物理学拔尖学生创新综合素质提升：理论解析、南开实践与路径优化*

余 华 吴宵宵 赵 爽 程 丹

（1. 南开大学 物理科学学院，天津 300071；2. 南开大学 哲学院，天津 300457）

创新指的是人类为了满足自身的需要，不断拓展对客观世界及其自身的认识与行为的过程和结果的活动［1］。 换句话说，创新就是为了某个目的，在遵循事物的发展规律的基础上，对事物的整体或者部分进行变革，从而使其得以更新与发展的活动。 从创新本身来看，有首先的意思，亦有创立和创造的意味。

一般来说，创新是以人为载体进行变革的活动。 那么对于一个自然人来说，要进行创新活动，必须具备诸多创新要素，他们的集合，被称之为创新综合素质。 具有创新意识的人，能够在创新的视野中发现创新点并通过创新的能力予以改造或者创造，从而获得创新的成果。 文献调研显示，在创新素质养成、创新素质培育、创新人才造就、创新素质关键指标、创新素质结构化分析等领域进行了大量研究，不同的研究者对于自然人创新活动的描述不尽相同，创新素质的培养实践路径各异，创新培养的评估方式多元，并未形成较为一致的观点与方法［2-8］。 但是通过文献的比对与综合分析，对于创新要素的研究表述虽然呈现百花齐放的态势，但究其本质仍具有高度的相似性。 对于一个自然人的创新综合素质，一般来说包含创新意识、创新能力和创新视野3 个方面，在其养成和评估方面，是在底层逻辑上对于这3 个结构化组成要素进行不同层级的评价。

习近平总书记在党的二十大报告中强调，要“全面提高人才自主培养质量，着力造就拔尖创新人才”。 基础学科拔尖学生培养计划作为拔尖创新人才培养的重点工程，始终聚焦创新综合素质的自主培养。 在拔尖计划实施过程中各基地依据高校/学科自身特点针对创新意识、创新能力和创新视野3 个方面大都初步构建了学生创新综合素质培养课程群，取得了一定进展和成效。 需要注意的是，各拔尖基地的创新课程虽普遍注重创新人才的个性化培养，但在一定程度上仍存在课程缺乏设计、布局不够完整、评价标准单一、协同联动较少、资源无法共享等问题，影响了拔尖学生创新意识、创新能力和创新视野的提升。 究其原因，有理论和实践两方面的问题。 在理论上，尚缺乏对创新综合素质功能性的深入研究，而在实践中，则缺乏理论支撑下的路径规划和互动反馈。

新时代新征程，提高培养质量、造就拔尖创新人才的关键作用日益彰显，已成为中国式现代化人才支撑重要的源头活水。 因此，拔尖学生培养也需要从实施路径建构的逻辑初级阶段向创新综合素质质量提升的逻辑高级阶段转变。 在高校拔尖计划1.0 实施十周年、2.0 开局之年和“强基计划”全面实施的大背景下，提高培养质量、造就拔尖创新人才日益成为新时代新征程高水平学生培养的关键议题。 本文针对拔尖学生创新综合素质的结构化要素进行了基本的理论分析，以此为基础介绍了南开大学物理学拔尖学生培养基地针对创新综合素质培养的实践路径和效果，最后针对目前拔尖学生创新综合素质培养仍存在的问题提出相关解决办法。

一、创新综合素质的结构化组成理论基础

创新综合素质指的是一个自然人进行创新性活动时具备的条件，其结构化组成要素有创新意识、创新能力和创新视野。 在高等学校对于学生创新综合素质进行培养时，设计的课程与实践活动也是围绕着这3 个结构化要素展开的。

创新意识是指在创新活动之前就有的意愿、意向、动机或者设想。 这是一种思维方式的转变或者说培养，是创新活动发生的前提条件，同时也是推动创新活动得以运转的动力。 创新意识内容丰富，总的说来包含两大方面，其一是具备发现问题的能力，其二是具有解决问题的积极情感。 发现问题的能力使人们发动和维持创新活动的来源，而积极的情感则是持续这种创新活动的动力源。

创新能力是指开展创新活动具备的基本能力，进行创造或者变革具有的基本条件。 创新能力内涵也很丰富，包括学习能力、分析能力、综合协调能力、想象能力、批判能力等等，是在发现问题之后，通过分析问题提升解决问题的能力。 创新能力是创新综合素质培育过程中最容易被关注并加以强化的结构化要素。 狭义上的创新综合素质指的就是创新能力。

创新视野是创新综合素质结构化要素中最容易被忽略的要素。 创新视野是对创新领域的全面了解与把握，能够精准地抓住创新的关键和需求的一种结构化要素。 我们常说的发现问题和解决问题的能力似乎是在说创新意识和创新能力，但这些都是建构在对事物全局化把握的基础上，尤其是现在的科学技术飞速发展，无论是教育还是创新的时空被迅速打破并发生延拓，全局化、综合性、全产业链成为当今创新活动的典型特征，创新活动的主体更应该具有创新视野。

