強(qiáng)基計(jì)劃背景下信息學(xué)拔尖創(chuàng)新人才的貫通培養(yǎng)機(jī)制與方法
——以中山市中山紀(jì)念中學(xué)的信息學(xué)教學(xué)實(shí)踐為例

宋新波 廣東省中山市中山紀(jì)念中學(xué)

科技的競爭歸根到底是人才的競爭，人才的競爭歸根到底是拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)水平之間的競爭。因此，創(chuàng)造使杰出人才“冒”出來的環(huán)境顯得至關(guān)重要。2020年1月，《教育部關(guān)于在部分高校開展基礎(chǔ)學(xué)科招生改革試點(diǎn)工作的意見》印發(fā)，決定自2020年起，在部分高校開展基礎(chǔ)學(xué)科招生改革試點(diǎn)工作（也稱“強(qiáng)基計(jì)劃”），這是立足我國國情和教育發(fā)展現(xiàn)狀，在自主招生工作經(jīng)驗(yàn)和綜合評(píng)價(jià)試點(diǎn)成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一項(xiàng)拔尖創(chuàng)新人才選拔與培養(yǎng)的探索與嘗試。“強(qiáng)基計(jì)劃”聚焦高端芯片與軟件、智能科技、新材料、先進(jìn)制造和國家安全等關(guān)鍵領(lǐng)域以及人才緊缺的人文社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域，旨在選拔培養(yǎng)有志于服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求且綜合素質(zhì)優(yōu)秀或者基礎(chǔ)學(xué)科拔尖的學(xué)生。2022年2月，《教育部2022年工作要點(diǎn)》發(fā)布，文件特別指出：“積極探索拔尖創(chuàng)新人才早期發(fā)現(xiàn)和選拔培養(yǎng)機(jī)制，加大強(qiáng)基計(jì)劃實(shí)施力度。”

可見，國家及地方對(duì)基礎(chǔ)教育階段的拔尖創(chuàng)新人才識(shí)別與培養(yǎng)越來越重視。作為清華大學(xué)“基礎(chǔ)學(xué)科信息學(xué)拔尖創(chuàng)新人才大學(xué)中學(xué)銜接培養(yǎng)試點(diǎn)基地”和北京大學(xué)“博雅人才共育基地”，以及中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)“NOI培訓(xùn)基地（也稱計(jì)算機(jī)科學(xué)教育基地）”，中山市中山紀(jì)念中學(xué)充分認(rèn)識(shí)到拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要性和緊迫性，堅(jiān)持以科學(xué)、系統(tǒng)的方式甄別、選拔信息學(xué)人才，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、因材施教、持續(xù)培養(yǎng)，致力于課程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，并持續(xù)加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，建立健全行之有效的小初高信息學(xué)拔尖創(chuàng)新人才貫通培養(yǎng)機(jī)制，以公益課的方式面向有興趣、有天賦的學(xué)生，為其提供施展才華的平臺(tái)，為其終身發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為高校輸送更多拔尖創(chuàng)新人才，為培育更多能夠擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人提供了有效方案，在信息學(xué)拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)方面取得了傲人成績。

●重視人才的早期選拔和過程性評(píng)價(jià)，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍

從成長規(guī)律來看，的確有一批學(xué)生在智能等方面遠(yuǎn)超平常人，對(duì)于他們應(yīng)早發(fā)現(xiàn)并給予應(yīng)有的培育。積極探索信息學(xué)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)并貫通培養(yǎng)學(xué)生是教育的重要追求與任務(wù)，拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要從小抓起，從基礎(chǔ)教育抓起。筆者通過多年的信息學(xué)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)科競賽適合真正熱愛競賽，而且天賦極強(qiáng)的學(xué)生，真正的拔尖創(chuàng)新人才也應(yīng)該是在全面發(fā)展的基礎(chǔ)上創(chuàng)新思維和能力等方面都高度發(fā)展的人才，需要采取更有針對(duì)性的選拔機(jī)制。

