普通高中拔尖创新人才的特征分析_拔尖创新人才培养

《普通高中拔尖创新人才的特征分析_拔尖创新人才培养》

摘要：培养学生获得初步创新精神和实践能力,是我国高中新课程改革的重要目标,也是《国家中长期教育改革和发展规划纲

要(2010―2020年)》(以下简称《教育规划纲要》)规定的教学创新领域，改革创新人才培养模式,加快创新人才后备力量的培

养,是对“钱学森之问”的有力回应，北京青少年科技创新学院“翱翔计划”的启动,是探索高中拔尖创新人才后备力量培养

机制的有力尝试,是高中课程改革的实践与探索

培养学生获得初步创新精神和实践能力,是我国高中新课程改革的重要目标,也是《国家中长期

教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》(以下简称《教育规划纲要》)规定的教学创新领域。

北京市于2007年借助高中课程改革契机创建了北京青少年科技创新学院,并启动了基础教育阶

段培养拔尖创新人才后备力量的“翱翔计划”。 “翱翔计划”是在普通高中课程改革的

背景下,充分利用首都丰富的教育、文化与科技资源,突破现有学校教学方式,提出“让学生在科

学家身边成长”的制度构想,通过在科学研究过程中的熏陶,激发学生对科学的兴趣,培养学生的

科学态度、科学素养,逐步养成探索科学、热爱科学的习惯,增强学生的创新意识、科学精神与

实践能力,由此探索基础教育阶段培养拔尖创新人才后备力量的可行机制。至今,来自全市各学

校的130余位首批学员已经顺利完成“翱翔计划”规定的课程学习。本文拟以首批翱翔学员

的课题成果及其所体现的学生特点为素材,总结和分析拔尖创新型高中生所具有的若干特质,以

期获得对于创新人才知识、能力及其价值观的基本认识。 一、明确的学科倾向与兴趣

兴趣是人们力求认识某种事物或爱好某种活动的倾向。参加“翱翔计划”的高中学生,从报名

伊始就已经确定了自己的研究领域,每位学员都有自己明确的学科倾向。高中课程科目众多,通

常对某一学科具有明确的学科偏爱的学生,会有在这一学科的科学世界里进行研究和发展的强

烈愿望,这是学生进行科研和创新的源动力。同时,这种学科倾向与愿望是与学生对自己的人生

规划和梦想相联系的,这将对学生选择所要研究的课题和探究项目提供有力的参考,并且帮助学

生在研究过程中克服困难,坚持不懈。 论文《光子晶体作为异相反应催化剂载体》的作者

是北京市顺义区牛栏山第一中学的李佳育。正是出于自身对物理学科和项目的喜爱,对科学实

验的兴趣与热情,激励他完成了这个对高中生很有难度的课题。指导教师们工作十分繁忙,他自

己本人课业负担也很重,但是出于对科学研究的兴趣,指导教师能够耐心地指导学生,学生能够坚

持不懈,不断克服难题,牺牲自己的休息时间,与大家一起进行科学调查与研究,最终才以良好的成

果完成了课题。 二、扎实的基础知识 任何一项课题的研究、任何一项综合能力的提

高,都是以对基础知识的熟练掌握为前提条件的。基础知识是知识体系的首要根基,是分析问题

解决问题的重要参照系。学生对基础知识理解得越深刻,掌握得越牢固,解决具体问题就越容易,

还能为解决复杂的问题打好基础。“翱翔计划”的学员都是平时在学校里学习成绩全面优秀的

.

