青少年阶段科技创新人才早期培养问题探讨

                                                           姜联合

胡锦涛总书记在全国科技创新大会上指出要进一步完善人才发展机制，坚持尊重劳动、尊重知识、尊重人才、尊重创造的重大方针，统筹各类人才发展，建设一支规模宏大、结构合理、素质优良的创新人才队伍。全国科技创新大会中指出要充分开发和利用教育资源促进青少年科技创新人才培养。青少年是创新科技人才成长的重要阶段，也是人性品格以及兴趣爱好培养的重要时期，科技创新性人才的早期培养更多是从青少年人才的教育开始。基于青少年特点和创新性人才要素，在青少年创新性人才的早期科技教育活动项目中，注重科学教育的功能实现，即开拓视野，提高素质，启迪灵感；在项目的实施过程中，注重科学态度的量化训练；项目体验过程中，注重“科学记录”在科学教育活动中的重要性；在项目的选择上，注重科学疑难问题对青少年兴趣的引导。科技创新人才早期培养应基于以下几个方面：开拓科学视野，培养独立思考的科学精神、科学实践过程的规范引导、科学态度的量化训练、典型科技教育项目的筛选、科技教育课程的设计和开发。

一、实现科技创新人才早期培养过程的关键要素

（一）创新性人才的特征要素

创新性人才需具备博专结合的专业知识、多元的思维结构、积极的个性品质、一定的创新能力【1】。博专结合的知识体系是创新活动的源头之水；多元的思维结构是创新活动的核心要素，包括逻辑性思维、发散性思维、集聚性思维、联想性思维、批判性思维、逆向性思维、类比性思维、辩证性思维、直觉、灵感的等；积极的个性品质是推进创新活动的动力源泉，较强的好奇心、求知欲、抱负心、进取心和自信心，勤奋钻研、严谨求实精神，勇于标新立异、不迷信权威，执着、抗挫、坚忍不拔等； 创新能力要素包括丰富的想象力、敏锐的观察力、超强的记忆力、较强的逻辑推理能力、知识应用和转化的能力、善于发现问题的能力、获取和选择信息的能力、选择和应用研究方法的能力、综合分析能力、持续学习能力、团队合作能力等。

（二）创新性人才人格早期培养

美国心理学家吉尔福特(J.Guilford)把富有创造性的人的人格特点总结为8个方面：1)有高度的自觉性和独立性2)有旺盛的求知欲3）有强烈的好奇心4）知识面广，善于观察；5）工作中讲求理性、准确性与严格性6）有丰富的想象力、敏锐的直觉，喜欢抽象思维7）富有幽默感，表现出卓越的文艺天赋8）意志品质出众，能长时间地专注于某个感兴趣的问题之中。这些人格特质都需要在青少年时期培养和形成。因此，1）要从小培养和训练学生的创新性思维，营造宽容失败、鼓励创新的社会文化氛围；2）要制定和实施培养创新人才政策；3）整合教育、科技、产业培养资源，实行“人才+项目+基地”的培养模式。

（三）实现青少年科学教育的３个重要功能

中小学科学教育主要的目的不在于教给青少年多少科学知识，而在于如何启迪学生的智慧【2】,科技创新人才早期培养的基础要实现科学教育的3个功能，即开拓青少年的科学视野，启迪青少年的科学灵感，提高青少年科学素质。具备科学视野是创新性人才培养的前提，科学灵感是启迪智慧性创造性工作的切入点，整体科学素质的提高是科技创新人才培养的基础。

（四）培养独立思考的科学精神

开展科技人才早期培养就是培养青少年鲜明的个性，做到因材施教，激发青少年的主动性和独创性，培养其自主的意识、独立的人格、批判的精神、敢于向权威挑战的勇气以及树立科学的价值观。

其中，科技创新性人才首要具备的关键要素要具有独立思考的精神，独立思考精神就是能够从多重角度或者独到的角度来分析问题和阐释现象，坚持用一贯的科学研究标准和普世价值体系来对事物进行判断，独立思考精神是一个优秀人才的必备品质【3】，人的创造力更多来源于独立思考。

