教育是為了培養(yǎng)具有良好人格品性、較強(qiáng)行動(dòng)能力、較好思維品質(zhì)和較深創(chuàng)造潛能的人才。教育要注重培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和解決問(wèn)題的能力。
這是一本內(nèi)容豐富，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力，幫助學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科思維訓(xùn)練的書(shū)，你可以從中看到簡(jiǎn)明的科學(xué)發(fā)展史；看到不同學(xué)科重要的模型；看到很多有趣的挑戰(zhàn)項(xiàng)目；看到快速分析并解釋生活現(xiàn)象的原理；看到無(wú)處不在的思維方法和處理問(wèn)題的技巧；看到你所學(xué)過(guò)的大部分課程但又截然不同。下面是本書(shū)涉及的課程：
● 語(yǔ)文（復(fù)原欹器中的《孔子家語(yǔ)》）；
● 數(shù)學(xué)（重新發(fā)現(xiàn)開(kāi)普勒定律中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種運(yùn)算并找到規(guī)律）；
● 物理（顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡中的透鏡成像）；
● 生物（生命科學(xué)領(lǐng)域的重要模型中的遺傳與變異）；
● 地理（從地心說(shuō)到日心說(shuō)中的宇宙模型）；
● 音樂(lè)（吉他品柱的距離中的十二平均律）；
● 體育（跳高的方式中背越式的原理）；
● 美術(shù)（地球的周長(zhǎng)中的透視原理）；
● 計(jì)算機(jī)（帕斯卡計(jì)算機(jī)中的補(bǔ)碼思想）；
● 勞技（小鴨下山中的動(dòng)手實(shí)踐）；
● 邏輯（批判性思維中的邏輯判斷）；
● 思政（尋找四葉草中自己創(chuàng)造幸福的快樂(lè)）；
…………
當(dāng)然，更多內(nèi)容涉及多學(xué)科與跨學(xué)科融合。

本書(shū)內(nèi)容有三個(gè)來(lái)源：我在清華大學(xué)開(kāi)設(shè)的課程，每次課前安排的短小講座；在清華大學(xué)開(kāi)設(shè)的創(chuàng)意挑戰(zhàn)課程；在全國(guó)各地給大、中、小學(xué)生做的報(bào)告和開(kāi)展的創(chuàng)意活動(dòng)。
來(lái)源一：課前短小講座。我在清華大學(xué)給本科生開(kāi)設(shè)了理論力學(xué)、航天器動(dòng)力學(xué)課程。除了常規(guī)的教學(xué)內(nèi)容，我有意識(shí)地采用課前短小講座的形式增加了很多關(guān)于思維、創(chuàng)意的內(nèi)容。這些內(nèi)容短小精練，既與課程內(nèi)容密切相關(guān)，又富于啟發(fā)。用所學(xué)知識(shí)分析案例背后的道理，一方面讓學(xué)生了解理論如何應(yīng)用于實(shí)踐，另一方面案例中的結(jié)論具有啟發(fā)作用，讓學(xué)生感受到雖然是從物理學(xué)角度得到的結(jié)論但是又具有更普遍的意義，從而超越了知識(shí)本身。
來(lái)源二：創(chuàng)意挑戰(zhàn)課程。我提倡一種基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，把定性分析、定量計(jì)算、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、動(dòng)手實(shí)踐融為一體，后得出具有教育意義的結(jié)論并用實(shí)物進(jìn)行演示，這是學(xué)生喜歡但目前教育中所缺乏的模式。為此我開(kāi)設(shè)了趣味力學(xué)實(shí)驗(yàn)及制作、力學(xué)中的創(chuàng)意設(shè)計(jì)課程。其中趣味力學(xué)實(shí)驗(yàn)及制作是清華大學(xué)批創(chuàng)意實(shí)踐課程，我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生做了很多創(chuàng)意挑戰(zhàn)項(xiàng)目，包括本書(shū)第四章動(dòng)手與實(shí)踐中的大部分活動(dòng)，彈簧秤稱大象飛針穿玻璃手機(jī)吊冰箱等還被中央電視臺(tái)做成了科普節(jié)目；小鴨下山則成為電視節(jié)目《加油！向未來(lái)》中的一期節(jié)目。
來(lái)源三：開(kāi)展創(chuàng)意活動(dòng)。除了在清華大學(xué)教學(xué)，我有機(jī)會(huì)在全國(guó)各地給大、中、小學(xué)生，甚至幼兒園小朋友做創(chuàng)意講座，上示范課程，開(kāi)展了很多趣味創(chuàng)意活動(dòng)。面對(duì)年齡跨度很大的學(xué)生，就不適合講太具體的知識(shí)，所以我更多講解思維、創(chuàng)意的方法，結(jié)合案例進(jìn)行啟發(fā)引導(dǎo)。為此我自己設(shè)計(jì)了思考問(wèn)題的角度和解決問(wèn)題的方法并開(kāi)發(fā)了很多創(chuàng)意活動(dòng)的道具。
鑒于此，我整理并適當(dāng)刪減了一些復(fù)雜的內(nèi)容，補(bǔ)充了一些簡(jiǎn)單的案例，構(gòu)成本書(shū)的基本內(nèi)容，小學(xué)高年級(jí)和初中學(xué)生都可以看懂。書(shū)中通過(guò)日常生活和學(xué)習(xí)中司空見(jiàn)慣的現(xiàn)象，以及科學(xué)和工程中有趣的歷史或裝置，分析其背后的道理、思考的方法及給我們的啟示。
書(shū)中的案例有趣且具有啟發(fā)意義。
章觀察與思考，介紹了如何透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)。從身邊自行車(chē)說(shuō)起，從輻條是否模糊引發(fā)認(rèn)知沖突，繼而引出雖然有眼見(jiàn)為實(shí)的說(shuō)法，但眼睛所看到的現(xiàn)象可能只是事物的表面現(xiàn)象，我們除了要仔細(xì)觀察，同時(shí)還需要善于思考。
第二章建模與分析，介紹了如何解釋我們所關(guān)心的問(wèn)題。例如，竹筷子為什么不容易拉斷而很容易折斷，通過(guò)對(duì)竹纖維受力的形象分析，很自然地理解團(tuán)結(jié)一致力量大，而各自為戰(zhàn)容易被各個(gè)擊破的道理。
第三章創(chuàng)意與發(fā)明，介紹了一些發(fā)明的案例，包括工具和方法。以跳高為例，不同的過(guò)桿方式會(huì)得到不同的成績(jī)，引申出做事情方法的重要性。在能力一定的情況下，方法好就可以事半功倍，這一結(jié)論超越了學(xué)習(xí)具體的知識(shí)，方法比知識(shí)更重要，富有啟發(fā)意義。
第四章動(dòng)手與實(shí)踐，介紹理論與實(shí)踐相結(jié)合的案例。例如，復(fù)原孔子時(shí)代欹器的案例，把教育含義、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、動(dòng)手實(shí)踐融合在一起。經(jīng)過(guò)定性分析和計(jì)算，可以設(shè)計(jì)并做出一個(gè)在桌面上演示的模型，是很好的座右銘。