学生,对基础知识的熟练掌握能够帮助他们更快更好地参与课题,从而缩短适应期和磨合期。另

外,在实验室中进行的科学探究都需要交叉学科的知识,比如有的项目既需要物理的知识,又需要

数学的逻辑运算或信息技术的编程处理数据,学生如果具备扎实的基础知识,则能够在交叉学科

的研究项目中游刃有余,有利于他们进行创新活动。 北京市第二中学孙汉鑫同学研究的

《循环排气吸附方法的研究及应用》项目是比较成功的一项创新设计,他研究的爬壁机器人可

以广泛应用在核工业、石化企业、建筑行业、消防部门和造船业上。整个研究过程不仅需要物

理学科的知识来设计机器人吸盘和选择电机,还需要化学的材料知识来选择吸盘的材质,以及用

信息技术的编程来建立模型和效果演示。可以说如果没有孙汉鑫同学对各学科基础知识的熟练

掌握,爬壁机器人是无法设计成功的,研究成果的可行的应用前景也使得他的创新更具价值。

三、突出的领悟与探究能力 借助科学家指导和真实的科学发现过程,“翱翔计划”使学生

亲身体验从被动接受知识变为主动探究、进而发现和建构知识的创新性学习过程。在这样一个

富有挑战性的学习过程中,学生自始至终是以问题的探究者、发现者的主体身份,从事着相对自

由、自主的研究和探索。他们在问题的提出、参与方式、问题解决的策略等方面都极大地表现

出自身的自主性、能动性。这种主体性探究学习要求参与“翱翔计划”的学生必须具备很强的

领悟能力和主动探究的能力。 北京市第二中学王牧阳以《从实验室常备试剂中探索打印

纸上碘熏油手印的后处理新方法》为题,介绍了他对15种实验室的常用试剂开展的专题研究。

他的探究分增色、固定、对茚三酮显色效果增强等三个专题分别进行。王牧阳在了解到碘熏法

的缺点之后,又看到有学者提出的粉末固定法,很难普及应用,最后决定参考国际指纹组会议的信

息,思考从实验室常备试剂来寻求增色剂及固定剂,尝试达到对使用者健康危害小、节约成本的

目的。研究从这样的实验出发,通过样本制作,比对实验操作,实验结果分析,探索了打印纸上碘熏

油手印的后处理新方法。作为高中生的王牧阳对于碘熏油手印并不熟知,但是他很有悟性。通

过短时间的观察与学习,就了解了碘熏法的特性和研究情况,并且设计出了比较合理的实验思路,

实验结果也比较令人满意。应该说,他在研究中表现出来的超常领悟能力与探究能力,对于研究

的启动与完成都起到了很好的驱动作用。由此可见,拔尖创新型高中生必须要有突出的领悟能

力和探究能力,有悟性的学生学习新事物的能力更强、速度更快,因而能够对自己不熟知的事物

进行自主探究,在探究中发现问题,并创造性地解决问题。 四、显著的团队合作意识与能力

现代科技发展日新月异,科学研究向复杂化、综合化、系统化的方向发展,每一项科学发明创造

都需要多人合作完成,系统浩大的工程甚至需要跨领域、跨部门科技攻关合作。这一切都对拔

尖创新型人才的团队合作意识与能力提出了更高的要求。在信息化社会,独立自主是决定创造

力的一个重要因素,与此同时,合作精神和能力逐渐体现出在创造性活动中的巨大潜力,成为创新

型人才必须具备的一项能力素质。复杂问题的解决需要各种不同的知识,需要多方的合作。基

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于此,当前高中生要重视合作精神和合作能力的培养。在与人合作的过程中,学会沟通、提高人

