依托科技场馆的拔尖创新人才早期培养实践

胡建明

摘   要：建设创新型国家，培养拔尖创新人才，需要高度重视和加强拔尖创新人才的早期培养。高中是拔尖创新人才早期培养的关键阶段。该研究依托校内外科技场馆资源，开展拔尖创新人才早期培养的顶层设计，确立拔尖创新人才的早期培养目标，梳理拔尖创新人才早期培养的条件要求，架构面向全体学生的拔尖创新人才早期培养三级层次。在实践中开发了指向普及科学、了解科学、深入科学的三级课程体系，形成创新人才早期培养课程资源，探索完善了课程实施程序，并形成了课程实施评价方案，取得了一定的成效。

关键词：拔尖创新人才；早期培养；科技场馆；高中阶段

拔尖创新人才的培养关系国家的明天和民族的未来，是深入实施新时代人才强国战略的迫切要求。党的二十大报告强调，“我们要坚持教育优先发展、科技自立自强、人才引领驱动”，“全面提高人才自主培养质量，着力造就拔尖创新人才”，习近平总书记多次发表重要讲话，深刻阐释我国推进科技创新的战略目标和重点任务。1 “拔尖创新人才”是我国为培养高质量人才所采取的重要战略选择。拔尖创新人才培养虽然“阵地”在高等教育，但“大后方”却在基础教育。在基础教育阶段尤其是高中教育阶段，如何开展、推动科创拔尖人才培养，逐渐成为我国未来高质量人才培养的又一关注重点。

在国家科技创新人才培育的呼唤之下，上海市金山中学（以下简称“金山中学”）依据学校“十四五”规划“育英才、出名师，建设上海一流、全国知名、融入世界的现代化、高质量的科学高中”的办学目标，致力于拔尖创新人才的早期培养。我们从顶层设计抓起，以科技场馆与创新实验室的建设为依托，架构拔尖创新人才早期培养的三级层次，形成了依托科技场馆开展拔尖创新人才早期培养的实践路径，走出了一条具有金山中学特色的创新人才早期培养实践之路。

一、科技场馆在拔尖创新人才早期培养中的价值

1.高中是拔尖创新人才早期培养的关键阶段

与初中阶段的形象思维不同，进入高中阶段，学生的抽象逻辑思维、辩证思维等逐渐显现，并且随着学段的提升不断发展，这是进行科学实验、开展课题研究所必备的能力基础。此外，高中阶段学生的兴趣、个性、能力、社会责任感已趋向形成，这些素质也正是创新人才必须具备的基本素质。1

由此可见，高中是发现和发展拔尖创新人才潜能特长的关键时期，承担着为“人才强国”战略培养后备人才的重任。高中阶段的科创经历与体验将是学生未来开展研究的“萌芽”，研究过程中的思维品质、能力方法将为今后踏入高等学府开展更深层次的研究奠定基础。所以，高中教育应该多样发展，为学生的个性成长和特长培养创造空间。

2.科技场馆在创新人才早期培养中的价值

上海市在培养拔尖创新人才方面一直走在全国前列。2016年，在中小学、青少年科技指导站和科技场馆协同育人机制基本建立的基础上，上海市成立青少年科学创新实践工作站，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。工作站采用“市级总站—工作站—实践点”的运行机制。市级总站承担管理监督职责，重点监管各工作站运行和工作站管辖的实践点。工作站设立在高校、科研院所，承担管理运行、设备师资、培养评价职能。各工作站下辖实践点，设立在高中、少科站、科普场馆等单位，负责学生管理，共同开展课程实践活动。2 可见，校园和科技场馆共同构成了培养拔尖创新人才的最前沿，是整个培养链的着力点。

二、依托科技场馆开展拔尖创新人才早期培养的顶层设计

金山中学的办学特色是“崇文通理引领下的科学高中”，学校所要创建的科学高中，是指在完成高中三年中等教育的基础上，为在科学方面有潜能的学生提供特殊的课程与教育，以科学、技术、工程、数学等科技创新类课程为重点，为培养未来科技领域拔尖人才奠定基础。基于此，学校开展了拔尖创新人才早期培养的顶层设计。

