教育动手能力是科技创新的重要保证中国科

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动手能力

动手能力是创新者将创新思维所产生的新思路转化为新成果的能力。一个科技创新工作者或科技创新团队如果只有创新思路和创新方案,没有很强的动手能力,一切新思路、新方案都只是“纸上谈兵”。

动手能力一般包括:科学研究的实验设计和实验实施能力,实验资料的收集、整理和分析能力等;技术创新的工程、机械、产品等的设计、制作和测试能力等。

01居里夫妇亲手提炼放射性元素

居里夫妇开始研究放射性元素时,什么都没有。他们从朋友那儿借来一间破旧的贮藏室作实验室;又用平时积攒的钱购置一些必需的仪器设备。居里夫妇就是在这样简陋的条件下对几十千克沥青铀矿石进行了一系列的处理,最终找到具有放射性的新元素——钋。

钋找到了,居里夫妇却没止步,因为在提炼钋的过程中,他们发现分离出的钡化合物具有更强烈的放射性。她们分析这是又一种未知的放射性元素,并把这种元素称为镭。

为了证实镭的存在,居里夫妇又投入了更加艰苦的工作:没有实验工厂,他们向朋友借了一间破木棚作工厂;没有资金购买贵重的沥青铀矿石,他们买来了廉价的废矿渣。居里夫人穿着一身油污的工作服,时而在院子里加煤烧火、熔炼矿渣;时而在屋里结晶浓缩提取物。20多公斤重的容器,居里夫人不断地搬进搬出。无论是严寒还是酷暑,居里夫妇都没日没夜地干着。经过整整4年的奋斗,通过几万次提炼,终于在年将梦寐以求的镭盐分离出来。年,他们夫妻因此荣获诺贝尔物理学奖。

02爱迪生发明电灯的故事

爱迪生是一个异常勤奋的人,喜欢做各种实验,制作出许多巧妙机械。他对电器特别感兴趣,自从法拉第发明电机后,爱迪生就决心要发明电灯。

爱迪生在认真总结了前人制造电灯的失败教训后,制定了详细的试验计划。他首先对多种耐热发光材料逐一进行分类试验。实验结果显示,白金丝性能最好,但白金价格贵得惊人。年,爱迪生选定炭丝做灯丝。他把一截棉丝撒满炭粉,弯成马蹄形,装到坩锅中加热,做成灯丝,放到灯泡中;再用抽气机抽去灯泡内空气。电灯亮了,而且连续亮了45个小时。就这样,爱迪生发明了世界上第一批炭丝的白炽灯。年除夕,爱迪生电灯公司所在地洛帕克街灯火通明。

为了研制电灯,爱迪生在实验室里常常一天工作十几个小时,有时连续几天进行试验。发明炭丝做灯丝的白炽灯后,他又接连试验了多种植物纤维,最后又选用竹丝,透过高温密闭炉烧焦,再加工成炭化竹丝,装到灯泡里;并再次提高灯泡的真空度。这次,电灯竟连续点亮了个小时。

居里夫妇提炼放射性元素和爱迪生发明电灯的故事,不仅说明了动手能力在科技创新中的重要性,而且说明科技创新工作者还应具备艰苦奋斗、不怕牺牲的精神。

03袁隆平团队研究杂交水稻的艰苦历程

年和年,袁隆平先后在一般稻田和杂交试验田中发现杂种优势现象后,开始对经典遗传学中“自花授粉作物没有杂种优势”的理论提出质疑。年到年,他和他的团队率先在国内开展寻找不育系的艰难工作:仅~年的水稻扬花季节,他就在田野逐穗搜索了个稻穗,找到了6株天然雄性不育株;~年,他的团队就做了多个杂交组合试验。年冬,他的助手李必湖在海南发现了一株不育的野生稻,从而为杂交水稻的研究打开了突破口。

~年,袁隆平和他的团队通过大量的杂交育种试验,完成了杂交水稻的“三系配套”,为杂交水稻的品种选育和大面积推广工作奠定了基础。

试想一下,一个创新团队如果没有很强的观察能力,他们能在无数的稻穗中找到一株不育的野生稻吗?如果没有很强的动手能力,他们能完成大量的杂交育种试验,实现杂交水稻的“三系配套”吗?

04巧妙的实验设计

在科学研究中,实验设计十分重要。巧妙的实验设计,不仅可以事半功倍,而且还可能得到一些用常规实验方法无法得到的结果。

伽利略曾以惊人的洞察力,认识到光速不是无限大的,但无法解决光速的测定问题。年,法国的斐索设计了一个巧妙的实验:用一束光穿过飞快旋转的齿轮,测得了光速为31.3万公里的结果。

不同的实验设计常常会得到不同的实验结果。年,英国的波义耳把铜片放在玻璃瓶里燃烧后,玻璃瓶变重了。许多人重复这个实验,结果都一样。但具有“物质不灭定律”认识的罗蒙诺索夫在整个实验过程中都将瓶口密封,结果玻璃瓶未增重。两个相同的实验,由于实验设计不同,得到了两个完全不同的结果和结论。波义耳等人的实验由于实验设计不严谨:没有考虑瓶外的氧气会参与瓶内的化学反应,因而得出了玻璃瓶变重的结论。

来源:科普时报

作者:陈冠文新疆农垦科学院棉花研究所研究员

编辑:毛梦囡

终审:尹宏群

图片来源于网络



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