际交往能力,这对于学会生存也是至关重要的。因此,拔尖创新型高中生必须具备良好团队合作

的意识与能力。 北京市第十二中学牛天林、沈浩、袁泉三位学生共同完成了论文《对汉

库HGR―3M―C机器人拓展的研究》,从中可以看到他们良好的团队合作的意识与能力。机器人

特别是仿人机器人的研究,结合了人工智能、计算机网络和生物学等多个领域,是复杂科学的代

表之一。研究团队在来自清华信息科学与技术国家实验室以及清华大学附属中学4名教师的指

导下,在资料的搜集与整理、程序开发和软件的执行等方面,发挥各自优势,既分工又合作。正是

因为有互补协作的团队意识,才得以完成创新价值的论文。他们的《对汉库HGR―3M―C机器人

拓展的研究》,被专家誉为“有交流协作、合理分工的团队合作成果”。 五、出色的动手

操作能力 一个创造者要想提高自己的创造水平和效率,就需要有出色的动手能力。童第周

教授在生物遗传学上取得重大突破的事实,就有力地说明了这一点。他从自己长期的研究中提

出,细胞质中含有的信使核糖核酸对改变生物的遗传能起到积极的、主动的作用。但是,任何科

学结论必须以实验结果说话。他和牛满江教授首先选择金鱼和鲫鱼作为研究对象。从鲫鱼卵巢

成熟的卵细胞中提取核糖核酸,注射到金鱼的受精卵中去,观察这对金鱼的后代将会发生什么变

化。其实这一切都离不开他们那高超、精细、灵巧、熟练的双手。 北京市第二中学王仪

岚的论文《套袋对茄子农药残留量和产品质量的影响》,以京茄20茄子为试验材料,研究了套

袋对茄子农药残留、产量和品质的影响。研究者在国家蔬菜工程技术研究中心日光温室里进行

试验。出于试验的需要,首先要合理地进行穴盘育苗,按株距定植,并采用大小两种行距定植,在生

长过程要给试验茄子套上套袋,对照茄子不套,在发生病虫害的时候,要给对照组和实验组的茄子

喷洒相同数量和规格的农药,通过对比分析,最终得出,套袋栽培能有效降低化学农药对茄子的污

染,协调了病虫防治与绿色食品生产的矛盾。整个试验过程都涉及到亲自动手实践的环节,育苗、

定植、套袋和打药,看似简单,但是对于一个城市长大的高中生来说,这是难能可贵的。而出色的

动手能力,对于整个试验的高水平完成是不可或缺的。需要指出的是,作为拔尖创新型高中生,当

然要具备出色的动手能力,但是动手能力不是天生的,它需要高标准的训练和不懈的实践才能够

获得。 六、吃苦耐劳和坚持不懈的精神 几乎所有参加“翱翔计划”的学生都

曾经历过一个个困难。面对困难和挫折,他们也曾经彷徨过、困惑过,但是正是他们吃苦耐劳与

坚持不懈的精神和品质,让他们坚持了下来,并且最终获得了研究项目的成功。吃苦耐劳和坚持

不懈并不是每个中学生都能够轻松获得的优秀品质,尤其在现在独生子女居多的学生中,娇生惯

养现象严重,但是未来社会需要的人才一定是经得起磨砺的人,“翱翔计划”正是通过这种方式

引导了学员自己和身边同学及家长,重塑他们的人生观、行为观和知识建构观。 北京市通

州区潞河中学张文江同学的家距离实验室很远,每天挤公交、坐地铁花在路上的时间超过5小

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时。中学生们每天学校和家两点一线,过着几乎与社会脱节的生活,可是做实证研究项目的学生

