日本高中科技人才培養(yǎng)的實(shí)踐研究及啟示

文∣焦煒 楊濟(jì)萌

一、日本高中科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)推進(jìn)動(dòng)因

(一)科技強(qiáng)國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略的支撐

1980年的《科學(xué)技術(shù)白皮書(shū)》確立了日本將科學(xué)技術(shù)立國(guó)作為基本國(guó)策這一事實(shí)，科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新政策成為日本持續(xù)發(fā)展的中心一環(huán)。隨著全球化發(fā)展，各個(gè)國(guó)家爭(zhēng)先推出政策培養(yǎng)科技人才，日本危機(jī)意識(shí)不斷加強(qiáng)。為此，日本對(duì)于新一代的科技人才提出新標(biāo)準(zhǔn)，要求學(xué)生不僅要掌握完備的知識(shí)、技能，還要有思考力、判斷力、表現(xiàn)力。除了明確人才培養(yǎng)要求，日本政府還積極推出一系列措施，為科技創(chuàng)新人才保駕護(hù)航。

(二)研究隊(duì)伍急需擴(kuò)充

日本文部科學(xué)省在新一代人才培養(yǎng)檢討工作會(huì)議中提出日本科技人才的培養(yǎng)正處于困境之中。學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣不斷降低。隨著年級(jí)升高，喜歡理科的學(xué)生比例持續(xù)減少。在初三還未決定以后學(xué)習(xí)方向的學(xué)生大部分都會(huì)在高三選擇學(xué)習(xí)文科專(zhuān)業(yè)，導(dǎo)致日本在科技創(chuàng)新人才的培養(yǎng)上苦無(wú)后備軍。[1]基于此，日本近幾年大力支持科技人才培養(yǎng)，從中等教育階段入手，特別是在高中教學(xué)中，一方面激起學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)的興趣，重點(diǎn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)理科的欲望；另一方面，挖掘在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域有天分的學(xué)生，為他們提供優(yōu)良的發(fā)展環(huán)境，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造力和挑戰(zhàn)精神。日本從上述的兩個(gè)改革方向出發(fā)，培養(yǎng)高中生在接受高等教育學(xué)習(xí)之前擁有良好的知識(shí)儲(chǔ)備，增強(qiáng)其在科技領(lǐng)域的學(xué)習(xí)信心和探索精神，借此，不斷壯大科學(xué)技術(shù)人才隊(duì)伍，為日本的科技研發(fā)事業(yè)添磚加瓦。

二、日本高中科技人才培養(yǎng)的實(shí)踐路徑

(一)擇優(yōu)培養(yǎng)，以賽促學(xué)

日本政府為滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展對(duì)于科技創(chuàng)新人才的需要，近幾年在高中階段的教育計(jì)劃中大力培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才，重點(diǎn)培養(yǎng)科技素養(yǎng)高、對(duì)科學(xué)技術(shù)感興趣的學(xué)生，同時(shí)通過(guò)以賽促學(xué)的方式激勵(lì)學(xué)生。

