校外科学教育何以助力科技创新后备人才培养——俄罗斯“量子智慧”儿童科技园的实践检视

肖甦，杨春雪

（北京师范大学国际与比较教育研究院，北京 100875）

科技创新的关键要素在于创新型人才的培养，科学教育是培养创新型人才、实现科技强国目标的基础。科学教育既是苏联时期儿童校外教育的传统和优势，也是21世纪第二个十年俄罗斯教育现代化的关注重点。只是有必要说明的是，1992年俄罗斯颁布的第一部《联邦教育法》中已用“儿童补充教育”替代了“校外教育”的表述。2014年，俄联邦政府颁布《儿童补充教育发展构想》，由此儿童补充教育在俄罗斯全境快速发展，到2021年其覆盖率已达77.9%。[1]科学教育作为其中的重点持续受到关注，2015年普京签署的《儿童补充教育新模式》专门提出要在全国范围内逐步建设“量子智慧”儿童科技园（以下简称“量子智慧园”），随后量子智慧园建设在政府国情咨文、国家年度教育发展报告中被多次提及。目前，量子智慧园已成为俄罗斯战略地位最高、覆盖面最广、参与人数最多的校外科学教育机构。到2022年，已有超过7.6 万名儿童在全国135 个量子智慧园接受了特色鲜明、内容丰富的校外科学教育。[2]量子智慧园在激发儿童科学兴趣、挖掘科学潜能、提升科学素养和助力国家科技创新后备人才的培养方面显示出巨大的教育活力。那么，作为在俄罗斯备受关注的校外科技教育新模式，量子智慧园如何成为助力科技创新后备人才培养的重要力量？其课程设置和教学手段有哪些亮点？又是怎样整合资源保障其持续有效地运行？探究这些问题的答案有助于为探索培养“具备科学家潜质的青少年群体”之校外科学教育实践提供经验参考。

一、量子智慧园多领域的课程分类与设置

课程体系及课程内容决定着教育教学效果，量子智慧园将课程设置作为教育教学活动的出发点。量子智慧园瞄准世界科技前沿，在宇宙航空、生物技术、能源工程、纳米技术、信息技术等13个关键领域设置专题量子园。每个量子园聚焦一种前沿技术开展教育实践，总体可分为基础学科（物理学、化学、生物学等）、高新技术（数据科学与大数据技术、高科技、信息技术等）和先进制造（汽车、航空、机器人等）三大方向。[3]

（一）强化基础学科的课程

基础研究是整个科学体系的源头，是所有技术问题的“总机关”[4]。俄罗斯一直以来都非常重视基础研究发展，并且在数学、物理学、生物学、地球科学等领域具有雄厚的实力。[5]量子智慧园遵循这一传统，为学生提供投身基础学科研究的机会，以物理学、化学、生物学、地球科学和空间科学为主要内容，开发了丰富、完备的课程（表1）。

表1 量子智慧园强化基础学科的课程群

（二）侧重高新技术的课程

高新技术的成果可以带来巨大的经济效益，不仅受到政府的高度重视，而且也得到企业的大力支持。量子园内的教育课程由科研机构、大学教授与高科技领军企业合作设计，围绕数据科学与大数据技术、高科技、信息技术、纳米技术、虚拟现实技术五大科技方向设置了如下课程（表2）。

表2 量子智慧园侧重高新技术的课程群

（三）聚焦先进制造的课程

制造业是实体经济的主体，也是技术创新的主战场。[6]推动先进制造业快速发展是俄罗斯提振经济的重要举措，而人才则是先进制造业发展的重要动能。因此，为了鼓励更多的青少年对生产制造产生兴趣，帮助其掌握先进制造行业所需的必备技能，量子智慧园专门设立了以陆路交通、无人飞行器、机器人、工业设计、宇宙航空为主要方向的量子园，其课程内容更强调手脑并用，做学合一（表3）。

表3 量子智慧园聚焦先进制造的课程群

基于不同年龄段学生的学习能力，量子智慧园构建了以能力培养为核心和难度递进式的课程体系，学生在2年时间内将逐步习得“入门－进阶－专业”难度级别的知识。事实证明，量子智慧园为学生的专业选择和就业竞争力提升奠定了坚实的基础：除了掌握更多的科技知识外，学生还能在大学入学时获得额外的课程学分[7]，参与的实践项目也帮助学生在中学阶段积累作品集素材及工作经验。[8]

