美國(guó)為世界矚目的一大亮點(diǎn)是其強(qiáng)大的科技創(chuàng)新能力，如層出不窮的高科技產(chǎn)品，年年榜上有名的科學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)得主。但是很多人不知道，美國(guó)基礎(chǔ)教育中有.支有生力量，對(duì)美國(guó)科技創(chuàng)新能力的形成有著不可小視的貢獻(xiàn)，這就是美國(guó)的數(shù)理科技高中或者被直譯為STEM高中（STEM high school）。[STEM四個(gè)字母，分別代表科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）——編者]

我們僅以紐約市的“三駕馬車”——史岱文森、布朗克斯、布魯克林技術(shù)三所選拔性高中為例，從20世紀(jì)40年代起總共為世界提供了14位諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)得主。僅1938年成立的布朗克斯高中一家，就有7位校友先后獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，1位獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。除此之外，這所高中的校友還有29位任國(guó)家科學(xué)院院士，22位任國(guó)家工程院院士。布朗克斯高中不僅在科學(xué)和數(shù)學(xué)教育方面卓有成效，其人文教育也久負(fù)盛名，先后貢獻(xiàn)了7位普利策獎(jiǎng)（頒發(fā)給新聞寫作、文學(xué)寫作、音樂創(chuàng)作）獲得者，其校友中不乏作家、律師、內(nèi)科醫(yī)生、教育家、藝術(shù)家、演員以及經(jīng)濟(jì)和政府領(lǐng)導(dǎo)者。而史岱文森科學(xué)高中的校友中，有4位獲得了生理學(xué)和醫(yī)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、化學(xué)等3個(gè)項(xiàng)目的諾貝爾獎(jiǎng)，許多還成為美國(guó)科學(xué)、數(shù)學(xué)、政府、法律、藝術(shù)和音樂等領(lǐng)域的精英。布魯克林科技高中的校友除了有兩位斬獲諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)外，還取得了很多輝煌的成就，例如發(fā)明了數(shù)碼照相機(jī)，研發(fā)了GPS系統(tǒng)，駕駛了挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)，發(fā)現(xiàn)了宇宙大爆炸理論的新證據(jù)，發(fā)明了汽車的新能源，研發(fā)了青霉素的批量生產(chǎn)等等。

自上世紀(jì)80年代，新的一批數(shù)理、科技高中涌現(xiàn)出來，尤其是以立法形式誕生的眾多“州長(zhǎng)學(xué)校”，催生了眾多我們今天所熟知的數(shù)理科技高中。目前，美國(guó)這類學(xué)校已超過100所，它們有自己的聯(lián)盟組織————National Consortiumof Secondary STEM Schools，用以共享和協(xié)調(diào)聯(lián)盟內(nèi)的資源、信息和技術(shù)，這類學(xué)校已經(jīng)成為高中階段培養(yǎng)科技人才的中堅(jiān)力量。

美國(guó)數(shù)理科技高中的教育理念和課程設(shè)置

美國(guó)的精英教育思想，大致可以描述為從注重經(jīng)典和文理兼得的“自由（博雅）教育”到開拓未來的“探究應(yīng)用教育”的變革。即使在今天美國(guó)的頂級(jí)大學(xué)中，也留存了這樣的不同側(cè)重，耶魯大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)等側(cè)重于前者，哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院、賓夕法尼亞大學(xué)、康乃爾大學(xué)等側(cè)重于后者。STEM高中，總體上走的是后者的道路。其中，也有偏“理”的數(shù)理高中和偏“工”的科技高中之分雖然STEM高中突出了專業(yè)化人才培養(yǎng)，但是，在當(dāng)今大量數(shù)理科技高中的課程中，也滲透了打通文理的思想。STEM教育本身就暗含了貫通學(xué)科的理念，強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程、技術(shù)的融合，而不是簡(jiǎn)單‘疊加，在STEM中加入“A”（Art，藝術(shù)）成為STEAM，體現(xiàn)了藝術(shù)在科技創(chuàng)新思維中的作用。因此人才的專業(yè)性只是一個(gè)側(cè)面，高中課程的設(shè)置充分地尊重人才的個(gè)性化和多學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)的融會(huì)貫通，則體現(xiàn)在必修和選修課按照個(gè)人特長(zhǎng)和興趣的合理搭配上。尤其要強(qiáng)調(diào)的是，人文社會(huì)學(xué)科更注重把握事物的整體和事物之間的關(guān)聯(lián)，從而彌補(bǔ)了單純的科學(xué)體系和技術(shù)分析帶來的局限，這對(duì)于想象創(chuàng)造力的拓展有直接的意義。在課程設(shè)置上，數(shù)理科技高中大致有如下特點(diǎn)：

