随着我国科学技术的发展以及教学改革的推动,拔尖人才被寄予了厚望。国家提出了拔尖创新人才培养计划,针对高精尖人群及其所在的不同领域,以发展拔尖人才的知识与能力为目的,重视拔尖人才的全方位培养。如何有效地筛选和培养富有潜能的拔尖人才,将成为目前人才培养研究的重点。近年来,广大教育研究者在拔尖人才的筛选和教学培养方面做了很多研究,但拔尖人才的有效筛选仍面临着巨大的挑战,在教学培养模式上也有待改善。基于此,本研究从拔尖人才的选拔与教学培养视角两方面出发,主要工作内容体现如下几个方面:（1）拔尖学生思维能力现状的调查。采用文献研究法了解拔尖学生必备的思维能力和思维能力包含的特征,通过发放问卷的形式获取反映学生思维能力的相关数据,并对数据进行处理。（2）基于随机森林的拔尖学生分类建模。通过分析学习者能力特征确定影响学生能力特征的重要程度,在学生能力特征分析的基础上,采用随机森林算法建立学生分类模型,并根据影响学生思维能力的主要特征将学生分类,以此筛选出拔尖学生,并对分类结果进行验证。（3）面向拔尖学生的对分课堂的设计。针对拔尖学生的特质,在相关教学理论基础的指导下,将多元化教学法贯穿在对分课堂的环节中,给出了对分课堂各个环节以及教学评价方式的具体设计。（4）面向拔尖学生的教学实践及教学效果分析。将上述提到的教学模式应用拔尖学生的培养中,进行教学实践,通过学生成绩、学生课堂行为表现以及问卷调查等方法进行教学实施效果分析,以期能为拔尖学生的培养提供一定的参考。