二、量子智慧园多样化的教学手段与方式

由于量子智慧园的课程涉及多个领域，又极具前沿性和跨学科性，所以在具体教学时必须采取灵活、多样的手段。对此，量子智慧园借助真实案例、着眼最近发展区和兴趣点，训练学生解决问题的能力，促进学生快速进阶，培养其未来职业必备的技能。

（一）借助真实案例训练学生解决问题的能力

量子智慧园的合作伙伴一般为该地区领先的工业企业，因此青少年并不是在抽象的项目中学习，而是在真实问题情境中执行真正的生产任务。量子智慧园紧紧围绕真实的技术案例，以企业真实订单为实践导向，将案例转化为基于问题的课程，通过一连串的问题将学科知识联系起来，学生必须分析具体情况，探索最佳解决方案或改进方案。如，地理信息方向的“全球定位——如何在地球上找到自己”案例，信息技术方向的“忘记关机，该怎么办”案例，都是通过实际情境帮助学生探索开发GPS定位软件以及智能家居远程控制软件。在“高科技”方向，学生们往往需要合作开发出一个高科技产品，因此除了学习制造技术、建模知识和掌握切割、焊接的实操技术外，量子园还加强了对应用数学、技术英语等与工程能力相关技能的培养。在“工业机器人”方向，制作一个机器人模型更是涉及包括计算机、工程与技术、生物学、物理等多学科在内的知识。此外，在每一阶段课程结束时，学生也可以选择与其他量子园学生合作，共同完成一个“跨量子”方向的展示。

科学教育不能唯“技术”，走入只重视学科知识和技能教育的误区，同时也应重视人文性，将人文艺术融入科学教育。当量子智慧园的初创者意识到课程中缺乏人文精神时，他们启动了“一般文化能力”计划：让文化部门、大型博物馆参与到课程实施中，每个月各地的量子智慧园会根据国家重要节日、地域特色活动开展教学。如在“纪念柴可夫斯基”的主题活动中，师生在参观柴可夫斯基故居博物馆后，学生会开发可演奏柴可夫斯基乐曲的钢琴机器人，也有学生用3D打印技术制作柴可夫斯基的塑像。这些活动使学生们将人文精神、传统文化变得“触手可及”，在解决任务的过程中锻炼了动手实践能力。

（二）通过最近发展区，促进学生快速进阶

“最近发展区”是儿童现有发展水平与可能发展水平的距离，它不仅揭示了教学应该走在发展的前面，而且也阐明任何教学都要抓住儿童智力发展的最佳期。[9]何以做到帮助不同学生在不同的专业领域找到生长点？得益于在“最近发展区”理论指导下展开的各种教育活动，量子智慧园为每个儿童创设“成功情境”，帮助学生得以快速进阶。

一方面，量子园的课程具有一定的拔高性，但通过教师指导和小组合作，学生付出努力都能完成课程任务。以“能源工程”方向为例，学生将学习如何为机械注入“生命”，成为国家能源安全的守护者。在入门课程中，学生第一步学习基本的发电设备操作技能，掌握太阳能、风能等新能源的基础知识，然后尝试计算太阳能、风力发电的效能和电池容量等内容，最终通过小组合作为汽车模型匹配最佳的新能源发电设备。通过具体任务的分解，学生循序渐进地学习基本知识，并通过动手操作让专项教学目标真正落地。另一方面，基于学生的个性特征和认知水平，量子智慧园也为学生提供异质化的课程，使学生的研究志趣不局限于某一研究领域。量子智慧园的教学计划包括固定和灵活的教育计划。固定教育计划是让每个学生掌握基础的教育内容，为进阶课程的学习奠定基本理论基础，而灵活的教育计划则是根据每个学生的学习能力和兴趣，提供可供选择与替换的教育内容，进行更有针对性的教学。

（三）着眼学生兴趣，培养职业必备技能

科技创新人才无疑是攻克基础科学领域最深、最难课题的“秘密武器”，但对于正在学习成长的青少年来说，仅以外在成绩评价学生价值会忽略学生的社会心理和职业发展诉求，项目目标和个体目标匹配错位，会导致天赋发展与个人成长的割裂。[10]量子智慧园能恰到好处地实现社会价值和个体发展诉求间的平衡。