（五）科学过程的规范引导

青少年在校内教育的成长过程中，所接受的科学教育是零散的、分散的，所接受的知识也是成果型的，是一种感性认识，缺乏对知识成果来源和推理过程的理性认识。因此对青少年科学教育的逻辑性引导就显得非常重要而且必要。

科学过程的规范引导是培养青少年科技创新人才必备的前提要素，要将科学研究过程的全过程贯穿到科技教育中，包括筛选课题、课题选定、研究文献获取查询、实验设计、数据获取、数据统计方法和分析、实验结果阐述、实验结论的比较分析及其问题讨论。熟悉科学文献与出版流程及论文写作的基本过程等。

（六）科学态度的量化训练

科学素养的形成是长期的，早期的科学教育将对一个人科学素养的形成具有决定性的作用【4】, 科学素养是一个优秀科技人才必备的基本素质，实践证明，科学态度是影响学生科学素养的重要因素，在科技创新人才早期培养过程中，注重对青少年严谨科学态度的训练是科技创新人才早期教育中的必不可少的环节。

在科技创新人才早期教育的过程中，注重科学记录对科学态度的量化训练，“科学记录”作为科学教育活动的一个环节，是学生科学探究活动的过程及结果的书面呈现，显示着学生亲历科学过程所留下的印迹【5】.在科学记录过程中，从资料的搜集到实验的每一个步骤、实验数据的重复验证、数据的记录和统计分析，及论文文献的掌握等环节，都体现了严谨的科学态度，科学记录的量化训练是早期人才培养中养成尊重科学原始记录的重要手段。同时科学素养和科学态度的问卷及测试训练也是科学态度量化训练的有效方式，黄颖等【6】从 “对科学的兴趣”、“对科学探究（事业）的支持”、“对资源和环境的责任心”3个指标分别在学生问卷调查、科学素养笔试题实施对科学态度的评估，澳大利亚昆士兰大学科技教育项目SPARQed人才培养项目就科学课前和课后从两个层面，即科学态度和科学过程理解，设置了科学态度的量化训练问题38项【7】。可见，国内外对在科技教育过程和人才培养中都已将科学态度的量化训练作为科技创新人才培养过程中的重要内容。

（七）典型科技教育项目的筛选

我国的科技教育资源非常丰富【8】，如何将科学技术资源成功转为科技教育资源，在资源转化过程中如何更有成效地实现科技创新人才早期培养的目标，一般来讲，在典型科技教育项目的筛选上，需特别注重科学疑难问题对青少年兴趣的引导，“自我决定理论”指出：每个个体都有自主的需求，当一个人从事的事情是来自于内在的喜好时，其行为的动机最强【3】。 同时在科技教育项目的筛选上，要注重项目易于学生对整个研究过程的理解参与，易于动手动脑参与项目实验的设计，能提出问题进行项目结果的比较，项目选择上能引导学生对实验失败或科学结果的正确认识，并能提出新的实验方案。这些将更加有利于培养创新人才的独立思考能力和批判思维。

（八）科技教育课程的设计

科技教育课程的开发和设计要充分考虑科技创新人才早期培养的特点，注重课程的目标定位、注重课程类型的系统性和全方位的展示、注重适合科技教育课程的教学方法。

科技教育课程的总体规划应为兴趣培养------实验、观察-----知识拓展-----科学过程训练-------参与科技实践活动和过程。

在课程目标定位上，充分考虑学生在科学态度和科学过程的理解，针对课堂内容，设置课前和课后问题，设置“科学职业生涯”讨论，深层次激发学生科学热情。课程教学中鼓励学生提交对科学教育经历、体验及对本科学理解的故事或学生的感受和心得，加强兴趣和对科学的理解，同时形成与科技教育课程配套的考察科目，实地体会科学实践过程，使科技教育课程逐步形成固定的教材和规范，并建立科学教育资源库和建立相关的网站。

在教学方法上注重教师的规范引导、学生的角色定位，使教与学融通，以教（学生）带学（下一届学生），互动讨论。实际操作中考虑1)注重专业学科学习方法的引导:文献和背景资料的理解；2）注重学科从点到面，从面到点的引导，逻辑思维及推理的过程；3）注重学习中科学过程、科学精神和科学生涯的引导；4）注重科学兴趣的启迪。

