日本高中科技人才培养的实践研究及启示

文∣焦炜 杨济萌

一、日本高中科技创新人才培养推进动因

(一)科技强国发展战略的支撑

1980年的《科学技术白皮书》确立了日本将科学技术立国作为基本国策这一事实，科学技术创新政策成为日本持续发展的中心一环。随着全球化发展，各个国家争先推出政策培养科技人才，日本危机意识不断加强。为此，日本对于新一代的科技人才提出新标准，要求学生不仅要掌握完备的知识、技能，还要有思考力、判断力、表现力。除了明确人才培养要求，日本政府还积极推出一系列措施，为科技创新人才保驾护航。

(二)研究队伍急需扩充

日本文部科学省在新一代人才培养检讨工作会议中提出日本科技人才的培养正处于困境之中。学生对科学技术的学习兴趣不断降低。随着年级升高，喜欢理科的学生比例持续减少。在初三还未决定以后学习方向的学生大部分都会在高三选择学习文科专业，导致日本在科技创新人才的培养上苦无后备军。[1]基于此，日本近几年大力支持科技人才培养，从中等教育阶段入手，特别是在高中教学中，一方面激起学生对科学技术的兴趣，重点激发学生学习理科的欲望；另一方面，挖掘在科学技术领域有天分的学生，为他们提供优良的发展环境，培养他们的创造力和挑战精神。日本从上述的两个改革方向出发，培养高中生在接受高等教育学习之前拥有良好的知识储备，增强其在科技领域的学习信心和探索精神，借此，不断壮大科学技术人才队伍，为日本的科技研发事业添砖加瓦。

二、日本高中科技人才培养的实践路径

(一)择优培养，以赛促学

日本政府为满足社会发展对于科技创新人才的需要，近几年在高中阶段的教育计划中大力培养科技创新人才，重点培养科技素养高、对科学技术感兴趣的学生，同时通过以赛促学的方式激励学生。

从择优培养的层面来说，“全球科学校园计划”(GSC)和“青少年科学家育成私塾”是极具代表性的计划。全球科学校园计划由大学牵头，以培养未来能在国际舞台上崭露头角的科技人才为目的，在大学所在地区的高中里选拔在科技领域成绩优异并对科学技术学习有兴趣的学生，大学为这些学生提供数理方面的教育支持。每所大学都可以根据自己的特色和学科优势为高中生提供课程或培养计划。以东京农工大学在全球科学校园计划中制定的“保护美丽地球——全球创新型科技者养成项目”为例，项目在高中选拔对科技有兴趣的优秀高中生，旨在培养他们在农学领域中发现课题的能力，并通过实际操作培养其课题解决能力。东京农工大学的全球教育院的教员承担高中生科学素养的培养任务，帮助高中生掌握科学研究必备的研究手段，带领他们接触业界专家以及最先进的研究环境。全球科学校园计划体现了日本对高中科技人才的重视，大学作为知识库和人才培育的高级场所，有针对性地在高中选拔有潜力的学生进行培养，在有限的资源范围内谋求育人成果的最优化。

“青少年科学家育成私塾”计划本着培养新一代科技创新人才为主要目的，为优秀高中生提供各种课程、实验机会。参加计划的学生在经过不同专业的课程学习后，可自主选择感兴趣的领域，在相应领域教员的帮助下得到研究及论文写作上的指导，并有机会发表自己的研究成果，从而培养创造能力、课题研究能力和相关的专业能力。

在以赛促学方面，日本政府鼓励学生积极参与国内国外两种赛事。日本每年举办的“科学甲子园”是专为高中生设置的有关数学、信息等领域的竞技。由各地方先在本地召开比赛，选拔出参赛队伍参加全国大赛，大赛分为笔试和实际操作两部分，笔试主要是有关理科知识的活用，实际操作关注学生是否能综合运用已学的知识及相关技术，考查学生的动手能力和沟通能力。[2]日本还积极鼓励高中生参加培训，通过层层选拔参加国际科学奥林匹克大赛。参与比赛有助于学生科学技术知识的活用及操作能力的养成。一方面，大赛的准备活动促使学生将所学的知识活用到实际的操作中去，实现理论与实践相结合，同时为了得出问题的最优解，学生往往会进行头脑风暴，想出新的思路、新的想法，提升学生的创造性。另一方面，学生在参赛过程将学会团队协作、沟通交流，实现竞争精神与合作精神并存。综上所述，以赛促学的培养形式推动学生全面发展，提升学生的科技素养。

