中学生英才计划的“进阶式培养”模式
A Progression Education Mode for "Elite Program for Senior High School Students"
通讯作者:
收稿日期: 2019-02-8 接受日期: 2019-03-25
Received: 2019-02-8 Accepted: 2019-03-25
"中学生英才计划"是国家为培养科技创新后备人才所开展的一项培养计划。本文通过总结课题组近三年来对于英才学生的培养情况,提出了一套针对英才学生的"进阶式培养"模式。该模式对于培养具有科研兴趣的高中生,使"中学生英才计划"良好发展,实现计划初衷具有借鉴意义。
关键词:
The "Senior High School Students Elite Program" is a training program developed by the state to train top-notch talents for scientific and technological innovation. This paper summarized the training situation of elite students in the past three years, and put forward a progression education mode. We hope that this education mode will truly benefit those senior high school students who have a strong interest in scientific research, so that the "Senior High School Students Elite Program" can be developed well and provide reference significance to realize its original intention.
Keywords:
本文引用格式
王益彤, 郝京诚.
WANG Yitong.
1 引言
研究型拔尖人才是国家核心竞争力的主要引擎和源泉,是推动国家社会发展的主要力量[1]。因此,在我国积极建设创新型国家的形势下,培养具有深厚的科学素养、较强的创新能力和视野宽广的高素质研究型拔尖人才,已成为高等学校教育教学改革的发展方向[2]。为了落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010–2020)》关于“支持有条件的高中与大学、科研院所开展创新人才培养研究和试验,建立创新人才培养基地”的要求,切实推进高校科技教育资源的充分开发开放,中国科协、教育部于2013年开展了中学生科技创新后备人才培养计划,即“中学生英才计划”[3],旨在选拔一批品学兼优、学有余力,具有创新潜质的中学生走进大学,在自然科学基础领域的著名科学家指导下参加科学研究项目、科技社团活动、学术研讨和科研实践等活动。在为期一年的培养过程中,使学生可以感受名师魅力、体验科研过程、激发科学兴趣、提高创新能力、树立科学志向,探索回答钱学森之问的新途径。目前该计划在15个城市,20所高校,131所中学展开,山东大学参与了该项目的实施。
一个计划能不能实施下去,主要取决于其自身是否遵循了教育发展规律和人才成长规律,是否有利于人才的培养和成长。我们课题组始终秉承培养具备独立科研能力的博士研究生和硕士研究生的宗旨,也一直坚守对本科生基础理论知识的教学与培养,同时也认为有责任和能力培养学有余力的优秀高中学生。我们课题组自2016年参与英才计划以来,一共培养了八位中学生,2019年又接收了4名英才计划学生。在过去三年的培养过程中,我们总结出了一套“进阶式培养”模式,尝试将高中生培养成一个能够进行独立思考的具备初步科学研究创新能力的学生。
2 “进阶式培养”的简介
我们对招收的英才学生采取“一带一”的政策,选取课题组优秀的博士生,在确定培养方案后为每个英才学生配备一个博士生进行一对一辅导和培养。由于化学学科不仅涉及到知识的衔接、拓展和丰富,还涉及到动手能力的培养以及安全性问题,所以夯实实验基础尤为重要。故英才学生的“进阶式培养”模式主要分为科研兴趣的培养、科研态度的培养以及科研能力的培养三个阶段,如图1所示。
图1
第一阶段:科研兴趣的培养。
“兴趣是最好的老师”。首先通过学生和导师共同探讨,设计一些简单的、有趣的而中学阶段不可能涉及到的实验,这样不仅可以使英才学生熟悉实验基本操作,熟悉实验室常规仪器的使用方法,还可以激发英才学生的科研兴趣,为接下来开展一个系统的课题实验奠定基础。
第二阶段:科研态度的培养。