量子智慧园13 个教育方向均对标俄罗斯《国家科技倡议》的重点领域，指向实现“确保短期内人力资本快速增长，并在2030年前实现技术领先”的目标[11]，充分反映了其服务国家科技发展战略的使命，具有明确的社会价值导向性。“帮助学生进行职业定位”是量子智慧园的首要任务之一。在儿童初入量子智慧园学习时，父母先为孩子选择某一方向进行体验，如果儿童在学习后发现不合兴趣，就可以转入其他方向。儿童也可以通过专业化的职业测试量表测试后再做选择。13 岁的德米特里·迪奥迪亚申科分享了他当初选择量子方向时的经历：“我和爸爸一起根据我的能力和喜好对所有量子方向进行了评分。虽然我在机器人和新能源方向得分最高，但是我最终选择了能源量子。因为现在能源问题很严重，是时候停止燃烧石油、煤炭和天然气了。”[12]

值得注意的是，量子智慧园的每个教育方向都有明确的硬技能和软技能目标。硬技能让儿童掌握从事该行业所具备的基础理论知识、技能知识；软技能则是让孩子具备创造力、沟通能力、合作能力等核心素养，以便为未来工作做准备。另外，量子智慧园也会定期邀请高等和中等职业教育的代表召开职业指导会议，让学生与行业领袖“面对面”，增进学生对未来可从事职业的向往。很多学生表示，量子智慧园是“我真正需要的”。15岁的谢苗·季姆琴科坦言，“我更期待学习更加高级、复杂的课程，将来我想去西伯利亚国立大学，创造出在太空工作的机器人”[13]。

三、量子智慧园多方位的资源支持与保障

为促进量子智慧园的发展，俄罗斯尽可能在经费、人力、基础设施方面保障其课程与教学的顺利实施。

（一）经费资源保障：政府、社会资本与家庭协同支持

在俄罗斯，儿童补充教育最大的亮点是免费性（孩子学习，家庭免费，国家买单），这极大地减轻了家长的经济负担。为了最大程度上保证所有儿童都能接受免费的补充教育，近5年俄罗斯儿童补充教育还出现政府与社会资本合作融资模式，以提高儿童补充教育的可及性与高质量的办园。[14]只有在部分实践活动费用昂贵或者是学额受限的情况下，家长才需要支付一定的经费。量子智慧园的经费来源于财政预算、政社合作融资和家长投入三方面。

1.国防部与教育部的财政预算

量子智慧园课程的开发、实施与项目活动的开展都需要充足的资金保障。俄罗斯政府对量子智慧园拨款的亮点在于国防部财政预算的支持，来自国防部和教育部的经费预算共占其经费总预算的50%，地区政府预算占30%。[15]在2017年颁布的《2018年俄罗斯联邦国家科技预算》中政府预算总额为1372亿卢布，用于建立和发展国家技术大学、建立科技中心、发展量子智慧园等机构。2018年，俄罗斯国防部为实施国家科技倡议提供了10亿卢布的预算拨款，其中8.7亿卢布向12个联邦主体提供预算支持，用以在各地创建量子智慧园，1.3亿卢布用于项目的组织和技术保障。[16]

另外，俄联邦《国家教育》的优先项目“人人可及的儿童补充教育”也专门列出对量子智慧园项目的财政资助。[17]2017年，俄罗斯政府开始推行“补充教育专属资助证”。[18]父母只需要登录官方网站，提供孩子的出生证明和居住地的登记证明申请，注册成功后，每个孩子在国家统一数据库中便拥有了专属的身份识别码，直至儿童成年都无须再注册。“补充教育专属资助证”根据各个城市的消费水平规定证书资助金额。除健康障碍、多子女家庭和贫困家庭等弱势儿童可获得更多资助外，每个儿童获得的预算补助金额都是一致的。补助每年更新一次，余额不会留存到下一年。父母可直接用证书中的经费支付孩子在任何补充教育机构的课程费用。

