李娜

[摘 要]科技創(chuàng)新人才是增強一國國際競爭力的核心力量。美國理科高中是美國在高中階段培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才后備力量的重要途徑。本文概述了美國理科高中的發(fā)展歷史，從課程、師資、學(xué)習(xí)氛圍以及學(xué)校的影響力等方面總結(jié)了理科高中的辦學(xué)特色，最后闡述了美國理科高中蓬勃發(fā)展的背后所面臨的困境。

[關(guān)鍵詞]理科高中；歷史；特點；困境

理科高中（Science， Technology， Engineering，and Mathematics High School，簡稱STEM High School），是美國特別強調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)學(xué)科領(lǐng)域教育的一類特色學(xué)校，以高中理科資優(yōu)生，即對數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物以及計算機學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)習(xí)具有濃厚的興趣，且在這些領(lǐng)域資賦優(yōu)異的高中學(xué)段的學(xué)生，為培養(yǎng)對象。進入21世紀以來，美國各界再次強調(diào)，培養(yǎng)本土的科技創(chuàng)新人才后備力量對于未來國家發(fā)展具有重要意義。在此背景之下，作為培養(yǎng)理科資優(yōu)生最為全面和系統(tǒng)的途徑，理科高中日漸受到關(guān)注。

一、美國理科高中的發(fā)展歷史

美國理科高中的起源可以追溯到1904年紐約史蒂森文特高中（Stuyvesant High School）的建立。整個20世紀見證了美國理科高中的發(fā)展歷程。

20世紀初期建立的理科高中并非以增強學(xué)生能力或者為理科資優(yōu)生提供適合的教育為目標，而是為了培養(yǎng)具有專業(yè)技能的勞動力。[1]1957年，蘇聯(lián)發(fā)射了Sputnik衛(wèi)星，這引發(fā)了20世紀后半葉以來美國教育界對科學(xué)教育的持續(xù)關(guān)注。美國政府和民眾為促進科學(xué)教育的發(fā)展提供了重要的支持。至20世紀80年代，美國的許多州相繼建立了州立理科高中。

最初，美國多個州的立法當局及教育機構(gòu)積極建立理科特色高中主要是出于對未來美國本土科技人才資源短缺的憂慮，希望借此增強美國的經(jīng)濟競爭力。1980年，美國北卡羅來納州建立了美國第一所州立寄宿制理科高中——北卡羅來納州理科學(xué)校（The North Carolina School of Science and Mathematics）。當時，北卡羅來納州州政府興建理科高中主要是基于以下三個考慮。一是一個州的經(jīng)濟繁榮越來越有賴于技術(shù)產(chǎn)品和服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為了使北卡羅來納州保持競爭優(yōu)勢，州政府建議加強高中階段的理科教育。二是提升理科資優(yōu)生的教育。無論理科資優(yōu)生當前所接受的教育能否為他們提供較為適合的教育機會，州立寄宿制理科高中一定能夠為他們提供更好的教育。三是希望通過理科高中的教育經(jīng)驗，進一步開發(fā)新的教材、教學(xué)方法和教師培訓(xùn)項目，進而惠及北卡羅來納州所有的學(xué)校。[2]隨后，鑒于普通學(xué)校，尤其是農(nóng)村地區(qū)以及教育體制不完善地區(qū)的學(xué)校，無法有效地為理科資優(yōu)生提供滿足其STEM（Science， Technology， Engineering， and Mathematics）教育需求的現(xiàn)實，美國的資優(yōu)教育研究人員以及科學(xué)家大力呼吁各州建立理科高中。

