参与奥赛的资优高中生创新能力更强吗

/参与奥赛的资优高中生创新能力更强吗?——基于某大赛参赛学生数据的实证研究【摘要】奥赛经历对于创新人才的长期影响是一个重要但缺乏定量基础的教育问题。基于某大赛2019年全国决赛345名选手的问卷调查，实证分析了资优高中生五大学科奥赛参与经历对其创新能力的影响。运用多元线性回归(OLS)、倾向得分匹配法(PSM)等多种实证方法研究发现：在被调查的345名资优高中生中，参赛经历与其创新能力水平存在显著的正相关关系；在控制了个人、家庭、学校等相关特征后，与具有相似概率参与奥赛却未参与的学生相比，参赛学生具备显著更强的创新能力。基于实证分析的进一步讨论发现，高中学校的教学环境也是影响学生创新能力的显著变量，升学政策刺激下异化的奥赛培养模式不利于培育资优高中生的创新能力。【关键词】学科奥赛；创新能力；资优高中生

学科奥赛，指数学、物理、化学、生物、信息学五大学科奥林匹克竞赛。改革开放后，在“科教兴国”思潮的推动下，中国的学科奥赛逐渐恢复开展，并成为国内具有广泛影响的面向在校中学生的课外活动。中国科协2005年发布的《全国中学生五项学科竞赛管理条例》将我国学科奥赛的宗旨界定为：为中学生提供相互交流和学习的机会，通过竞赛和相关活动培养和选拔优秀学生，为参加国际奥林匹克学科竞赛选拔参赛选手。创新能力是优秀学生的核心特征之一，也是学科奥赛的培养目标。比如，《全国高中学生化学竞赛章程》第一条即明确规定，化学竞赛的目的是“培养学生学习化学的兴趣爱好、创新意识、创新思维和初步的创新能力”。2014年以来的高考改革，其方向是形成“多元录取、综合评价”的考试招生新机制。学科奥赛作为被广泛认可的区分拔尖学生的“可量化标尺”，一直被一流高校招生所倚重。在升学优惠政策的刺激下，越来越多的资优学生开始参与奥赛训练，越来越多的重点学校开始系统化培养奥赛学生。2020年“强基计划”推出后，学科奥赛生依然是一流高校重要的生源构成。 学科奥赛是典型的资优教育活动，也是拔尖创新人才早期选拔与培育的重要载体[1]。国务院办公厅发布《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》，要求高中“强化综合素质培养，改进科学文化教育，培养学生创新思维和实践能力”[2]。资优学生是拔尖创新人才的基础群体，资优教育更加强调创新能力的培育。基于上述背景，本文聚焦的核心问题在于：高中阶段参与学科奥赛的经历是否影响资优高中生的创新能力?回答这个问题，有利于重新审视高中学校奥赛教育的发展定位，更好服务拔尖创新人才的早期识别、选拔与培养，服务国家“创新驱动发展战略”。 一、研究设计 (一)研究数据 2018年9月，教育部印发《关于面向中小学生的全国性竞赛活动管理办法(试行)》，旨在治理各类违规竞赛活动，减轻中小学生过重的课外负担。2019年4月，《教育部办公厅关于公布2019年度面向中小学生的全国性竞赛活动的通知》发布，确定了29项竞赛活动为2019年度面向中小学生开展的全国性竞赛活动。本文调研的大赛是其中之一。该大赛面向高一、高二学生，宗旨是“发掘并培育一批具备创新潜质的优秀高中生”。2019年8月，笔者所在的课题组利用全国决赛的契机，编制了测量问卷，推动了实地施测，回收到珍贵的一手数据，为研究资优高中生奥赛经历与其创新能力的关系创造了积极条件。 《创新能力综合测评》是该大赛全国决赛中使用的一套专用量表，由心理学家张厚粲教授团队研发，结合了国内外创新能力测评理论研究和实践探索的前沿经验，采用心理测验形式测查和评价中学生的创新能力①。