    课程类型可包括专项科学讲座课、科学项目参观考察课、科学生涯讨论课、DIY科学展览课和DIY科学设计课等。

二、国内外科技创新人才培养的体制机制和政策支撑

科技创新人才的早期培养涉及科技和教育两个层面，在科技创新人才早期培养的体制建设中，要提升学校的科技素质教育能力，加大科学家参与学校科技素质教育力度，诺贝尔物理学奖得主莱德曼给科学教育支招，只有让科学家参与科学教育，科学教育才搞得好。科学家切入科学教育是科技创新人才早期培养的必由之路。美国科学杂志《Science》发表主编的文章“重视科学教育”[9]：科学教育的目的需要科学家、教育工作者和决策者共同来思考，科学教育不只是把科学看成是对自然规律的发现，而是使学生具有知识和像科学家那样思维的能力。科学教育不仅要基于实证和逻辑，还需要诚信、创新和对新思想的开放。

在科学家走进学校的科技教育实践中，建立科学家和学校科技教师合作制度和科技教程的规范编著，构建合理的科学教育评估体系。在政策支撑上，建立科技创新人才早期培养的示范基地和示范项目。国内外及历史在这方面也有不少案例，在科技创新人才早期培养新课题研究中，可以开展1）国内外科技创新人才早期培养战略、政策等研究和调研；2）国内外科技创新人才早期培养模式；3）国内外科技创新人才早期培养实践过程；4）科技教育课程设计及规范探讨及国内外例证；5）科技创新人才早期培养评价体系构建；6）科技创新人才早期培养中老师和学生的角色定位；7）科技教育课程规划设计。

国与国间的竞争实际是人才的竞争，创新是决定未来竞争力的关键，而通过教育体系开发人力资源是未来创新的基础，高素质创新创业人才是建设创新型国家的核心竞争力要素。科技创新人才的早期培养，是人才培养的基础。发达国家在创新人才的早期培养中制定了国家层面的战略和规划。

“2061计划”是美国科学促进协会联合美国科学院、联邦教育部等12个机构，于1985年启动的一项面向21世纪人才培养、致力于中小学课程改革的跨世纪计划，它代表着未来美国基础教育课程和教学改革的趋势。“2061计划”在美国和两方发达国家的未来发展战略中具有极高的影响和地位，该计划认为：美国的下一代必将面临巨大的变革，而科学、数学和技术位居变革的核心，它们导致变革，塑造变革，并且对变革做出反应，它们对今日的儿童适应明日的世界十分重要。“2061计划”还提出了未来儿童和青少年从小学到高中应掌握的科学、数学和技术领域的基础知识的框架，包括主要学科的基本内容、基本概念、基本技能，学科间的有机联系，以及掌握这些内容、概念和联系的基本态度、方法和手段。由于1985年恰逢哈雷彗星临近地球，改革计划又是为了使美国当今的儿童——下世纪的主人，能适应2061年哈雷彗星再次临近地球的那个时期科学技术和社会生活的急剧变化，故取名为“2061计划”【10】。 为了实现这些目标，2010年发布了《关于造就下一代科学、技术、工程和数学创新者》报告，就充分开发学生的潜能、发现和培养所有人种的学生中的各类天才以及强化支持性的生态系统建设等方面提出了具体建议。美国还实施了RISE计划，即“科学家参与教育的对策”，确定了科学家和工程师在K-12科学教育中所担任的角色，通过这种做法，转变学校学习氛围，促进学生对科学课程的兴趣。

