依托科技場館的拔尖創新人才早期培養實踐

胡建明

摘? ?要：建設創新型國家，培養拔尖創新人才，需要高度重視和加強拔尖創新人才的早期培養。高中是拔尖創新人才早期培養的關鍵階段。該研究依托校內外科技場館資源，開展拔尖創新人才早期培養的頂層設計，確立拔尖創新人才的早期培養目標，梳理拔尖創新人才早期培養的條件要求，架構面向全體學生的拔尖創新人才早期培養三級層次。在實踐中開發了指向普及科學、了解科學、深入科學的三級課程體系，形成創新人才早期培養課程資源，探索完善了課程實施程序，并形成了課程實施評價方案，取得了一定的成效。

關鍵詞：拔尖創新人才；早期培養；科技場館；高中階段

拔尖創新人才的培養關系國家的明天和民族的未來，是深入實施新時代人才強國戰略的迫切要求。黨的二十大報告強調，“我們要堅持教育優先發展、科技自立自強、人才引領驅動”，“全面提高人才自主培養質量，著力造就拔尖創新人才”，習近平總書記多次發表重要講話，深刻闡釋我國推進科技創新的戰略目標和重點任務。1 “拔尖創新人才”是我國為培養高質量人才所采取的重要戰略選擇。拔尖創新人才培養雖然“陣地”在高等教育，但“大后方”卻在基礎教育。在基礎教育階段尤其是高中教育階段，如何開展、推動科創拔尖人才培養，逐漸成為我國未來高質量人才培養的又一關注重點。

在國家科技創新人才培育的呼喚之下，上海市金山中學（以下簡稱“金山中學”）依據學?！笆奈濉币巹潯坝⒉?、出名師，建設上海一流、全國知名、融入世界的現代化、高質量的科學高中”的辦學目標，致力于拔尖創新人才的早期培養。我們從頂層設計抓起，以科技場館與創新實驗室的建設為依托，架構拔尖創新人才早期培養的三級層次，形成了依托科技場館開展拔尖創新人才早期培養的實踐路徑，走出了一條具有金山中學特色的創新人才早期培養實踐之路。

一、科技場館在拔尖創新人才早期培養中的價值

1.高中是拔尖創新人才早期培養的關鍵階段

與初中階段的形象思維不同，進入高中階段，學生的抽象邏輯思維、辯證思維等逐漸顯現，并且隨著學段的提升不斷發展，這是進行科學實驗、開展課題研究所必備的能力基礎。此外，高中階段學生的興趣、個性、能力、社會責任感已趨向形成，這些素質也正是創新人才必須具備的基本素質。1

由此可見，高中是發現和發展拔尖創新人才潛能特長的關鍵時期，承擔著為“人才強國”戰略培養后備人才的重任。高中階段的科創經歷與體驗將是學生未來開展研究的“萌芽”，研究過程中的思維品質、能力方法將為今后踏入高等學府開展更深層次的研究奠定基礎。所以，高中教育應該多樣發展，為學生的個性成長和特長培養創造空間。

2.科技場館在創新人才早期培養中的價值

上海市在培養拔尖創新人才方面一直走在全國前列。2016年，在中小學、青少年科技指導站和科技場館協同育人機制基本建立的基礎上，上海市成立青少年科學創新實踐工作站，力求促進學生將學科知識用于真實情境中的問題解決，深度推動高中育人方式變革。工作站采用“市級總站—工作站—實踐點”的運行機制。市級總站承擔管理監督職責，重點監管各工作站運行和工作站管轄的實踐點。工作站設立在高校、科研院所，承擔管理運行、設備師資、培養評價職能。各工作站下轄實踐點，設立在高中、少科站、科普場館等單位，負責學生管理，共同開展課程實踐活動。2 可見，校園和科技場館共同構成了培養拔尖創新人才的最前沿，是整個培養鏈的著力點。

二、依托科技場館開展拔尖創新人才早期培養的頂層設計

金山中學的辦學特色是“崇文通理引領下的科學高中”，學校所要創建的科學高中，是指在完成高中三年中等教育的基礎上，為在科學方面有潛能的學生提供特殊的課程與教育，以科學、技術、工程、數學等科技創新類課程為重點，為培養未來科技領域拔尖人才奠定基礎?；诖耍瑢W校開展了拔尖創新人才早期培養的頂層設計。

