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科学创新实践工作站:拔尖人才培养的“上海案例”
2024-08-1524


本文共4743字

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陆晔,上海市科技艺术教育中心主任

钱群,上海市科技艺术教育中心科技部教师


科学技术正以不可逆转之势深刻改变着人类社会。高水平拔尖创新人才是新时代科技进步的源头活水。习近平总书记强调,“拥有一大批创新型青年人才,是国家创新活力之所在,也是科技发展希望之所在”。如何科学有效地开展青少年拔尖创新人才培养工作,是需要广大教育工作者深入思考、不懈探索的问题。


2016年,在中小学、少年科技指导站(以下简称“少科站”)和科技场馆协同育人机制基本建立基础上,上海市成立青少年科学创新实践工作站(以下简称“工作站”),力求创建一个让具有科学兴趣、创新潜质的高中生“在科学家身边成长”的新平台。自创立以来,工作站努力从培养机制、培养模式及评价制度三个层面探索青少年科创拔尖人才培养的有效路径。在拔尖创新人才培养与高中深化课程改革经验融合方面取得令人瞩目的成绩,成为融合多元力量和社会资源协同助力青少年拔尖人才培养的新高地。


基本背景:青少年拔尖创新人才培养面临的主要问题



培养拔尖创新人才,一定要从小抓起、从基础教育抓起。我国从20世纪七八十年代就开始了面向高中阶段的青少年拔尖创新人才培养的探索,但至今尚未形成较为成熟的理论及实践体系,目前主要由各个高中进行自发性的实验性探索。从这些实践探索中,普遍面临以下四个亟待破解的“本体性问题”。


如何学?从学生视角看,传统的拔尖人才培养基本以高考导向的“接受式”学习为主,普遍缺乏一种“像科学家一样思考和解决真实问题”的创新性学习经历,小课题的研究也大多是“纸上谈兵”。


谁来教?从师资视角看,当前有大量科技教师缺乏专业规范的科研经历,在指导科创拔尖人才开展高水平科学研究过程中,自身就缺乏系统的专业知识技能底气。


教什么?从课程视角看,培养科创拔尖人才需要构建科技特色课程群,除国家课程外,还需要理论类、方法类、技术类、专业类和课题研究的“课程化”建设,需要高水平的实验室和仪器设备等硬件和智力资源支持,这即便是对优质高中来说也极具挑战性。


如何教?从教学视角看,每个学生的内驱力、价值观、认知能力、思维特质、生涯目标等各不相同,他们需要个别化培养和个性化教学,但目前高中和校外教育单位在师资、资源、场所、时空等方面尚不具备必要和充分条件。


如何通过有效路径解决以上四个“本体性问题”,是深入实施青少年拔尖人才培养必须回答的问题。


区域推动:逐步建立拔尖创新人才培养的协同育人机制



20世纪80年代以来,上海市中小学先后开展了科技选修课程、科技研究型课程、科技创新实验课程等探索,中小学、少科站和科技场馆协同育人机制基本建立。上海市于2003年推出“明日科技之星”竞赛项目,2004年起建设上海市青少年科学研究院。2016年,青少年科学创新实践工作站应运而生,力求促进学生将学科知识用于真实情境中的问题解决,深度推动高中育人方式变革。


上海市科技艺术教育中心是上海市教委直属事业单位,是上海市青少年科学创新实践工作站的总站之一,代表市教委负责工作站的顶层设计、学生招募、教学管理、质量评估等业务工作。目前,工作站建设了2个市级总站,在全市16个区均衡配置了工作站和实践点,已设立复旦大学计算机、上海交通大学网络空间安全、同济大学物理、华东师范大学地理、上海市天文台天文学等35个工作站和140个实践点,由21位院士领衔、3000多名高校教师、工程师组建了导师队伍,开发了33个专业大类科创课程和2226项课题方向。工作站每年招收3000多名(80%为推荐生,20%为自荐生)有科学兴趣和创新潜质的高一学生,按照“志愿优先、距离优先”等原则进行匹配,截至目前已培养21502名高中生,生源覆盖全市86.4%的高中,学生共获17个国际奖项和333个国家级奖项。


