基于關鍵能力發展的縣域高中生物學拔尖創新人才培養研究

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A【文章編號】1002-3275（2025）03-33-04

習近平總書記在中國共產黨第二十次全國代表大會上提出：“要堅持教育優先發展、科技自立自強、人才引領驅動，加快建設教育強國、科技強國、人才強國，堅持為黨育人、為國育才，全面提高人才自主培養質量，著力造就拔尖創新人才。”當前，培養拔尖創新人才已成為教育領域的重要課題。關于拔尖創新人才的研究很多，本研究將拔尖創新人才定義為具有卓越資質、合理知識結構、較強創新實踐能力、良好非智力因素的學生，他們通常在科學、技術、人文、藝術等領域展現出較高潛力。關鍵能力是拔尖創新人才培養的重要抓手，是指學生在學科課程的學習過程中形成的具有典型的學科特性、與特定的學科素養相關聯的特殊學科能力，高中生物學具有強調科學探究、實驗實踐、跨學科學習的特點，為學生關鍵能力的發展提供了獨特平臺。目前針對高中階段拔尖創新人才培養的研究尚不成體系，多停留在選拔與成果導向層面，忽視了關鍵能力的系統性發展研究，并且缺乏基于生物學的針對性研究。對此，開展基于關鍵能力發展的縣域高中生物學拔尖創新人才培養的研究，既能豐富拔尖創新人才培養的理論體系，也能為縣域高中的教育實踐提供具體指導，促進區域教育公平，提升教育整體質量，具有重要的理論和實踐意義。

一、高中生物學拔尖創新人才培養的調查分析

（一）研究對象

本研究以縣域高中和城市高中生物學學業表現優異的學生為研究對象，覆蓋6所高中，其中包括縣域高中4所和城市高中2所，縣域高中學生320人，城市高中學生160人，總調查人數為480人。同時，為確保研究的全面性，研究選取了20名生物學教師和6名教育管理者作為訪談對象，以深入了解不同環境下拔尖創新人才培養的現狀和差異，為問題分析提供多維視角。

（二）研究方法

本研究采用多元研究方法獲取全面數據，以確保結論的科學性和可靠性。首先，通過問卷調查收集學生在學習興趣、關鍵能力發展、課程參與等方面的信息，共回收有效問卷462份，其中縣域高中學生樣本306份，城市高中學生樣本156份。其次，進行深度訪談，與10名縣域高中教師、10名城市高中教師、6名教育管理者展開討論，剖析拔尖創新人才的選拔機制、課程設置、培養方法。再次，開展文獻分析，整理和歸納過去10年國內外關于拔尖創新人才培養和學科關鍵能力發展的相關研究成果，明確當前研究的重點和不足。最后，結合案例研究選取兩所具有代表性的高中，分析其拔尖創新人才培養的課程實踐和實施成效。上述步驟從多角度揭示了當前拔尖創新人才培養面臨的挑戰，可為后續提出具有針對性的策略提供科學依據。

（三）研究結果

1．選拔機制現狀

選拔機制是拔尖創新人才培養的基礎，對于培養方向和目標的確定至關重要。[]本研究從選拔標準的科學性、選拔公平性、選拔效果三個維度展開分析。其原因在于，科學合理的選拔標準能夠有效發現具備生物學關鍵能力的學生；選拔公平性保障選拔能夠面向所有學生而非局限于特定群體；選拔效果則是評價選拔機制實際成效的關鍵指標。通過對學生和教師開展問卷調查與訪談，發現縣域高中選拔機制的科學性和公平性存在不足，相關調查數據如表1所示。

縣域高中由于資源和師資的限制，選拔方式主要依賴于分數測試，缺乏對學生實驗探究能力、創新能力等關鍵能力的評估， 2 6 . 4 % 的縣域高中教師認為現有選拔標準無法全面衡量學生潛力。此外，縣域高中普遍缺乏競賽指導和相關選拔培訓，而城市高中能夠依托豐富的資源和專項機制更好地發現并培養拔尖創新人才。在選拔公平性上，大部分縣域高中學生反映，由于地區教育資源不均衡，他們在選拔中處于明顯劣勢，而城市高中因政策傾斜和學校資源豐富，能為學生提供更多參與機會。

