数字化教育环境下高阶技术型创新人才早期培育的实践探索，本文主要内容关键词为：高阶论文,环境论文,人才论文,技术论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
现代数字技术飞速发展，大数据分析、云计算、移动平台等数字技术创设的开放系统正日益影响着学校教育环境。学校应主动把握时代与数字技术发展的节奏，不断整合数字技术进行教育教学变革，形成踏准时代节奏的数字化教育环境。数字化教育环境不仅包括数字化校园系统、基于统一数据平台的信息管理系统、整合数字技术的现代实验室系统以及相应教学系统（如慕课、微课、研究性学习平台、翻转课堂、虚拟课堂等），而且包括可以利用的海量网络开放教育资源（如国内外大学在线共享学习课程等）。构建创新型国家，推进数字化教育环境下的创新人才早期培养势在必行。 创新人才可分为技术创新人才、研究创新人才、管理创新人才三类。[1]本文中高阶技术型创新人才主要是指未来卓越工程师、高层次科技人才等高层次技术型创新人才。数字化教育环境对高阶技术型创新人才的早期培育，既带来了教育技术手段的革新，也带来了主动变革的挑战。高中是人才培育的重要分水岭，未来适应数字化环境的高阶技术型创新人才，应在高中阶段形成数字技术与专门领域的整合探究、创新的良好素养，注重高中阶段兴趣激活与大学的志向锤炼，奠定坚实的可持续发展根基。为此，笔者拟围绕数字化教育环境构建与使用这条主线，以上海中学在全国高中率先推进科技、工程实验班探索为例，进行高中阶段推进数字化教育环境下高阶技术型创新人才早期培育要求、路径探索与拓展思考。 一、高阶技术型创新人才早期培育要求与数字化教育环境建构 面对数字时代的挑战，高中教育环境只有作出相应变革，才能为高阶技术型创新人才早期培育创设应有的空间，找准关键点，实现创新人才早期培育的突破。 （一）高阶技术型创新人才早期培育要求与数字化教育环境的建构必然 要想在今后国际竞争与科技发展中处于有利位置或成为引领者，未来高阶技术型创新人才就需要应对数字化环境带来的挑战。因为未来的数字化环境革新与高阶技术型创新人才存在着互动互为关系：一方面，数字化环境的革新受大量高阶技术型创新人才创造性工作与智慧驱动；另一方面，在迅速变化的数字化环境下，具备良好的数字技术素养，促进数字技术与专门领域的整合创新，是成为高阶技术型创新人才的必备素养。“在IT行业，每隔3年左右甚至更短的时间就有一轮新的技术与产品出现……与此同时技术系统复杂性增加，呈现交叉融合状态，各领域、各学科纵横交错，相互渗透。因此对科技创新的投入也越来越大，对从事创新活动的主体创新型人才的需求也越来越大。”[2]在此背景下，高中阶段努力推进数字化教育环境的构建，有利于有技术专门领域发展志趣和潜能的学生得到早期培育。 高中阶段的优秀学生在数字技术的学习与运用上有其优势。从国际教育发展趋势看，欧美诸多国家在高中阶段注重营造学校数字化教育环境，包括数字化资源的开发，注重科学、数学、工程、艺术、技术教育，将数字化内容整合到学科课程体系，将计算机科学纳入实验科学范畴。国际文凭组织认为计算机思维与其他科学学科思维一样重要，它可影响学生解决问题能力的发展。[3]从高中国际教育发展趋向看，以数字化教育环境的构建推进高阶技术型创新人才早期培育大有可为，势在必行。 （二）促进高阶技术型创新人才早期培育的学校数字化教育环境构架 高中阶段有条件的学校应当把握数字技术发展的方向，根据学校自身特点，适时、分步骤、有序进行数字化教育环境的构建，促进技术型创新人才的早期培育。上海中学是全国教育技术实验学校、教育部教育信息化试点单位，在数字化教育环境构建上进行了率先探索。 立足于高阶技术型创新人才早期培育的数字化教育环境，需要把握好以下几个基本要素。一是数字化教学环境，包括教师电子备课资料、多媒体课件，教学程序软件（如CBL系统和各类数字探头的运用），学科专用数据平台与教学网站。二是数字化学习环境，包括交流的数字空间（如学生班级博客、QQ群）、探究的数字空间（如学校专门开发的研究性学习网络平台，相对系统的科技、工程、技能类数字化创新实验室）、可选择的数字空间（如建立学生发展课程选课系统）和一对一的数字空间（如数学学习iPad运用常态化、在线个性化学习资料与微课平台等）。三是数字化管理环境，包括基于统一数据存储、分析与使用的信息化管理与决策系统，涵盖学生综合评价、利用数字技术记录整个学校活动过程中不同角色的过程信息等。