1.确立拔尖创新人才的早期培养目标

金山中学确立的培养目标是：着力提升学生的创新思维和探索精神、独立思考和跨学科综合能力、团队合作和团队领导能力、高尚品格和强烈的社会使命感等拔尖创新人才的核心能力。早期培养阶段应重视激发学生的创新思维和探索精神，培养其对问题的敏感性和解决问题的能力。创新需要具备跨学科的综合能力，能够将不同学科的知识和技能进行整合和应用，学会分析问题、提出见解，自主解决复杂问题。创新往往是集体智慧的产物，需要学生具备团队合作和沟通能力，同时还应具备一定的团队规划、目标激励等领导能力。拔尖创新人才不仅需要具备专业知识和技能，还需要有强烈的社会责任感和诚实守信等品德素养。这些目标的确立为拔尖创新人才的培养指明了方向。

2.梳理拔尖创新人才早期培养的条件要求

创新人才的培养需要一系列条件，具体表现为以下四个方面：其一，要有开放的教育观念。创新人才的培养需要开放的教育观念，尊重学生的个性和兴趣，鼓励学生自主学习、合作学习、探究学习。其二，要有丰富的学习资源。创新人才的培养需要丰富的学习资源，包括良好的教育环境、开放的教育观念、丰富的学习资源、优化的课程设置、实践经验积累以及创新思维训练等。其三，要拥有兼备创新教育理念和教学方法的教师团队。要激发学生的创新热情和创新意识，学校首先需要培养出一批具有创新教育理念、懂创新教育方法的教师。同时，学校还需建立多元化、发展性的评价机制，激发学生的创新潜能。其四，要具有创新的教学方法。教师需要改进教学方法，倡导启发式、探究式和项目式教学。通过实践性、综合性、开放性的项目式教学，充分利用校内外教育资源，为学生提供丰富的创新实践机会，让学生在实践中锻炼创新能力。

3.构建“1+10+n”的创新场馆建设

（1）一个科技探索馆

金山中学科技探索馆设计面积大约800平方米，设计最大容量为120人。配备的科学探索及互动类仪器规划设计分为6个功能区域：太空馆（包括天外来客与地球生命、数字天象厅），主题探索馆（包括最美十大物理实验、百年诺贝尔），汽车科技，百科探秘（包括数学、物理、化学、生物等各学科的科学探索），科技互动区，工程技术设计与创新实验室。探索馆的具体功能定位是学生科学探索与互动实践区，即主要为学生搭建一个体现科学具体内涵的探索平台，创造良好的科学探索的环境与氛围，学生通过在科学探索馆的学习与体验可以激发对科学强烈的兴趣，明白科学其实好玩、好看、好学。

（2）十大创新实验室

除了趣味互动区之外，学校还全力打造了十大创新实验室，包括数学TI图形计算器实验室、分子生物实验室、分析化学实验室、微生物无菌操作实验室、现代光电实验室、葛华峰智能机器人工作室、陆广琴“科技与创新”工作室、柘湖知音星工坊等10个创新实验室。创新实验室的建设，旨在进一步深化金山中学课程改革，尊重学生的个性化选择，在创新素养培育方面为学生提供多样化的课程选择，丰富学生的学习经历。

（3）n个校内外创新实践点

这里的“n”是指学校利用校内外多个创新实践点资源进行学生创新素养的培育。校内有柘湖书院、地质苑、南广场日晷等多处创新实践点，还与中科院、复旦大学、上海交通大学等高校和科研院所合作交流，如复旦医学青少年实践站、上海交通大学物理与天文学院联合成立的致新班、中科院研学实践活动。通过这些实践活动，学生走进大学实验室，研究小课题，得到大学教授的指导。学校还与金山区待泾村合作，利用农田资源，开设创新农业实践活动，让学生走进田野、走进生态农业。

4.架构拔尖创新人才早期培养的三级层次

（1）基础层次

基础层次是三级层次中的第一级，旨在普及科学，为学生打下扎实的科学素养基础，激发对科学技术的兴趣和好奇心。在这一层次中，科技场馆通过开设基础的科学知识展览、互动实验和主题讲座，为学生提供直观的学习体验与知识传播渠道。同时，通过科技竞赛等活动，让学生在实践中培养问题解决、团队合作和创新思维等基本能力。学校定期组织校内外专家讲座，介绍最新的科研成果和科技发展趋势，以拓宽学生的科学视野。