(二)高中与大学协同育人

在科技创新人才的培养方面，中学难免在开设课程、教师专业程度上有不完善的地方，大学可利用资源优势帮助高中学校培养科技创新人才。此外，为了吸收高质量的科学技术人才，大学在入学考试的改革上也愈加灵活化。

大学一般组织博士生或博士后研究员来担任授课任务，为高中生提供与科学技术相关的课程或研究机会，以便学生在高中阶段对基本的科学知识有了解，在进入大学后可以与大学的专业学习无缝衔接。由于自然科学领域的课程专业度高，因此大学针对高中生提供的课程一般都呈现出引导性、趣味性强的特点，激发高中生对科技知识的学习欲望。如京都大学理学研究科在高中开设的一门课程叫作“从对猫的研究出发探讨人与动物的区别”，以“家猫和野猫的样子有什么不同”这种与学生日常生活息息相关的简单问题为出发点，向学生教授生物学和生态学方面的知识。利用学生在日常生活中经常接触到的对象引起学生的兴趣，由简入难，循序渐进地引导他们去思考、探索相应的科学知识。该课程形式以学生的成长为中心，取得了良好的效果。

除此之外，一些大学的研究所会在附近的高中招募学生作为研究助手，吸引高中生报名。大学的研究所一般是国家某些研究领域最顶尖的研究部门，高中生在此可接受前沿的科学教育。与此同时，高中还可以与大学或研究机构共享实验机器或设备。

日本高校的科技人才选拔考试的改革方向向综合性、创新性靠拢。除了通用的高考测试外，日本在入学考试中还加入了小论文、面试、技能操作等项目。同时，不少大学还引入国际科学奥林匹克竞赛的成绩作为对学生数理能力的考查标准，判断学生在掌握基本知识技能的基础上能否学以致用。日本大学入学考核标准的改革体现出理论与实践并重、注重创新的特点，激励学生在科学知识的学习过程中要锻炼自己的动手操作能力，要有从理论出发又突破理论的创新意识。

(三)优化学习内容、培养计划、学习环境

当下，日本在高中阶段科技人才的培养上面临教材、学习资源与人才培养战略不配套等问题。为此，日本近些年不断为高中科学技术教育事业的发展提供支持。

在高中阶段，为了更好地培养科技人才，日本在学习内容上推进改革，具体包括以下两大方面：一是突出科目的融合性。打破学科壁垒，推进学科融合，特别是将数学融入其他理科学科的学习中去，学生要学会运用数学方法，分析通过实验、观察得出的数据。二是注重教科书内容与时俱进。信息、商业、工业等领域的技术革新快，日本注重教科书中相关内容的及时更新，并提出与时俱进的教学辅助资料。

日本高中科技人才培养计划的改革也独具一格。全球科学高中计划(SSH)在日本选择数理学科成绩优异的高中生作为科技人才培养的对象。该计划注重合理安排高中生的三年时间，每一个阶段对学生均作相应能力的要求，阶段性地推进科技人才的培养。表1为北海道札幌启成高中科技人才培养计划。

表1 日本北海道札幌启成高中科技人才培养计划

日本高中阶段的科技人才培养计划呈现出阶段性、目标性强的特点，同时，其阶段性的培养目标注重提升学生的综合能力和知识运用能力。

此外，日本着力为学生提供与科技发展相适应的学习环境。2005年，日本为所有高中的教室配备电脑、大型显示器、MIDI系统。2019年开始，日本大力推进信息技术进校园，为每一个在校学生提供一台电脑终端并配备高速大容量通信网络系统。这为学生的学习生活带来了改变，一是突出学生在学习中的主体性地位，帮助学生进行课题的设定、信息的收集和整理分析以及论文的写作指导。二是在具体的科目学习上，提升学习内容的可接受性，如将数学的函数和图形的变化可视化。三是教师在教学中可以掌握每个学生的学习情况，学生也可以根据自己的需要设定自己的学习计划。

