科技高中:科技拔尖创新人才早期培养的模式探索*

——以南京师范大学附属中学秦淮科技高中为例

徐国民

摘要:高中阶段学校多样化发展是当前高中教育的重要主题。南京师范大学附属中学秦淮科技高中作为江苏省第一所以“科技”冠名的普通高中,在科技拔尖创新人才早期培养的特色课程开发、人才选拔培养、师资队伍建设、学习环境打造等方面进行全面探索,推动了学校特色化发展。

关键词:高中多样化发展;科技高中;拔尖创新人才早期培养

中图分类号:G637 文献标志码:A 文章编号:1673-9094(2023)07-0017-05

*本文系江苏省教育科学“十四五”规划重点课题“为未来而教:‘科技高中’科创课程体系建构的校本探索”(B/2021/02/04)研究成果之一。

收稿日期:2023-02-22

作者简介:徐国民,南京师范大学附属中学秦淮科技高中执行校长,正高级教师,南京市学科带头人,主要研究方向为学校管理、高中地理教育。

普通高中教育既是义务教育的延续,又是高等教育的基石,是教育链条上的重要一环。近年来,普通高中育人方式发生了深刻的变革,多样化发展成为高中发展的重要方向。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》提出,“推动普通高中多样化发展,促进办学体制多样化,扩大优质资源,推进培养模式多样化,满足不同潜质学生的发展需要,探索发现和培养创新人才的途径”[1]。党的二十大报告指出,“坚持高中阶段学校多样化发展”[2]。在此背景下,江苏省多所普通高中都在积极进行试点探索,产生了一批以科技特色、人文特色、外语特色、体育特色、艺术特色等见长的特色高中,满足学生个性化、多元化的发展需求,为各类拔尖创新人才的培养提供平台和支撑,使有不同兴趣、能力、特长的学生各美其美、个性发展。2019年创办的南京师范大学附属中学秦淮科技高中是江苏省第一所以“科技”冠名的普通高中,学校坚持走科技高中的多样化、特色化发展道路,在科技拔尖创新人才早期培养上进行了深入探索。

一、科技拔尖创新人才早期培养的教育担当

党的二十大报告指出:“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力,深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略。”[2]教育强国、科技强国、人才强国建设需要一大批拔尖创新人才,因此,要“坚持为党育人、为国育才,全面提高人才自主培养质量,着力造就拔尖创新人才,聚天下英才而用之”[2]。

拔尖创新人才培养是一项系统工程,普通高中也承担着拔尖创新人才早期培养的重任,要不断优化拔尖创新人才培养机制,探索拔尖创新人才培养模式,发现、选拔、培养具有创造潜质的高中学生。秦淮科技高中属于南京师范大学附属中学(以下简称“南师附中”)办学联合体,在南师附中校史上,严济慈、袁隆平等一大批院士校友为国家科技发展做出了巨大贡献,秦淮科技高中传承南师附中文化传统,具有开展科技教育得天独厚的历史积淀。同时,秦淮科技高中周边有南京理工大学、南京航空航天大学、南京农业大学、中国电子科技集团公司第二十八研究所等高校和科研单位,学术氛围浓厚,科技土壤肥沃,为学校开展科技教育及科技创新拔尖人才早期培养提供了有力支持。

高中阶段学生的思维水平、探究能力比义务教育阶段显著增强,有着进行科技学习的更好素质条件。在高中阶段开展科技拔尖创新人才早期培养,有利于提升学生的科技素养,为他们进入高等教育阶段后接受专业的科技教育奠定基础;有利于为国家提供更多的科技人才储备,提升民族竞争力,从根源上解决西方国家对中国科技“卡脖子”的问题。基于以上背景,立足民族未来发展及学生科技素养提升,秦淮科技高中以拔尖创新人才早期培养为己任,将科技特色作为学校发展的亮丽名片。