通常，信息學(xué)競賽會(huì)在小學(xué)四升五、五升六、六升初一的時(shí)候面向各小學(xué)推薦的優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行選拔。考查方向包括閱讀理解和理科思維，閱讀理解著重考查學(xué)生的閱讀理解能力，理科思維則注重考查學(xué)生的主動(dòng)思維、發(fā)散思維、求異思維、逆向思維等創(chuàng)新思維，難度相對(duì)較大。對(duì)于已經(jīng)選拔進(jìn)來的學(xué)生，也需要根據(jù)后續(xù)的學(xué)習(xí)情況持續(xù)進(jìn)行階段性選拔。其中，第一個(gè)階段是學(xué)完循環(huán)結(jié)構(gòu)后，分流那些開始學(xué)不太明白或者是明顯對(duì)信息學(xué)不感興趣的學(xué)生；第二個(gè)階段是遞歸、搜索等算法的學(xué)習(xí)，因?yàn)檫@些重要算法能較好地考查學(xué)生的抽象、建模等思維能力；第三個(gè)階段是簡單的動(dòng)態(tài)規(guī)劃以及樹論、圖論等算法的學(xué)習(xí)，每個(gè)算法講2～3道題后考驗(yàn)學(xué)生是否能夠順利實(shí)現(xiàn)程序的編寫，以判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

當(dāng)然，考查是多方位的，在平時(shí)訓(xùn)練的過程中還需結(jié)合學(xué)生的具體課堂表現(xiàn)進(jìn)行過程性評(píng)價(jià)，如課堂上布置了幾道練習(xí)題，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，哪些學(xué)生是自己能做出來的，哪些是教師講了后能做出來的，都應(yīng)該有相應(yīng)的登記，并了解學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、聽課質(zhì)量等，力求真正留下有興趣有能力學(xué)習(xí)的學(xué)生，以營造良好的學(xué)習(xí)氛圍。

●重視人才的持續(xù)培養(yǎng)和小初高貫通，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的因材施教

信息學(xué)競賽生的培養(yǎng)過程需要通過多個(gè)階段的有效教學(xué)加以實(shí)現(xiàn)，不同的學(xué)習(xí)階段應(yīng)組織開展科學(xué)有效的訓(xùn)練，通過形式多樣的富有知識(shí)性、思想性、挑戰(zhàn)性、適切性和趣味性的活動(dòng)，為不同梯次的學(xué)生提供競賽指導(dǎo)，形成小學(xué)、中學(xué)與大學(xué)一以貫之的課程體系和培養(yǎng)模式，培養(yǎng)學(xué)生的基本思維能力、批判性思維能力和創(chuàng)造性思維能力等，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)。[1]

1.入門階段以集體講授的方法為主，注重學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)習(xí)慣、創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)

入門階段主要是學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語言，主要面向小學(xué)五、六年級(jí)梯隊(duì)，以貼近學(xué)生學(xué)習(xí)、生活且有趣的編程問題，循序漸進(jìn)地幫助學(xué)生積累成就感，以此調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，使其養(yǎng)成對(duì)信息學(xué)的濃厚學(xué)習(xí)興趣及求知欲望。同時(shí)，入門階段需要特別重視對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)，并且，還需要注重培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，在講題的時(shí)候多給學(xué)生一些獨(dú)立思考的時(shí)間，以此來逐步提高學(xué)生的求異思維以及分析和解決問題的能力等。[2]

2.發(fā)展階段以先練后講的方法為主，注重創(chuàng)新思維能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)

發(fā)展階段主要面向初中年級(jí)梯隊(duì)，學(xué)生基本上已經(jīng)養(yǎng)成了良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，思維能力也得到了提升，采用先練后講的方式，通過設(shè)置不同層次的學(xué)習(xí)任務(wù)、多樣化的學(xué)習(xí)內(nèi)容、豐富的學(xué)習(xí)資源等驅(qū)動(dòng)學(xué)生開展自主探究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力，使得每位學(xué)生都能在自身已有認(rèn)知水平的基礎(chǔ)上得到相應(yīng)的提升，實(shí)現(xiàn)從“學(xué)會(huì)”到“會(huì)學(xué)”的跨越，并為其創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)打好基礎(chǔ)，以適應(yīng)未來學(xué)習(xí)的快進(jìn)度和高難度。有些學(xué)生在自主學(xué)習(xí)、解題的過程中甚至能自己發(fā)現(xiàn)這些問題有更好的解法，這些解法比原來的算法還要高效，這就形成一種新的算法。例如，中山紀(jì)念中學(xué)的學(xué)生陳啟峰在日常訓(xùn)練的過程中把原來的網(wǎng)絡(luò)流的算法進(jìn)行了改進(jìn)，算法效率得到了大大的提高，該算法命名為“啟峰流”。另外還有湖南長沙雅禮中學(xué)的陳丹琦發(fā)明的“cdq分治”、浙江杭州第二中學(xué)黃嘉泰發(fā)明的“主席樹”等。可見，先練后講方式的應(yīng)用，在提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的同時(shí)，也很好地保護(hù)和激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