1.豐富的課程設(shè)置

數(shù)理科技高中課程豐富，體現(xiàn)在學(xué)科門類的多樣齊全，如布朗克斯高中的課程，單單生物課就有八個(gè)方向可供選擇：醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、環(huán)境研究、有機(jī)體水平生物學(xué)、分子與細(xì)胞水平的生物學(xué)、刑偵科學(xué)、生活與健康和心理學(xué)。布魯克林技術(shù)高中為11、12年級(jí)學(xué)生提供豐富的專業(yè)選項(xiàng)，如航天工程、建筑學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)學(xué)預(yù)科、生物科學(xué)、化學(xué)、土木工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)電工程、環(huán)境科學(xué)、工業(yè)設(shè)計(jì)、律師、數(shù)學(xué)、傳媒與藝術(shù)以及社會(huì)科學(xué)。

此外，這些學(xué)校還鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)各自需求、興趣、志向，利用各種課內(nèi)和課外的機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)。課外活動(dòng)成為延伸學(xué)生探究興趣和促進(jìn)學(xué)生個(gè)人發(fā)展的重要因素。各類“興趣俱樂部”成為特殊才能發(fā)展的重要平臺(tái)。在這些選拔性高中，上百個(gè)興趣小組中，不乏高端的數(shù)理和科技小組。學(xué)校的試驗(yàn)設(shè)施和設(shè)備，為這些活動(dòng)提供了科研的保障。

2.嚴(yán)格的專業(yè)要求

首先，這些高中的專業(yè)要求和一般高中以單科成績(jī)作為主要學(xué)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)形成鮮明對(duì)照，這些高中是從更高端的專業(yè)技能發(fā)展來設(shè)置課程的。比如，在布魯克林技術(shù)高中，所有新生都要學(xué)電腦制圖，因?yàn)檫@是當(dāng)今工程技術(shù)人員的基本功。9，10年級(jí)期間，所有的學(xué)生都要學(xué)習(xí)核心課程，并巨通過在設(shè)備齊全的實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)中心、工作坊和理論班進(jìn)行實(shí)踐操作來進(jìn)一步加強(qiáng)基本技能。專業(yè)訓(xùn)練的特點(diǎn)是知識(shí)技能的系統(tǒng)性和與之相關(guān)的循序漸進(jìn)的課程體系。比如，在剛剛介紹的布朗克斯科學(xué)高中的生物課程中，分子生物學(xué)方向，高中4年是一個(gè)由微觀生物學(xué)、有機(jī)化學(xué)、APt物學(xué)、“后AP遺傳學(xué)”、生物研究項(xiàng)目5門課構(gòu)成的一個(gè)系列；在心理學(xué)方向，學(xué)生可以選擇APjb理學(xué)、后APJL童心理學(xué)/變態(tài)心理學(xué)、動(dòng)物行為、生物學(xué)或社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目5門課的套餐。

再次，數(shù)理科技高中的專業(yè)性還在于依托大學(xué)的支持，直接讓學(xué)生在大學(xué)修課，從事研究，受大學(xué)的學(xué)術(shù)氛圍的浸潤(rùn)和熏陶。比如紐約市的數(shù)理科技高中、伊利諾州的數(shù)理學(xué)院（IMSA）、北卡羅來納州的數(shù)理高中等，都得益于本地區(qū)豐富的高校資源和科技創(chuàng)新孵化園的支持。

3.自主的學(xué)業(yè)選擇

所有選拔性數(shù)理科技高中都把追求卓越作為重要的要求。但是，這些學(xué)校比一般高中更重視個(gè)性化，也就是說，個(gè)人按照自己的方式找到卓越之路，而不是要求所有學(xué)生走一條路。對(duì)于學(xué)校來說，在哪門課用多少力，是否要門門第一，這都是學(xué)生自己的事情。學(xué)校不會(huì)去“微觀管理”學(xué)生。學(xué)校要管的是幫助學(xué)生確定自己的方向，實(shí)現(xiàn)符合學(xué)生智力特長(zhǎng)、個(gè)性特點(diǎn)的“最大化”發(fā)展。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的基本前提是這些學(xué)校在規(guī)定課程外，給學(xué)生留出較大的空間，讓他們按照自己的情況、興趣、愿望去設(shè)計(jì)、營(yíng)建自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)。所以，才會(huì)出現(xiàn)本來以科技為主要特色的學(xué)校卻出現(xiàn)了以寫作或音樂見長(zhǎng)的畢業(yè)生，而在社會(huì)人文為主的特色學(xué)校里，也不乏理工人才。