工作站是一个顶层设计的创新策源、一项科教融合的机制改革、一种育人模式的创新探索。我们仅以工作站为例,基于工作站运行以来的数据,总结归纳工作站运行模式,选取部分高校和校外教育单位及高中的代表单位进行案例研究,并对学生覆盖面等数据进行处理和分析,进而探讨青少年科创拔尖人才培养的有效路径,以期为拔尖创新人才的培养提供科学依据。


攻关性任务:探索工作站模式下的青少年拔尖人才培养路径



在工作站模式下,我们需要解决三个攻关性任务。其一,如何从机制创新角度整合新资源、探索新体制,着力解决原有青少年科创拔尖人才培养平台高端资源短缺、实践载体不足、区域差异性大、培养机制不畅,难以系统化、规模化培养的关键问题。其二,如何从育人模式角度开发新课程、探索新教学,着力解决以往人才培养路径单一、课程内容缺乏时代性、育人方式缺乏协同与创新的普遍问题。其三,如何从素养提升角度研制新标准、探索新工具,着力解决以往评价无法满足学生创新能力培养和个性化发展需求的难点问题。为此工作站做了如下尝试。


1. 架构跨体制、跨领域、跨学段的“立交桥”,形成多主体协同的青少年科创拔尖人才培养机制


学校是科学教育的主要力量,然而面向基础性和全民性科技创新人才的选拔和培育,势必需要更加多元化的科学教育公共服务体系的支撑。有效的青少年拔尖人才培养需要校内校外领域联通、课内课外学科贯通、线上线下平台融通,应架构跨体制、跨领域、跨学段的“立交桥”,形成多主体协同的青少年科创拔尖人才培养机制。


工作站采取“多方参与,协同育人”的方式加强青少年科创拔尖人才培养,取得了较好的成效。全市自上而下架构了科创拔尖人才培养三级育人体系“一站四点,三级基座”(见图1),开创性地形成了以科教融合为核心,学校、院所、企业等共同参与的科创拔尖人才体系化培养联合体。体系中,市级总站主要负责项目规划、站点管理与运行,通过课程审核、专家听课、学科教研等确保规范操作和运行,不断提升育人成效。每个工作站下设东、南、西、北四个实践点,为学生创造“家门口”的科创探究实践平台,优质资源惠及全市学生。各站点主要负责学生的培养与管理,通过课程建设、课程实施、课题研究、考核评价和反馈提升等落实学生培养任务,形成螺旋上升的开放式培养路径。


图1:多主体协同的三级育人体系


在这一育人体系下,工作站每年招收3000多名有科学兴趣和创新潜质的高一学生,按照“志愿优先、距离优先”等原则进行匹配,每个工作站招收120名学生,下设4个实践点,每个实践点招收30名学生,每名学生历时1年完成40个学时的课程学习和课题研究。


在线下学习的基础上,工作站还充分利用线上平台对人才培养提供有效支撑。工作站依托数字化赋能,开发学习资源库、探究实操慕课、虚拟仿真实验等多种平台,促进课程实施的多元化,构建了突破时空制约、线上线下融合、24小时开放的“数字交互平台”,支持学生与导师即时交流、多样化课程资源随时获取、探究成果动态展示,充分满足学生探究式、体验式、沉浸式深度学习和个性化发展需求。


2. 丰富项目化学习主导的科创课程内涵,形成个性化培养的拔尖人才培养模式


新时代青少年拔尖创新人才的培养已不能采取单一的加速式教学,尤其是在校外领域,更为注重采用多元化、个性化的培养方式。有学者提出,在拔尖创新人才早期培养中应注重有利于高中生学术志趣培养的课程要素建构,学生感兴趣领域的课题与项目研究是非常重要的载体。同时,强潜能以及有志趣领域学生对于导师的针对性指导与专业引领有更高的期望与需求。为此,工作站进一步丰富项目化学习主导的科创课程内涵,组成名师团队参与培养,形成青少年科创拔尖人才个性化培养模式。


工作站在运行中形成了“名校大所-名师大家-名课大赛”科教融合培养模式,在高中教育基础上,极大地拓展了原有的“校外教育体系”。


其一,名校大所。工作站吸引了一批拥有丰富、专业、先进科技教育资源的高校、科研院所以及高新科技企业参与青少年科创拔尖人才的教育与培养,一流实验室、大科学装置、新技术装备等面向学生开放,专家导师、专业课程、课题指导和个性化教学等提供全能支持,为人才培养提供了有深度、多样化的前沿学科专业引领。