三、对我国高中科技人才培养的启示

科技人才是社会发展的动力。当下，我们需要认清科技人才培养的阶段定位问题，重视高中阶段对于科技人才塑造的重要性。因此，通过对日本高中阶段科技人才培养事业发展路径的梳理，我们得到以下几方面的启示。

(一)加强顶层设计，提供政策经费支持

我国首先应将高中阶段的教育也纳入科技人才的培养体系中，构建高中与大学衔接的一体化培养体系，为国内科技人才队伍的建设储备力量。其次，应统筹规划高中阶段科技教育的发展方向。在遵循教育基本原则的前提下，高中的科技人才培养目标要配合国家发展战略、尽可能满足社会发展对科技人才的需求，促进育人目标的一致性。最后，制定高中科技人才培养的支持计划。日本高中科技人才培养事业之所以发展良好，最重要的原因就是日本在确定人才培养的方向性后提供了相应的政策支持。制订实施性、引导性强的指导方针政策是推动高中科技人才培养的当务之急，具体可表现为推动科研平台建设、促进高校等组织与高中交流合作，为学生提供国际交流机会等措施，同时投入稳定的经费为学生配备实验仪器、提供信息化的学习环境等。

(二)推动学科融合，增加实验机会

当前，国内高中的教学仍以单科教学为主，一方面，单科教学确实有助于学生系统地学习，但另一方面，单科教学不利于学生的发散性思维和多学科视角的培养。因此在高中阶段打破学科界限，从核心课程或广域课程的编制原则出发，促进理科各学科的融合交叉是很有必要的。新时代的科技人才不仅要有扎实的理论基础，还要有将理论运用于实践的能力。然而当下我国高中的理科课堂理论课与实验课的时间配比不协调，实验课仍是教师实验示范为主，学生缺少实验的机会，这在一定程度上阻碍了学生能动性的发挥和操作能力的培养。因此，我们应当为学生提供更多的理科实验机会，提升学生动手操作能力，让学生有更多的机会接触到实验设备，此外，还应将实验成绩纳入学期成绩的评定标准中，综合考量学生的科技能力，鼓励学生在实验中验证理论，创新理论。

(三)以生为本，营造创新发展空间

填鸭式和灌堂式的教学模式不利于激发学生学习科技的积极性。首先，我们应以学生为本，以课程内容和教学模式的改革作为落脚点，将科技知识与学生的日常生活联系起来，保证课程内容的趣味性、科学性以及循序渐进性，帮助学生发挥自身的能力性。其次，我们要为学生提供创新发展的空间，如提供课题研究和科技夏令营等项目。学生可以选择自己感兴趣的问题，通过资料查找、课题设计、课题论文撰写等培养问题意识、学习科学研究方法，形成严谨的思维逻辑。同时，还应鼓励学生参与科技比赛或科技夏令营等项目并展示自己的研究成果。

(四)建构高中与大学合作教学的机制

建构高中与大学的合作机制，应注重以下三点：第一，探索多元化的高考选拔模式。不论是教育方式还是教育结果，无不受制于大学招生这根指挥棒。大学可考虑根据自身需要制订多元化的招生标准，比如将高水平的科技竞赛奖项或发明专利作为加分项，或是增加小论文等考核方式，考查学生的思考能力、判断能力和问题解决能力。第二，大学为高中科技人才的培养提供师资支持。一方面，可以由大学派遣理科教师定期授课或开展科技讲座；另一方面，大学为中学教师做系统培训，传授最前沿的科技知识、科学的研究方法等。第三，大学应为高中学生提供基础仪器设备等资源的使用权，从而培养一部分高中生成为我国科技事业发展的后备军。