四是数字化生活环境，包括校园一卡通与二维码考勤系统、校园移动网络平台等。 促进高阶技术型创新人才早期培育的学校数字化教育环境构架，是一个数字化教学环境、数字化学习环境、数字化管理环境、数字化生活环境的结合体。为培育对科技、工程专门领域感兴趣、有潜质的高中生，学校要根据学生特点、学校实际和社会需求，找到合适的教育教学模式与发展路径。 二、数字化教育环境下高阶技术型创新人才早期培育路径 学校建构良好的数字化教育环境，其目的是为了满足学校育人需求。上海中学从2008年开始率先开展高中生创新素养培育实验，设置科技班（2012年前分为物理学、化学、生命科学、计算机科学、工程学五个方向，后工程学独立设班，改之为医学方向）、工程班（2012年开设，分建筑、环境、能源、海洋、工程一机器人五个方向），为不同类型有潜质高中生的志趣激活与专业引领提供了良好平台。 （一）在创新价值上注重对资优生志、趣、能匹配的引领 高中阶段推进数字化教育环境下高阶技术型创新人才早期培育，首先要发现究竟哪些优秀学生对科技、工程等专门领域有发展兴趣和潜质，并引领他们朝这些领域努力，帮助他们明确发展志向与价值取向。这些学生身处数字化环境，本身具有良好的数字化运用能力根基，最为关键的是引领他们对科技、工程等技术领域志向、兴趣与潜能的匹配，以促进其未来的可持续发展。不明确志向与价值问题，他们就很有可能在数字化教育环境中提供的资源准无限性、交流准无限性、探究准无限性中迷失方向。 数字化教育环境下的技术型创新人才早期培育，应当让那些真正对科技、工程领域有兴趣和潜能的优秀学生得到发展，价值得到明确，“价值问题或目的问题始终是技术哲学的核心问题”[4]102。上海中学科技班、工程班的学生选拔与方向分组，就始终关注这一点。这些学生由学校经过自主招生选拔，先进行人文测试、然后进行面试、科技素养测试（其中与科技意识相关的数据处理部分在计算机上进行实践操作）。进入科技班、工程班后，所有学生除学习基础课程外，还分别选择学习各自感兴趣领域的专门方向课程，采用“521”模式（先对科技班、工程班的全体学生介绍各自5个方向专门领域的发展概貌，然后让学生自己选择感兴趣的两个领域进行1学期的专门课程学习，最后在高一下学期明确自己继续深入学习的1个专门领域），不断探索自身的志、趣、能匹配。 （二）在创新思维上促进数字技术与专门课程整合 数字化教育环境下推进技术型创新人才早期培育，要重视创设对未来科技、工程等技术专门领域有发展兴趣的专门知识学习载体，注重数字技术与专门课程的整合，激活资优生基于感兴趣的科技、工程领域的创新思维。专门课程不同于高中基础课程，也不同于大学专业课程，是对某一专门领域的现代概貌介绍，在某些点上可以深入，相当或略高于国外的大学预科内容。由于现代科技的发展离不开数字技术的运用与支撑，科技、工程领域的专门课程开发必然融入了数字技术的整合内容，如物理中的空间与遥感技术等。与此同时，数字技术的运用，也促进了学科知识结构的重组，并带来学科教学的变革，形成整合数字技术的学科教学知识（Technological Pedagogical Content Knowledge，TPCK）。因此，专门课程的教学，就应是在正确审视信息、把握数字技术整合形成的清晰结构框架（整合技术的教学法知识、学科内容知识和学科教学知识）的基础上进行整合数字技术的教学。 上海中学科技班与工程班的专门课程中，数字技术的内容、教学方式与手段相当丰富。例如，科技班专门课程中的“物理模拟系统”“现代科技与生活中的光科学与技术”“从化学的角度看待纳米世界”“‘深蓝’——超算的计算机与人脑”“现代生物技术对科学与社会的影响”等；工程班专门课程中的“数字逻辑电路”“VEX遥控系统的编程”“蛟龙号深海探测技术”等。在数字化教育环境下，因教学内容改变了，整合数字技术的教学方式、手段也产生了变化。例如，借助数字化教学手段（如视频、虚拟实验），包括“细胞的冻存”“病理切片观察”“组织化学染色”等技术的形象化、立体化处理，可以开设《现代分子生物学》《细胞生物学》等专门课程。 （三）在创新人格上开展基于数字平台的课题研究 基于专门课程学习与整合数字化内容、技术平台的课题探究、研究性学习以及集体协作的课题研究中的合作学习，能促进学生坚忍、沟通、组织、协作等创新人格的培育。开展基于数字平台的课题研究，学校要从自身实际出发，建构整合数字化内容与技术的现代创新型数字化实验室，提供相应的研究性学习网络平台以及数字技术设备（包括移动数字设备、软硬件）。