2.政府与社会资本合作融资

政府和社会资本合作的办园模式有效保障了量子智慧园的运转和教育的免费性。[19]《儿童补充教育新模式》将政府和社会资本的合作办园模式作为活动原则之一。量子智慧园与许多大型工业企业都签署了协议，如联合火箭和太空公司、联合飞机公司、国家原子能公司、莫斯科国立鲍曼技术大学等都与量子智慧园确立了智力伙伴和合作伙伴关系。实体企业的资助至少占量子智慧园经费的20%。如列宁格勒州量子智慧园的资金来自列宁格勒州预算、安德烈·梅尔尼琴科慈善基金会和欧洲希姆公司。[20]克拉斯诺亚尔斯克边疆区的量子智慧园投资总额为1.72亿卢布，联邦政府拨款5630万卢布用于购买高科技设备，克拉斯诺亚尔斯克边疆区政府提供7570万卢布，合作企业诺里尔斯克镍业公司投资4000万卢布。[21]联邦区科学与创新发展局和企业孵化器负责监管所有经费，并帮助量子智慧园消除行政障碍，吸引资金注入，与创新企业、大学建立伙伴关系。

3.家庭的少量投入

理论上讲，高质量的儿童补充教育应是免费的，但根据俄罗斯《联邦教育法》的规定，所有教育机构的学生都有权获得包括付费形式在内的补充教育服务。有偿补充教育的实施需要有联邦教育部颁发的许可证书，且付费服务不得取代预算资助的教育活动，否则将撤回前期的预算资助。[22]量子智慧园也提供收费课程，“大师班”和“游学”都会收取一定的费用。原因在于：一方面，儿童补充教育供不应求，虽然该地区的适龄儿童都可参加量子智慧园的任一方向，无须遴选，但是每一方向都采用小班教学，这就导致热门方向名额有限。为了弥补免费课程的规模不足，量子智慧园提供付费课程以满足有能力支付课程费用的家庭。另一方面，是因为各地区的量子智慧园可以在更高难度的课程以及夏季游学活动中，以家庭自愿形式有偿招收学生。

（二）人力资源保障：建立“导师”职前与职后培养体系

俄罗斯儿童补充教育的教师一方面由大学培养，本科和研究生阶段均设置“补充教育”这一专业；另一方面则依赖于补充教育机构对教师进行职业培训。早在1998年，俄罗斯联邦普通与职业教育部正式批准在高校建立“0317补充教育学”专业，详细规定了毕业生所需要掌握的基本教育内容和水平，以及应当掌握和具备的专业知识与能力、教学技术、教学策略、语言能力等必备技能。[23]2012年，俄罗斯《联邦教育法》规定：儿童补充教育教师的最低学历门槛为中等职业教育学历，3年内至少需要接受1次职后专业培训。[24]

量子智慧园中的教师被称作“导师”，其作用是引导学生，向学生展示科学工作，为学生提供建议和支持。每个量子方向有8～12名导师，他们多数是来自技术大学的本科和硕士毕业生，还有部分是合作企业的工程师。例如，罗斯托夫地区量子智慧园与顿河国立技术大学合作，几乎所有导师都毕业于该校[25]，这在一定程度上确保了师资的充足与稳定性。年轻导师与儿童之间的年龄差距小，与学生一起学习、工作会更容易，更具同理心，也更便于调动儿童的学习欲望。另外，导师们具备专业知识，保证了教学的权威性与专业性，对青少年的职业定向和能力发展大有裨益。

量子智慧园对导师的职前、职后培养给予特别关注。师资培训由联邦专家指导，导师候选人需要经过问卷调查、个人面试等多个环节选拔，在全俄教师代表大会上学习，完成项目任务，然后才可在量子智慧园任教。量子智慧园的联邦运营商——教育发展新形式基金会，每年至少举行两次为期两周的教育会议，联邦专家与地区导师全天候合作，每周还举行培训网络研讨会。此外，在“俄罗斯硅谷”斯科尔科沃创新中心也举办“在项目活动中建立灵活能力的技术基础”导师培训课程，各地区的导师参加研讨会，执行团队合作任务，由莫斯科量子智慧园的规划者与导师共议有关教学设计、儿童合作、批判性思维、创造力、情感智能等能力的培养。[26]