二、科技拔尖创新人才的内涵与特质

在我国,存在“超常儿童”“资优儿童”“拔尖创新人才”等不同提法。如《现代汉语词典》(第七版)将“超常儿童”定义为“智商特别高的儿童”[3];谢绍熺认为,“资优儿童”是指“那些在某个项目上或某些能力上的发展水平超越了同龄人的平均水平,或是具备相应的发展潜质的学生”[4];唐江澎认为,“拔尖创新人才是在具体的专业领域中有突出才华和过硬探索能力的人”[5];丁钢认为,“科创拔尖人才涉及多个专业领域的跨学科的知识生产,注重在以问题为导向的背景中确立和解决问题”[6]。以上观点虽然有所差异,但是对拔尖创新人才的理解具有一些共性。拔尖创新人才并不仅仅学科考试能获得高分,而且在兴趣、学力、特长等方面具有创造能力、发展潜力,他们在一个或多个领域具有比同龄、同文化背景和生活环境的同学更加突出的创新能力,而科技拔尖创新人才就是在科技领域独有专长的优秀学生群体。秦淮科技高中在科技拔尖创新人才早期培养过程中,发现科技拔尖创新人才具有一些共同的特质:

一是适合科技创新活动的优秀心理素质。科技学习内容的复杂性和困难性对科技拔尖创新人才提出了较高的心理品质要求。他们不仅要对科技知识有着浓厚的兴趣和爱好,还要有坚持科技知识学习的持续动力和持久信念;他们时常参加各级各类比赛,既要有充沛的精力,也需要有不服输、不畏难的积极心态,还需要有较强的协调科技学习与学科学习的能力。

二是适应科技创新活动的较强学习能力。在高中阶段进行科技知识学习并参加科创竞赛等活动,学生不仅需要具有机械设计、程序设计、电子电路设计等知识,还需要有较强的3D建模、金工操作、硬件搭建和使用等动手实践能力,这对他们的学习力提出了很高的要求,需要他们从不同渠道、多个维度汲取基础科学知识,了解前沿科技发展,并将所学的知识运用到科技创新活动中。

三是参与科技创新活动的鲜明科技特长。参加科技创新活动的学生都有其鲜明的科技特长,他们一般在进入高中前就对人工智能、无线电测向、机器人、航空航海航模、信息技术、天文观测、环境科学等领域的基础理论和实践有不同程度的涉及,有些学生还参加过某些项目的学习和竞赛活动并获得奖项。进入高中后,他们将在原有的基础上进一步学习科技知识、参与科技实践、提升科技素养。

三、科技拔尖创新人才早期培养的实践路径

科技拔尖创新人才的早期培养,不是面向个别学生的教育教学活动,而是以全体学生为对象的、全面的、全方位的育人行为。秦淮科技高中构建了面向全体学生的科技育人课程图谱,并在课程统领下进行项目化学习,逐步构建了科技育人的物态环境,打造了专业的科技教育师资队伍,探索出科技拔尖创新人才早期培养的实践路径。

(一)构建科创课程图谱

学校通过整合国家课程与校本课程,打破了学科界限,构建了包括基础普适型课程、兴趣潜能型课程和志趣特长型课程在内的拔尖创新人才早期培养课程图谱(如图1),三类课程形成了“金字塔”式的学生培养机制。

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基础普适型课程面向全体学生,目的是进行全员科技素养教育。这些课程构建了金字塔的塔基部分。学校自编的科普阅读读本,引导学生了解当今世界科技发展的前沿动态;“科技大篷车”“科技嘉年华”“科技社团巡礼”等活动,让学生亲身参与科学实验演示,激发对科技的兴趣、增强科技实践能力;“院士课堂”让学生近距离与科技精英对话,触摸科技脉搏;生涯规划大讲坛让学生了解不同科技行业的从业要求和工作特点。

兴趣潜能型课程面向有一定科技基础的学生,目的是引导学生进行单个领域科技知识的深入学习,发掘有一定兴趣特长及潜能倾向的学生,满足他们的个性化学习需求。这部分课程构成了科技育人金字塔的塔身,主要包括单片机开发、程控无人机、北斗通信、人工智能等。由于兴趣潜能型课程有较高的专业要求,秦淮科技高中与南京理工大学、南京航空航天大学等知名高校合作构建了高中-高校“双高”协同育人模式,进行拔尖创新人才的协同培养、贯通培养、创新培养。“双高”学校在“共定培养方案、共开特色课程、共建导师团队、共享资源平台、共创体制机制”等方面展开合作共建。