该测评总时长为120分钟，施测方式为纸笔测验。该测评从创新思维能力和创新人格素养两个一级维度测查创新能力素质。创新思维是指个体在从事创新活动中所表现出来的思维能力的整合体，是创新活动中所达到的认知层面的能力水平，包含推理思维能力、发散性思维能力、审辩式思维能力、元认知思维能力四个二级维度；创新人格是指能够直接、显著地影响创新成果的一系列人格特征，包括独立自主、坚毅有恒、好奇探究、开放包容、冒险挑战五个二级维度。《创新能力综合测评》是目前国内比较成熟的本土化资优中学生创新素养专用量表，截至2019年已应用三年并逐年完善，信效度良好，专业性和科学性有所保障。创新能力综合测评作为决赛用来测评参赛学生创新素养的一个环节，课题组专家赴现场指导和巡视，集中施测，故能顺利完成；同时，该测评的结果以素质报告的形式反馈给参赛者，其成绩不作为比赛考核评奖的依据，属于低利害考试。 本文的奥赛数据也来源于2019年8月在该大赛全国决赛的现场调查。该调查由大赛竞赛委员会委托北京大学教育学院高中教育大数据实验室设计和实施，主要聚焦资优中学生创新能力的影响因素，尤其是学科奥赛与创新能力的关系。问卷内容主要包含个人特征、家庭背景、就读高中情况以及奥赛经历等。本次调查共发放问卷354份，回收347份，其中有效问卷345份。调查问卷是在决赛报到当天现场组织学生集中填写，故填写质量很高，属于来自高中生创新能力测评前线的真实一手数据。将创新能力综合测评结果数据与问卷调查数据按照准考证号进行匹配，最终得到一份容量为345人的研究数据集。 (二)研究对象 本文的研究对象是345名受访的决赛选手，他们都是资优高中生的代表。“资优”译自"thegiftandtalent"，"gifted"主要强调人的自然能力或天赋，"talented"主要强调后天发展的能力或才能。目前学界对于资优学生的定义并没有完全统一的观点，通常认为他们在智力、学术能力、领导力、艺术等一个或多个方面具有卓越表现或发展潜力[3]。本文探讨的“资优高中生”，主要指的是资质优秀、学业成绩突出、具备发展潜力的高中学生。 依据竞赛委员会公布的数据，2019年该大赛资格审查阶段从全国20余省份400余所高中的30000余名自由申请者(皆为高一或高二在读学生)中筛选出了3000余人参加省级选拔，最终有来自20个省份155所高中的354名学生通过“阅读与表达”及“数学与逻辑”两项笔试考核，晋级全国决赛。问卷调查数据显示，受访的345个决赛学生中，男生223人，占比为64.6％；高二262人，占比为75.9％；独生子女219人，占比为63.5％。从人数分布看，根据学校所在的地域，就读于省会城市(含直辖市和计划单列市)的共有97人，占比为28％；就读于地级市的共有107人，占比为31％；就读于县域地区的共143人，占比为41％。从学校性质看，131所公办学校皆为重点高中，24所民办学校大多为省域内知名学校，近年高考有相当数量的学生被清华、北大录取。从学业成绩排名来看，345名学生中90.1％的学生总成绩排名位于年级前10％。考虑重点高中年级排名前列的实际情况，本文的研究对象是名副其实的资优高中生群体。 (三)变量与方法 在现有的数据条件下，本文先用多元线性回归方法(OLS)，估计资优高中生奥赛经历与其创新能力的关系。选取《创新能力综合测评》中创新人格和创新思维的标准得分作为被解释变量；选取参赛学生的奥赛经历作为自变量；依据文献综述和数据条件，选取受访者的个体特征、家庭文化背景和学校特征作为控制变量。 