20世纪90年代，澳大利亚联邦政府开始推行“支持澳大利亚能力改进计划（Backing Australia’s Ability 简称BAA）”，根据该方案的规定，澳大利亚联邦政府于2003年公布了一份《澳大利亚教师：澳大利亚的未来——推进创新、科学、技术、数学发展》报告，指出了澳大利亚现行教育存在的弊端。为培养出一批优秀的科技、数学教师,并激发学生对科技、数学知识的兴趣,开发学生的创新思维,从而培养出更多的世界顶尖级科学家,澳大利亚联邦政府于2004年5月-2010年11月实施澳大利亚创新、科学、技术、数学教育推广方案(Boosting innovation,science,technolo-gy and mathematics teaching,简称BISTMT方案),并出资3880万美金以确保该方案的有效实施。该方案自2004年执行已取得不少成效,事实证明该方案的实施十分有利于澳大利亚科学、数学等教育领域的发展。2007年，澳大利亚联邦教育、科学与培训部发布了旨在促进科学教育与学习的《澳大利亚学校科学教育国家行动计划2008-2012（Australian School Science Education National Action Plan 2008 – 2012）》。该行动计划建议以全国性的合作行动来强调学校科学教育的重要性；建议全澳大利亚的学校将科学教育的改革聚焦于课程发展、改进学生测评、创新教师专业发展、实施教学标准以及增加科学教育时间等。

英国在1988年出台的《英国1988教育改革法》，将科学列为核心课程，将技术列为基础课程中仅次于现代外语的位置。在此之后，让学生更多的掌握科学精神，科学思想和科学技术，成为学校教学的一个主要目标。英国各研究理事会把科普工作的重点都放在支持中小学校的科学教育上，各自设立面向学校的科普计划。由研究人员利用最新的科技成果，开发新奇的、富于启发性的科学教材和教学方法，供学校的教师使用。

我国全民科学素质行动计划纲要（2011-2015）》实施未成年人科学素质行动中指出：完善基础教育阶段的科学教育，提高学校科学教育质量，着力提升中小学生的学习能力、实践能力和创新能力，使中小学生掌握基本的科学知识和技能，体验科学研究的活动过程，培养良好的科学态度与兴趣。其中在科学教育与培训基础工程中指出：加强教材建设，改革教学方法，形成适应不同对象需求、满足科学教育与培训要求的教材教法。加强科学教育研究，按照普及性、基础性、发展性的要求，促进科学课程的完善与发展，更新课程内容，提高中小学科学课程的教材质量，改进教学方法。以创新意识和实践能力的培养为重点，促进学习方式的变革。

三、国内外科技创新人才早期培养实践过程

（一）以澳大利亚为例，解析高端科技资源科普化——青少年科技教育项目内涵

科学教育是一个国家科学发展的重要延展，是将科学研究成果转化成提高国民科学素养的重要手段，特别是青少年处于科学价值观形成的关键时期，科学教育尤为突出重要。从澳大利亚青少年科技教育项目中可见一斑。

1、澳大利亚 CREST(CREativity in Science and Technology )教育项目，以科学兴趣促进科学素养提升

澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）是澳大利亚最大的科学教育普及机构，设立了众多的青少年科学教育项目。其中“科学家在学校”项目将科学家和学校、老师连接在一起，共同开展科学教育活动。其中CREST(CREativity in Science and Technology )教育项目的特点是在高端科技资源的背景下，充分激发学生的科学热情，以科学兴趣引导青少年科学问题的提出，并请青少年自主设计科普展项或科学实验过程，通过科学家对青少年设计项目的评估，再讨论，与青少年一起深入科技教育要点。这种科学兴趣的引导将长期持续提升青少年的科学素养。

2、昆士兰SPARQ-ed™ 项目(Students Performing Advanced Research Queensland)，以面对科学难题深入科学研究过程，体验科学研究真迪，研究结果适时应用到科学博弈中

该项目是昆士兰大学设立的青少年研究性成长项目，项目以昆士兰医学研究所研究项目为依托，对科学家在科学实验过程中遇到科学难题为基点，就科学家遇到的科学问题进行实验设计，青少年同步与科学家实验，并开展讨论会，实验结果将作为科学项目依据。项目的整个实施过程易于早期科学人才的发现。

3、澳大利亚可持续发展学校联盟（The Australian Sustainable Schools Initiative (AuSSI)），以实现国家可持续发展“科技资源”为科学问题，通过为青少年设定项目，以比较不同区域成果及展示带动青少年科学成长历程，并直接为科学发展服务