志趣特长型课程面向科技特长突出的学生,进行科技拔尖人才的选拔与精准培养,形成了金字塔的塔尖,课程内容为科技竞赛、科创发明等。通过基础普适型课程和兴趣潜能型课程的学习,一批成绩优异、科技特长突出的尖子学生进入志趣特长型课程的学习。在课程实施上,一方面,秦淮科技高中充分发挥南师附中办学联合体的优势,联合南师附中竞赛培训中心的优秀教练,带领学生开展科技竞赛类课程的学习;另一方面,整合南京高校资源,与南京师范大学物理科学与技术学院合作共建“刘炳昇科学探究实验室”,与南京航空航天大学共建南京航空航天大学空天科普教育基地……帮助学生有效提升科研能力,并提前学习大学相关课程。

秦淮科技高中拔尖创新人才早期培养金字塔型课程模型中,塔基和塔身覆盖面大,受益学生广泛,提高了学生的整体科技素养,同时也为塔尖输送人才。在课程实施过程中,我们坚持多维度、多层次的学习评价制度,力争对不同潜质和能力的学生都起到较好的激励作用。比如在科技阅读课程中,对完成课程的学生发放阅读合格证书;在科技节活动中,评选最受欢迎实验达人、最佳发明创造奖;每年还会评选出校园年度科技人物,为学生树立先进榜样。

(二)开展科创人才培养

秦淮科技高中科技教育面向全体学生,通过基础普适性课程培养全员科技素养。同时,对特长突出、志向明确的学生,遵循兴趣指引、特长引导的原则,构建了一条始于兴趣、走向专业的人才培养途径。

首先,在面向全体学生的科普教育和科技活动中发现科创人才苗子。在高一新生第一次到校时,学校即通过随机分组,让学生以小组为单位开展“萌新做科研”活动。学生利用暑期进行第一次科学研究。开学后,学生以科研论文、实物作品等多种形式展现科研成果。在此过程中,学生的相关表现被观察、记录,在不知不觉中经历了科创人才初步选拔。

高一阶段,学校为学生提供大量科普讲座、研究性学习等科技教育活动,同时开设兴趣潜能型科技选修课程。课程实施双向选择,在学生自主报名的基础上,课程指导教师根据相关需求,设定考核门槛,选择有一定科技知识或兴趣浓厚、有一定潜力的学生进入专业领域学习。一门完整的选修课程,历经高一、高二两个学年。高一阶段,学生主要学习科技基础知识。学年结束时,学生在学习力、坚持力、动手力等方面会产生较大差距。据此,对相关科技领域兴趣浓、学力强并愿意投入时间和精力的学生被选入科创竞赛团队,开始高二阶段的进阶学习。本阶段,指导教师会与学生深入沟通,结合专业学习要求与学生生涯规划,引导学生进一步明确学习目标,激发学习动力。本阶段,各指导教师将带领学生深入学习本学科领域相关知识,通过项目学习的方式完成阶段性作品,并在各类白名单科技比赛中检验学习成果。

本阶段结束后,成绩突出、能力出众的学生,将进入科技精英小组,学校为他们量身定制个性化科创发明课程。如,学生提出设计制作某个作品的目标,教师就根据作品制作所需的知识,为学生定制通信原理、专业英语等知识模块。学生经过本阶段个性化课程学习,将在科创领域达到较高水准,取得突出成绩,如高级别竞赛获奖、进入教育主管部门科创人才培养计划等,成为科技拔尖创新后备人才。

(三)建设科创师资队伍

建设一所高品质科技高中,师资队伍不仅要优秀,更要专业对口。秦淮科技高中科创教师队伍建设主要采取以下做法:首先,学校每年面向校内全体教师进行公开招募,欢迎对科技教育有兴趣、专业能力强、善于学习的教师加盟科创教师团队。校科创中心负责各学科教师科创教育能力培养。科创教师团队实行项目化运作,构建科技师资合作团队。以科技教育项目为抓手,针对不同科技领域教育对基础学科知识的需求,组建不同的项目小组,将各科教师进行组合,共同制定教学方案,定期围绕课程实施开展研讨交流,实现了科技教育智慧的有效整合。其次,学校积极引进各领域专家,完善科技教育智库建设。基于南京丰富的高校资源,根据高中-高校“双高”协同育人框架,秦淮科技高中积极与周边高校开展合作,定期开展活动,如专家报告、大学先修课程培训、课程标准研修解读、线上云端教研等。如,在智能汽车课程中,学校聘请南京航空航天大学相关专业博士研究生给学生授课;在单片机开发课程中,聘请秦淮区智能开发企业的研发人员进行答疑辅导。