从创新能力得分来看，创新思维得分越高，表明四个维度的综合认知能力越强，345人的均值为70.54，标准误为5.61，最小值为51，最大值为85；创新人格得分越高，表明五个维度的综合人格越有利于激发创造力，345人的均值为74.12，标准误为5.55，最小值为53，最大值为86。从学科奥赛经历来看，345名高中生中，共有202人参加了五大学科奥赛，参与率为58.6％；共有78人获得了五大学科奥赛省级及以上奖项，获奖率为22.6％。关于获奖情况需要说明的是，78位获奖者绝大多数为省级二等级和三等奖，只有7人获得省级一等奖，1人获得国家级奖项，主要原因在于，截至2019年8月该大赛决赛举办，345名受访对象大多还没来得及参加五大学科奥赛的省队选拔和全国比赛。这也是本文没有把“是否获奖”作为相较“是否参与”更深层次描摹资优高中生奥赛经历的操作变量的原因。 需要说明的是家庭藏书和班级规模两个控制变量的选取依据。艾曼贝尔[4]研究发现，较少权威主义和限制、鼓励独立、沟通融洽、给孩子以特殊的注意和重视的家庭特征，能够促进孩子创造力的成长。田友谊[5]发现父母的教养行为、家庭教育方式、家庭气氛等因素都会影响青少年学生的创造力发展。家庭藏书与家庭文化氛围息息相关，本文尝试用该变量来表征较难量化测量的家庭文化氛围。埃斯基维尔(Esquivel)[6]的研究表明，教师运用的教学方式会显著影响学生的创新能力，教师与学生互动、鼓励学生自主学习的教学氛围能够促进创造性思维的培养。弗莱斯(Fleith)[7]认为教师态度、教学策略、班级氛围、校园活动和学校教育体系五个方面构成了影响学生创造力的核心因素。班级规模与师生互动质量等有密切关联，本文尝试用该变量来辅助表征调查问卷中相对缺失的有关教师影响的直接量化度量。 学校特征控制变量组中，有关高中学校教学环境的定义，调查问卷中用来测量教学方式的题项一共有9个变量，皆为受访学生对所在学校教师授课风格、课程考核模式和学习氛围的评价，变量取值范围为1～6，取值越大，表示对应的教学现象越为明显。为构建“教学环境”的评价指数，本文在处理反向计分题项后，对9个变量的得分进行加总，最终的指数均值为35，最大值为53，最小值为3。这里“教学环境”的含义可以理解为：分值越高，表明所在学校教学方式越为开放自由，学生拥有更多的自主性，学生的个性差异得到更多的尊重。 多元回归方法估计有偏，因为选择参与奥赛的学生，可能本身具备更强的创新潜质。可惜的是，由于受新冠肺炎疫情冲击，线下大型活动受限，本研究未能拿到该大赛连续两年以上的面板数据，没法基于OLS分析结果进行更为严谨、更有说服力的因果推断。为了尽可能控制参与奥赛前不可观测的个体创新潜质的异质性，本文采用倾向得分匹配法(PSM)，用现有创新大赛调查数据构造控制组，从没有参与奥赛的人群中找出一组人，使得这组人在主要特征上与参与奥赛的人群在统计上没有显著差异，从而构造一个模拟的对照组，用logit模型估算每个人选择参与奥赛的概率，比较对照组与实验组具有相似概率参与奥赛的人在创新能力上的均值差异，以期更为准确地估算奥赛经历对创新能力的干预效应。 二、实证分析：奥赛能否筛选创新能力更强的学生? (一)OLS回归：奥赛参与经历与资优高中生创新能力 OLS回归分析考察的是奥赛参与经历与资优高中生创新能力的关系。鉴于使用截面数据有可能存在异方差，在回归之前先对所有数据和模型都做了异方差检验。结果表明，在1％显著性水平下，本文的模型通过了检验。分别以创新思维与创新人格作为因变量，以奥赛参与经历为自变量，以个人特征、家庭社会文化背景和学校特征为控制变量，进行两组回归。