（三）基础设施保障：完善硬件和软件设施

根据2017年俄联邦《国家教育》方案的目标，到2024年每座人口在6万以上的城市都要建设一个量子智慧园，量子智慧园的规模由各地区自主规划。现阶段，俄罗斯量子智慧园有“迷你”“标准”“大型”和“移动”4种规模（表4）。由于设备成本高，目前还不可能在每个城市都开设科技园，为了保证每个孩子都能学习科学知识，移动量子智慧园应运而生。移动量子智慧园建在大巴车上，可行可停，为儿童提供“VR”“地理”“航空”“机器人”“高科技”方向的工程课程培训，并为学校和其他机构的教师提供额外培训和实践培训技术方向的教育。[27]移动量子智慧园由各州量子智慧园区域运营商运营，在每个地区停留2周左右。其目的是解决偏远地区、农村、城镇地区儿童接受补充科学教育的问题，满足儿童的学习需求，提高科学教育的普及度。

表4 四种规模的量子智慧园基本数据

随着量子智慧园的逐步铺开，相关软件配套也日益完备，数字化、信息化趋势明显。俄联邦《国家教育》方案中提出要创建“现代数字教育环境”，在“未来的能力”倡议中也提出使俄罗斯教育系统现代化，引入现代模式、方案、技术以培养21世纪的能力和技能。新冠肺炎疫情的暴发和蔓延也使校外教育面临困境。2020年，俄教育部颁布《关于实施课外活动课程、教育和社会化计划、使用远程技术的补充发展计划》，高度重视儿童科学补充教育的数字化发展，将电子信息技术、混合学习模式引入教学实践，努力为科学补充教育的发展提供相关技术保障。量子智慧园可以获得博物馆、档案馆的在线访问权限、共享俄罗斯教育部的电子学习资源、使用多媒体资源教学、虚拟现实、全景图像、教学机器人等技术设备。

四、量子智慧园成功实践的四大特色

作为俄罗斯儿童科学补充教育的典型形式，量子智慧园在科技创新后备人才培养方面积累了诸多经验，其实践特色主要体现为四个方面：彰显校外科学教育的战略重要性、校外科学教育人人可及的普及性、发现与识别拔尖创新人才培养潜质的便捷性和打通乡村校外科学教育“最后一公里”的有效性。

（一）彰显校外科学教育的战略重要性

在青少年心中种下科学的“种子”，离不开校外教育的“肥沃土壤”。青少年科学素养的养成、科技创新能力的挖掘对国家高科技人才队伍建设的重要性不言而喻。观之俄罗斯量子智慧园模式，无疑展现出了实施校外科学教育的战略重要性，即为俄罗斯科技强国建设培育新的、可持续的发展动能。俄政府高度重视量子智慧园的发展，从政策、物力、财力、人力上为其自由发展提供多方保障。量子智慧园成立之初便受到政府高层的关注，俄联邦《国家教育》方案的执行报告每年都强调量子智慧园的重要性，普京也多次在国情咨文中连续提及其建设情况。在资金方面，量子智慧园得到来自国防部、教育部和社会企业等多方面的资助，充分体现了国家和社会对量子智慧园的大力支持。尤其是来自国防部的拨款，更是充分凸显出俄罗斯政府把此项工作放到事关国家安全的战略地位。

（二）校外科学教育人人可及的普及性

科学教育的普及是科技创新发展的“重要一翼”。为什么量子智慧园可以保证所有儿童均可接受校外科学教育？这主要是因为它的不筛选性、免费性和对弱势儿童教育权利的保障，使科学教育人人可及。

第一，量子智慧园不用通过竞赛、考试筛选儿童，10-18岁儿童只需申请即可入园学习。它在设立之初便不仅仅指向选拔天才儿童，而是为所有儿童提供接受科学教育的机会。每年年初，量子智慧园官网发布课程计划和报名链接，家长只须在规定时间内为孩子报名，即可送孩子入园。

第二，免费公益性保证了家长在经费上没有后顾之忧。一般而言，家庭经济资本越高，学生参加校外教育的数量和支出也就越多，这就产生了新的教育不平等[29]，而量子智慧园的学习费用基本上由联邦政府和各地区政府承担，这就有效确保了低收入家庭能够获得高质量的校外科学教育。