（2）进阶层次

进阶层次作为第二级，旨在让学生了解科学，聚焦于提高学生的科研能力和探索精神，促进个性化发展。在此基础上，科技场馆需为学生提供更高级别的资源和平台，包括高级的实验设备、研究型课程和专业导师辅导等。同时，适时举办学术交流展示活动和研讨会，帮助学生在学术环境中锻炼科研和交流能力，促进科研素养提升。

（3）卓越层次

卓越层次为三级层次中的最高级，旨在让学生深入科学，着重培养具有前瞻视野和领导潜力的拔尖创新人才。在此阶段，学校通过与高校、研究机构建立合作关系，为学生提供参与实际研究项目的机会，使其在科学研究方面获得深入而专业的训练。创造条件与国际科研团队合作、参与国际科技竞赛等活动，为学生提供国际化的科研经历和展示平台。此外，卓越层次中的学生还可以获得独立开展研究项目的机会，以及在项目中担任领导角色的经历，这有利于培养学生的全局视野、领导能力和创新判断能力，加强对全球科技发展脉络的理解和应用。

三级层次结构旨在规划学生从基础科学认知到卓越领导才能的全面展开。基础层次确立科学兴趣与基本素养，进阶层次深化科研能力与个性化学术发展，卓越层次提升全球视野与领导潜力。每个层次都为学生提供了向上迈进的机遇，同时又在学科交叉、实验探索和创新研究中紧密联系。

三、依托科技场馆开展拔尖创新人才早期培养的实践路径

1.开发创新人才早期培养课程体系

金山中学利用这些创新实践场馆，开发了针对拔尖创新人才早期培养三级层次的课程体系（见图1）。

第一级是依托科技探索馆开设的先导课程，目标是普及科学。先导课程以学校科技探索馆、古生物馆等科技场馆为依托，包括科技探索馆课程、科技节课程、社团课程、科普讲座课程四类课程，现共有20多门课程，而且每年都有更新和增长。

第二级是依托十大创新实验室开设的进阶课程，目标是了解科学。进阶课程是在筛选原有研究型拓展型课程的基础上，经改造和优化后形成，也有些是根据学生提出的研究课题开发而形成的。部分课程为多学科融合的STEAM课程。

第三级是依托校内外资源开设的卓越课程，目标是深入科学探究。卓越课程主要借助高端校外创新资源，如复旦医学青少年实践站主要开展学生创新课题研究，致新班开设了“桥梁结构”“无人机”等课程，在中科院支持下开展的中科院研学课程等。还有一类是针对各类科技类比赛开设的课程。

2.完善创新人才早期培养课程实施流程

课程实施流程包括需求分析、课程设计、资源准备、实施教学、评估反馈、调整优化六个步骤，见图1。

第一步是需求分析。根据三级课程目标和不同的受众，通过问卷、访谈等方法，了解学生的需求和期望，为课程设计奠定基础。

第二步是课程设计。基于需求分析的结果，教师进行课程设计。包括确定课程名称、结构和内容，选择适当的教学方法，制订评估标准。

第三步是资源准备。根据课程设计，准备所有必要的资源，如编写教材、制作教学PPT、准备相应的软硬件设施等。

第四步是实施教学。按照不同层级课程预定的教学计划进行授课。教师需要根据不同学生的问题和需求，达成不同的课程目标。其一，先导课程普及科学。包括：①科技探索馆课程。金山中学科技探索馆拥有丰富的展品和互动设施，是金山区最大的校园科技场馆，学校要求全校学生100%参与科技探索馆的课程。高一入学后，每位学生选择自己感兴趣的任务单来完成科普探索任务，通过任务的完成激发科技创新的兴趣。②科技节课程。学校每学年开展一次大型的科技节活动，要求学生积极参加各项科技活动，提高学生的科技素养，增强创新意识和实践能力，为学生的全面发展打下基础。③社团课程。每位学生三年内要求至少参加一个社团，每周进行一次社团活动。其中，波澜科研社就是一个科技类的明星社团，社团成员的多样化科创课题构成了丰富的自主课程。④科普讲座课程。学校还经常进行科学教育宣传讲座，邀请大学教授或者某领域的专家学者给学生介绍相关领域的科技动态。其二，进阶课程了解科学。为了满足对科技有兴趣的学生的个性化发展需求，进一步提升学生的创新能力和创新素养，学校每学期开设的几十门拓展课程中，有一大批是依托十大创新实验室的科技创新类课程。此外，还开设了智能机器人、信息编程、3D打印、OM车辆制作、TI图形计算器、化石的秘密等课程。这些课程为学生提供了多样的拓展课程选择，对学生探索精神和创新能力的培养具有极大的促进作用。其三，卓越课程深入科学。为了让部分对科技有浓厚兴趣、致力于科学研究的学生在前瞻视野、创新能力和领导才能等方面得到更好的展示和培养，金山中学积极寻求高校的支持，借助高端校外创新资源，鼓励学生利用双休日、节假日等业余时间，参加高校专家指导的青少年实践站、致新班课程、研学课程，以及针对明日科技之星、未来工程师大赛等科技类比赛而开设的相关课程，给学生提供了更高端、更宽阔的学习空间，为他们进入高校及从事科学研究培育了浓厚兴趣、奠定了扎实的基础。