從擇優(yōu)培養(yǎng)的層面來(lái)說(shuō)，“全球科學(xué)校園計(jì)劃”(GSC)和“青少年科學(xué)家育成私塾”是極具代表性的計(jì)劃。全球科學(xué)校園計(jì)劃由大學(xué)牽頭，以培養(yǎng)未來(lái)能在國(guó)際舞臺(tái)上嶄露頭角的科技人才為目的，在大學(xué)所在地區(qū)的高中里選拔在科技領(lǐng)域成績(jī)優(yōu)異并對(duì)科學(xué)技術(shù)學(xué)習(xí)有興趣的學(xué)生，大學(xué)為這些學(xué)生提供數(shù)理方面的教育支持。每所大學(xué)都可以根據(jù)自己的特色和學(xué)科優(yōu)勢(shì)為高中生提供課程或培養(yǎng)計(jì)劃。以東京農(nóng)工大學(xué)在全球科學(xué)校園計(jì)劃中制定的“保護(hù)美麗地球——全球創(chuàng)新型科技者養(yǎng)成項(xiàng)目”為例，項(xiàng)目在高中選拔對(duì)科技有興趣的優(yōu)秀高中生，旨在培養(yǎng)他們?cè)谵r(nóng)學(xué)領(lǐng)域中發(fā)現(xiàn)課題的能力，并通過(guò)實(shí)際操作培養(yǎng)其課題解決能力。東京農(nóng)工大學(xué)的全球教育院的教員承擔(dān)高中生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)任務(wù)，幫助高中生掌握科學(xué)研究必備的研究手段，帶領(lǐng)他們接觸業(yè)界專(zhuān)家以及最先進(jìn)的研究環(huán)境。全球科學(xué)校園計(jì)劃體現(xiàn)了日本對(duì)高中科技人才的重視，大學(xué)作為知識(shí)庫(kù)和人才培育的高級(jí)場(chǎng)所，有針對(duì)性地在高中選拔有潛力的學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，在有限的資源范圍內(nèi)謀求育人成果的最優(yōu)化。

“青少年科學(xué)家育成私塾”計(jì)劃本著培養(yǎng)新一代科技創(chuàng)新人才為主要目的，為優(yōu)秀高中生提供各種課程、實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)。參加計(jì)劃的學(xué)生在經(jīng)過(guò)不同專(zhuān)業(yè)的課程學(xué)習(xí)后，可自主選擇感興趣的領(lǐng)域，在相應(yīng)領(lǐng)域教員的幫助下得到研究及論文寫(xiě)作上的指導(dǎo)，并有機(jī)會(huì)發(fā)表自己的研究成果，從而培養(yǎng)創(chuàng)造能力、課題研究能力和相關(guān)的專(zhuān)業(yè)能力。

在以賽促學(xué)方面，日本政府鼓勵(lì)學(xué)生積極參與國(guó)內(nèi)國(guó)外兩種賽事。日本每年舉辦的“科學(xué)甲子園”是專(zhuān)為高中生設(shè)置的有關(guān)數(shù)學(xué)、信息等領(lǐng)域的競(jìng)技。由各地方先在本地召開(kāi)比賽，選拔出參賽隊(duì)伍參加全國(guó)大賽，大賽分為筆試和實(shí)際操作兩部分，筆試主要是有關(guān)理科知識(shí)的活用，實(shí)際操作關(guān)注學(xué)生是否能綜合運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)及相關(guān)技術(shù)，考查學(xué)生的動(dòng)手能力和溝通能力。[2]日本還積極鼓勵(lì)高中生參加培訓(xùn)，通過(guò)層層選拔參加國(guó)際科學(xué)奧林匹克大賽。參與比賽有助于學(xué)生科學(xué)技術(shù)知識(shí)的活用及操作能力的養(yǎng)成。一方面，大賽的準(zhǔn)備活動(dòng)促使學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)活用到實(shí)際的操作中去，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，同時(shí)為了得出問(wèn)題的最優(yōu)解，學(xué)生往往會(huì)進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，想出新的思路、新的想法，提升學(xué)生的創(chuàng)造性。另一方面，學(xué)生在參賽過(guò)程將學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通交流，實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)精神與合作精神并存。綜上所述，以賽促學(xué)的培養(yǎng)形式推動(dòng)學(xué)生全面發(fā)展，提升學(xué)生的科技素養(yǎng)。

(二)高中與大學(xué)協(xié)同育人

在科技創(chuàng)新人才的培養(yǎng)方面，中學(xué)難免在開(kāi)設(shè)課程、教師專(zhuān)業(yè)程度上有不完善的地方，大學(xué)可利用資源優(yōu)勢(shì)幫助高中學(xué)校培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才。此外，為了吸收高質(zhì)量的科學(xué)技術(shù)人才，大學(xué)在入學(xué)考試的改革上也愈加靈活化。