1.確立拔尖創新人才的早期培養目標

金山中學確立的培養目標是：著力提升學生的創新思維和探索精神、獨立思考和跨學科綜合能力、團隊合作和團隊領導能力、高尚品格和強烈的社會使命感等拔尖創新人才的核心能力。早期培養階段應重視激發學生的創新思維和探索精神，培養其對問題的敏感性和解決問題的能力。創新需要具備跨學科的綜合能力，能夠將不同學科的知識和技能進行整合和應用，學會分析問題、提出見解，自主解決復雜問題。創新往往是集體智慧的產物，需要學生具備團隊合作和溝通能力，同時還應具備一定的團隊規劃、目標激勵等領導能力。拔尖創新人才不僅需要具備專業知識和技能，還需要有強烈的社會責任感和誠實守信等品德素養。這些目標的確立為拔尖創新人才的培養指明了方向。

2.梳理拔尖創新人才早期培養的條件要求

創新人才的培養需要一系列條件，具體表現為以下四個方面：其一，要有開放的教育觀念。創新人才的培養需要開放的教育觀念，尊重學生的個性和興趣，鼓勵學生自主學習、合作學習、探究學習。其二，要有豐富的學習資源。創新人才的培養需要豐富的學習資源，包括良好的教育環境、開放的教育觀念、豐富的學習資源、優化的課程設置、實踐經驗積累以及創新思維訓練等。其三，要擁有兼備創新教育理念和教學方法的教師團隊。要激發學生的創新熱情和創新意識，學校首先需要培養出一批具有創新教育理念、懂創新教育方法的教師。同時，學校還需建立多元化、發展性的評價機制，激發學生的創新潛能。其四，要具有創新的教學方法。教師需要改進教學方法，倡導啟發式、探究式和項目式教學。通過實踐性、綜合性、開放性的項目式教學，充分利用校內外教育資源，為學生提供豐富的創新實踐機會，讓學生在實踐中鍛煉創新能力。

3.構建“1+10+n”的創新場館建設

（1）一個科技探索館

金山中學科技探索館設計面積大約800平方米，設計最大容量為120人。配備的科學探索及互動類儀器規劃設計分為6個功能區域：太空館（包括天外來客與地球生命、數字天象廳），主題探索館（包括最美十大物理實驗、百年諾貝爾），汽車科技，百科探秘（包括數學、物理、化學、生物等各學科的科學探索），科技互動區，工程技術設計與創新實驗室。探索館的具體功能定位是學生科學探索與互動實踐區，即主要為學生搭建一個體現科學具體內涵的探索平臺，創造良好的科學探索的環境與氛圍，學生通過在科學探索館的學習與體驗可以激發對科學強烈的興趣，明白科學其實好玩、好看、好學。

（2）十大創新實驗室

除了趣味互動區之外，學校還全力打造了十大創新實驗室，包括數學TI圖形計算器實驗室、分子生物實驗室、分析化學實驗室、微生物無菌操作實驗室、現代光電實驗室、葛華峰智能機器人工作室、陸廣琴“科技與創新”工作室、柘湖知音星工坊等10個創新實驗室。創新實驗室的建設，旨在進一步深化金山中學課程改革，尊重學生的個性化選擇，在創新素養培育方面為學生提供多樣化的課程選擇，豐富學生的學習經歷。

（3）n個校內外創新實踐點

這里的“n”是指學校利用校內外多個創新實踐點資源進行學生創新素養的培育。校內有柘湖書院、地質苑、南廣場日晷等多處創新實踐點，還與中科院、復旦大學、上海交通大學等高校和科研院所合作交流，如復旦醫學青少年實踐站、上海交通大學物理與天文學院聯合成立的致新班、中科院研學實踐活動。通過這些實踐活動，學生走進大學實驗室，研究小課題，得到大學教授的指導。學校還與金山區待涇村合作，利用農田資源，開設創新農業實踐活動，讓學生走進田野、走進生態農業。