项目内容以水、能源、废物利用、生物多样性、气候变化、交通、环境等问题为主题，挖掘科技资源并集约化，对不同区域的青少年就同一个科学问题在不同区域开展实验活动，并组织青少年就实验结果的异同展开讨论，并分析原因，深入理解国家的可持续发展的战略要求。其中水样监测（Queensland Waterwatch monitoring and data ）项目是澳大利亚昆士兰州高中学生广泛参与的一个项目，该项目为相关 “水”研究科学家和科学项目也提供了重要数据。

4、昆士兰科技大学高端科技资源课程开发教育项目，以大学高端科技资源为优势，根据青少年不同年龄段特点，开发图文并茂，富于实践体验的多种科技课程，并由专职的科学交流人员每周定期到各个学校为学生授课，形成统一的高端科技资源科技课程授课规范和模式。

该项目根据前沿科学动态设置，不仅为学校提供了高端的科技资源，而且有效结合了青少年学生的课程，增加了课程的前沿学术力度，加强了学校的科学教育力度，广泛及时地提升了青少年科学素质。

（二）北京市35中科技创新人才培养实践过程

2009年9月4日温家宝总理到北京市35中调研听课，极大地鼓舞了学校的信心，怎样培养出更多更好的优秀人才，成为北京35中实践教育、思考教育的主题。

2010年，“35中科技创新人才早期培养班”在这样的背景下与中国科学院京区科学技术协会一道开展实践的。“科技创新人才早期培养班” 充分利用中国科学院高端科技资源优势、学科人才优势、学科平台优势，将中国科学院前沿学科热点转化成学校的科技课程，并将科学家的资源，全面整合到35中“科技创新人才培养班”课程内容中。包括学校课堂科技课、科学院院所实践课、科学考察和探索课等多种形式，形成“科技创新人才早期培养班”课程教学规范和教案标准。

“科技创新人才早期培养班”课程设计框架包括基础必修课、综合选修课程、中科院科技系列选修课程、研究性学习课程、社团活动课程。为保证课程落实到位，成立了课程研制领导组、建立了课程研制专家顾问组、并建立了课程发展激励机制。

在整个“科技创新人才早期培养班”的学习过程中，制定了35中科技创新人才早期培养班实施方案、中国科学院科技系列课程讲课规范，设置课科技教育课课前和课后问题，如：科技教育课程涉及学科对我们生活的影响；学科的相关概念；学科相关的书籍或杂志；本学科科学家研究生活和兴趣；科学研究与中学生的关系；科学研究的目的；开展科学研究前背景资料的调研；对实验结果的正确认识；交流在科学研究中的作用；科学研究成果的出版和发表过程。设置了科学职业生涯讨论课内容，如： 科学职业生涯的过程和讨论； 对科学家最感兴趣工作的讨论；对科学研究工作最困惑的问题讨论；描述学生心目中的科学工作等。

在“科技创新人才早期培养班”的实践过程中，贯穿了独立思考精神的训练、科学态度的训练、科学过程的规范引导。科学家直接参与了科技教育的整个过程。

2012年 科技创新人才培养进入了新阶段，35中与中科院专家一起在35中建立科学探索实验室。科学探索实验室建设目标：1）把科学知识的传授与科学探索活动、科学研究方法应用相结合。鼓励学生在日常生活中运用所学知识,领悟科学概念的物质力量。2）以学科或专题为主题，涵盖国家关注的前沿领域（生命科学、信息技术、新能源、环境保护与农业发展等），高端实验案例为导向，引领一定的科学技术方法，涵盖学科学知识，探索中体验科学研究过程，实验室配备相关仪器和常规实验技能仪器。3）凝练科学教育课程，形成规范的科学研究过程体系。4）改革教学方式,提高学生科学探究能力,注重培养全体学生的科学精神、掌握科学技能。使学生学习方式和教师教学行为由原来的偏重教师传授转变为立足学生的发展,着重于学生的主体性学习,把学习的主动权还给学生, 引导他们主要通过探究活动去认识自然,学习科学。通过学生参与科学探索实验室工作，1）激发学生对科学的兴趣,保护学生的好奇心。2）培养科学精神、态度与价值观。3）掌握科学的知识和技能。4）形成科学探究的行为和习惯。5）建立教材和学生评估系统。