大學(xué)一般組織博士生或博士后研究員來(lái)?yè)?dān)任授課任務(wù)，為高中生提供與科學(xué)技術(shù)相關(guān)的課程或研究機(jī)會(huì)，以便學(xué)生在高中階段對(duì)基本的科學(xué)知識(shí)有了解，在進(jìn)入大學(xué)后可以與大學(xué)的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)無(wú)縫銜接。由于自然科學(xué)領(lǐng)域的課程專(zhuān)業(yè)度高，因此大學(xué)針對(duì)高中生提供的課程一般都呈現(xiàn)出引導(dǎo)性、趣味性強(qiáng)的特點(diǎn)，激發(fā)高中生對(duì)科技知識(shí)的學(xué)習(xí)欲望。如京都大學(xué)理學(xué)研究科在高中開(kāi)設(shè)的一門(mén)課程叫作“從對(duì)貓的研究出發(fā)探討人與動(dòng)物的區(qū)別”，以“家貓和野貓的樣子有什么不同”這種與學(xué)生日常生活息息相關(guān)的簡(jiǎn)單問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，向?qū)W生教授生物學(xué)和生態(tài)學(xué)方面的知識(shí)。利用學(xué)生在日常生活中經(jīng)常接觸到的對(duì)象引起學(xué)生的興趣，由簡(jiǎn)入難，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)他們?nèi)ニ伎肌⑻剿飨鄳?yīng)的科學(xué)知識(shí)。該課程形式以學(xué)生的成長(zhǎng)為中心，取得了良好的效果。

除此之外，一些大學(xué)的研究所會(huì)在附近的高中招募學(xué)生作為研究助手，吸引高中生報(bào)名。大學(xué)的研究所一般是國(guó)家某些研究領(lǐng)域最頂尖的研究部門(mén)，高中生在此可接受前沿的科學(xué)教育。與此同時(shí)，高中還可以與大學(xué)或研究機(jī)構(gòu)共享實(shí)驗(yàn)機(jī)器或設(shè)備。

日本高校的科技人才選拔考試的改革方向向綜合性、創(chuàng)新性靠攏。除了通用的高考測(cè)試外，日本在入學(xué)考試中還加入了小論文、面試、技能操作等項(xiàng)目。同時(shí)，不少大學(xué)還引入國(guó)際科學(xué)奧林匹克競(jìng)賽的成績(jī)作為對(duì)學(xué)生數(shù)理能力的考查標(biāo)準(zhǔn)，判斷學(xué)生在掌握基本知識(shí)技能的基礎(chǔ)上能否學(xué)以致用。日本大學(xué)入學(xué)考核標(biāo)準(zhǔn)的改革體現(xiàn)出理論與實(shí)踐并重、注重創(chuàng)新的特點(diǎn)，激勵(lì)學(xué)生在科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中要鍛煉自己的動(dòng)手操作能力，要有從理論出發(fā)又突破理論的創(chuàng)新意識(shí)。

(三)優(yōu)化學(xué)習(xí)內(nèi)容、培養(yǎng)計(jì)劃、學(xué)習(xí)環(huán)境

當(dāng)下，日本在高中階段科技人才的培養(yǎng)上面臨教材、學(xué)習(xí)資源與人才培養(yǎng)戰(zhàn)略不配套等問(wèn)題。為此，日本近些年不斷為高中科學(xué)技術(shù)教育事業(yè)的發(fā)展提供支持。

在高中階段，為了更好地培養(yǎng)科技人才，日本在學(xué)習(xí)內(nèi)容上推進(jìn)改革，具體包括以下兩大方面：一是突出科目的融合性。打破學(xué)科壁壘，推進(jìn)學(xué)科融合，特別是將數(shù)學(xué)融入其他理科學(xué)科的學(xué)習(xí)中去，學(xué)生要學(xué)會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，分析通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察得出的數(shù)據(jù)。二是注重教科書(shū)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)。信息、商業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域的技術(shù)革新快，日本注重教科書(shū)中相關(guān)內(nèi)容的及時(shí)更新，并提出與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)輔助資料。

