驗(yàn)小組的結(jié)果均與教材有出入，筆者同實(shí)驗(yàn)學(xué)生認(rèn)真進(jìn)行檢查分析，發(fā)現(xiàn)有的小組的屏蔽盒濕度不夠；有的濕度過(guò)大，導(dǎo)致電極短路；有的電極銀絲清潔度不夠，影響了導(dǎo)電效果。學(xué)生感悟到做實(shí)驗(yàn)還要有實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)的知識(shí)。有一次，筆者安排學(xué)生在星期五下午進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，巴基斯坦留學(xué)生沒(méi)來(lái)，實(shí)驗(yàn)因此推遲。經(jīng)了解得知，巴基斯坦留學(xué)生信仰伊斯蘭教，穆斯林每周五到清真寺集體舉行晌禮，即“聚禮”。這無(wú)形中又給筆者和學(xué)生上了一課，教育教學(xué)中要考慮到跨文化的問(wèn)題。利用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)分組實(shí)驗(yàn)法”，大膽讓學(xué)生主持并全過(guò)程參與實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中暴露出思想簡(jiǎn)單化、程式化等線性思維問(wèn)題，深刻認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究探索不僅需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還需要跨專(zhuān)業(yè)跨學(xué)科跨領(lǐng)域跨文化思維，尤其是隨著全球一體化進(jìn)程的加快，來(lái)華留學(xué)創(chuàng)業(yè)發(fā)展的外國(guó)人越來(lái)越多，宗教信仰、民俗文化、民族歷史、民族感情等文化背景知識(shí)將成為我們應(yīng)對(duì)未來(lái)的知識(shí)儲(chǔ)備，跨文化交流已經(jīng)成為中國(guó)人必須考慮的問(wèn)題。

(三)開(kāi)放包容，孕育生物專(zhuān)業(yè)師范生的非線性思維

非線性思維形成機(jī)制與創(chuàng)新思維類(lèi)似，都“必須在開(kāi)放環(huán)境進(jìn)行”。在討論、爭(zhēng)論中“容易產(chǎn)生新思想、新觀點(diǎn)”[6]。在分組實(shí)驗(yàn)中，教師要引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，充分做好組際競(jìng)爭(zhēng)的動(dòng)員，營(yíng)造積極的競(jìng)爭(zhēng)氛圍，以此激發(fā)學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)的熱情，促進(jìn)學(xué)生積極嚴(yán)謹(jǐn)?shù)丶?xì)化實(shí)驗(yàn)方案，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)流程，規(guī)范實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)中，組內(nèi)學(xué)生各揚(yáng)其長(zhǎng)，各司其職，互相啟發(fā)，協(xié)調(diào)一致，充分認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)精神的重要性。教師還應(yīng)組織設(shè)立小組聯(lián)席會(huì)議，為學(xué)生暢所欲言，突發(fā)奇想，溝通碰撞創(chuàng)立平臺(tái)。參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生有著各自不同的性格稟賦、文化背景、家庭背景、生活經(jīng)歷，因此不僅要求學(xué)生做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還要鼓勵(lì)學(xué)生做個(gè)性化實(shí)驗(yàn)，不要怕失敗。在開(kāi)放包容的的自由環(huán)境中，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中才能大膽放手實(shí)驗(yàn)，敢想敢闖敢試，靈感的火花會(huì)突然爆發(fā)，甚至偶爾的失誤都會(huì)改變實(shí)驗(yàn)結(jié)果，促成新的發(fā)現(xiàn)發(fā)明。在開(kāi)放包容的聯(lián)席會(huì)議平臺(tái)上，參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)、方法、經(jīng)驗(yàn)，甚至是失敗的教訓(xùn)，使觀點(diǎn)思想感悟在對(duì)話中交流碰撞，使每一個(gè)參與者都能受到啟迪啟發(fā)，再次擦出耀眼的靈感火花。

(四)創(chuàng)設(shè)困境，激發(fā)生物專(zhuān)業(yè)師范生的非線性思維

蘇霍姆林斯基曾說(shuō)過(guò)：“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者?！痹谏茖W(xué)研究中，科學(xué)家有許多一時(shí)難以解釋的生命現(xiàn)象，未解之謎。教師可以以此為契機(jī)創(chuàng)設(shè)探究困境，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究的內(nèi)生動(dòng)力?！懊傅膶?zhuān)一性”這一節(jié)理論知識(shí)看似很簡(jiǎn)單，某些“酶”的催化具有絕對(duì)專(zhuān)一性，只對(duì)某種特定的物質(zhì)具有催化作用。在平常中發(fā)現(xiàn)不平常，可以設(shè)計(jì)學(xué)生思考問(wèn)題：為什么某種酶具有絕對(duì)專(zhuān)一性？它的詳細(xì)的催化機(jī)制是什么？以此創(chuàng)設(shè)學(xué)生學(xué)習(xí)困境，讓學(xué)生在不知不覺(jué)中由學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍l(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者”，使學(xué)生對(duì)科學(xué)奧秘充滿了好奇，從而激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的探究熱情，執(zhí)著尋求非常規(guī)非線性解決之道。讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)探究中深刻體驗(yàn)學(xué)習(xí)困境。學(xué)生在做“神經(jīng)干復(fù)合電位的測(cè)定”和“骨骼肌單收縮”實(shí)驗(yàn)時(shí)，總有繞不過(guò)去的問(wèn)題：怎樣迅速確定電流強(qiáng)度的極值？在做“影響家兔呼吸調(diào)節(jié)的因素”實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生同樣遇到了困惑的現(xiàn)象：家兔自主神經(jīng)被阻滯或切斷后，“呼吸與RR間期仍然呈同步變化關(guān)系，減慢呼吸頻率與心率減慢結(jié)果一致?！盵8]這困惑深深地困擾著學(xué)生，激起了學(xué)生探究奧秘的強(qiáng)烈欲望，更為學(xué)生指明了方向，促使學(xué)生拋棄線性思維，大膽突破禁區(qū)，發(fā)揮直覺(jué)和頓悟思維優(yōu)勢(shì)，擁抱科學(xué)真理。