四、科技教育探究式教学和课程开发

一些国际著名的科学家，包括诺贝尔奖获得者，在国际上发起了推进5岁至12岁儿童科学教育的国际联合行动，旨在帮助发展中国家开展探究式科学教育。如在1993年成立的国际科学联盟科学能力建设委员会（ICSU-CCBS），2003年成立的国际科学院联合组织探究式科学教育网络（IAP-IBSE）。多元的思维结构是创新活动的核心要素。对5-13岁儿童的探究式的科学教育在美国已经有50年的历史，并且在不断发展和改善。这些科学课程需要学生主动地参与探究，而教师是作为指导者，引导学生去研究问题。这种方法既保护了儿童生而具有的好奇心，又在有准备的教师指引下，对提高学生推理和解决问题的能力上是非常有效的。据统计，截至2006年，世界上有30多个国家开展了探究式科学教育。日本教育培养学生侧重于知识的记忆和重述，这在知识社会里是很不够的。了解知识是重要的，但是如何运用知识来解决问题更为重要。在这方面走在前列的国家是芬兰、新西兰、澳大利亚、荷兰和加拿大。在2006年国际学生评价项目报告中，也分析了学生的科学态度，因为这是国家创新能力的标志。学生对科学的态度反映了这个国家未来在科学技术方面吸引人才的数量和质量，说明公众对科学技术的理解和支持，所以人们对科学所持的态度是很重要的【11】。此外，已经证明通过探究式科学教育可以提高学生的阅读和书写能力，因为强调了在科学教育中的相互交流。

青少年科学素养的提高直接依赖于参与科技教育的课程和科学实验的活动，特别是对于科技创新人才的早期培养，校外科技教育实践课程开发和应用为针对性提高科技创新人才早期科学素质奠定重要基础。

科技教育课程规划设计应根据不同年龄段青少年的特点，将拓展青少年科学视野、启迪青少年科学灵感、培养青少年科学兴趣为目标，为科技创新人才早期培养开发适合不同年龄青少年科技教育实验课程，并在实践中应用和完善。科技教育实验教程可从日常生活背景和现象中提炼出严谨的科学问题，通过科学实验过程验证科学现象，在科学实践课程中使青少年思考科学问题，同时掌握科学方法和科学理论基础知识。实验教程可配套学生和教师两个版本，教师版着重提供实验学科背景资料，便于教师指导学生开展实验课程，学生版注重学生的实践和探究行为。每个科技实验课程可包括科学问题、背景知识、实验目的、材料和方法过程以及相关的延展思考问题。从科学现象和兴趣出发，引发出相应的科学实验内容，在课程开发设计过程中体现科学研究的全过程。同时针对青少年不同的年龄段，分类整合出不同的实验课程，整个课程从科学兴趣的培养到科学实验过程的体验以及延展引发新的问题等角度出发，逐层展开实验课程体系。科技教育实践课程开发规划路径为：凝练科学现象和问题———问题按学科分类———明确目的和实验过程及材料设备———问题思考———备用延展文献。

参考文献

1吴江，我国创新型科技人才优先发展若干问题思考.见：2011高技术发展报告。北京：科学出版社.320-321

2       徐善衍.关于中小学科学教育的理念探讨[J].科普研究,2009,(4):45-49

3       独立思考精神：优秀学者的必备品质[J]心理学报，2010,42（1）4—9

4       徐杰.小学《科学》课中的实验教学及策略研究[J].科普研究,2009,(3):54-56

5       徐杰.谈科学教育中的“科学记录”[J].科普研究,2009,(4):50-52.

6       黄颖,骆红山.对科学态度的评估及启示[J].科普研究,2010,5(1):43-47.

7       SPARQed Pre-Program Survey，http://www.di.uq.edu.au/sparq-ed

8       任福君.关于科技资源科普化的思考[J].科普研究,2009,(3):60~65

9       重视科学教育.http://blog.ci123.com/weiyu/entry/339887

10    美国科促会2061计划.http://2061.cast.org.cn

11    科学教育评价的国际发展新趋势.http://www.student.gov.cn/kjfdy/153620.shtml