3.研究階段以專題研究后分享的方法為主，注重拔尖學(xué)習(xí)能力和與人交流能力的培養(yǎng)

研究階段主要面向高中年級(jí)梯隊(duì)，采用專題研究后分享的方法，通過讓學(xué)生承擔(dān)特定的專題研究并進(jìn)行講解、交流分享來促進(jìn)學(xué)生的提升。通常會(huì)請(qǐng)水平非常高或者在某個(gè)專題領(lǐng)域研究比較深入的兩三個(gè)學(xué)生合作承擔(dān)某個(gè)專題，同時(shí)教師也會(huì)為學(xué)生提供一些資源、指引和協(xié)助。此外，對(duì)于團(tuán)隊(duì)中那些水平比較頂尖的核心成員，除了讓其做一些自己擅長的專題，有時(shí)也會(huì)讓他們嘗試獨(dú)自或者和其他學(xué)生合作承擔(dān)一些自己不太擅長的專題，通過這樣的方式，來督促他們?nèi)轿谎a(bǔ)齊自己的短板，只有在每一個(gè)領(lǐng)域都研究得比較透徹，才能更快速地成長為真正的信息學(xué)拔尖創(chuàng)新人才。同時(shí)，在這種專題學(xué)習(xí)過程中，雖然水平相對(duì)弱一點(diǎn)的學(xué)生不一定有機(jī)會(huì)自己獨(dú)立承擔(dān)專題的講解，但是他們也在參與的過程中學(xué)習(xí)掌握了相關(guān)的知識(shí)與學(xué)習(xí)方法，很好地提升了學(xué)習(xí)能力。

4.多樣化課型中均鼓勵(lì)所有的學(xué)生上臺(tái)講題，注重創(chuàng)新思維能力和語言表達(dá)能力的培養(yǎng)

“學(xué)習(xí)金字塔”理論最早由美國著名學(xué)習(xí)專家愛德加·戴爾于1946年發(fā)現(xiàn)并提出。研究表明，采用不同的學(xué)習(xí)方式達(dá)到的學(xué)習(xí)效果不同。在兩周之后，學(xué)生對(duì)知識(shí)的保持率，從5%到90%不等，如果只是單純聽講，知識(shí)保留5%；而參與討論，知識(shí)則能夠保留50%；操作實(shí)踐，知識(shí)保留75%；而教給他人，知識(shí)能保留90%。簡單地說，最容易遺忘的是總聽別人講，最不容易遺忘的則是自己學(xué)了還能跟別人分享，講給別人聽，這也是學(xué)得最扎實(shí)的表現(xiàn)。因此，無論是探究新知識(shí)新規(guī)律的課型，還是不斷優(yōu)化算法解決問題的課型等，鼓勵(lì)學(xué)生上臺(tái)講題，不僅能促進(jìn)學(xué)生自身思維的縱向和橫向發(fā)展，還能促進(jìn)不同學(xué)生之間的思維碰撞，同時(shí)也能很好地鍛煉語言表達(dá)能力。[3]剛開始需要教師給予相應(yīng)的指導(dǎo)和示范，如先講題目大意，然后講清楚自己的思路、具體怎么實(shí)現(xiàn)等，講完之后教師再進(jìn)行補(bǔ)充，讓學(xué)生知道還有哪些地方可以改進(jìn)，通過這樣不斷地鍛煉學(xué)生、鼓勵(lì)學(xué)生，使他們的語言表達(dá)能力、思維能力以及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握深度都能得到明顯的提升。

5.鼓勵(lì)高水平學(xué)生開展好題分享，注重創(chuàng)新思維能力和遷移研究能力的培養(yǎng)

不同階段的信息學(xué)競賽生通過人際溝通、交流和分享各種學(xué)習(xí)資源等形成相互影響、相互促進(jìn)的學(xué)習(xí)共同體。鼓勵(lì)高水平的學(xué)生多做好題并開展“雜題選講”。所謂雜題就是不太好歸為某一類題型的題，它們可能涉及多類題型，偏數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、偏圖論或者偏數(shù)論等，思維難度比較大。定期地整理、收集以及分享，有助于思維的碰撞，實(shí)現(xiàn)遷移研究能力的培養(yǎng)。值得一提的是，記錄做了什么題目，來源于哪里，這些題目是什么知識(shí)點(diǎn)類型的，它的思維難度、代碼難度如何，以及學(xué)生對(duì)做這道題的總結(jié)反思等，也有助于教師了解學(xué)生做課外題目的情況并進(jìn)行過程性評(píng)價(jià)，并且，日積月累地收集也有助于學(xué)校自身訓(xùn)練題庫的建設(shè)、后續(xù)梯隊(duì)的訓(xùn)練、模擬考試等。