整合数字化内容有利于技术型创新人才早期培育的现代实验室构建，如构建一个现代仪器分析实验室，可以开展多样、可选择性的实验。 为促进科技、工程班以及对科技、工程领域感兴趣的学生开展基于数字平台的探究，上海中学按照“现代、活用、激趣、挖掘”原则，构建了与专门课程匹配、多样系统的科技、工程、技能类数字化实验室。科技班、工程班要求每个学生借助专门课程数字化实验室以及大学的实验室，完成一个探究课题，其他学生也要求在研究性学习网络平台上完成一个课题研究。从科技班、工程班开展的课题研究来看，整合数字技术开展的课题探究主题的比例超过了70%，如“基于HIV蛋白酶抑制剂的抗艾滋病药物分子设计”“手机平台上的可定制智能远程终端——skydesktop”“基于VEX及压力控制的高移动性管道清洗机器人”等。 （四）在创新支持上关注数字化空间与大学、中学协同 对高阶技术型创新人才的早期培育，离不开大学与中学的协同推进。大学的相关专业院系尽早进入优秀高中，对有潜质的学生进行引导，这也是一种重要的战略突破。这种战略突破可借助数字化空间的延伸与拓展来实现。大学、中学协同的数字化空间很广泛：利用网络媒体建立大学技术型专家与高中有技术型创新人才发展潜质的学生建立交流、沟通平台；向有兴趣的资优生开放大学有关技术领域的微课程联盟平台；大学专家到中学开展整合数字技术的专门课程授课、指导，让有资质的学生到高校相关数字化实验室进行体验学习或与高校合作的技术转化企业进行实际操作、考察等。促进技术型创新人才早期培育上的大学、中学协同载体主要有专门课程的开发与授课、现代数字化实验室的构建设计与共享、科技或工程领域的课题或项目指导、有潜质学生的早期识别与引领等。 为拓展有利于高阶技术型创新人才早期培育的数字化空间，上海中学尤其注重与相关专业领域的高校协同育人。科技班、工程班十个专门方向与相关专门领域的一流高校进行合作，如科技班的物理、生命科学、计算机科学专门方向与上海交通大学、复旦大学合作，工程班的建筑专门方向与同济大学合作、海洋方向与上海海洋大学合作，环境与能源方向与华东理工大学合作等。专门课程的授课与开发、课题探究，以大学专家为主，充分考虑学校需求与实际，授课内容大多整合本科学发展前沿的数字化内容；高校专家还积极参与学校的现代数字化实验室建设，如物理的“激光与光纤实验室”就是在上海交通大学的指导下建成的。大学与中学协同影响了一批学生的志、趣、能朝向技术型专门领域发展，有的甚至选择进入大学的相应专业领域深造。在技术型创新人才早期培育上，上海中学与高校已经形成了相关培育链，注重学生感兴趣领域的思维方式、学习内容、探究方法和评价方式的衔接。 （五）在创新评价上强化人文素养与技术素养融合 数字化教育环境下技术型创新人才早期培育，其重点在于志、趣、能匹配，夯实基础，而不强调培育这些有潜质学生高人一筹的技术创新能力。因此，高中阶段对有技术型创新人才发展潜质的学生评价，应强调入文素养与技术素养的融合，遵循“人文主义的技术哲学”，从技术外部的社会、人文视角，用非技术或超技术的观点来解释技术的意义，让学生认识到人文奠基的意义。相关评价要让学生认识到“技术不同于技术之本质”[4]104。 上海中学一直强调“全面发展基础上的个性发展”，对学生的人文素养坚持高标准、高要求培育，形成了基础型课程的综合分层评价与专门课程或选修课程的个性特长评价体系。以科技班、工程班的学生学习评价为例，对于他们基础课程的学习考核，与常规班学生采用同样的方式进行考量；对于所学科技、工程类专门领域课程，则通过他们上传到研究性学习网络平台上的成果进行个性化评价，只强调基本要求（如完成一个完整的探究课题）；对于学生能够达到的高度与学习的收获，则通过档案袋资料的方式进行整理、存储和分析。数字技术使基于统计数据的过程性评价成为可能，学校可以利用计算机数据管理软件和校园网平台，对学生成绩和其他相关数据进行实时收集和分析，对其学习状况进行综合测评与个性化指导。 三、数字化教育环境下高阶技术型创新人才早期培育思考 围绕上海中学在开展试验过程中的调研实情，笔者认为，数字化教育环境下高阶技术型创新人才早期培育应当深入思考以下问题。 （一）在开放的环境下创设技术型创新人才早期培育平台 数字化教育环境是一个开放的环境。在开放的环境中，高中阶段推进技术性创新人才早期培育最关键的是找到适合有发展潜质学生成长的平台。