1988年，美國的理科高中已經(jīng)發(fā)展到一定的規(guī)模，一些學(xué)校開始走向聯(lián)盟，以期互相交流，討論共同關(guān)注的問題。為此，它們成立了全國非盈利性組織——美國理科特色中學(xué)協(xié)會（The National Consortium for Specialized Secondary Schools of Mathematics， Science， and Technology）。該協(xié)會現(xiàn)有機構(gòu)成員和附屬成員各100多個。機構(gòu)成員包含各理科中學(xué)，附屬成員以大專院校，基金會和公司企業(yè)為代表，他們致力于改革數(shù)學(xué)和科技教育，以推動國家出臺相關(guān)政策，促進彼此合作以及推廣優(yōu)秀的教育實踐為使命。根據(jù)該協(xié)會2004年的報告，其成員高中校中，75%是全日制學(xué)校，25%是半日制項目學(xué)校，80%為非寄宿制學(xué)校，18%實施寄宿制，另有2%兩者兼有。其中，69%的學(xué)校招收9-12年級的學(xué)生，4%招收10-12年級的學(xué)生，22%招收11-12年級的學(xué)生，還有5%的學(xué)校同時也招收小學(xué)以及初中學(xué)生。[3]

理科高中的辦學(xué)機制各異，既有公立學(xué)校也有私立學(xué)校。在所有的理科高中之中，有17所為州立寄宿制高中，它們是州政府為了保持或者是擴大本州在科技方面的競爭優(yōu)勢而建立的。這些高中具有雙重使命：一方面為理科資優(yōu)生提供滿足其需求的教育服務(wù)，確?？萍紕?chuàng)新人才后備力量的形成；另一方面促進整個州的公立教育的發(fā)展，尤其是數(shù)學(xué)和科技教育的發(fā)展。

就辦學(xué)模式而言，理科高中可以分為兩類：一是提前進入大學(xué)學(xué)習(xí)的高中，二是獨立高中。學(xué)校的性質(zhì)根據(jù)授權(quán)建立該校的法律而定。提前進入大學(xué)學(xué)習(xí)的高中坐落于大學(xué)之中，采用“校中?！钡男问?，隸屬于所在大學(xué)。其中，一些高中的學(xué)生事實上已注冊進入大學(xué)。獨立高中或坐落于大學(xué)，或有獨立校園。這類高中擁有自治管理的權(quán)利，學(xué)校的課程開發(fā)以及教職工的聘用不必受大學(xué)的監(jiān)督。

理科高中的建立集中地反映了美國政治、經(jīng)濟以及教育發(fā)展的需要。無論學(xué)校的辦學(xué)機制與模式有何差異，理科高中創(chuàng)建了強調(diào)理科教育的學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生提供了更高層次的培養(yǎng)。

二、美國理科高中的特點

第一，正如其名，美國的理科高中更加關(guān)注理科教育。除了各州高中畢業(yè)要求中所規(guī)定的三年實驗科學(xué)以及三年數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí)之外，這些學(xué)校為學(xué)生提供了修習(xí)更多的數(shù)學(xué)和科學(xué)課程的機會，而且很多學(xué)校的畢業(yè)要求中明確規(guī)定了學(xué)生必須修習(xí)的理科課程的數(shù)量。根據(jù)美國學(xué)者對美國州立寄宿制理科高中調(diào)查的結(jié)果（Steven I. Pfeiffer， J. Marguerite Overstreet， and Andrew Park，2010），16所理科高中所開設(shè)的自然科學(xué)學(xué)科的課程平均為34門（各個學(xué)校19～60門不等），數(shù)學(xué)學(xué)科的課程平均為21.11門（各個學(xué)校10～50門不等）。如此之多的理科課程遠遠超過了傳統(tǒng)高中所開設(shè)的相應(yīng)學(xué)科的課程數(shù)量。此外，這16所理科高中之中，有13所學(xué)校（占81.25%）規(guī)定了數(shù)學(xué)學(xué)科必修課程的數(shù)量。這13所學(xué)校的畢業(yè)要求中規(guī)定的數(shù)學(xué)學(xué)科的必修課程數(shù)量平均為3.12門（各個學(xué)校要求學(xué)習(xí)1-6門不等）。7所學(xué)校（占43.75%）規(guī)定了自然科學(xué)學(xué)科必修課程的數(shù)量。這7所學(xué)校的畢業(yè)要求中規(guī)定的自然科學(xué)學(xué)科的必修課程數(shù)量平均為5.36門（各個學(xué)校要求學(xué)習(xí)3-10門不等）。[4]