创新意识、创新能力和创新视野形成了创新综合素质的结构化要素，是创新人才培养中的聚焦点。 创新意识和创新能力相互耦合形成了人才培育中的双子星模式，一般来说通过课程学习和实践活动、校内外的交流培训予以培养。 创新意识发现问题，创新能力解决问题。 在解决问题中不断增长的创新能力又能够促进创新意识的发展，两个要素相互促进，共同推动创新活动的启动和不断运行。 而创新视野则是创新活动的地平线或者背景，是一个很容易被忽略却极具重要性的结构化要素，决定了创新活动发生在哪里、水平怎样以及什么时候发生。 创新视野在某种程度上像是一剂催化剂，加速或者延缓创新活动。

在高校育人的过程中，尤其是拔尖学生的培育过程中，创新综合素质是拔尖学生培养中非常重要的一个部分，从某种意义上来说，可以把拔尖学生的培养当做创新综合素质的养成过程。

二、南开大学物理学基地拔尖学生创新综合素质培养

基础学科拔尖人才培养计划（以下简称“拔尖计划”）从2009 年开始实施。 在2020 年，拔尖计划2.0 版全面推出。 2022 年，习近平总书记在党的二十大报告中强调，要“全面提高人才自主培养质量，着力造就拔尖创新人才”。 拔尖计划培养的是未来杰出的自然科学家、社会科学家和医学科学家，是我国建设世界主要科学中心和创新高地的基础性工程。 在高校拔尖计划1.0 已实施十年、2.0 开局和“强基计划”全面实施的大背景下，各拔尖基地依据高校或者学科特色大都构建了学生综合素质培养的课程群，极大地推动了拔尖创新人才的培养，取得了显著的成效。

南开大学物理学基地是教育部首批基础学科拔尖学生培养计划1.0 和2.0 实施单位，同时也是强基计划试点单位，具有十余年拔尖人才选拔培养经验，在拔尖学生创新综合素质培养中提出并实践了诸多做法并取得了良好效果。 物理伯苓班班导师教学团队获得天津市级教学团队称号。团队依托课程群建设，锚定学生创新综合素质培养，聚焦创新综合素质的结构化组成要素，通过十余年的摸索与实践，构建了较为完善的、校内外联动的创新综合素质培养体系，如图1 所示。

图1 南开大学物理学拔尖基地创新课程体系建设情况和未来规划示意图

（一）连续递进式课程群将创新意识和创新能力培养形成双子星运行模式

针对创新意识的培养，在一年级两个学期分别开设了“物理研讨1”和“物理研讨2”课程。 针对一年级学生在大学学习的转型期，通过翻转课堂、教师讲授、师生研讨等方式聚焦拔尖学生基本科学研究能力、学术表达能力、严谨自信的理科气质进行培养，以期达到具有基本科学研究思维方式、基本能力、基础知识，具有学术表达基本规范。“物理研讨1”由浅入深，通过4 个主题——“与南开相关的物理人”“索尔维物理会议”“中国大科学装置”“搞笑诺贝尔物理学奖”将创新意识进行融入，全面打开学习的大学模式。 “物理研讨2”课程通过老师和学生针对科学前沿，拟定研讨题目范围。 学生们根据自己感兴趣的科研方向，在该范围内选定题目，并组成相关的学习和汇报团队。 学生自主查阅资料、相互研讨、邀请相关教师研讨、进行初步的科学实验，并形成总结汇报。 在课堂上学生以团队的形式进行课题汇报。 主要针对拔尖学生的特点，以学生为主体，充分发挥他们的主动性，努力使他们摆脱原有的思想束缚，能够在科学前沿找到兴趣点，激发他们的科研兴趣。培养他们相互学习、互相帮助的意识。 希望他们能够针对自己感兴趣的科研目标主动前行。

“物理研讨1”和“物理研讨2”课程有两个功能，一是帮助学生在学习模式上从高中转型至大学，另一个是培养拔尖学生的创新意识，在发现问题中提升能力，在尝试解决问题时锻炼心智和意志，这都是创新意识的组成部分。 从二年级开始，创新能力培养的大幕缓缓拉开。 基本学术能力训练、科研能力训练系列课程、创新研究与训练和最后的毕业论文相互衔接，贯穿整个大学。 基本学术能力训练课程是依托物理学术竞赛开展的一门聚焦学术规范表达的课程，物理学术竞赛有趣的试题和严格的学术规范表达相互支持，为创新能力的培养打下坚实的基础。 科研能力训练系列课程要求拔尖学生在科研导师的指导之下在课题组全面开展科学研究活动，典型的特点在于考核方式，从学术海报、基于PPT 的口头汇报到学术论文，逐层递进且多元化的考核方式与现在国际会议的学术展示方式一致，其评审方式是专家打分制。 有了研究生式的科研能力训练，加上平时的学术讲座积累，达到一定的要求便可以换取创新研究与训练课程学分，这门开设在三年级下学期的课程可以说为创新能力的培养暂时画上一个休止符，而对于创新能力效果最好的检验，便是四年级的毕业论文了，通过一个具体课题的研究与表达，创新能力的评估和创新活动成果的检验便一目了然。