为了检验模型的稳定性，每组回归都分为三个步骤：第一步不加任何控制变量，第二步加入除“教学环境”外的控制变量，第三步加入所有控制变量。相关结果如下，所有回归模型的整体显著性水平都达到了1％。分别从创新思维和创新人格的三个不同模型来看，从模型(1)到模型(2)再到模型(3)，模型的解释力都越来越强，且稳定性良好，这表明模型有一定的预测能力。资优学生的高中奥赛参与经历与其创新思维和创新人格之间都存在统计上显著的正相关关系。在控制了个人、家庭、学校等相关特征后，平均而言，参与奥赛的学生在创新思维能力和创新人格素养方面都显著强于未参与的学生。 从控制变量来看，性别、年级、是否独生子女、总成绩排名、父母学历等因素，整体而言均未对创新能力产生显著影响。本文的数据并未证实已有文献有关性别、独生子女和父母学历与创新能力关系的研究发现。可能的原因在于，本文问卷调查覆盖的345名决赛选手属于比较特殊的资优高中生群体。有关年龄与创新能力关系的讨论，主要聚焦于高中阶段。童秀英和沃建中[8]考察了110名高中生创造性思维水平的年龄特点，发现从总分看各年级间发展平缓，年龄差异并不显著。还有研究表明，个体创造性思维的发展趋势并非直线上升，而是波浪式前进[9]，初三、高一、高二时期是青少年创造性思维的稳定阶段[10]。本文的实证分析也表明，年级因素未对资优高中生的创新能力产生显著影响，实际上高一和高二两个年级的学生年龄差别也并不大。关于学业成绩与创新能力的关系，加伊达(Gajda)[11]研究发现学业成绩与创造力之间呈现正向但微弱的关系，且这种关系随着教育阶段不同而不同。本文发现学业成绩排名未对资优高中生的创新能力产生显著影响。重要的原因在于，本文使用的调查问卷对年级排名界定的区分度不够，90％的受访学生的总成绩排名都处在年级前10％，这是本文在数据搜集阶段的一个不足和遗憾。 从控制变量还能看到，资优高中生所在的班级规模越大，创新思维能力显著偏低；资优高中生所在家庭的藏书在200本以上时，创新人格素养显著更加活跃。学界已有研究已经证实良好的家庭文化氛围和师生互动可以促进青少年创造力的发展。由于家庭藏书量与家庭文化氛围存在关联，班级规模与师生互动质量存在关联，基于上述实证结果可以推知，家庭藏书在某种程度上可以作为家庭文化氛围的一种表征，班级规模在某种程度上可以作为师生互动影响学生创新能力发展的一种表征。同时上述回归结果还证实，高中学校教学环境评价指数得分越高，资优高中生的创新思维能力和创新人格素养显著越优。 考虑模型中主要的解释变量之间不是完全独立，上述回归模型都做了多重共线性检验。结果表明，所有模型中的共线性统计量允差都远大于0.1，VIF值远小于10，多重共线性问题在可控范围内，模型的稳定性得到进一步验证。 (二)基于OLS结果的PSM检验 在现有数据条件下，为尽可能消除自选择偏误，本研究采用PSM方法进一步分析。先用近邻匹配法-半径匹配(0.05)估计资优学生是否参与奥赛的倾向得分。logit回归结果显示，模型显著性水平均为0.000，通过了1％的显著性水平检验。从协变量看，性别、年级和成绩排名对资优高中生是否参与奥赛均有显著正向影响，独生子女、父母亲学历、家庭藏书、班级规模和教学环境的影响则不显著。接着进行倾向得分匹配。 本研究对匹配后各变量是否存在显著的组间差异进行了平衡性检验。研究显示了创新思维的平衡性检验结果，匹配前各变量的标准化偏差(％bias)最大可达49.3％，匹配后所有变量的标准化偏差降到10％以内，大多数变量的标准化偏差都明显缩小。