我们曾对2011届、2012届、2013届科技班、平行班进行了调研，发现学生对教学高互动（有师生互动、人机互动等多个选择项）的认识上，科技班与平行班在人机（电脑）互动认同上有显著的差异（前者认同率超过54.4%，后者为38.9%）。在“经常运用电脑进行研究资料搜索与开展基于数字平台的探究”认同上，表示完成赞同与基本赞同的比率，科技班为90.5%，平行班为73.3%。在对2015届、2016届科技班、工程班、平行班进行的调研中，在回答“学校与高校、科研院所的实质性合作，我受益最大分别是________”的问题中，依次是课题与项目研究指导（56.6%）、专门课程的开发（48.8%）、现代数字化实验室的利用（46.8%）、专家的授课（39.1%）、讲座与报告（24.9%）、其他（1.3%）。其中，在“课题与项目研究指导”方面，科技班61.5%，工程班73.8%，平行班47.6%；在“现代数字化实验室”的利用方面，科技班55.4%，工程班58.5%，平行班34.9%。以上数据表明，对科技、工程等领域技术型创新人才的早期培育，所创设的数字化教育开放平台不同，对学生的成长影响与认识就有所区别。 （二）在需求的视角下注重技术型创新人才早期培育导向 我国正在建设人力资源强国，然而高层次科技、工程类创新人才匮乏是制约我国产业转型与经济升级的瓶颈之一。示范性高中集聚了相当一部分有资质，愿意成为科技、工程等方面技术型创新人才的学生，需要给予这些学生正确的导向。在对2015届、2016届上海中学学生的调研中，针对“未来高考将分为学术型人才高考与技术技能型人才高考，如果由我选择的话，根据自身的志、趣、能发展，我倾向于参加哪一类模式的高考”，只有16.8%的学生愿意参加技术技能型人才模式高考。这提示教育改革者，在当前社会从工业社会向知识经济社会转型、数字化教育环境不断成熟的背景下，要关注这批有科技、工程领域发展潜质学生的成长导向。根据2013年12月对2015届、2016届学生的抽样调查，发现科技班、工程班学生在创造力、开放思维、审慎度等方面比平行班学生高，工程班在开放思维上最高。为此，学校应注重对技术型创新人才早期培育的方向导引，强调其自身的价值追求。 （三）在多元的思路下打破技术型创新人才早期培育壁垒 数字化教育环境下技术型创新人才早期培育，既要看到技术持续更新对人才培育的要求，也要看到数字技术及其产品对学校教育带来的影响，站在一个更为多元的视角去看待人才培养的方式，如云计算、智能化平台、虚拟化服务等对技术型创新人才早期培育的价值。普通高中要认识到职业高中在技术型创新人才技术素养培育上的优势，如实训基地、校企合作等；职业高中要认识到普通高中在引导技术型创新人才早期培育上的人文奠基作用。两者加强沟通、互通有无，能够带来高中阶段技术型创新人才早期培育的方式、途径乃至研究的突破。因此，在数字化教育环境下推进技术型创新人才的早期培育，要充分关注传统技术与数字技术、校内与校外、普高与职高、学校与企业等方面的关系处理，以多元视角去寻求人才培育策略的突破。 （四）在治理的理念中理顺技术型创新人才早期培育机制 数字化教育环境带来的人才培育思维方式、学校管理方式、学生学习方式等方面的变化，要求现代学校在发展过程中以治理的理念理顺技术型创新人才早期培育机制，形成创新人才早期识别与培育的自适应系统。这一机制的核心在于加强创新人才早期培育各要素的沟通与协调，促进信息对称的交流，从而在技术型创新人才早期培育上达成共识。高中阶段的学校治理，能促进技术型创新人才早期培育各要素的协调、沟通、对话，因为“对治理的论证能够更好地归纳人们所寻求的协调方式：行为体之间（战略或利益）的协调，还有规则与行动价值之间的协调”[5]。这种机制要理顺学校、社会、行政、市场在技术型创新人才早期培育上的责任分担。以卓越工程师培养计划为例，教育部发文指出，高校要积极推动工程教育向基础教育阶段延伸，要为中学培养懂得工程技术的教师，帮助中学开设工程技术选修课程，利用通用技术、综合实践活动等课程，开展工程技术的教育，培养中学生的动手能力和实践能力，提升学生的技术素质和工程设计的意识，到中学选拔热爱工程技术的学生，参与高校组织的工程实践活动。[6] 综上所述，数字化教育环境下高阶技术型创新人才早期培育实践，是一个不断发展、提升的过程，需要不断完善有利于高阶技术型创新人才早期培育的数字化教育环境，更需要把握数字化教育环境下高阶技术型创新人才早期培育主体要素之间的互动、协作，解决好动态、发展中的难题。