连续8 个学期针对创新意识和创新能力的培养同时也会进行相互地反馈，创新意识的效果会直接影响创新能力培养时主动性的显现，而创新能力培养的缓慢很可能需要调整前期创新意识的培育过程。 创新意识和创新能力两个结构化因素的培养环节在连续中形成了反馈闭环。

（二）校内外协同实践活动形成动态辅强创新视野培养运行背景

读万卷书，行万里路。 这句话非常形象地描述了教育过程中背景对于育人的影响。 创新视野作为创新活动的背景，整体上会影响创新活动的全过程，反映在创新意识的缺少和创新能力的缺失，体现在创新效果的不佳。 “立足中国、面向世界、南开特色”一直以来是我们拔尖学生培养的理念之一，所以校内外和境内外教学资源的联动与协同是创新视野培育的源头活水，走出校门和走向世界是创新视野培育的实践路径。 我们通过低年级境内拔尖基地间的短期访学、境外高水平大学的参访，高年级长期、短期的科研实习与整学期/年交换生，高水平国际会议与竞赛等方式，让学生走出去，与世界一流水平的教师和学生进行交流，感受不同国家和地区的人文环境和学术氛围，找到自己的不足，提升自己的能力。

低年级的境内外短期参访采取的是随堂听课、实验室参观、生生交流、师生交流、校友交流等环节，了解同龄人生活和学习环境，在对比、认同、学习、自信中了解自己和了解他人，在不同高校、研究所、大科学装置的参访过程中对于科学前沿的进展、科学家的工作环境、同龄人的学习氛围等有大致的了解，以增强自己不断奋进的动力，对于规划自己未来的道路有了大致的图景。 高年级的科研实习都是进入世界一流大学或者研究所的教授课题组进行科学研究工作，一般来说二年级暑期不少于8 周，三年级暑期为长期科研实习。 这种沉浸式科研实习体验对国际化视野和创新视野的培养大有裨益，也为同学们站在一个更高的平台上去审视科学的发展和人生的走向很有帮助。尤其是高年级同学参加国际会议或者竞赛，能够以同行的身份进行科研成果的交流对于增长自信，树立典型标杆有着重要作用。

创新视野的培养是通过校内外和境内外系列实践活动为实践路径完成的，如同创新活动的背景一样，这些活动的发生几乎不影响正常的上课学期，这些活动的取消似乎对于高校的教育教学工作没有很大的影响，但是对于一个人科研视野的培育却是至关重要的，我们甚至认为是非常重要的。 这些实践活动极大辅助并增强了课堂学习的效果，尤其是对于基础学科来说，这些创新视野培养的实践活动形成了一个明亮且富有召唤意义的星辰大海，在这个背景下，无数青年学子投身基础学科领域不断精进，同时也极大促进了科研意识与科研能力的培育。

（三）结构化创新综合素质要素相互促进与影响形成稳定的双子星系统

创新视野形成的背景下，创新意识与创新能力相互耦合，相互促进，正如物理学中所描述的恒定宇宙背景辐射下稳定运行的双子星系统。 从前述的理论解析与具体的实践路径结果来看，实践与理论得到的结果是一致的。

拔尖学生相比于大班学生，一个显著的差异性就是创新视野的培育。 两者相比较，在创新意识和创新能力方面拔尖学生很显然占据绝对的优势。 拔尖学生所表现出的对于科学问题的全局性把控，对于解决问题的多元化路径提出，对于成果的自信表达等，都反映出经过创新视野的培育，能够促进创新意识和创新能力的培养效果。

相比于拔尖学生连续性的创新意识和创新能力的培养，大班学生创新综合素质的培养显得比较少且不连续。 在四年级的毕业论文工作阶段和论文撰写中，基本学术规范、基本科研能力与水平、文字与语言的规范表达等方面，经过连续性培养的拔尖学生得到指导教师的一致称赞。

此外，培养效果还体现在学生高水平论文的发表、世界一流大学的深造人数逐渐增多、国内外获奖等方面。 学生的创新综合素质不断提高，究其本质是得益于对于其结构化组成要素以及相互关系的明晰了解，才可以在理论分析的基础上设计不同的实践路径对应不同的结构化要素，从而在实践中有效实现拔尖学生创新综合素质的培养。