第二，理科高中的學(xué)生所學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)和科學(xué)課程不僅范圍廣，而且內(nèi)容難度大，要求高。許多課程已經(jīng)達到了大學(xué)相應(yīng)學(xué)科的課程標準。一些坐落于大學(xué)的理科高中的學(xué)生有時則直接與大學(xué)的學(xué)生一同上課，使用相同的教學(xué)內(nèi)容。

此外，鑒于AP（Advanced Placement）課程的教學(xué)具有一定的應(yīng)對AP測試的傾向，理科高中只選取了其中一部分作為課程。而理科高中自行開發(fā)、設(shè)置的課程超越了AP課程的課業(yè)要求，更多地強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的實驗與研究能力。因此，科學(xué)研究也成為理科高中課程中最具特色的一部分。據(jù)統(tǒng)計，各所理科高中為學(xué)生提供了不同層次的科研機會。Steven I. Pfeiffer 等人（2010）的研究還顯示，在所調(diào)查的16所州立寄宿制理科高中之中，有13所學(xué)校（占81.25%）為學(xué)生提供初級或者是中級的科研機會，11所學(xué)校（占68.75%）提供高級的科研機會；14所學(xué)校（占87.5%）為學(xué)生參與的科研項目提供了外部實驗設(shè)備和資源。每周，學(xué)生在實驗室進行實踐研究的平均時間為6.19個小時（各個學(xué)校2～8小時不等），而美國普通的公立學(xué)校并不會為學(xué)生提供這種研究機會。[5]

理科高中課程的深度還體現(xiàn)在其整合性方面。各學(xué)校依據(jù)培養(yǎng)目標開發(fā)了整合型課程，以期培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)研究中借助數(shù)學(xué)工具，并綜合運用理科知識，解決實際問題的能力。例如，美國弗吉尼亞州的托馬斯·杰斐遜克理科高中（Thomas Jefferson High School for Science and Technology）中開設(shè)的《地理系統(tǒng)》（Geosystems）課程就很好地體現(xiàn)了各學(xué)科內(nèi)容的整合。[6]該課程將生物，化學(xué)，物理以及數(shù)學(xué)學(xué)科的內(nèi)容進行綜合，要求學(xué)生在掌握一定的生物、化學(xué)和物理知識的基礎(chǔ)之上，運用數(shù)學(xué)技能解決課程中討論的溫室效應(yīng)、臭氧減少和生物多樣性銳減等現(xiàn)實問題。

第三，美國理科高中的教師隊伍的專業(yè)素養(yǎng)過硬且經(jīng)驗豐富。理科高中的教師由全職教師和兼職教師兩部分組成。兼職教師主要包含學(xué)生的導(dǎo)師、訪問學(xué)者以及其他非全職的教師等。

理科高中教師的平均學(xué)歷水平高于普通高中的教師。他們幾乎都具有碩士學(xué)歷，或者是專業(yè)領(lǐng)域的同等學(xué)歷。一些學(xué)校也有一半左右的教師擁有博士學(xué)歷，或者是某一專業(yè)領(lǐng)域的最高學(xué)歷。這體現(xiàn)了研究型教師的標準，也為教師開展深度教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。美國理科高中一些教師的專業(yè)水平已達到相應(yīng)專業(yè)的大學(xué)教師的標準，但是理科高中更具有挑戰(zhàn)性的工作環(huán)境吸引著他們。此外，理科高中各個部門的工作人員也都是具有相關(guān)背景的專業(yè)人員，以期為學(xué)生提供最為專業(yè)和及時的服務(wù)。美國各行各業(yè)的成功人士如科學(xué)家、著名作家等也積極參與到理科高中的創(chuàng)建與培養(yǎng)中，并作為訪問學(xué)者、導(dǎo)師等為培養(yǎng)理科資優(yōu)生提供了豐富的教育資源。他們之中不乏國家科學(xué)領(lǐng)域一些重要獎項的獲得者，例如伊利諾伊州理科高中（Illinois Mathematics and Science Academy）的創(chuàng)建人之一Leon Lederman教授就是1988年諾貝爾物理學(xué)獎的獲得者。[7]

