摘要高水平创新人才培育需从基础教育抓起,大力推进大学与中学的实质性合作育人,建立贯穿人才成长各阶段的协同育人机制。上海中学自2008年开始推进“高中生创新素养培育实验项目”,立足于高水平创新人才的早期识别与培育,构建了以“聚焦学术志趣、激发学术潜能”为导向的大学与中学合作育人模式,创设了专门课程、课题研究、创新实验室平台三大载体,形成了制度、资源、实施、评价四大贯通体系,为新时代高水平创新人才成长奠基提供了一个新思路。
关键词 高水平创新人才;大学与中学合作;“强基计划”;创新素养;学术志趣;合作育人模式
中图分类号G63
文献标识码B
文章编号1002-2384(2021)09-0005-05
我国要实现高水平科技自立自强,归根结底要靠高水平创新人才。高水平创新人才培育需要从基础教育抓起,大力推进大学与中学的实质性合作育人,建立贯穿人才成长各阶段的协同育人机制。从2008年起,上海中学在上海市率先开展“高中生创新素养培育实验项目”,与上海交通大学等十余所高校建立了实质性合作育人关系,构建了大学与中学合作育人模式,大力推进高水平创新人才的早期识别与培育,让学生在充分的课程选择和创新空间中形成个性化的成长路径和基本理性的发展取向选择,为新时代高水平创新人才成长奠基提供了一个新思路。本文结合上海中学的具体实践,主要对大学与中学合作育人模式的内在运行方式进行分析。
高水平创新人才所具备的许多重要素质都是在高中阶段开始显现的。长期以来,我国高中阶段教育与高等教育,在科技、人文等多个领域专业教育之间存在着衔接盲区,在一批有潜质学生培养过程中,由于缺少方法、平台与机制,错失了高水平创新人才的早期培育黄金期,造成了人才培养周期中的“引桥”缺失,让学生优势潜能发挥缺乏有效的学术支撑。因此大学与中学合作育人的核心在于将“聚焦学术志趣,激发学术潜能”置于主导位置,将“立德树人”落实在学术基础之上。
高中阶段不同类型优秀学生具有不同的优势潜能,且发展水平存在一定的差异性。根据高中学生特点及知识基础,大学与中学可以协同采用“强化模式”与“一般模式”相结合的合作育人思路,让学生依据自己的兴趣、特长与能力选择“个人的成长轨道”,在聚焦志趣的同时产生对于一定领域的“学术”敬畏感和研究热情。
所謂强化模式,也就是将同一类型发展潜质学生集聚在创新实验班里进行教育,设置基础课程、专门课程与探究课程一体化的课程体系,在专门课程开发上关注国家发展某一领域的概貌认知,在某些点上可以深化。“高中生创新素养培育实验项目”启动后,上海中学在原有数学班(1990年创办,主要面向有学科竞赛特长的学生)的基础上,2008年9月与上海交通大学合作开办首个科技班,设置物理学、化学、生命科学、计算机科学、医学五个科技领域专门课程,成为大学与中学实质合作推进高水平创新人才早期识别与培育的探索先锋。之后学校与大学的合作育人不断拓展,2012年增设工程班,设置工程、通讯、海洋、能源、环境五个领域的专门课程,形成了以数学班、科技班和工程班的学生群体为对象的强化模式。
在推进强化模式探索过程中,学校从引导学生在科技班的5个专门领域课程中选定2个方向,经过一个学期的学习后逐步聚焦至1个方向的探索(经历立项、开题、经费申请、中期报告、结题等完整的课题研究过程,称为“5→2→1”模式);到将工程班的5个专门领域课程打通选择,在2016年引导科技班和工程班的学生从开设的10个专门领域课程方向中选择2个方向,再聚焦到1个方向学习,转化为“10→2→1”模式;2019年又增设了脑科学和人工智能等领域的专门课程,并通过调研和研讨,在课程选择和学习方式上进行了多次调整,最终演变为“11→1”模式,即逐步让学生有更广泛的领域导论课程学习(在学生选择之前,全员听取11个方向专门课程的导论课,学校俗称其为“广告课”),了解更多领域的研究前沿和基本研究方法。上海中学每届学生近400人,参加强化模式的科技班和工程班学生约占学生总数的25%。