2．課程實施現狀

課程實施的科學性和針對性直接影響拔尖創新人才的培養效果。本研究從科學探究能力的提升、實驗課程的開設率、學生對課程的滿意度三個維度展開調研，旨在了解課程是否能夠有效培養學生的生物學關鍵能力，相關調查數據如表2所示。

根據問卷調查結果和訪談可知，縣域高中在課程實施上明顯落后于城市高中，缺乏與關鍵能力緊密結合的課程設置，影響學生能力的全面發展。縣域高中在課程設計上側重理論知識教學，實驗課程的開設率僅為 5 2 . 7 % ，遠低于城市高中的 9 4 . 6 % 。造成此差距的根本原因在于縣域高中缺乏實驗設施和專業實驗教師，無法全面展開實驗教學。進一步分析發現，縣域高中的課程設計多以考試為導向，而不是以生物學關鍵能力的發展為核心， 4 8 . 2 % 的縣域高中學生表示課程無法有效提升科學探究能力。同時，由于課程形式單一且實踐內容不足，學生對課程滿意度較低，僅為4 6 . 7 % 。相較而言，城市高中課程模塊較豐富（如課題研究和創新實驗），具有較高水平的教學資源，因此學生的課程滿意度較高，達到 8 0 . 1 % 。

3．教學實踐現狀

教學實踐是拔尖創新人才培養的核心環節，本研究重點圍繞競賽培訓參與比例、競賽獲獎比例、教學模式滿意度三個維度展開調研，旨在了解教學實踐是否能夠有效激發學生的創新潛力和促進學生生物學關鍵能力的發展，相關調查數據如表3所示。

基于表3數據可知，縣域高中在競賽培訓方面表現出明顯的劣勢，參與競賽培訓的學生比例僅為5 3 . 4 % ，主要原因為缺乏專業競賽輔導教師和培訓資源。而城市高中具有高水平的教師和專項競賽輔導資源，學生參與培訓比例高達 8 6 . 5 % ，并在競賽成績上具有顯著優勢（獲獎比例為 6 8 . 3 % ）。在教學模式方面，縣域高中教學內容形式略顯單一，缺乏靈活性，大部分學生認為教學與實際應用關聯較少。城市高中通過多樣化的教學方法（如小組探究、項目式學習等），能夠顯著提高學生的學習興趣和能力。

二、基于關鍵能力發展的縣域高中生物學拔尖創新人才培養路徑

（一）完善以關鍵能力為導向的選拔機制

針對縣域高中現有選拔機制中科學性和公平性不足的問題，可構建以關鍵能力為核心的評價指標體系，并引入多維度的選拔方式，全面評估學生的綜合素質和潛力。評價指標應以科學探究能力為重點，包括實驗設計能力、數據分析能力、創新能力、問題解決能力，具體評價指標體系可參考表4。

評價內容可圍繞生物學的關鍵能力展開，如實驗設計能力可通過學生完成“設計驗證酶活性影響因素的實驗方案”或“模擬生態系統物質循環模型”等任務進行測評；數據分析能力可在情景化任務中評價，如要求學生分析遺傳實驗數據或生態環境監測數據并作出合理結論；創新能力的考核可關注學生提出假設的獨創性和思路的多樣性，如如何優化轉基因技術以提高作物抗病性；問題解決能力的考查則可以通過讓學生綜合生物學知識設計解決復雜問題的方案，如“如何控制濕地生態系統污染”。選拔方式應多元化，可通過競賽表現、課題研究、平時表現、面試環節綜合評價學生的能力。競賽表現可參考學科奧林匹克競賽成績或校內主題活動的表現，重點關注學生在高強度任務中的表現力；課題研究可以學生完成的小課題研究項目為評價依據，如學生能否獨立完成“遺傳病基因檢測的倫理分析”研究并提交成果報告；平時表現可結合學生在課堂中的探究性任務完成情況以及興趣小組活動的參與情況；面試環節則可引入情景式任務，如模擬討論“基因編輯技術的倫理爭議”，觀察學生的邏輯表達、團隊協作能力、實踐潛力等。整個選拔過程需采用標準化評分表，確保評價的客觀性和科學性，并通過多維數據綜合評價學生是否具備生物學拔尖創新人才的潛力。通過系統性評價和多維度選拔，能夠有效發現真正具備生物學關鍵能力的優秀學生，促進資源公平分配，提升選拔的準確性和可信度。