(四)打造科创学习环境

秦淮科技高中以创设新型学习环境为基点,不断完善科创物态环境建设。在文化环境方面,学校创设了科技特色鲜明的科学教育环境,设置了“科史钩沉”“生命之路”等科普展区,建设了新中国航空航天展览馆,开通了“科技之声”午间广播站,使学生始终处于充满浓郁科技氛围的校园中,逐步涵养科学品格。在专业设施方面,学校建设了科技创新中心,其中设置有物理、化学、生物、数字化探究实验室以及生物育种实验室、单片机实验中心、无人机创客实验室、智能汽车模拟驾驶实验室、北斗通信创意实验室、3D动作捕捉工作坊等。相关科技场馆拓展了学习空间,丰富了学习场域,变革了学习方式,帮助学生发展科技特长与潜能。在科研环境方面,学校创设了契合学校课题与项目研究的物态环境,依托江苏省教育科学“十四五”规划重点课题“为未来而教:‘科技高中’科创课程体系建构的校本探索”、南京市“中学数学科技创想”课程基地、南京市基础教育前瞻性教学改革实验项目“家庭-学校-社会协同育人”的研究,整合各种资源,丰富科技学习的物态环境。在真实场景中进行项目式学习,学生能像科学家那样思考、像工程师那样设计,成为科技创新的主动参与者和实践者。

四、科技拔尖创新人才早期培养的成效与思考

(一)科技拔尖创新人才早期培养的成效

经过几年的科技教育实践,秦淮科技高中学生的科学思维、科技素养和科创能力得到了较大提升,在各级各类科技竞赛中取得了优异的成绩。近3年来,全校100%的学生参加过各项科技活动,有200余人次在教育部和江苏省组织的中小学科技类比赛中获奖。在创新发明、无人机等多项白名单比赛中,学生有多人次取得全国一等奖的优异成绩。有2名学生入选江苏省中学生科技创新后备人才培养计划。2022届毕业生中,有60余名学生凭借科技特长通过了南京大学、东南大学、香港理工大学、南京航空航天大学等诸多名校的综合素质评价,并有近70%的学生选择了计算机、人工智能、航空航天、国防等与高中科技学习相关的专业进行进一步学习。

(二)科技高中发展的思考与建议

科技高中作为新生事物,其成长和发展的规律需要我们进一步思考与探索。我们认为,办好科技高中应关注以下几个方面:一是科技教育课程与国家课程的融合问题。应找准两者的结合点,并进行深度融合。二是师资问题。建议高校开设科技教育专业,培养更多的科技教育师资。三是构建科技拔尖创新人才的升学通道。科技拔尖创新人才在科技知识、科研实践能力等方面均有明显优势,在未来相关科技领域的学习研究中存在较大潜力,建议高校对科技拔尖创新人才开通专门的优选优录渠道。四是经费保障问题。建议上级主管部门给予充足的经费保障,满足学校科技教育的软硬件建设需要。

参考文献:

[1]国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)[EB/OL].(2010-07-29)[2022-12-28].http://www.gov.

cn/jrzg/2010-07/29/content_1667143.htm.

[2]习近平.高举中国特色社会主义伟大旗帜  为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗——在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告[EB/OL].(2022-10-25)[2022-12-30].http://www.gov.cn/xinwen/2022-10/25/content_5721685.htm.

[3]中国社会科学院语言研究所词典编辑室.现代汉语词典(第七版)[Z].北京:商务印书馆,2019:152.

[4]谢绍熺.资优儿童教育面临的现实困境与对策——以广东省为例[J].基础教育参考,2019(10):16.

[5]唐江澎.以“厚基”行动培养拔尖创新人才[J].中国教师,2021(5):32.

[6]丁钢.从资优到强基:拔尖人才培养体系如何完善[J].南京师大学报(社会科学版),2023(1):13.

责任编辑:杨孝如

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