中學生英才計劃
——以2019年英才計劃化學學科夏令營為例

李嬌，金谷，姚奇志，李玲玲，劉紅瑜

1化學國家級實驗教學示范中心(中國科學技術大學)，合肥 230026

2中國科學技術大學化學與材料科學學院，合肥 230026

英才計劃是中學生科技創(chuàng)新后備人才培養(yǎng)計劃，中國科協(xié)、教育部于2013年開始逐步實施英才計劃，其宗旨是貫徹全國科技創(chuàng)新大會精神，落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010–2020)》關于“支持有條件的高中與大學、科研院所合作開展創(chuàng)新人才培養(yǎng)研究和試驗，建立創(chuàng)新人才培養(yǎng)基地”的要求，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)一批具有科學潛質的科技創(chuàng)新后備人才[1–3]。通過在中學里面篩選一批品學兼優(yōu)的學生進入重點大學，選拔一批品學兼優(yōu)、學有余力，具有創(chuàng)新潛質的中學生走進大學，在自然科學基礎學科領域的著名科學家指導下參加科學研究項目、科技社團活動、學術研討和科研實踐等活動。在為期一年的培養(yǎng)過程中，感受名師魅力，體驗科研過程，激發(fā)科學興趣，提高創(chuàng)新能力，樹立科學志向。英才計劃夏令營活動是整個計劃一年期過程中的一個重要體驗和實踐環(huán)節(jié)，以2019年英才計劃化學學科夏令營為例，予以簡單介紹。

1 夏令營活動簡介

繼英才計劃化學學科夏令營活動在上海交通大學、吉林大學、浙江大學等一系列名校成功開展后，2019年7月22–26日，2019年英才計劃化學學科夏令營在中國科學技術大學舉辦，來自天津、上海、安徽、福建等18個省市的46名英才計劃化學學科學生參加活動[4]。通過科研大匠面對面的講座活動，加深學生對化學學科的認識，激發(fā)化學學習的濃厚興趣；中學生們走進大學化學實驗室，通過探索實驗活動，在實踐中體驗化學的奧秘；通過參觀中國科學院等離子體物理研究所、中國科學院強磁場科學中心、中國科學技術大學國家同步輻射實驗室等國家重大科技場所，點燃學生們的科學夢想，見圖1。

圖1 英才計劃化學學科夏令營活動框架

2 科研大匠面對面：開拓眼界，明晰科研夢想

在本次夏令營活動中，中國科學技術大學校長包信和教授作了題為“能源的明天，人類的未來——化學家的解決方案”的精彩報告(見圖2-左上)，向學生介紹日常生活中的能源，講述人類能源的歷史和未來。俞書宏教授、何平笙教授以及羅毅教授分別給學生帶來“如何熱愛科學？——從納米科技談起”(見圖2-右上)、“高分子時代”“理性的化學——化學的理性”(見圖2-左下)三場精彩的大師報告。專家們風趣的語言以及貼近生活的報告內容，激發(fā)了中學生學習、探究化學學科的興趣，增強了學生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新素養(yǎng)。會后與著名科學家面對面交流，零距離感受大師風采，學生們都非常激動，感慨收獲頗豐，如圖2-右下。

圖2 教授講座與師生互動

3 探索實驗親實踐：腳踏實地，理論付諸實踐

化學是一門動手操作性很強的學科，通過實驗室進行化學教學可以更好地激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的動手實踐能力，但是要想取得更好的實驗結果，一定要有充足的理論知識作為基礎，所以實驗課是理論知識的驗證，而理論則是實驗的基礎，兩者相輔相成、不可分割[5]。我國目前部分中學對實驗教學的重視程度不夠，由于高考受多種條件的限制，對化學實驗教學的考查只能以筆試的形式進行。有些學生甚至從未接觸過實驗儀器，對實驗的認知只是停留在書本的“死記硬背”知識點上，這種現(xiàn)象禁錮了學生對化學的興趣和好奇心，而且不利于學生觀察能力和動手能力方面的培養(yǎng)，與拔尖人才培養(yǎng)理念相悖。

古語有云：“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，化學實驗教學對于幫助學生形成化學概論，鞏固化學知識，獲得化學實驗技能，培養(yǎng)實事求是、嚴肅認真的科學態(tài)度具有重要的意義，在培養(yǎng)學生觀察能力和實驗能力方面均有不可或缺的作用[6]，更能培養(yǎng)學生的思維、創(chuàng)新、實踐的能力。夏令營活動開展課題實驗，帶中學生們走進大學化學實驗室，引導激發(fā)學生們對化學學科的興趣和熱情，通過實驗直觀而又深入地了解化學，并在實驗中體驗化學的奧秘，下面以“飲料中‘珍珠’的制備和創(chuàng)意研究”為例詳述之。

3.1 安全意識培養(yǎng)