（二）構建以關鍵能力為驅動的課程體系

針對縣域高中課程設計中實踐性不足和關鍵能力發展不突出的問題，應根據拔尖創新人才培養定位構建模塊化課程體系，培養學生的實驗探究能力、跨學科思維和創新能力，以提升人才培養質量。[2]其一，必修課程分子與細胞模塊可以圍繞細胞分子組成、代謝過程等內容，設計驗證性實驗，如“測定不同溫度對酶催化效率的影響”，通過實驗教學讓學生掌握實驗設計和變量控制的技能；遺傳與進化模塊可以加入遺傳規律模擬實驗，如利用模擬器材重現基因分離定律與自由組合定律，或者通過數據分析題讓學生解釋遺傳交叉實驗結果。其二，選擇性必修課程穩態與調節模塊可設計“人體內環境穩態的動態模擬實驗”，指導學生通過實驗探究神經和激素調節的過程；生物與環境模塊可開展區域生態監測項目，教授學生采集水樣、測量pH值和化學需氧量等技能，并通過數據建模分析生態系統的物質流動規律；生物技術與工程模塊則可增加實踐性內容，如指導學生模擬基因工程操作步驟，包括DNA提取、PCR擴增與電泳分析，或者設計發酵工程實驗，優化乳酸菌的培養條件。在此過程中，教師應在課程中嵌入小課題研究，指導學生設計實驗解決實際問題，如“不同水源對水生植物光合作用效率的影響”或“本地農作物病害的生物防治方案”。課程教學還可以結合真實的生物技術案例，如基因編輯的倫理問題或疫苗研發過程，引導學生從跨學科視角分析問題，培養其創新思維和系統分析能力。每個模塊均應附帶相應的實驗手冊和研究報告要求，確保學生在完成課程的過程中能夠形成結構化的探究成果。通過模塊化課程和小課題研究，學生不僅能掌握生物學的核心知識，而且能在實踐中提升科學探究和創新能力。

（三）設計以關鍵能力為目標的教學模式

針對縣域高中教學實踐模式單一、針對性不足的問題，可設計探究式教學、項目式學習和導師制相結合的教學模式，全面提升學生的生物學關鍵能力。在探究式教學中，可以核心生物學問題為切人點，如“DNA分子結構與功能的關系”“人體免疫系統的工作原理”等，要求學生在明確問題后提出假設，設計實驗方案（如通過不同酶切處理模擬DNA片段的剪切過程），完成數據采集和分析，并撰寫實驗報告。教師需提供實驗操作的技術指導，并引導學生反思實驗方案的合理性和改進方向。在課堂討論環節，通過小組合作對實驗結果進行解讀和交流，培養學生的邏輯思維和團隊協作能力。在項自式學習中，可組織學生參與真實的跨學科項自研究，如“濕地生態系統的健康狀況評估”，指導學生通過實地采樣和指標監測（如水質檢測、生物多樣性調查），使用專業軟件進行數據建模并得出結論；或開展“農業廢棄物資源化利用”研究，模擬實驗室條件下的微生物發酵，優化有機肥的生產工藝。在這些項目中，教師應提供分階段任務指導，幫助學生明確研究步驟，如設計生態監測方案、選擇適當的樣本分析方法，以及告知學生數據處理和圖表制作技巧，最終通過成果展示和答辯深化學生對項目內容的理解。導師制則是貫穿整個教學模式的個性化指導。每個學生均應配備專職導師，根據學生興趣和能力為其制定長期的成長計劃。例如針對熱衷于分子生物學的學生，導師可安排其參與基因工程實驗設計，如“表達重組蛋白的質粒構建”；對生態學方向感興趣的學生，導師則可帶領其完成區域植被分布調查，指導其使用GIS技術繪制生態地圖。同時，導師需定期跟進學生的研究進展，提供技術支持和學術建議，如數據分析軟件的使用、研究論文的撰寫規范等。根據學生的反饋和需求不斷調整教學策略，確保教學活動能針對性與科學性地提升學生的能力。通過將探究式教學與項目式學習相結合，并輔以個性化的導師制指導，教學模式將更具科學性和針對性，有助于全面提升學生的生物學關鍵能力和綜合素養。