美國(guó)數(shù)理科技高中的教學(xué)模式和評(píng)價(jià)體系

是注重知識(shí)點(diǎn)的傳授（注重的是事實(shí)、概念、理論的掌握），還是思維方式和技能的培養(yǎng)，決定了教學(xué)的著眼點(diǎn)。一般而言，中國(guó)的教育傳統(tǒng)重視知識(shí)點(diǎn)的傳授，而美國(guó)的教育傳統(tǒng)則更側(cè)重思維方式和技能的培養(yǎng)。對(duì)美國(guó)人來說，如何思考（how to think）是比“知識(shí)點(diǎn)”（what to know）更重要的。同時(shí)，美國(guó)的教學(xué)方法始終強(qiáng)調(diào)“個(gè)人體驗(yàn)”在學(xué)習(xí)和知識(shí)建構(gòu)中的重要性。相比之下，中國(guó)教育觀念中的知識(shí)是“客觀”的，知識(shí)是凌駕于個(gè)人的主觀體驗(yàn)和詮釋之上的權(quán)威體系。這種差異在美國(guó)數(shù)理科技高中的教學(xué)方法中也充分體現(xiàn)出來。總結(jié)起來，數(shù)理科技高中的教學(xué)方法是與培養(yǎng)探究精神和探究能力、批判性思維和創(chuàng)意思維的目標(biāo)密切相關(guān)的。歸納起來，其教學(xué)策略有如下3個(gè)特點(diǎn)：

1.直接切入學(xué)科和行業(yè)領(lǐng)域的本質(zhì)和內(nèi)涵

教學(xué)從直接經(jīng)驗(yàn)開始，是杜威很早提出的理念。所以，許多高中的第一年不是學(xué)習(xí)知識(shí)，而是掌握探究實(shí)踐的基本功，筆者訪問這類學(xué)校的一個(gè)突出感受是，這些學(xué)校的教學(xué)擺脫了圍繞教科書的教學(xué)模式，增強(qiáng)了參與式學(xué)習(xí)方式，要求學(xué)生主動(dòng)去感受、揣摩如何界定問題，如何做實(shí)地觀察或做試驗(yàn)設(shè)計(jì)，如何收集數(shù)據(jù)，如何論證，如何評(píng)斷知識(shí)、論斷的效度和真?zhèn)?，等等。在社?huì)學(xué)科領(lǐng)域，體現(xiàn)為如何獲得和解讀第一手資料；在科學(xué)領(lǐng)域，如何掌握基本的研究方法和數(shù)據(jù)分析方法；在工程技術(shù)領(lǐng)域，是學(xué)會(huì)電腦制圖、掌握電腦設(shè)計(jì)的基本要領(lǐng)；在文學(xué)方面，是原著的閱讀，從對(duì)原著的零距離“親密接觸”開始。美國(guó)高校研發(fā)的高中工程課程“項(xiàng)目引領(lǐng)學(xué)習(xí)”（Project Lead the Way，PLTW）的基本教學(xué)模式就是“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)”（project-based learning），直接切入現(xiàn)實(shí)問題的解決。

2.以研究項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和價(jià)值認(rèn)同

從問題開始，直接參與探究活動(dòng)和實(shí)踐，是這類學(xué)校的共同特征。這點(diǎn)體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先，許多課程都包含探究項(xiàng)目，從工程課程基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，到人文學(xué)科對(duì)歷史和文化的探討，都是從真實(shí)的問題開始，沒有既定的答案，只有在探究過程中獲得對(duì)問題不斷深入的理解，比較不同解決方案的優(yōu)劣。其次，到了11、12年級(jí)，數(shù)理科技高中學(xué)校會(huì)要求學(xué)生直接從事獨(dú)立研究。在美國(guó)，一般要到研究生階段才會(huì)直接參與研究課題的確定、研究設(shè)計(jì)、研究執(zhí)行、研究評(píng)價(jià)的過程，但在數(shù)理科技高中，9、10年級(jí)就開始了基本研究技能的準(zhǔn)備和課堂學(xué)習(xí)的研討，到了11、12年級(jí)，就真槍實(shí)彈地從事研究了。大部分高中的畢業(yè)研究要求是，所有學(xué)生都需要完成一個(gè)科學(xué)或工程研究項(xiàng)目；項(xiàng)目可以從提供的科技研究實(shí)驗(yàn)室中挑選一個(gè)完成，或者通過學(xué)校提供的‘導(dǎo)師計(jì)劃”（mentorship program）在企業(yè)的、政府的或大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室或技術(shù)設(shè)施里完成。科研的成果會(huì)在學(xué)校展示，在社區(qū)展示或在年度研討會(huì)上交流，優(yōu)秀的論文則會(huì)參與全國(guó)競(jìng)賽（如“英特爾科學(xué)人才搜索”）。