日本高中科技人才培養(yǎng)計(jì)劃的改革也獨(dú)具一格。全球科學(xué)高中計(jì)劃(SSH)在日本選擇數(shù)理學(xué)科成績(jī)優(yōu)異的高中生作為科技人才培養(yǎng)的對(duì)象。該計(jì)劃注重合理安排高中生的三年時(shí)間，每一個(gè)階段對(duì)學(xué)生均作相應(yīng)能力的要求，階段性地推進(jìn)科技人才的培養(yǎng)。表1為北海道札幌啟成高中科技人才培養(yǎng)計(jì)劃。

表1 日本北海道札幌啟成高中科技人才培養(yǎng)計(jì)劃

日本高中階段的科技人才培養(yǎng)計(jì)劃呈現(xiàn)出階段性、目標(biāo)性強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)，其階段性的培養(yǎng)目標(biāo)注重提升學(xué)生的綜合能力和知識(shí)運(yùn)用能力。

此外，日本著力為學(xué)生提供與科技發(fā)展相適應(yīng)的學(xué)習(xí)環(huán)境。2005年，日本為所有高中的教室配備電腦、大型顯示器、MIDI系統(tǒng)。2019年開(kāi)始，日本大力推進(jìn)信息技術(shù)進(jìn)校園，為每一個(gè)在校學(xué)生提供一臺(tái)電腦終端并配備高速大容量通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這為學(xué)生的學(xué)習(xí)生活帶來(lái)了改變，一是突出學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體性地位，幫助學(xué)生進(jìn)行課題的設(shè)定、信息的收集和整理分析以及論文的寫(xiě)作指導(dǎo)。二是在具體的科目學(xué)習(xí)上，提升學(xué)習(xí)內(nèi)容的可接受性，如將數(shù)學(xué)的函數(shù)和圖形的變化可視化。三是教師在教學(xué)中可以掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，學(xué)生也可以根據(jù)自己的需要設(shè)定自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃。

三、對(duì)我國(guó)高中科技人才培養(yǎng)的啟示

科技人才是社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力。當(dāng)下，我們需要認(rèn)清科技人才培養(yǎng)的階段定位問(wèn)題，重視高中階段對(duì)于科技人才塑造的重要性。因此，通過(guò)對(duì)日本高中階段科技人才培養(yǎng)事業(yè)發(fā)展路徑的梳理，我們得到以下幾方面的啟示。

(一)加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，提供政策經(jīng)費(fèi)支持

我國(guó)首先應(yīng)將高中階段的教育也納入科技人才的培養(yǎng)體系中，構(gòu)建高中與大學(xué)銜接的一體化培養(yǎng)體系，為國(guó)內(nèi)科技人才隊(duì)伍的建設(shè)儲(chǔ)備力量。其次，應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃高中階段科技教育的發(fā)展方向。在遵循教育基本原則的前提下，高中的科技人才培養(yǎng)目標(biāo)要配合國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略、盡可能滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展對(duì)科技人才的需求，促進(jìn)育人目標(biāo)的一致性。最后，制定高中科技人才培養(yǎng)的支持計(jì)劃。日本高中科技人才培養(yǎng)事業(yè)之所以發(fā)展良好，最重要的原因就是日本在確定人才培養(yǎng)的方向性后提供了相應(yīng)的政策支持。制訂實(shí)施性、引導(dǎo)性強(qiáng)的指導(dǎo)方針政策是推動(dòng)高中科技人才培養(yǎng)的當(dāng)務(wù)之急，具體可表現(xiàn)為推動(dòng)科研平臺(tái)建設(shè)、促進(jìn)高校等組織與高中交流合作，為學(xué)生提供國(guó)際交流機(jī)會(huì)等措施，同時(shí)投入穩(wěn)定的經(jīng)費(fèi)為學(xué)生配備實(shí)驗(yàn)儀器、提供信息化的學(xué)習(xí)環(huán)境等。