在化學實驗過程中，中學生往往會忽視各種實驗要求和注意事項，安全意識很薄弱，因此，在夏令營探索實驗活動中，以大學的化學實驗安全規(guī)范和要求，采取“安全準入+安全教育+教師巡視提醒”多種形式，加強對學生的安全知識教育，強化學生的安全意識，相信這些將在學生們心中生根發(fā)芽，有效避免實驗安全事故的發(fā)生，見圖3。

圖3 實驗室安全準入(左)、安全知識教育PPT(右)

3.2 探索實驗過程

3.2.1 實驗設計

在實驗設計上，我們選取了大學化學中經典分析化學實驗“飲料中‘珍珠’的制備和創(chuàng)意研究”，操作難度適中，貼近生活，趣味性強，學生可用實驗制備的五顏六色的產物海藻酸鹽凝膠自行進行創(chuàng)意造型設計。

3.2.2 實驗原理

海藻酸鈉是褐藻細胞壁的主要成分之一，它是由β-D-甘露糖醛酸(M)殘基和α-L-古洛糖醛酸(G)殘基通過1 → 4糖苷鍵連接而成的線性高分子。Ca2+、Cu2+、Pb2+等金屬離子與G殘基的―OH和―COOH相互作用，使得海藻酸鹽分子間發(fā)生交聯(lián)，進而形成海藻酸鹽凝膠。本實驗利用銳孔法將海藻酸鈉溶液擠出形成球形液滴，滴入CaCl2溶液中交聯(lián)獲得海藻酸鈣凝膠小球(微膠囊)，或者連續(xù)擠出，形成凝膠條。

3.2.3 實驗考核

實驗的考核是采取過程式考核方法，即：從實驗操作、實驗記錄、實驗結果、團隊合作及創(chuàng)新性五個方面對學生進行全方位考核，在公平公正的環(huán)境下促使學生專注于實驗本身，有利于充分調動學生學習的積極性和主動性，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新意識，為學生今后的學習和工作都打下堅實的基礎。評分表見圖4。

圖4 英才計劃化學學科夏令營探索實驗項目評分表

3.2.4 成果展示

自制創(chuàng)意作品，這個環(huán)節(jié)讓學生們從呆板枯燥的書本知識跳脫出來，充分發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力。學生們經過幾個小時堅持不懈的努力，每份作品都充滿著活力，見圖5。一位學生評價：原來認為大學中的化學實驗課是晦澀難懂的，但是經實際體驗后，更顯平易近人，化學也可以這么有趣，創(chuàng)意無限，收貨滿滿。

圖5 學生實驗課題探索過程(a，b，c)；學生創(chuàng)意作品展示(d，e)

3.2.5 匯報交流

為培養(yǎng)學生良好的實驗習慣，探索實驗實踐中要求學生書寫實驗報告。活動后期，還安排學生們就實驗課題成果進行匯報與交流，分享在實驗中的收獲與感想，分析在實驗過程中所出現(xiàn)的問題，對未來的大學化學學習做出展望。

4 參觀國家大科技裝置：總結分享，展望未來之途

活動期間，參觀中國科學院等離子體物理研究所的超導托卡馬克實驗裝置，中國科學院強磁場科學中心的穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置和中國科學技術大學國家同步輻射實驗室這三個國家重大科技基礎設施，更是讓學生們體會到我國科技的飛躍發(fā)展。參觀中國科學技術大學校史館讓中學生們了解到“紅專并進，理實交融”的理念；與中國科學技術大學優(yōu)秀大學生面對面的交流，營員們學到了寶貴的學習經驗，了解有趣而豐富的大學生活，以及對忙碌而充實的科研生活充滿好奇。夏令營的生活雖短暫，卻能讓營員們更好地認識化學，從而相約未來。

5 結語

本次夏令營活動發(fā)揮中國科學技術大學化學學科優(yōu)勢，開展科研講座，專家們以專業(yè)的理論、幽默風趣的語言、豐富生動的互動帶領師生進入了化學科學的殿堂；組織實驗探索，培養(yǎng)中學生的創(chuàng)新實踐精神，也突出體現(xiàn)化學學科的趣味性與實用性；參觀國家重大科技基礎設施等活動，讓學生體會到我國前沿科技的飛速發(fā)展，更是激發(fā)了學生的愛國熱情和民族自豪感。科研夢想的種子已然播種，等待生根發(fā)芽。化學教學不是簡單地讓學生去做，而是如何走入學生內心，讓其直觀感受化學的魅力并產生興趣，所謂“興趣是最好的老師”，興趣指引下的中學生會將“我被教”自行轉化成“我要學”，這就是英才計劃夏令營活動設計實驗項目的初衷。

英才計劃的計劃和實踐，將中學與大學有機銜接，對推進拔尖型科技人才的培養(yǎng)，有著舉足輕重的作用。因此，在未來的工作中繼續(xù)探索如何培育創(chuàng)新人才脫穎而出的良好氛圍，為優(yōu)秀人才的成長提供順暢通道，為科技創(chuàng)新人才培育和發(fā)展提供良好環(huán)境和條件。