T检验结果也表明半径匹配后处理组和对照组不存在显著性差异，满足条件独立假设。创新人格的平衡性检验也得到了同样的结论，这表明PSM匹配质量是比较好的，结果是可信的。在近邻匹配法以外，运用核匹配法进行分析，也得到了相似的结果，表明研究发现是稳健的。 上述PSM分析表明，控制了自选择偏误以后，与具有相似概率参与奥赛却未参与的学生相比，参与的学生创新思维和创新人格的得分均显著更高。可以认为，学科奥赛参与经历对资优高中生创新能力具有显著的积极影响，奥赛具有筛选创新能力更强的资优高中生的作用。 三、基于实证分析的讨论：奥赛教学环境与创新能力培育 学校教育提供了学生创新能力培育最为重要的外部环境，在创新人才培养过程中起着主导性作用。有关学校教学环境与学生创新能力的关系，学界早有关注。比如林崇德等[12]运用自编的《中学生创造性思维能力量表》，测查了北京、成都、山东、湖北四个地区小学六年级至高中三年级共2779名学生，发现具有创造力培养特色和环境的学校，学生在创造性思维能力各个维度上都比不具备这种特色的学校的学生表现更加突出。调查可知，“教学环境”始终是影响资优高中生创新思维和创新人格的显著变量。在控制其他变量的情况下，平均而言，教学环境评价指数得分每提高1分，创新能力相应提高0.1分左右，影响效力较大。结合“教学环境”的含义可以发现，如果资优高中生所在的高中学校教学环境越为灵活自由，拥有越多的自主性，个性差异得到越多的尊重，那么他们的创新能力越容易得到提升。 组织学生参赛的高中学校都有特定的奥赛培养模式，也会开展特定的奥赛教学活动。由于我国学科奥赛与考试招生制度关联带来的功利性属性，外在的升学政策始终对高中奥赛培养模式施加影响，而高中奥赛的教学环境与学生创新能力培育存在密不可分的联系。当下，对我国资优高中生而言，奥赛往往不仅是一场考试，而是各级各类竞赛的层层选拔，更是为了应对选拔的漫长训练过程[13]。从实际操作层面来看，高中阶段的奥赛教育存在较为严格的层级筛选机制，参赛学生一般先要在校内经过一段时间的课程训练，然后参加校级海选；通过校级考核的学生，进行更加充分的奥赛训练，然后参加省内选拔，评出省级奖项并组建省队；晋级省队的选手有资格参与全国决赛并角逐国家级奖项。一般而言，奥赛参与者相较未参与的高考学生需要经历更为充分的奥赛训练，而顶尖奥赛获奖选手往往又比普通奥赛参与者经历更为严苛的奥赛训练。 已有研究发现，大部分高中学校出于升学的功利目的，倾向于采取异化的奥赛培养模式[14-16]。本研究问卷调查的对象是345名资优高中生，他们当中有接近一半没有参与过奥赛，问卷中的“教学环境”题项，测查的是全体受访学生经历的高中学校整体的教学环境，故“教学环境”评价指数可能无法表征高中奥赛学生真正经历的奥赛教学环境。当前高中奥赛学生真实经历的高中奥赛培养模式具备什么样的特征，真实的奥赛教学环境如何影响资优高中生的创新能力培育，亟待进一步考察。 鉴于此，本文对近年来的五名奥赛金牌选手实施了深度访谈。受访者们都是通过奥赛获奖保送到北京大学。在抽样过程中，尽可能考虑不同受访者的特性，以期获得更好的代表性。他们的奥赛科目涵盖了物理、化学和生物；生源地中既有奥赛强省湖南和湖北，也有实力尚可的河北和北京，还有实力相对偏弱的江西；他们毕业的高中，既有全国顶尖强校，也有省级奥赛标杆校，还有仅有区域影响力的一般学校，这些都表明访谈案例的选取具备一定的代表性。 一对一、面对面的访谈是收集研究数据的主要方法。2018年4月至2019年6月，针对五名受访者一共做了六次访谈，每次时长一个小时，所有访谈都经许可全程录音。