4.架構拔尖創新人才早期培養的三級層次

（1）基礎層次

基礎層次是三級層次中的第一級，旨在普及科學，為學生打下扎實的科學素養基礎，激發對科學技術的興趣和好奇心。在這一層次中，科技場館通過開設基礎的科學知識展覽、互動實驗和主題講座，為學生提供直觀的學習體驗與知識傳播渠道。同時，通過科技競賽等活動，讓學生在實踐中培養問題解決、團隊合作和創新思維等基本能力。學校定期組織校內外專家講座，介紹最新的科研成果和科技發展趨勢，以拓寬學生的科學視野。

（2）進階層次

進階層次作為第二級，旨在讓學生了解科學，聚焦于提高學生的科研能力和探索精神，促進個性化發展。在此基礎上，科技場館需為學生提供更高級別的資源和平臺，包括高級的實驗設備、研究型課程和專業導師輔導等。同時，適時舉辦學術交流展示活動和研討會，幫助學生在學術環境中鍛煉科研和交流能力，促進科研素養提升。

（3）卓越層次

卓越層次為三級層次中的最高級，旨在讓學生深入科學，著重培養具有前瞻視野和領導潛力的拔尖創新人才。在此階段，學校通過與高校、研究機構建立合作關系，為學生提供參與實際研究項目的機會，使其在科學研究方面獲得深入而專業的訓練。創造條件與國際科研團隊合作、參與國際科技競賽等活動，為學生提供國際化的科研經歷和展示平臺。此外，卓越層次中的學生還可以獲得獨立開展研究項目的機會，以及在項目中擔任領導角色的經歷，這有利于培養學生的全局視野、領導能力和創新判斷能力，加強對全球科技發展脈絡的理解和應用。

三級層次結構旨在規劃學生從基礎科學認知到卓越領導才能的全面展開。基礎層次確立科學興趣與基本素養，進階層次深化科研能力與個性化學術發展，卓越層次提升全球視野與領導潛力。每個層次都為學生提供了向上邁進的機遇，同時又在學科交叉、實驗探索和創新研究中緊密聯系。

三、依托科技場館開展拔尖創新人才早期培養的實踐路徑

1.開發創新人才早期培養課程體系

金山中學利用這些創新實踐場館，開發了針對拔尖創新人才早期培養三級層次的課程體系（見圖1）。

第一級是依托科技探索館開設的先導課程，目標是普及科學。先導課程以學?？萍继剿黟^、古生物館等科技場館為依托，包括科技探索館課程、科技節課程、社團課程、科普講座課程四類課程，現共有20多門課程，而且每年都有更新和增長。

第二級是依托十大創新實驗室開設的進階課程，目標是了解科學。進階課程是在篩選原有研究型拓展型課程的基礎上，經改造和優化后形成，也有些是根據學生提出的研究課題開發而形成的。部分課程為多學科融合的STEAM課程。

第三級是依托校內外資源開設的卓越課程，目標是深入科學探究。卓越課程主要借助高端校外創新資源，如復旦醫學青少年實踐站主要開展學生創新課題研究，致新班開設了“橋梁結構”“無人機”等課程，在中科院支持下開展的中科院研學課程等。還有一類是針對各類科技類比賽開設的課程。