们却都面临一个到各地做实地调查的要求,他们从羞于张口、引来侧目,到自如坦然、获得帮助,

他们不仅挑战和改变着自己,也改变着身边的人。北京市第八中学的刘逸侬同学是个女生,拿着

两米长的网子,在毒辣的太阳下,在吹着大风的草原上汗流浃背地挥网二百多次,手上磨起了一层

茧子。草原上的天气变幻莫测,前十分钟还艳阳高照,后十分钟就风雨交加了。但是不经历风雨,

怎见得彩虹。他们不仅没有退缩,没有放弃,反而更加燃起了他们的斗志。回忆自己的亲身体验,

刘逸侬感慨地说:“宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来。” 七、高度的社会责任感 教育

的目标之一就是促进学生对社会的认识和了解,建立各种社会责任感;培养学生的生态意识和个

人的道德意识。德是一个智者的关键因素,好的品德是一个人显露才华的必要条件,而一个人的

品德首先体现为他的责任感。 参与北京青少年科技创新学院“翱翔计划”的同学们是一

批有高度责任感的高中生,他们深切感受到节能与环保的重要性和迫切性,这一点从其论文选题

中便可见一斑。从研究各种因素对气候变化的影响到研究环境和气候与昆虫群落的关系,从研

究绿地灌溉方式的最优化到研究小麦、水稻、棉花等基因以增加产量,从研究电池的合理使用

和再利用到研究循环排气吸附方法,再到对文物古迹的保护与合理开发,这些论文和选题无不反

映了高中生对于地球生态环境的关注,对于人类命运的关怀。正是对人类命运的勇于担当,使得

他们对于科学研究充满使命感与责任感。 八、高效率的学习者 一个创新的民族,首先

是一个善于学习的民族。“翱翔计划”的学员们跟普通中学生一样,有着繁重的学业压力,他们

不仅要应对学校的日常学习及各种课外活动,还要利用节假日去基地学校补充基础知识,去实验

室做实验。但是在他们科学安排下,所有的学习活动不仅没有发生冲突,反而相互补充、相得益

彰。“翱翔计划”的学员们给自己制订学习计划,普遍具有很强的自控能力,能够合理安排时间,

并将各种有效的学习方式相结合,做到在最短的时间内掌握最多最有效的学习内容。“翱翔计

划”的学习不仅没有使得他们的学习成绩下降,反而让他们掌握了科学有效的学习方法,使学校

中的课程学习也高效和简单起来。学生们在刚刚结束的全国高考中取得的良好成绩就已经证明

了这一点。在已经毕业的130余位翱翔学员中,有7位同学被国外著名高校录取,2位同学分别

被香港大学和香港中文大学录取,26位同学分别被清华大学、北京大学、中国人民大学录取,其

余的翱翔学员也都以优异的成绩考取了各重点大学。 《教育规划纲要》在创新人才培养

模式中明确指出:“倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学,帮助学生学会学习。”“翱翔

计划”的关键并不完全在于开展科学研究,而是通过真实科学研究情景中开展的研究性学习增

强青少年的创新性学习体验,借此促进他们的创新精神和实践能力的发展。 “翱翔计划”

虽然只给每位学生一年多的学习时间,但是却给学生们带来了丰富多彩的全新学习感受。他们

借由“翱翔计划”走进科研院所的实验室,走上大草原,走进工厂;他们接触到了世界领先的实验

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仪器,了解了学科前沿的科学知识;他们享受了专家一对一指导的兴奋,感受了不同学校教师的授

课风格;他们认识了新的伙伴,结识了新的朋友;他们不仅学会了在合作中竞争、在竞争中合作,还

更懂得了感恩与回报。这段“翱翔计划”的学习经历带给他们的不只是一项科学项目研究,他

们在这里的收获会让他们受益终身。 正如北京市第八中学的刘逸侬同学所说的:“这一年

多的研究路程,我所收获的绝不仅是几张图表、几个结论,这段科研经历帮助我培养了许多能力,

增长了很多知识。这段时间,我学着独立自主,学着自己设计方案,学着自己制作工具,学着与他人

沟通,学着向人们展示自己,学着运用大学的知识解决问题。学着靠自己的力量探索未知的事物,

我学会了聆听,学会了交流,学会了思考,更重要的是,我明白了什么是真正的科学精神,什么是坚

持不懈。在我看来,‘翱翔计划’所提供的,是一片供雏鹰飞翔的天空。它为我们提供一个舞台,

提供一个机会,让我们能够从高中时代起,就参与到科学研究的过程中去,去探究我们所钟爱的科

学,生物也好,物理也好,化学也好……使我们这些高中生,这些展翅欲飞的雏鹰,能够翱翔在我们所

钟爱的天空。感谢所有帮助过我的人!感谢‘翱翔计划’!” 创新人才培养是一项复杂的系

统工程,必须引起全社会的共同关注。改革创新人才培养模式,加快创新人才后备力量的培养,是

对“钱学森之问”的有力回应。北京青少年科技创新学院“翱翔计划”的启动,是探索高中拔

尖创新人才后备力量培养机制的有力尝试,是高中课程改革的实践与探索。深化高中课程改革,

培养拔尖创新人才,是时代的召唤,也是时代赋予我们的使命与责任。 (作者单位:西南大学

教育学院) (责任编辑:刘福才)

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