经过后续的转录和数据分析，发现高中学校的奥赛教学环境存在明显的异化现象。比如，L同学在高中时代经历了比较机械的奥赛培养模式： “河北省这块竞赛发展得和高考一样，比较畸形。我们需要花两年的时间(学习奥赛)，我大概有将近九个月的时间，没有接触过任何学科，只有化学这一科，没有别的东西，整天从早上六点半坐到教室里，到晚上十点半回到宿舍，这中间只有化学，这就是我高中的全部。” 这样的经历令人印象深刻。奥赛的培养反而让人丧失了对奥赛学科的兴趣，用L同学自己的话说，“学竞赛耗尽了我对化学所有的兴趣”。再如，M同学自初中起就钟情于文学，但所就读的高中奥赛实力很强，在学校“动员”下，他选择了一条更为“稳妥”的奥赛路，然而保送北大第二年就转到了中文系。C同学和S同学都有对于奥赛学科的原始兴趣，但由于高中奥赛课程的束缚，偏科比较严重，以致到了大学以后，学业表现不尽如人意，找不到成就感和自我实现的价值感，长期浸泡在“负反馈”里，原始的学科兴趣就一点点被削弱。 唯一例外的是F同学。他来自北京，高中就读于北京一所名校，该校以教学改革和素质教育闻名全国。F同学谈到，无论是奥赛课程，还是高考课程，学校都是鼓励“自主研修式”学习，从来没有标准化的教学模式，每个学生都可以按照自己的兴趣和规划去干不同的事情。这种“比较享受”的教学氛围促进了他的学科兴趣的成长，从高中开始学奥赛到进入北大，再到去清华读研都持续保持着这份兴趣。 由此可见，“功利取代兴趣”的参赛动机以及“束缚、机械、单一”的奥赛教学环境，不利于顶尖奥赛选手坚持奥赛学科的学习和探索，也不利于他们进入大学后的全面发展。正如创造性社会心理学的教学环境理论所指出的，学生创新能力的发展与教学的性质有着直接关系，那种专制的、机械的、注入式的教学，不仅不能促进学生的创造性发展，反而会抑制甚至扼杀学生的创造力，创新能力培育需要一个自主、灵活、开放、多样化的教学环境[7，17-19]。 四、结论与建议 奥赛经历对于创新人才的长期影响是一个重要但缺乏定量基础的教育问题。基于某大赛2019全国决赛345名选手的问卷调查，运用多元回归、PSM等多种实证方法，本文分析了资优高中生的奥赛经历与其创新能力的关系。研究发现：在被调查的345名资优高中生中，参赛经历与其创新能力水平存在显著的正相关关系；在控制了个人、家庭、学校等相关特征后，与具有相似概率参与奥赛却未参与的学生相比，参赛学生具备显著更强的创新能力，可见奥赛可以筛选出创新能力更强的资优高中生。基于实证分析的讨论发现，高中学校的教学环境也是影响学生创新能力的显著变量，升学政策刺激下异化的奥赛培养模式不利于培育资优高中生的创新能力。 需要注意的是，本文的主要研究对象为某大赛的决赛选手，他们均属于典型的资优高中生，因此研究结论暂时难以推广到全体高中生。同时，上述研究发现是基于特定创新能力心理测验对资优学生创新能力做出的评价，应该认识到测验结果的一些应用局限，在创新能力测验中得分更高的人可能不完全等同于在实践中更有创造力的人。后续研究还需要运用更加全面的测量和评价方法，也需要通过更加扎实的田野调查进一步考察高中奥赛培养模式，以求获得对奥赛经历与资优高中生创新能力关系更为准确的理解。 针对上述研究发现，为了更好促进奥赛教育与创新教育的融合，推动培育更多拔尖创新人才，本文提出两点建议，希望有助于相关部门的决策。 第一，正确认识学科奥赛与对资优高中生创新能力的影响，发挥奥赛的筛选作用。本文证实了资优高中生的奥赛经历与其创新能力之间存在统计上显著的正相关关系。新一轮高考改革背景下，考虑我国奥赛教育的特殊国情，一方面需要重视升学政策刺激