三、基于關鍵能力發展的縣域高中生物學拔尖創新人才培養保障

（一）持續跟蹤調研

為了確保培養機制能夠對學生的后續學習產生積極推動作用，應建立一套完善的持續跟蹤調研體系。一方面，學校應搭建學生成長追蹤平臺，對高中畢業生的學業和職業發展進行長期記錄。追蹤內容包括學生進人大學后的學術表現（如課程成績、研究項目參與情況、發表論文質量等）、創新能力發展（如跨學科研究成果、競賽獲獎等）以及職業發展中的關鍵成果（如參與的行業項目、專業技能水平等）。可通過問卷調查、定期訪談、線上提交數據等形式完成平臺數據采集。另一方面，學校應在階段性時間節點開展專項調研，如在學生大學一年級和三年級階段分別組織線上問卷和校外訪談，收集學生對高中培養機制的反饋信息，包括課程內容是否與大學學習需求相匹配、教學模式是否科學有效等。通過量化和質性數據相結合的方法，系統評估學生在后續學習生活中的成長表現。例如可以量化學生科學探究能力的評分變化，分析其實驗設計與研究能力的進步情況，同時結合訪談，獲取學生對實驗課程、導師指導、項目學習的真實體驗與建議。此外，應定期發布追蹤調研報告，匯總分析培養模式對學生長遠發展的影響，將數據反饋至學校管理團隊和教師團隊，為后續決策提供科學依據。

（二）調整完善機制

基于持續跟蹤調研獲取的數據，學校應建立動態調整和完善機制，以不斷優化培養模式。首先，學校需組織教師團隊針對調研結果展開專題研討，對發現的問題進行詳細分析。例如如果調研顯示學生在大學階段實驗設計能力不足，那么可有針對性地調整高中實驗課程模塊，增加更高階的實踐內容，如分子生物學實驗或復雜數據分析訓練。此外，學校應構建反饋閉環機制，將學生在調研中的意見轉化為具體改進方案。例如針對學生反饋的課程內容過于基礎的問題，可以優化課程內容，通過在選修模塊中增加如基因工程、生態建模等前沿性內容，提升學生在大學階段的適應能力。其次，學校可與大學和科研機構建立聯動機制，了解畢業生在更高層次的學術研究中的表現，以評估培養模式的適用性。例如通過可基于大學教師提供的學生項目表現報告，分析高中階段的培養能否有效支持學生的科研創新需求。最后，學校需定期發布培養機制優化方案，明確調整后的策略并執行，例如優化教學資源配置、增加師資培訓、引入外部專家指導課程內容調整。通過持續的動態調整，學校能夠及時應對學生發展需求的變化，確保培養模式在支持學生多元化發展方面保持科學性和實效性。

四、結語

本研究圍繞基于關鍵能力發展的縣域高中生物學拔尖創新人才培養展開，系統分析了選拔機制、課程體系、教學模式存在的問題，提出構建科學合理的選拔機制、模塊化課程體系、多樣化教學模式的優化策略，并探索支持學生長效發展的動態保障機制。研究結論表明，關鍵能力的發展是生物學拔尖創新人才培養的核心，優化選拔機制和教學體系能夠有效提升學生的科學探究能力和創新實踐能力。然而，本研究在調研樣本的廣泛性和實證數據的長期性上仍有不足，未能充分兼顧不同區域高中教育的差異，且部分策略的實施效果仍需進一步驗證。未來研究應擴大樣本范圍，加強區域性比較研究，并通過長期追蹤和實證分析，驗證培養路徑的科學性和適用性，為生物學拔尖創新人才的科學培養提供更具普適性的指導。

【參考文獻】

[1]周斌．培普提優：學術型高中探索拔尖創新人才培養的新思路[J]．人民教育，2024（7）：58-61.

[2]李玲，劉崗，武志軍．普通高中拔尖創新人才培養課程群建設研究[J].教育理論與實踐，2024，44（26）：37-41.