6.定期組織學(xué)生參加模擬賽、網(wǎng)絡(luò)賽等，注重創(chuàng)新思維能力和總結(jié)反思能力的培養(yǎng)

對(duì)于發(fā)展階段以及研究階段的學(xué)生，需要定期組織模擬賽，每周至少有一場，比賽中遇到的一些新問題，在原有知識(shí)規(guī)律中找不到直接答案，需要對(duì)原有的知識(shí)進(jìn)行重新組合、分析，這就要運(yùn)用發(fā)散思維去探求新知。發(fā)散思維可以突破思維定勢(shì)和功能固著的局限，重新組合已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，找出許多新的可能的問題解決方案。除了能很好地鍛煉學(xué)生的思維能力和解題能力，及時(shí)地引導(dǎo)他們總結(jié)和反思自己的不足外，模擬賽也會(huì)作為過程性評(píng)價(jià)的依據(jù)。

●重視師生梯隊(duì)的搭建和傳承，構(gòu)建高水平的學(xué)習(xí)共同體

在輝煌成績的背后，是教練團(tuán)隊(duì)所有成員的無私奉獻(xiàn)與艱苦付出，他們潛心研究教學(xué)，在提升專業(yè)水平和輔導(dǎo)水平的同時(shí)，還注重對(duì)外交流，與省內(nèi)外名校保持緊密聯(lián)系，持續(xù)地為學(xué)生的發(fā)展提供最優(yōu)質(zhì)的資源和平臺(tái)，孜孜不倦地為高校輸送更多信息學(xué)拔尖創(chuàng)新人才。

但由于多種原因，部分學(xué)生得不到連續(xù)性的輔導(dǎo)，秉賦得不到充分的發(fā)展，因此，還需要聯(lián)合各階段學(xué)校搭建起跨學(xué)校、跨學(xué)段的教練梯隊(duì)，構(gòu)建具有高度責(zé)任感和高水平的學(xué)習(xí)共同體，基于貫通培養(yǎng)目標(biāo)開展學(xué)段銜接的培養(yǎng)活動(dòng)、承擔(dān)教師培訓(xùn)和課題研究等，以滿足學(xué)生隊(duì)伍日常所需要的持續(xù)高質(zhì)量訓(xùn)練。

當(dāng)然，在信息學(xué)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的過程中不僅需要努力建設(shè)好教練梯隊(duì)，也需要建立良性循環(huán)的學(xué)生梯隊(duì)，從而在日常訓(xùn)練過程中起到“傳幫帶”效果。筆者所在學(xué)校依據(jù)學(xué)生的條件、學(xué)生對(duì)信息學(xué)的興趣及潛力培養(yǎng)等因素，從小學(xué)五年級(jí)至高中各階段，建立了跨學(xué)校跨學(xué)段的學(xué)生梯隊(duì)，使學(xué)生可以在這個(gè)平臺(tái)中互相學(xué)習(xí)、互相交流。在這個(gè)過程中，學(xué)生不僅鍛煉了自己各方面的能力，收獲了成就感，還對(duì)其他人的學(xué)習(xí)起到很好的啟發(fā)和激勵(lì)作用，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，這樣就形成了多校交流合作的良好學(xué)習(xí)氛圍，為信息學(xué)學(xué)生素養(yǎng)的全面提升創(chuàng)設(shè)了良好的環(huán)境。

●結(jié)語

黨的二十大報(bào)告提出：“實(shí)施科教興國戰(zhàn)略，強(qiáng)化現(xiàn)代化建設(shè)人才支撐，加快建設(shè)高質(zhì)量教育體系，著力培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才，全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量。”因此，有效貫通信息學(xué)拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)小初高的銜接，以全面優(yōu)化創(chuàng)新人才的早期培養(yǎng)生態(tài)，對(duì)于培養(yǎng)具有顛覆式創(chuàng)新能力的杰出人才非常重要。