第五步是评估反馈。通过学生的态度、参与情况、项目完成情况、项目成果等评估学生的学习成果。同时，收集学生的反馈，了解他们在课程学习过程中的收获或对课程的看法和建议。

第六步是调整优化。基于评估和反馈的结果，对课程进行必要的调整优化，使课程更符合学生的需求，达成相应的学习目标。

3.制订创新人才早期培养课程评价方案

课程评价作为一个重要的教学评价工具，具有促进教学质量提升、检验教学目标的实现程度、指导课程改革和创新、提供师生互动平台、为学生选择课程提供参考、为学校评估和管理提供依据等作用。依据科学性、可操作性、素养培育、参与性及全面性等评价原则，学校制订了创新人才早期培养的课程评价方案，包括课程方案评价（见表1）、教师课堂教学评价（见表2）、学生学习情况评价（见表3）。

四、依托科技场馆开展拔尖创新人才早期培养的成效

1.全面提升了学生的科学素养

金山中学学生先后完成了80多项科技创新成果，并在市级乃至国家级和国际级科技活动中多次获得一等奖，共计超过140人次。其中，有7人被评为上海市的“明日科技之星”，10余人获得了“明日科技之星提名奖”，20余人获得了“科技希望之星”等奖项，近30人次获得了“上海未来工程师大赛”冠军，近60人次获一等奖，300余人次获得了等第奖。近年来，学生研究的项目连续入选世界顶尖科学家论坛“科学T大会”、国际青少年科技博览会、上海市通用技术学科竞赛以及全国“互联网+”大学生创新创业大赛。获得发明专利授权16项、实用新型专利50余项。学生在科学兴趣、研究能力、创新思维等方面都有了一定提升，甚至也影响了学生的职业志向。

（1）提升了学生的创新能力

在创建“科学高中”的目标引领下，学校针对各类科创竞赛举办的竞赛课程，不仅让学生获取了无数科技类比赛的奖项，也在无形之中提升了学生的创新素养。例如，“上海未来工程师大赛”是一项面向中小学生的科技创新竞赛。2023年，在大赛进入20年之际，大赛组委会邀请了18名当年的参赛者拍摄纪录片《此刻即未来》，讲述他们梦想生根发芽的历程。这18名参赛者之中，有8位学生毕业于金山中学。金山中学通过科技场馆，在不同平台对学生进行培养，让学生的创新能力不断提升，为拔尖创新人才早期培养奠定了基础。

（2）丰富了学生的科创成果

依托学校各类科技场馆，学生在相关课程的学习和探究中，也取得了诸多成果。例如，学生蔡某就是在学校科创体系下培养出来的一位创新型人才，热爱科技的他加入了学校金牌社团波澜科研社，先后学习“TI创新实验室”“物理高阶思维培养”“OM车辆工程项目”等系列课程，又加入金山中学科技创梦中心平台下的智能机器人工作室，学习了“智能机器人基础”课程，主持完成了绿化带浇灌车的学生课题，荣获了2022年上海市“明日科技之星”，并入选了2022年（第九届）上海国际青少年科技博览会创新成果展，还参加了世界顶尖科学家论坛。在谈到未来的科研设想时，他希望未来能结合深度神经网络训练和脑电植入，更好地分析和诊断抑郁症或者癫痫等脑部疾病，找到它们之间更深层次的联系，开发新的治疗方法、降低治疗成本。