其二,名师大家。工作站组建了由院士科学家、专家导师、专业助教构成的师德品行高、专业底蕴深、教学能力强、教育视野宽的导师团队,多导师线上线下辅导,服务学生自主探究学习需求,学生与导师组成学习共同体。目前,已有21名院士科学家、近3000名正副教授(研究员)和工程师走进工作站课堂,任实职、讲实课。同时,工作站运行过程中也为各实践点学校培育了一支优秀的校内科技教师队伍。


其三,名课大赛。工作站在13大学科领域开发了适合高中科技特长学生的33项科创课程和2226项科创课题,涵盖人工智能、生物医药、集成电路、航空航天等国家和上海市的前沿攻关领域和重大战略需求。工作站注重重点学科领域(数学、科学、工程技术、计算机科学等)高中知识与大学专业的衔接,充分关注学生的个性及发展需求差异,实施“一站多课、一人一策”的培养策略,建设了极具前沿性、创造性、实践性的跨学科特色课程体系。在课程实施中,注重培养学生崇尚科学、尊重客观事实的规则意识,树立正确的价值观,尤其是正确的学术道德观念。


同时,在培养过程中充分借助科技竞赛,以赛促学,让学生的成果走向更广阔的平台。如通过上海市百万青少年争创“明日科技之星”、国际青少年科技博览会、顶尖科学家论坛“T大会”等品牌赛事活动,青少年可以交流和展示自己的科创经历、体会和成果。


3. 开发素养提升导向的“双结合”综评体系,形成“动态记录、综合评价”的青少年拔尖人才培养评价制度


工作站注重以评价引导青少年科创拔尖人才培养体系的进一步完善。除了结果性评价,还重视过程性评价,突出学生的成长性。为更准确地对接受培养的青少年进行评价,工作站开发了以素养提升为导向的“双结合”综评体系,即注重过程性评价与增值性评价相结合、合格性指标与发展性指标相结合的评价模式(见图2)。


图2,“双结合”综合评价模式


工作站采用“双结合”综合评价模式对学生进行评价。一方面,以动态深度参与为特征,达成学生学习过程的“合格性”。除关注学生在专业基础课程的学习表现外,更关注学生课题研究全过程的探究表现,包括选题阶段的兴趣和价值思维、课题方案设计能力、解决问题的关键能力以及在课题成果交流分享过程中展现的协作交往能力等。另一方面,以增值成长为导向,展现学生能力素养的“发展性”。通过对学生科学精神、创新思维、关键品格、探究能力的评测,关注学生完成课程后,正确价值观、必备品格和关键能力的“增量”,创新素养、特长发展和个性成长的“增值”,培养学生适应变化并拥抱不确定性的态度,以及积极履行社会公德和义务的责任感。


我们依托数字化平台,对学生的成长轨迹进行全程记录、持续跟踪,为学生提供探究经历的“数字档案袋”。这份“数字档案袋”有助于实现对学生的准确评价,如学生在工作站的成长轨迹会依托数字化平台完整记录,动态跟踪,为学生描绘出一幅立体科创素养“数字画像”,并将其纳入高中学生综合素质评价体系,进而纳入高考招生的“两依据、一参考”序列,为高水平大学招收全面发展、个性鲜明的科技特长类优秀学生提供客观依据。同时,“数字档案袋”也利于青少年科创拔尖人才培养路径的持续改进优化,通过对学生的持续跟踪,如对学生进入高校后专业学习成就情况开展相关性研究,总结拔尖创新人才培养体系的优势与不足,为体系的迭代优化提供前瞻性支持,为学校持续推进各项育人工作提供有力依据。


未来,我们将在培养机制、培养模式、评价制度几个方面继续发力,着力解决工作站运行过程中存在的问题,提出有针对性的解决方案,不断优化和完善青少年科创拔尖人才培养方法与路径。



2022基础教育国家级教学成果奖一等奖

成果名称:

为未来做准备——上海市青少年科学创新实践工作站的改革探索

成果完成者:

陆晔,所在单位为上海市科技艺术教育中心

其他成果持有人:

曹晓清、沈玉婷、林君秋、张琳



(来源:《中国基础教育》)


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