(五)擁抱人文，放飛生物專(zhuān)業(yè)師范生的非線性思維

現(xiàn)在的自然科學(xué)過(guò)于迷信理性，卻未能認(rèn)真理性地反思理性思維致命的弱點(diǎn)。理性思維可以說(shuō)線性思維，具有單一化、簡(jiǎn)單化，保守性等特點(diǎn)，注定了它無(wú)法解決復(fù)雜問(wèn)題的宿命?？茖W(xué)使用的思想武器主要是邏輯概念和推理,但“思維憑借這些邏輯手段不可能‘達(dá)到存在的深不可測(cè)的淵源’?！盵9]人文學(xué)科恰恰是治療線性思維缺陷的良藥。錢(qián)學(xué)森說(shuō)過(guò):科技工作“絕不能局限于抽象思維的歸納推理法,即所謂的`科學(xué)方法',而必須兼用形象或直覺(jué)思維?！盵10]物理學(xué)大師波爾則給出了精辟的解釋?zhuān)八囆g(shù)能為科學(xué)想象和幻想提供較多的自由空間”[11]。愛(ài)因斯坦擅長(zhǎng)拉小提琴，他在緊張思索的時(shí)候，每次陷入思維困境,就拉起小提琴，“那古典音樂(lè)的優(yōu)美、和諧、充滿想象力的旋律,加深了他對(duì)物理學(xué)的思索，引導(dǎo)他在數(shù)學(xué)王國(guó)作自由、創(chuàng)造性的遐想”[11]，指明了理論物理學(xué)的方向?！绑蛤茏巧窠?jīng)干雙相動(dòng)作電位產(chǎn)生機(jī)制”實(shí)驗(yàn)比較枯燥，繁瑣，實(shí)驗(yàn)之前，可以播放世界經(jīng)典音樂(lè)《藍(lán)色多瑙河》等名曲，聆聽(tīng)著優(yōu)美恬靜的音樂(lè)，學(xué)生浮躁激動(dòng)的心漸漸歸于平靜，漸漸融入到春花、明月、長(zhǎng)江、天宇、藍(lán)色的多瑙河清幽空寂的意境中，心無(wú)雜念，浮想聯(lián)翩。閱讀品味中國(guó)某些禪意詩(shī)和哲理詩(shī)，浸淫中華傳統(tǒng)文化，汲取古人智慧，總會(huì)讓人心曠神怡、豁然開(kāi)朗。品讀陶淵明《飲酒》“采菊東籬下，悠然見(jiàn)南山”時(shí)，讓人無(wú)欲無(wú)求，悠然自得；吟誦王維《過(guò)香積寺》“泉聲咽危石，日色冷青松。薄暮空潭曲，安禪制毒龍”時(shí)，心漸漸歸于空寂，心如止水；吟賞張若虛《春江花月夜》時(shí)，心漸漸入定，空明澄澈，物我相忘。靜能生慧，它能學(xué)生學(xué)習(xí)探索創(chuàng)造自由寬松的最佳心境。文學(xué)藝術(shù)具有超越性、超脫性、跳躍性，它超越了現(xiàn)實(shí)功利性，永恒追求真善美的真諦，永恒追求終極人生意義，是人類(lèi)永遠(yuǎn)的精神家園。文學(xué)藝術(shù)經(jīng)典是人生航行的燈塔，漫漫人生路的不竭動(dòng)力，是自然科學(xué)健康發(fā)展的思想保證。它那天馬行空的想象、博大精深的思想、獨(dú)出機(jī)杼的構(gòu)思、出神入化的文筆、氣象萬(wàn)千的形制，無(wú)不是非線性思維的光輝典范，為學(xué)生提供非線性思維的方法論。人文學(xué)科是守望人的精神生命和社會(huì)生命的學(xué)科,是守望人類(lèi)文明健康發(fā)展的學(xué)科。

四、結(jié)語(yǔ)

第四次工業(yè)革命正席卷全球，移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)日新月異，“5G”技術(shù)又橫空出世，正以不可思議的速度大踏步推廣，人類(lèi)社會(huì)的非線性發(fā)展的特征愈發(fā)彰顯，中華民族偉大復(fù)興對(duì)人才的創(chuàng)新性思維的要求已是空前迫切，因此培養(yǎng)生物專(zhuān)業(yè)師范生的非線性思維意義重大，刻不容緩。