相对强化模式,一般模式更为灵活,主要以大学与中学合作开设一定领域的专门课程以及基于专门课程学习基础上的小项目研究形式展开,只要学生对某个领域感兴趣就可以参与其中。上海中学面向全体学生设置了10余个实验组,从2012年开始与不同领域专业实力强大的大学如上海财经大学、同济大学等合作,先后开设了金融、法学、软件科学、主持与演讲等多个实验组专门课程。学生可以在自主报名的基础上,通过一定的选拔参加某个感兴趣的实验组专门课程学习。强化模式与一般模式联动,构建了体系化的中学与大学合作育人模式。
高水平创新人才具备的素质应该是全面和综合的,其中包括创新知识基础、创新能力和创新人格基础,因此,创新环境营造对其发展具有非常重要的作用。大学与中学合作育人,需要创设专门课程、课题研究、创新实验室平台三大主要载体。
1. 以专门课程实施夯实学术基础
创新不是无源之水,它必须以丰足的知识为能量源泉。对于学校教育来说,课程是知识的主要载体,指向一定领域概貌认知的专门课程体系构建,是大学与中学合作育人的最重要载体。以上海中学专门课程结构图(见图1)为例,“学科必修课程”为“专门课程”奠定基础,而“专门课程”又为“课题研究”奠定基础,形成了层层递进、层层聚焦的专门课程体系,为学生未来在专业领域的可持续发展奠定基础。
一般模式包括两类专门课程,均面向全体学生。第一类为中学教师为主开发的选择性必修课程和选修课程,具体包括7个学习领域、14个学科范畴的370多个专门科目及相应的课题探究模块。该类课程针对尚未发现自己感兴趣领域或者想对自己感兴趣领域进行初步了解的学生。课程用时3~15课时不等,内容涉及某个主题的基础知识、研究方法及发展概貌。第二类为实验组专门课程,目前设有金融(与上海财经大学合作)、法学(与华东政法大学合作)、人体医学(与上海交通大学医学院合作)、主持与演讲、微电影(与上海戏剧学院合作)、节能汽车、软件工程(与同济大学合作)、无人机、计算机视觉和机器学习(与上海交通大学合作)、地理信息系统(与华东师范大学合作)等12个实验组。实验组课程内容涉及该领域的理论基础及重要发展方向,让学生对该领域有宏观认识,并掌握该领域问题分析的能力及基本的课题研究能力。课程反映某领域最新发展,并强调基于实践的学习。以2019年设立的“计算机视觉和机器学习”实验组为例,该实验组与上海交通大学AI研究院合作,课程内容包括人工智能初步、人脸识别分析、图像搜索推荐系统、无人车设计四个模块。
2. 在课题研究指导中体悟研究方法
人的创新能力是智力因素和非智力因素的综合作用,要让这个综合作用发生需要一个载体,而就某个感兴趣领域展开的课题研究项目则是综合运用知识、能力并形成创新人格的最佳路径。无论是哪种合作育人模式,学生均需要经历课题研究的过程。
学生课题研究基于专门课程的学习,每位学生在大学教师和校内教师的指导下利用一年半的时间至少完成一个课题,经历开题、中期、结题的完整研究过程。大学教授具有深厚的理论研究基础与丰富的课题指导经验,在中学生课题指导方面具有前瞻性与理论性并重的特点。这些课题研究与大学导师正在进行的学科前沿研究紧密相关,大学教授带着自己的学术研究走进中学,对于聚焦学生的学术志趣、激发学生的学术潜能带来积极影响。以学生课题研究为抓手,不仅能够丰富课程设置,还可以形成目标式学习范式,塑造内容丰富的课题研究体系,系统培养学生独立思考的能力,也能检验学生阶段学习的成果。以上海中学与上海交通大学合作的智能工程方向为例,其基于专门课程基础上的课题研究路径包括导论课程(高一上学期)、主题课程(高一下学期)和项目研究(高二上学期)三个阶段。