經(jīng)驗豐富是美國理科高中教師的另一個特點。在理科高中工作的教師大都具有一定年限的工作經(jīng)歷，一些教師已是各個專業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)秀教師。每所理科高中的教師隊伍中都有國家級或地區(qū)級學(xué)科專業(yè)組織機構(gòu)的成員，如某學(xué)科領(lǐng)域大學(xué)委員會專家成員等。

第四，美國理科高中與校外的組織建立了密切的合作伙伴關(guān)系。大學(xué)、公司企業(yè)以及校友會等組織都參與到理科高中的項目活動之中。其中，一些合作機構(gòu)為學(xué)校的某一項活動提供支持，如為學(xué)校舉辦各種競賽提供贊助和獎勵，也有一些機構(gòu)長期為學(xué)校師生的教學(xué)和科研活動提供幫助。在這一方面，大學(xué)的作用最為突出。坐落于各大學(xué)校園的理科高中能夠利用大學(xué)的教師資源和教學(xué)設(shè)施，這減輕了理科高中雇傭與管理學(xué)校教職員工或者是配備大量實驗室的需求。南卡羅來納州理科學(xué)校（The South Carolina Governor's School for Science and Mathematics）每年暑假為即將升入高三年級的學(xué)生提供為期6周的校外學(xué)習(xí)項目，許多學(xué)生能夠在此期間參與南卡羅來納州各所大學(xué)中教授的實驗研究項目。[8]不僅如此，大學(xué)也為理科高中的學(xué)生提供了感受大學(xué)文化氛圍的機會。目前，已經(jīng)有14所州立寄宿制理科高中與所在地區(qū)科研院所、國家級實驗室等建立了合作關(guān)系。

此外，校友主要通過贊助教育項目，設(shè)立獎學(xué)金以及親身參與教育活動，為學(xué)生提供廣泛的信息資源以及職業(yè)發(fā)展咨詢服務(wù)等。

第五，美國理科高中的學(xué)習(xí)氛圍與眾不同。在這些學(xué)校中，師生積極參與教育的各個環(huán)節(jié)，他們之間的交流更為頻繁與深入。在此過程中，理科高中的學(xué)生深受其教師的影響，對于理科學(xué)習(xí)的興趣更加濃厚。學(xué)生樂于花大量的時間與精力與那些知識淵博并關(guān)注他們興趣發(fā)展的教師溝通，課后學(xué)生纏住教師追根問底的情形也十分常見。當學(xué)生在教師指導(dǎo)下成功完成科研項目時，雙方共同的幸福感驟然上升，這也得以解釋為什么即便是暑假，許多學(xué)生仍癡迷于科研而不愿離開校園，即便是在快餐店也專注于自己的研究。[9]此外，理科高中為熱愛理科學(xué)習(xí)的學(xué)生提供了相互交流，共同探索，分享學(xué)習(xí)快樂的廣闊空間。在一種十分平等和自由的學(xué)習(xí)環(huán)境中，教師的教學(xué)不再以講授傳統(tǒng)的知識和維護自身權(quán)威為特點，轉(zhuǎn)而更加關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，及其解決問題的責(zé)任意識和能力，更著力于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維與學(xué)習(xí)技能。

第六， 美國理科高中對整個地區(qū)理科教育的發(fā)展發(fā)揮著積極的輻射作用。各州對理科高中的發(fā)展投入重金，這些學(xué)校也通過開展一系列的拓展性和充實性活動來推動本州理科教育的整體改革與發(fā)展。通過舉辦各類活動，這些學(xué)校將自身在理科教育中總結(jié)的經(jīng)驗進一步推廣。例如，伊利諾伊州理科高中（Illinois Mathematics and Science Academy）開展的拓展性項目遍及整個伊利諾伊州，且實施在線學(xué)習(xí)，這些項目激發(fā)了該地區(qū)中小學(xué)學(xué)生對理科學(xué)習(xí)的興趣，提高了他們的學(xué)習(xí)成就；[10]北卡羅來納州理科高中（The North Carolina School for Science and Mathematics）開展了豐富的校外項目，它們成為提高K-12年級教育質(zhì)量的合作性力量，尤其是提高了農(nóng)村和偏遠地區(qū)的教育質(zhì)量；[11] 緬因州理科高中（The Maine School of Science and Mathematics）則針對5～9年級中對理科學(xué)習(xí)感興趣的學(xué)生開設(shè)了暑期培養(yǎng)項目[12]，等等。