第三，弱势儿童同样拥有入园学习的权利，量子智慧园为其配备必要的辅助措施，形成了“无障碍教育环境”。一方面，针对弱势群体，量子智慧园会为其提供特殊的教育材料，提供更加具有差异性和特异性的课程内容，确保每位儿童都能充分接受教育，如面向视障儿童，量子智慧园会提供字体更大的教材；另一方面，面向行动不便的儿童，量子智慧园区内实现了建筑物和设施的无障碍，以方便儿童通行。2022年，在俄罗斯联邦84个联邦主体共设立了135个量子智慧园，俄罗斯计划到2024年形成225个覆盖85个联邦主体的统一教育空间。[28]

（三）发现与识别拔尖创新人才培养潜质的便捷性

量子智慧园通过探索性的教学手段、多样化的培养形式、兼具趣味性和竞技性的竞赛活动使得识别与培养科学领域的拔尖创新人才便捷且有效。

首先，量子智慧园具有探索性质的教学活动使识别、发展和支持有天赋的儿童成为可能。为了达成阶段性课程目标，量子智慧园着力打造具有探索性质的问题情境以激发学生的主动思考，培养天才儿童解决实际问题的能力。

其次，导师和天才儿童共同选择教学组织形式，既可以采取“一对一”教学提升学生的独立思考能力，也可在小组中合作学习，在小组学习中导师会为天才儿童增加更为复杂的单人任务。除了掌握更具挑战性的知识和技能外，社会化能力、集体主义精神也是拔尖创新人才的必备素养。量子智慧园帮助儿童通过小组协作、互动游戏来提升培养儿童的合作能力、沟通能力，让其学会承担团队责任。同时，帮助儿童发展与创新潜质有关的能力、情绪控制能力，培养积极倾听的技巧和抗挫能力。

此外，量子智慧园还积极拓展教育场域，不仅在园内举办各式各样的竞赛活动，而且还让儿童参与市级、区域、国家和国际竞赛，以此验证自身能力，增加对科学竞技的自信心。仅以切博克萨雷市量子智慧园的年度执行报告为例，2023年共有332名学生参加了各类科技竞赛。其中，110名学生在国际、全俄、地区奥林匹克赛事获奖。[30]

（四）打通乡村校外科学教育“最后一公里”的有效性

科学教育的发展必然要投入大量的资金，这对农村地区提出了巨大的挑战。为了让乡村儿童同样能够感受到科学的魅力，量子智慧园通过移动“科学直通车”将科学教育带到了乡村孩子的身边。

“科学直通车”这种移动量子智慧园配备了执行各类科学实验所需的高科技设备和技术课程，如高科技车间的课程、机器人、虚拟现实头盔、笔记本电脑和其他教学设备，一般可以容纳数十名儿童同时操作。除了固定仪器外，车上的所有设备都可被拆下来带进教室，学生在导师的指导下学习如何操作这些仪器。每台移动大巴车每年大约能给1000多名学生授课，通过活动和研讨会的形式，每年服务约3000多名学生。2022年，共有近3万名儿童通过移动量子智慧园接受了科学教育。[31]

作为欠发达地区开展科学教育的新形式，移动量子智慧园得到乡村师生的高度认可。基洛夫州的第一副主席德米特里·库尔杜莫夫表示，甚至在基洛夫地区最偏远地区，学生的兴趣和潜能都能得到挖掘，移动量子智慧园补充教育的出现使学生有机会接触到工程和技术项目，并使他们熟悉当下热门的职业。[32]

总体而言，通过对量子智慧园的多方检视，可见量子智慧园作为一种功能强大、形式灵活的校外科学教育机构，其课程内容与教学手段极具典型性和可复制性。这类机构在培育科技创新后备人才的作用将日益显现。在课程内容上，它聚焦科技前沿，对基础学科、高新技术、先进制造领域均有涉及，突出了课程设计的全面性和前瞻性。在教学手段上，它借助真实案例、着眼最近发展区和学生兴趣培养学生的多元能力。作为俄罗斯最受重视的校外科学教育组织形式，它也得到了联邦政府、社会企业的大力支持，量子智慧园的软硬件设施持续完善，专业化教师培养的质量和数量都在不断提升。2021年，俄联邦政府提出未来将在每一所部属师范大学开设“师范”量子智慧园，在其中建立教师发展中心为校外科学教师提供培训。这表明俄罗斯校外科学教育在师资专业化框架内又向前迈进了一大步，为高质量、可持续发展的校外科学教育提供了极为关键的师资保障。