在这种合作模式下,学生每年完成课题90项左右。以上海交通大学与上海中学合作开展的创新实验班课题项目研究为例,近5年来学生累计在上海市、全国青少年科技创新类展示活动中获奖500余项,并形成了大量的课题研究成果。如2017届的魏同学凭借“一缕烟的背后:恒温热源上方气流的形态和烟颗粒疏密条纹成因的研究”成果,获得一颗小行星命名。
3. 以创新实验室搭建创新平台
大学与中学合作育人模式实施的重要一环就是创新实验室构建。基于数字技术整合的创新实验室是促进学生学术志趣聚焦和潜能开发的重要平台,也是创新知识、创新能力和创新人格得以综合展现的载体。鉴于数字化设备的更新速度及学科发展前沿的不断突破,大学与中学合作构建的创新实验室宜采取“滚动更新”的方式,在论证阶段需要与大学、科研院所不断商讨聚焦和细化方案。
2002年起,上海中学逐步与高校合作构建了脑科学与人工智能、化学现代仪器分析、环境工程等30多个现代数字化实验室。其中2012年以来逐步淘汰的实验室有“自动控制实验室”“纳米技术实验室”等,新增的实验室有“环境工程实验室”“VR实验室”“无人机实验室”“土木工程实验室”等,目前在使用的有29个。调查表明,每年100%的科学与工程领域学生课题全部基于数字化创新实验室。此外,每个实验室的构建都应有相匹配的专门课程。
大中学合作育人模式构建从时间线上可以分为准备、启动、实施、提炼、优化五个步骤,是一个不断迭代和成长的过程。准备阶段为办学基础与办学优势识别;启动阶段为从实验班的点上突破到实验组的面上推进;实施阶段形成以上述三个载体为支撑的学术志趣聚焦、学术潜能激发的运行体系;提炼阶段为通过不断反馈研讨,形成可以推广的模式;优化阶段为对整个项目进行评估,并对项目成果进行检验,从而进一步完善合作模式。五个步骤的环环相扣与迭代发展,促进大学与中学合作育人形成四大贯通体系。
1. 制度贯通体系
大中学合作育人的制度体系包括共同制定培育方案、合作组成教学团队、协同实施教学管理、联合实施教学评价体系。例如:上海中学与上海交通大学签订“高中生创新素养培育实验项目”合作协议后,明确由双方共同确定实验班学生的培养理念、培养目标、培养模式、成效预测和评估的系统性设计,并根据项目推进进行调整(如将自动控制逐步更新为智能工程)和增减,不断通过研讨增加补充协议。如2017年上海中学与上海交通大学航空航天学院合作设立了无人机实验组,以激发学生对航空航天工程领域的兴趣,并举行了签约仪式,作为总协议的补充。除合作协议外,学校还建立了与之配套的校内教师与校外教师联系制度、专门课程管理制度、实验项目经费管理制度、课程实施效果调研反馈制度等。
2. 资源贯通体系
资源贯通体系包括实验室资源共享、高水平专家资源、优势专业课程资源、科创活动平台资源。
首先,大学面向高中生开放实验室资源,包括高中阶段不适宜创建的学科高精尖实验室,或配备更专业的指导人员。以上海中学与同济大学合作的土木工程专门课程为例,学生在完成课题“基于电涡流效应的新型调谐质量阻尼器在高层结构与桥梁中的研究”的过程中,每两周到同济大学实验室利用振动台对理论模型进行验证,最终完成课题。
其次,立足于专门课程体系形成的专家授课团队是大学与中学资源贯通的核心,其中每个大学专家都对接一位高中学科教师,形成贯通机制。以上海交通大学为例,近10年来,由院士、国家级教学名师、“千人计划”“长江学者”、“973”首席科学家等知名教授组成的“教授团”,每年为学生开设高水平讲座至少50次,每年指导中学生自主特色实验项目至少50项。