2.完善創新人才早期培養課程實施流程

課程實施流程包括需求分析、課程設計、資源準備、實施教學、評估反饋、調整優化六個步驟，見圖1。

第一步是需求分析。根據三級課程目標和不同的受眾，通過問卷、訪談等方法，了解學生的需求和期望，為課程設計奠定基礎。

第二步是課程設計?；谛枨蠓治龅慕Y果，教師進行課程設計。包括確定課程名稱、結構和內容，選擇適當的教學方法，制訂評估標準。

第三步是資源準備。根據課程設計，準備所有必要的資源，如編寫教材、制作教學PPT、準備相應的軟硬件設施等。

第四步是實施教學。按照不同層級課程預定的教學計劃進行授課。教師需要根據不同學生的問題和需求，達成不同的課程目標。其一，先導課程普及科學。包括：①科技探索館課程。金山中學科技探索館擁有豐富的展品和互動設施，是金山區最大的校園科技場館，學校要求全校學生100%參與科技探索館的課程。高一入學后，每位學生選擇自己感興趣的任務單來完成科普探索任務，通過任務的完成激發科技創新的興趣。②科技節課程。學校每學年開展一次大型的科技節活動，要求學生積極參加各項科技活動，提高學生的科技素養，增強創新意識和實踐能力，為學生的全面發展打下基礎。③社團課程。每位學生三年內要求至少參加一個社團，每周進行一次社團活動。其中，波瀾科研社就是一個科技類的明星社團，社團成員的多樣化科創課題構成了豐富的自主課程。④科普講座課程。學校還經常進行科學教育宣傳講座，邀請大學教授或者某領域的專家學者給學生介紹相關領域的科技動態。其二，進階課程了解科學。為了滿足對科技有興趣的學生的個性化發展需求，進一步提升學生的創新能力和創新素養，學校每學期開設的幾十門拓展課程中，有一大批是依托十大創新實驗室的科技創新類課程。此外，還開設了智能機器人、信息編程、3D打印、OM車輛制作、TI圖形計算器、化石的秘密等課程。這些課程為學生提供了多樣的拓展課程選擇，對學生探索精神和創新能力的培養具有極大的促進作用。其三，卓越課程深入科學。為了讓部分對科技有濃厚興趣、致力于科學研究的學生在前瞻視野、創新能力和領導才能等方面得到更好的展示和培養，金山中學積極尋求高校的支持，借助高端校外創新資源，鼓勵學生利用雙休日、節假日等業余時間，參加高校專家指導的青少年實踐站、致新班課程、研學課程，以及針對明日科技之星、未來工程師大賽等科技類比賽而開設的相關課程，給學生提供了更高端、更寬闊的學習空間，為他們進入高校及從事科學研究培育了濃厚興趣、奠定了扎實的基礎。

第五步是評估反饋。通過學生的態度、參與情況、項目完成情況、項目成果等評估學生的學習成果。同時，收集學生的反饋，了解他們在課程學習過程中的收獲或對課程的看法和建議。

第六步是調整優化?；谠u估和反饋的結果，對課程進行必要的調整優化，使課程更符合學生的需求，達成相應的學習目標。

3.制訂創新人才早期培養課程評價方案

課程評價作為一個重要的教學評價工具，具有促進教學質量提升、檢驗教學目標的實現程度、指導課程改革和創新、提供師生互動平臺、為學生選擇課程提供參考、為學校評估和管理提供依據等作用。依據科學性、可操作性、素養培育、參與性及全面性等評價原則，學校制訂了創新人才早期培養的課程評價方案，包括課程方案評價（見表1）、教師課堂教學評價（見表2）、學生學習情況評價（見表3）。

四、依托科技場館開展拔尖創新人才早期培養的成效

1.全面提升了學生的科學素養

金山中學學生先后完成了80多項科技創新成果，并在市級乃至國家級和國際級科技活動中多次獲得一等獎，共計超過140人次。其中，有7人被評為上海市的“明日科技之星”，10余人獲得了“明日科技之星提名獎”，20余人獲得了“科技希望之星”等獎項，近30人次獲得了“上海未來工程師大賽”冠軍，近60人次獲一等獎，300余人次獲得了等第獎。近年來，學生研究的項目連續入選世界頂尖科學家論壇“科學T大會”、國際青少年科技博覽會、上海市通用技術學科競賽以及全國“互聯網+”大學生創新創業大賽。獲得發明專利授權16項、實用新型專利50余項。學生在科學興趣、研究能力、創新思維等方面都有了一定提升，甚至也影響了學生的職業志向。

（1）提升了學生的創新能力

在創建“科學高中”的目標引領下，學校針對各類科創競賽舉辦的競賽課程，不僅讓學生獲取了無數科技類比賽的獎項，也在無形之中提升了學生的創新素養。例如，“上海未來工程師大賽”是一項面向中小學生的科技創新競賽。2023年，在大賽進入20年之際，大賽組委會邀請了18名當年的參賽者拍攝紀錄片《此刻即未來》，講述他們夢想生根發芽的歷程。這18名參賽者之中，有8位學生畢業于金山中學。金山中學通過科技場館，在不同平臺對學生進行培養，讓學生的創新能力不斷提升，為拔尖創新人才早期培養奠定了基礎。