(二)推動(dòng)學(xué)科融合，增加實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)高中的教學(xué)仍以單科教學(xué)為主，一方面，單科教學(xué)確實(shí)有助于學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，但另一方面，單科教學(xué)不利于學(xué)生的發(fā)散性思維和多學(xué)科視角的培養(yǎng)。因此在高中階段打破學(xué)科界限，從核心課程或廣域課程的編制原則出發(fā)，促進(jìn)理科各學(xué)科的融合交叉是很有必要的。新時(shí)代的科技人才不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還要有將理論運(yùn)用于實(shí)踐的能力。然而當(dāng)下我國(guó)高中的理科課堂理論課與實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間配比不協(xié)調(diào)，實(shí)驗(yàn)課仍是教師實(shí)驗(yàn)示范為主，學(xué)生缺少實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，這在一定程度上阻礙了學(xué)生能動(dòng)性的發(fā)揮和操作能力的培養(yǎng)。因此，我們應(yīng)當(dāng)為學(xué)生提供更多的理科實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，提升學(xué)生動(dòng)手操作能力，讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)接觸到實(shí)驗(yàn)設(shè)備，此外，還應(yīng)將實(shí)驗(yàn)成績(jī)納入學(xué)期成績(jī)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中，綜合考量學(xué)生的科技能力，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證理論，創(chuàng)新理論。

(三)以生為本，營(yíng)造創(chuàng)新發(fā)展空間

填鴨式和灌堂式的教學(xué)模式不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科技的積極性。首先，我們應(yīng)以學(xué)生為本，以課程內(nèi)容和教學(xué)模式的改革作為落腳點(diǎn)，將科技知識(shí)與學(xué)生的日常生活聯(lián)系起來(lái)，保證課程內(nèi)容的趣味性、科學(xué)性以及循序漸進(jìn)性，幫助學(xué)生發(fā)揮自身的能力性。其次，我們要為學(xué)生提供創(chuàng)新發(fā)展的空間，如提供課題研究和科技夏令營(yíng)等項(xiàng)目。學(xué)生可以選擇自己感興趣的問(wèn)題，通過(guò)資料查找、課題設(shè)計(jì)、課題論文撰寫(xiě)等培養(yǎng)問(wèn)題意識(shí)、學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S邏輯。同時(shí)，還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生參與科技比賽或科技夏令營(yíng)等項(xiàng)目并展示自己的研究成果。

(四)建構(gòu)高中與大學(xué)合作教學(xué)的機(jī)制

建構(gòu)高中與大學(xué)的合作機(jī)制，應(yīng)注重以下三點(diǎn)：第一，探索多元化的高考選拔模式。不論是教育方式還是教育結(jié)果，無(wú)不受制于大學(xué)招生這根指揮棒。大學(xué)可考慮根據(jù)自身需要制訂多元化的招生標(biāo)準(zhǔn)，比如將高水平的科技競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)或發(fā)明專(zhuān)利作為加分項(xiàng)，或是增加小論文等考核方式，考查學(xué)生的思考能力、判斷能力和問(wèn)題解決能力。第二，大學(xué)為高中科技人才的培養(yǎng)提供師資支持。一方面，可以由大學(xué)派遣理科教師定期授課或開(kāi)展科技講座；另一方面，大學(xué)為中學(xué)教師做系統(tǒng)培訓(xùn)，傳授最前沿的科技知識(shí)、科學(xué)的研究方法等。第三，大學(xué)應(yīng)為高中學(xué)生提供基礎(chǔ)儀器設(shè)備等資源的使用權(quán)，從而培養(yǎng)一部分高中生成為我國(guó)科技事業(yè)發(fā)展的后備軍。