通过导师和课题组博士生的理论教学与实验的指导,让学生了解做科研的过程。了解如何做学问,如何创造知识,建立做学问的基本态度。在实验的过程中,及时与导师和博士生进行探索、研讨和沟通,培养英才学生发现问题、解决问题的基本科研素养。同时让学生在我们每周一次的课题组组会时间进行学习和实验结果的展示。
第三阶段:科研能力的培养。
根据学生已具备的知识以及前期的实验基础,学生们自由地选择自己的课题,在学生的参与下导师和博士生对学生提出的课题和实验方案进行修订。最后在博士生的指导下英才学生自己开展实验,内容涉及较为复杂的综合类实验。在实验的过程中发现的问题,通过与导师或者博士生进行探讨和校正,并选取内容相一致的文献进行研读,让英才学生通过阅读文献寻找出解决实验问题的方法,培养英才学生独立思考和解决问题的能力、处理实验结果的能力,同时让学生学习如何利用PowerPoint展示和汇报实验结果,学会使用数据处理的软件分析化学实验结果,如Origin,ChemDraw,Photoshop等。
3 “进阶式培养”的特色做法
理论与实践结合,课程授课与科研实验的主要内容是对于英才学生所具备的高中知识的延伸,并围绕着课题组主导研究方向“胶体与界面化学”开展相关知识的实验,由导师和博士生进行指导,让英才学生们对所学知识有更加感性的认识。其中,科学授课包括英才学生即将开展的初步实验的基本原理与基础知识。对于英才学生的培育工作旨在培养学生的科研兴趣,夯实学生的基本知识,在讲解时会结合一些高中已经学习到的知识来加深学生们的感性认识,为他们之后的科学研究打下基础。实验的基本原理如NaOH标准溶液的配制,表面活性剂溶液的表面吸附和界面张力的测定,氢氧化铁胶体的制备以及丁达尔现象的观察等等,希望英才学生在进行实验之前能够有足够的理论基础,便于他们可以对实验结果进行预测,在实验过程中对实验现象进行深入的分析与解释,对于遇到的突发情况以及特别的现象能够及时应对。科学授课的内容还包括一些热点的科研时事,如诺贝尔奖的颁布所涉及到的内容与我们学科知识的关联。以往的授课内容之一是“从Van’t Hoff电解质理论第一个诺贝尔化学奖,到富勒烯物理学奖,再到Cryo-TEM化学奖”;同时也对前沿研究方向的热点“磁性表面活性剂的组装以及性能研究”进行文献阅读等。设计科学实验,则是导师与博士生和英才学生共同参与讨论修订,毕竟对于化学这类实验学科来说,操作的正确性直接关系到操作者与实验室的安全,我们从设计一些简单有趣的趣味实验,如水中花园、喷雾作画、大象牙膏等开始,先让学生们熟悉实验基本的操作和仪器的使用方法,为接下来开展课题实验奠定基础。而后英才学生可根据自身的知识以及前期的实验基础,自由地选择自己的课题或者由导师和博士生指定课题,由英才学生们自己制订实验方案,开展一些较为复杂的综合类实验。如目前已经开展的气液界面多孔薄膜的组装、金属有机凝胶的制备、M+诱导的石胆酸盐水凝胶及其在染料吸附中的应用、乳液聚合法制备粒径不同纳米颗粒以及自愈合水凝胶的制备等。在实验的过程中,英才学生及时与导师、博士生进行讨论和沟通,培养学生们发现问题、解决问题的基本科研素养。
我们课题组还整理书面学习材料和建立学习讨论组。由于英才学生们的课业繁重,很难抽出长时间来进行系统的理论学习,所以我们将授课内容以及科学实验的基本原理制作成电子材料发给每一位英才学生,希望他们能够在业余时间对学习的知识进行巩固,并且让课题组的博士生和硕士生与他们建立讨论组,能够第一时间对他们的疑问进行解答与沟通。图2是近三年来的英才计划学生们一起参与活动的情况。
图2
制订合理的考核制度,对每一位英才学生进行评估,再结合最后的面试,择优选取能够进入“进阶式培养”第三阶段的优秀英才学生。一年的培养时间毕竟很短,大多数的英才学生仅能完成“进阶式培养”模式中的第一阶段和第二阶段。在这段时间里,我们会对于英才学生们进行考核,其中包括学习能力、思考问题的能力、创新能力以及对科学的理解能力等方面,选取优秀的英才学生进行“进阶式培养”模式的第三阶段的培养,选择是采取“宁缺毋滥”的原则,如果这批学生并没有很适合的就全都不能继续培养。
4 辅助活动
我们课题组每周日都会进行组会,英才学生可以根据自己的时间选择性的听取组内博士生与硕士生的组会报告。随着实验的不断开展,英才学生也可以将自己的实验数据、实验感想以及实验思路,以PPT的形式在组会上进行展示,锻炼他们的表达能力,展示他们的各个方面能力。除此之外,我们课题组的老师、全体学生们会和英才计划学生们一起到操场上进行体能培训。在英才计划的大家庭里,学生、老师和家长是为共同目标而努力的整体,每个人的付出都是自愿而快乐的。
5 结语
英才计划教给学生们的远远不仅局限于课题或者是学科知识,更多的是一种进行科学研究和学习知识的方法,一种对待科学甚至是人生的态度。在英才计划中,希望可以将一个什么都不懂的科研小白培养成为能理解并运用所学知识开展实验,发现问题、解决问题,逐步成为推进科技创新研究必不可少的科研人才。
参考文献
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