（2）豐富了學生的科創成果

依托學校各類科技場館，學生在相關課程的學習和探究中，也取得了諸多成果。例如，學生蔡某就是在學?？苿擉w系下培養出來的一位創新型人才，熱愛科技的他加入了學校金牌社團波瀾科研社，先后學習“TI創新實驗室”“物理高階思維培養”“OM車輛工程項目”等系列課程，又加入金山中學科技創夢中心平臺下的智能機器人工作室，學習了“智能機器人基礎”課程，主持完成了綠化帶澆灌車的學生課題，榮獲了2022年上海市“明日科技之星”，并入選了2022年（第九屆）上海國際青少年科技博覽會創新成果展，還參加了世界頂尖科學家論壇。在談到未來的科研設想時，他希望未來能結合深度神經網絡訓練和腦電植入，更好地分析和診斷抑郁癥或者癲癇等腦部疾病，找到它們之間更深層次的聯系，開發新的治療方法、降低治療成本。

（3）培養了學生的職業志向

高中階段的成長經歷在一定程度上會影響學生今后學習、就業，甚至是一生發展的方向。學校在科創方面對學生的培養，也影響了一些學生的職業志向。因為有高中階段參加“未來工程師”“明日科技之星”等創新大賽的相關經歷，學校多位畢業生在大學中選擇了科技創新相關的專業深造，大學畢業后仍從事科技創新方面的工作。2009屆的董某，獲多屆上海未來工程師大賽“自控設計”項目一、二等獎，目前自主創業，從事增材制造、自動控制領域工作。2010屆的陸某，在校期間曾獲第七屆上海未來工程師大賽自控程序設計項目一等獎、上海市“明日科技之星”，畢業后考入清華大學完成了本科和碩士學業。

2.有效提升了教師的課程素養

拔尖創新人才的早期培養離不開優質的創新類課程，而課程的開發和實施離不開教師的投入。教師是科創人才培育中的重要一環。在科技場館的建設過程中，金山中學教師也在積極致力于相關課程的開發和實施。在這一過程中，教師的課程開發、課程實施、課程評價等方面的素養有了很大提升。

（1）調動了教師課程開發的動力

基于學校創建“科學高中”的目標與拔尖創新人才培養的頂層設計，在各類科技場館的建設中，與之相適應的配套課程也應運而生。學校地質古生物館于2019年建成，展館分實物標本陳列區、實踐操作鑒定區、學習互動討論區。依托生物、地理教研組，根據學生的實際需求，利用地質古生物館，由生物和地理教師共同開發的高一校本課程“化石的秘密”應運而生，引導部分有基礎、有興趣的學生開展相關課題研究，激發他們對自然科學的興趣。此外，結合學校日晷雕塑開發的“凝目星空”課程、依托十大創新實驗室開發的“科技點亮生活”“魔法化學”“芬芳的精靈”“進化的秘密”等課程都受到了學生的歡迎，通過項目的任務推進培養學生的科學思維。

（2）提高了教師課程設計的能力

在學校龍頭課題“基于創建科學高中的STEAM課程建設的實踐與研究”的引領下，多名教師積極參與了STEAM課程的開發設計。以學校的創夢中心、科技探索館、創新實驗室為依托，在大量的實踐中形成了STEAM課程群。在課程實施過程中，有效培育了學生的科學精神（包括理性思維、批判質疑、勇于探索），學會學習（包括樂學善學、勤于反思、信息意識），實踐創新（包括勞動意識、問題解決、技術運用）等方面的核心素養。更重要的是，在STEAM課程開發過程中，教師在不斷的實踐中積累課程開發的經驗，提高了跨學科融合課程的設計能力。

（3）創新了教師課程評價的方式

對于一門課程而言，除了對課程學習的最終評價，過程性評價也十分重要。例如，在“化石的秘密”課程中，教師對每個項目都設置了評價量規。同時，在每個項目進行的過程中也會有各種評比，如仿生學方案設計中有“創意設計師”評比、化石挖掘項目中有“挖掘專家”評比、化石模型制作項目中有“能工巧匠”評比、成果與答辯項目中有“小研究員、小院士”評比等。當一個項目完成周期性評價后，即根據學生個人或團體的表現，下發“化石幣”進行獎勵，學生積累后可進行相關獎品的兌換。例如，在“凝目星空”課程的開展中，引入了“大富翁”游戲機制，以“星空幣”作為項目探究的積分。這兩門課程的評價方式改變了傳統的以打分為主的評價方式，創造性地利用獎券積分形式，提高了學生開展任務探究的積極性，也拓寬了教師在設計課程過程性評價方式時的思維邊界。

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