再次,在优势专业课程资源方面,大中学合作一般由大学的优势专业与中学专门课程深度结合。如学校与华东政法大学合作开设法学课程,与华东理工大学合作开设环境工程课程等。
最后,科创活动平台资源包括中学与大学共同构建或参与的专业领域交流展示或比赛活动平台,这些平台是展示和提升学生学术潜能的重要途径。如同济大学不定期组织上海中学汽车实验组学生到同济大学创新基地参观学习,积极组织学生参加土木工程学院的结构模型设计大赛。
3. 实施贯通体系
大学与中学合作育人的实施体系主要通过前述三大载体展开。合作项目实施的关键因素是“人”,实施的本质是人与人之间的信息交互。大学专家可能并不了解中学的办学条件和资源、学生基本情况和办学目标,因此中学可以通过“专人对接+定期座谈”的形式将学校发展的新要求及时传递给大学。在合作过程中,可以通过大学和中学共同组建的项目管理团队来监督实施过程,并通过过程性记录材料体现合作过程。激励机制可以提高双方团队的参与积极性、加深合作深度,中学可以通过设置课题指导奖励机制和课时补贴的形式鼓励中学教师参与合作计划,大学需要设置相应的激励措施鼓励专家长期参与中学专门课程的开发和课题指导。如上海交通大学每年统计分析在上海中学任教专门课程的导师所指导的课题数量和质量,并对参与的教师给予奖励。2020年,上海交通大学与上海中学共同为在“科技班与工程班”人才培养中持续付出的执教十年及以上教授代表頒发了纪念证书。
4. 评价贯通体系
“强基计划”的推进为大学与中学合作带来了更大空间,也要求大学与中学合作项目中关注评价体系的贯通。以上海中学实验班专门课程的评价为例,评价分为内部评价与外部评价。内部评价分线上和线下两种类型。线上主要通过研究性学习平台记录学生的学习过程,教师每节课后发布问题,供学生讨论交流。文献综述、小结交流、開题报告、中期报告、研究论文等均通过该平台上传。学校为每一位参与课题项目研究的学生都配备了《拔尖创新人才早期培育链实验记录本》,用于记录开题情况、每次的实验数据及处理情况、结构设计稿、中期答辩、参赛情况等,让学生时刻关注自己的课题研究进度。外部评价则主要以参加比赛或展示活动等形式开展,如参加全国或上海市科技创新大赛等市级或者其他国家级、国际级的科创类比赛以及学校科技节的论文答辩活动等。学生专门课程学习和课题研究的过程性资料,将作为学生综合素质评价的重要支撑,提交给报考的大学,使大学对学生的学术潜能有更科学的判断。
高水平创新人才早期培育视野下大学与中学合作育人模式的构建,是一个长期的、持续优化的过程。实践和调研分析表明,上海中学的大学与中学合作育人,对于学生形成初步理性的专业取向选择产生了积极影响,首届(2011届)科技班学生中,82%的学生都选择了在大学毕业后继续深造,硕博士比例达到82%。对科技班、工程班最近5年毕业生的专业选择分析表明,学生在校期间所选课程、所做课题与升学专业匹配度为80%~90%。与此同时,高中主动作为与大学优势专业对接,促进大学专家与中学教师的深度交流,为普通高中研究型教师提供了职业个性化发展以及自我成长发展的平台。
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(编辑 谢 凡)
注释:① 本文系全国教育科学“十三五”规划2019年度教育部重点课题“高水平人才培养体系视野下大中学合作育人机制研究”(课题编号:DHA190436)的阶段性研究成果。