理科高中的高質(zhì)量培養(yǎng)不僅增強了學(xué)生的理科學(xué)習(xí)興趣，使其科研能力以及創(chuàng)造性解決問題的能力格外突出，更使他們能夠充滿自信地去面對更有挑戰(zhàn)的大學(xué)學(xué)習(xí)與科學(xué)研究事業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，99%的理科高中畢業(yè)生進入大學(xué)，其中學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程和技術(shù)專業(yè)的比率也高于普通高中。此外，80%的學(xué)生表示將繼續(xù)攻讀碩士或者是博士學(xué)位。[13]

三、美國理科高中的發(fā)展所面臨的困境

盡管美國理科高中的成果不凡，但是由于辦學(xué)機制的差異，他們不同程度地面臨著公眾支持度不足，教育資源及辦學(xué)資金缺少等問題。

美國理科高中的興建與發(fā)展所面臨的最大的挑戰(zhàn)可能就在于整個國家對于卓越（excellence）之概念的模糊理解。[14]一方面，美國民眾認識到通過確保最優(yōu)秀的學(xué)生進入理科高中，為他們提供高水平的教育是滿足全球化時代美國科技發(fā)展需求的重要途徑。然而，與此同時，人們又對此持有懷疑的態(tài)度，認為幫助少部分資優(yōu)學(xué)生實現(xiàn)卓越發(fā)展，這一定程度上帶有精英主義與不公平的色彩。因此，地方當局和公眾有時候阻撓對理科高中的支持。因為在他們眼中，這些“精英學(xué)校”掠奪了提供給一般學(xué)生的教育資源。此外，理科高中無法使用有效的鑒別方法對理科資優(yōu)生進行選拔，無法為在校學(xué)生提供充分的支持也是公眾對理科高中的發(fā)展持觀望態(tài)度的原因。

除上述因素之外，理科高中的發(fā)展還受制于教育硬件與軟件資源以及辦學(xué)資金的不足。由于科研的需要，理科高中通常要求具備高質(zhì)量的實驗室。理想的實驗室要能夠承擔多種實驗項目、創(chuàng)新性研究學(xué)習(xí)、小組合作研究以及在線交流等學(xué)習(xí)任務(wù)，而且設(shè)備齊全。按照上述標準，為普通的學(xué)校配備綜合性實驗室的花費就十分高昂，而理科高中實驗室建設(shè)的費用將更高。因此，理科高中所在學(xué)區(qū)常常不愿意將大量的資金投入到理科高中的建設(shè)以及后續(xù)發(fā)展之中。不僅如此，理科高中的有效教學(xué)極大地依賴于高質(zhì)量的課程。為此，學(xué)校需要投入大量的人力和財力積極開發(fā)具有創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性的課程。作為地區(qū)理科教育的領(lǐng)導(dǎo)力量，理科高中還承擔著整個地區(qū)理科教育的改革、推廣活動以及對理科教師專業(yè)發(fā)展的培訓(xùn)任務(wù)，這無疑又增加了理科高中的經(jīng)費開支。

參考文獻

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[10]Illinois Mathematics and Science Academy. About IMSA[EB/OL].https：//www3.imsa.edu/about，2010-8.

[11]The North Carolina School for Science and Mathematics. Distance Education and Extended Programs （DEEP） [EB/OL].http：//www.ncssm.edu/drupal/？q=distance-education/what-deep， 2010-8.

[12]The Maine School of Science and Mathematics. Outreach Introduction[EB/OL].http：//www.mssm.org/outreach/， 2010-8.

（責(zé)任編輯 甘 璐）