3.以討論、獨(dú)立研究和寫作增強(qiáng)對(duì)知識(shí)本質(zhì)的反思和對(duì)問題的批判性思維

中國(guó)有些教育工作者覺得課堂討論浪費(fèi)了教學(xué)時(shí)間，表面上看，課堂討論確實(shí)缺乏效率，有時(shí)甚至漫無邊際。但是，課堂討論的真髓是科學(xué)和民主：科學(xué)精神體現(xiàn)為，對(duì)“如何認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)世界”，“如何確定具體的觀點(diǎn)是否有效”這樣的認(rèn)識(shí)論問題有一種真實(shí)的意趣，乃至責(zé)任，意味著大家對(duì)討論的現(xiàn)象、命題、見解是需要“較真”的，不可敷衍的。民主精神則是說，討論是一種民主自由的生活方式，沒有人能壟斷知識(shí)和話語權(quán)。討論這種教學(xué)方式的背后是理性精神，理越辯越明。在討論中建立的是真正的學(xué)生思想的獨(dú)立性和主體性。美國(guó)數(shù)理科技高中的探究式教學(xué)除了討論、辯論，還強(qiáng)調(diào)論文寫作。能夠有效地提出自己的見解，組織自己的觀點(diǎn)，是衡量一個(gè)人思維能力、思維水平的重要依據(jù)。從這個(gè)意義上說，精英教育的基礎(chǔ)是獨(dú)立思維和批判性思維。

功夫在詩(shī)外——刻意經(jīng)營(yíng)創(chuàng)造力“訓(xùn)練”未必有效

在討論了數(shù)理科技高中的課程和教學(xué)后，必須指出，美國(guó)教育對(duì)科技創(chuàng)造力并沒有刻意強(qiáng)調(diào)，這一點(diǎn)涉及對(duì)創(chuàng)造力培養(yǎng)的基本認(rèn)識(shí)：“功夫在詩(shī)外”。創(chuàng)造力的發(fā)展是一個(gè)潛移默化過程，刻意經(jīng)營(yíng)的創(chuàng)造力“訓(xùn)練”未必有效。我對(duì)西方的創(chuàng)造力培養(yǎng)總結(jié)了三種理論取向[1]。而仔細(xì)分析，就能在數(shù)理科技高中的課程和教學(xué)中看到其作用。

第一種理論取向是把人的某種思維格局和人格取向（mindset）看作創(chuàng)造力的基礎(chǔ)。以討論、探究、實(shí)踐為基調(diào)的教育，培養(yǎng)了學(xué)習(xí)者的一種批判和進(jìn)取的態(tài)度，對(duì)真相的刨根問底，對(duì)未來多種可能性的不懈探索。第二種理論取向是把創(chuàng)造力的發(fā)展看作個(gè)人對(duì)世界個(gè)性化的獨(dú)特知識(shí)建構(gòu)，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造力和認(rèn)知多樣性的關(guān)系：一個(gè)人的知識(shí)結(jié)構(gòu)、思維取向足夠獨(dú)特，就可能產(chǎn)生不同于主流的創(chuàng)意。數(shù)理科技高中的教育，一方面賦予學(xué)生豐富的課程體驗(yàn)，另一方面給學(xué)生足夠的選擇空間。第三種理論取向是把創(chuàng)造力視為社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)的產(chǎn)物，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造的生成性、情境性、社會(huì)性。這一理論認(rèn)為，創(chuàng)造力是在研究實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)踐中磨礪形成的。數(shù)理科技高中超越了教科書為中心的課堂教育，而與現(xiàn)實(shí)中的科學(xué)研究和科技創(chuàng)新直接對(duì)接。因此，伊利諾州數(shù)理學(xué)院不認(rèn)為，自己的學(xué)生僅僅是“學(xué)生”，他們與一線的科技人員一樣，是探究者和未來的創(chuàng)造者。美國(guó)數(shù)理科技高中的課程和教學(xué)，涵蓋了這三種理論取向。

注釋：

[1]戴耘.《創(chuàng)造力，教育，社會(huì)發(fā)展譯叢》總序載于R.A.Beghetto和J.C.Kaufman（主編），培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力（pp.1-20）.上海：華東師范大學(xué)出版社.