（3）培养了学生的职业志向

高中阶段的成长经历在一定程度上会影响学生今后学习、就业，甚至是一生发展的方向。学校在科创方面对学生的培养，也影响了一些学生的职业志向。因为有高中阶段参加“未来工程师”“明日科技之星”等创新大赛的相关经历，学校多位毕业生在大学中选择了科技创新相关的专业深造，大学毕业后仍从事科技创新方面的工作。2009届的董某，获多届上海未来工程师大赛“自控设计”项目一、二等奖，目前自主创业，从事增材制造、自动控制领域工作。2010届的陆某，在校期间曾获第七届上海未来工程师大赛自控程序设计项目一等奖、上海市“明日科技之星”，毕业后考入清华大学完成了本科和硕士学业。

2.有效提升了教师的课程素养

拔尖创新人才的早期培养离不开优质的创新类课程，而课程的开发和实施离不开教师的投入。教师是科创人才培育中的重要一环。在科技场馆的建设过程中，金山中学教师也在积极致力于相关课程的开发和实施。在这一过程中，教师的课程开发、课程实施、课程评价等方面的素养有了很大提升。

（1）调动了教师课程开发的动力

基于学校创建“科学高中”的目标与拔尖创新人才培养的顶层设计，在各类科技场馆的建设中，与之相适应的配套课程也应运而生。学校地质古生物馆于2019年建成，展馆分实物标本陈列区、实践操作鉴定区、学习互动讨论区。依托生物、地理教研组，根据学生的实际需求，利用地质古生物馆，由生物和地理教师共同开发的高一校本课程“化石的秘密”应运而生，引导部分有基础、有兴趣的学生开展相关课题研究，激发他们对自然科学的兴趣。此外，结合学校日晷雕塑开发的“凝目星空”课程、依托十大创新实验室开发的“科技点亮生活”“魔法化学”“芬芳的精灵”“进化的秘密”等课程都受到了学生的欢迎，通过项目的任务推进培养学生的科学思维。

（2）提高了教师课程设计的能力

在学校龙头课题“基于创建科学高中的STEAM课程建设的实践与研究”的引领下，多名教师积极参与了STEAM课程的开发设计。以学校的创梦中心、科技探索馆、创新实验室为依托，在大量的实践中形成了STEAM课程群。在课程实施过程中，有效培育了学生的科学精神（包括理性思维、批判质疑、勇于探索），学会学习（包括乐学善学、勤于反思、信息意识），实践创新（包括劳动意识、问题解决、技术运用）等方面的核心素养。更重要的是，在STEAM课程开发过程中，教师在不断的实践中积累课程开发的经验，提高了跨学科融合课程的设计能力。

（3）创新了教师课程评价的方式

对于一门课程而言，除了对课程学习的最终评价，过程性评价也十分重要。例如，在“化石的秘密”课程中，教师对每个项目都设置了评价量规。同时，在每个项目进行的过程中也会有各种评比，如仿生学方案设计中有“创意设计师”评比、化石挖掘项目中有“挖掘专家”评比、化石模型制作项目中有“能工巧匠”评比、成果与答辩项目中有“小研究员、小院士”评比等。当一个项目完成周期性评价后，即根据学生个人或团体的表现，下发“化石币”进行奖励，学生积累后可进行相关奖品的兑换。例如，在“凝目星空”课程的开展中，引入了“大富翁”游戏机制，以“星空币”作为项目探究的积分。这两门课程的评价方式改变了传统的以打分为主的评价方式，创造性地利用奖券积分形式，提高了学生开展任务探究的积极性，也拓宽了教师在设计课程过程性评价方式时的思维边界。

The Practice of Early Cultivation of Top Innovative Talents Relying

on Science and Technology Venues

HU Jianming

（Shanghai Jinshan High School， Shanghai， 201599）

Abstract： To build an innovative nation and cultivate top innovative talents， it is essential to emphasize and enhance their early cultivation. High school is a critical stage for the early cultivation of top innovative talents. Relying on the resources from both in-school and external science and technology venues，this study develops a top-level design for the early cultivation of top innovative talents， establishes the goals for this early cultivation， outlines its necessary conditions， and structures a three-tier system for this early cultivation aimed at all students. In the research practice， a three-tier curriculum system was developed， targeting the dissemination， understanding， and in-depth exploration of science， creating curriculum resources for early cultivation of innovative talents， exploring and refining the curriculum implementation process， and establishing an evaluation scheme for curriculum implementation， all of which help achieve certain results.

Key words： top innovative talents，early cultivation，science and technology venues，high school years