三、拔尖学生创新综合素质培养体系构建的未来规划

在各拔尖基地运行了十余年之后，各高校的拔尖学生创新综合素质培养几乎都建立了各具特色的课程群和相关实践活动，这与拔尖计划所提出的“三制三化”要求相一致，各拔尖基地的创新培养活动虽然普遍注重创新人才的个性化培养，但在一定程度上仍存在课程缺乏设计、布局不够完整、评价标准单一、协同联动较少、资源无法共享等问题，影响了拔尖学生创新意识、创新能力和创新视野的提升。 究其原因，有理论和实践两方面的问题。 在理论上，尚缺乏对创新综合素质功能性的深入研究，而在实践中，则缺乏理论支撑下的路径规划和互动反馈。 具体来说，主要有以下3 方面的问题亟待提高和深化。

第一，目前已有的拔尖学生创新综合素质培养课程群和相关实践活动的设计缺乏理论支撑，所形成的局面是课程和实践活动布局缺乏合理性，对于学生创新意识、创新能力和创新视野的培养指向性不强，学生创新综合素质培养发展不均衡。

第二，各拔尖基地针对学生创新综合素质培养的经验、做法、资源等缺乏交流、联动与协同。在拔尖计划实施的过程中，需要有一定的探索期，在探索期中各拔尖基地依据高校自身的特点制定各具特色的发展路径，从而形成了百花齐放的繁荣局面。 但是，需要在一定的发展之后总结共性和个性，各拔尖基地需要实施资源流动、做法协同，这样才能发挥拔尖计划整体一盘棋，凝聚共识协同合力发展态势。

第三，拔尖学生创新综合素质培养的评估单一，无法形成长短期有效评估并向策略设计和实践路径环节进行反馈，创新综合素质培养的教育闭环未有效形成。 在各高校调研过程中，发现针对拔尖学生创新综合素质培养的评估通常采用的还是终结性评价方法，没有将过程性评价与终结性评价相结合。 此外，评估方式集中在拔尖基地内部，没有有效利用校外资源，更没有与其他拔尖基地进行有效比较，评估呈现拔尖基地自洽性，普适性欠佳。

针对以上出现的问题，在拔尖计划2.0 期间，在以往培养拔尖学生创新综合素质良好的发展基础上，以下三方面工作亟待加强。

第一，加强拔尖学生创新综合素质培养的理论研究。 理论研究是实践路径策略设计的基础和指导，是从逻辑上明晰培养过程不同实践路径所对应的不同培养目标，是从效果上预测不同创新结构化要素的实现程度与各要素之间的辅强关系。 拔尖学生的个性化特征、创新综合素质的结构化要素及其之间的关联、实践路径的策略设计与效果预测、评估方案的学科协同等都属于理论研究的范畴。 特别是拔尖计划2.0 期间，在拔尖计划1.0 实施十年的基础上，拔尖学生创新综合素质培养的理论研究显得十分必要和重要。

第二，现有拔尖学生创新综合素质课程群和相关活动的查缺补漏和布局调整。 拔尖基地之间需要加强交流互鉴和资源流动协同，在拔尖学生创新综合素质培养理论研究的基础上，通过策略设计与现有的实践路径进行对比，综合考虑拔尖学生个性化因素与创新综合素质各结构化要素之间的约束关系，对已有的创新课程群和相关活动进行删减、补齐和布局调整，实现课程和实践活动针对性强、相互辅强和具有较强的培养针对性。

第三，强化评估环节的设计与有效反馈，形成拔尖学生创新综合素质培养教育闭环。 各拔尖基地需要打破基地间、学校间、国家间的界限，将资源流动起来，引入同行评审机制，将短期评价与长期监督相结合，在不同拔尖基地之间通过比较与互动相互促进，在不同学校和国家资源流动中交流互鉴。 将评估结果反馈至理论研究、策略设计、实践活动等前期各环节中，有效进行干预和调节，形成拔尖学生创新综合素质培养的教育闭环。

基础学科拔尖学生培养计划作为拔尖创新人才培养的重点工程，创新综合素质培养是拔尖学生培养中的重要一环。 南开大学物理学拔尖基地在拔尖学生培养方面推出了很多具有南开特色的做法，深入推进了拔尖计划的走深走实。 在拔尖计划1.0 上，通过对于以往拔尖学生创新综合素质培养的理论研究与实践路径调整，加强拔尖基地之间的资源流动、优势互补和评价反馈，形塑全方位、立体化、多角度的拔尖创新人才综合素质提升方案，达成拔尖创新人才培养的南开道路。