科技教育越來越受到廣大學(xué)生、家長(zhǎng)群體以及教育界的重視。從科技教育的實(shí)施情況來看，我國青少年科技教育一部分發(fā)生在課內(nèi)，以數(shù)理化、通用技術(shù)、信息技術(shù)等課程方式實(shí)施；還有一部分發(fā)生在課外，大致包括創(chuàng)造發(fā)明、工程模型、機(jī)器人、少兒編程等幾個(gè)主流類別。經(jīng)歷十余年發(fā)展，科技教育的內(nèi)容除了增加信息技術(shù)這類科目，變化十分有限。

在青少年學(xué)習(xí)成長(zhǎng)中，科技教育究竟應(yīng)以什么樣的形態(tài)呈現(xiàn)？如何更好服務(wù)于青少年的成長(zhǎng)？科技教育如何在當(dāng)前教育工作的大局中起到適當(dāng)?shù)淖饔茫窟@些依然是難解之題。

過去十多年來，我走訪了不少科技教育比較發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)。所謂“他山之石，可以攻玉”，部分發(fā)達(dá)國家和地區(qū)在科技教育領(lǐng)域的探索之舉，有不少值得我們借鑒的地方。

看不到“天花板”的學(xué)習(xí)，更能激發(fā)學(xué)生探索欲

在中小學(xué)從事科技教育多年，我時(shí)常會(huì)遇到一些在高中就能很好地自學(xué)組合數(shù)學(xué)、混沌數(shù)學(xué)這類比較“前沿”數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)生。但因?yàn)檫@些知識(shí)既不在高考范疇內(nèi)，也不在學(xué)科競(jìng)賽范疇內(nèi)，就仿佛變成了一種“無用”的知識(shí)，學(xué)生們探索的熱情和好奇心常常會(huì)在老師不斷的“勸退”聲中逐漸磨滅。

但是，我們?cè)谧咴L一些發(fā)達(dá)國家的中學(xué)和大學(xué)時(shí)發(fā)現(xiàn)，不少中學(xué)的數(shù)學(xué)課會(huì)允許數(shù)學(xué)出色的學(xué)生接觸微積分、多元微積分和其他高等數(shù)學(xué)知識(shí)。不少大學(xué)也會(huì)對(duì)這類中學(xué)生敞開大門，為他們?cè)O(shè)置課程和活動(dòng)。看不到“天花板”的學(xué)習(xí)模式，確實(shí)能激發(fā)學(xué)生探索未知的渴望。在這些學(xué)生中，就有不少人萌發(fā)出探索未知領(lǐng)域的“野心”，以及進(jìn)入一流大學(xué)深造的動(dòng)力。

青少年群體，尤其是那些思維活躍、態(tài)度勤勉、對(duì)科技充滿熱情的少年，很可能成為未來我國科技工作者的主流。中小學(xué)的科技教師，實(shí)際上是點(diǎn)燃青少年好奇心、引領(lǐng)他們走上科技道路的啟蒙人，我們也許都應(yīng)該先問一問自己：我們傳遞給青少年的科技知識(shí)，尤其是在基礎(chǔ)教育階段給孩子們的科技教育啟蒙，是否能讓他們?cè)谖磥硎澜绺?jìng)爭(zhēng)中保持領(lǐng)先？

需要強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)于這個(gè)問題，不能簡(jiǎn)單地以獲得科技賽事獎(jiǎng)項(xiàng)的數(shù)量來論英雄。

每年，都有不少中國學(xué)生在各類學(xué)科奧林匹克競(jìng)賽中摘金奪銀，近年來的國際科學(xué)與工程大獎(jiǎng)賽以及各類機(jī)器人競(jìng)賽，獲獎(jiǎng)名單中也有不少中國學(xué)生。這些都說明，我國科技啟蒙活動(dòng)以及基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的學(xué)科教學(xué)卓有成效。但同時(shí)，我們也要看到，對(duì)標(biāo)科技強(qiáng)國的目標(biāo)要求，面向青少年群體的科技教育仍有很大的提升空間。具體而言，現(xiàn)有的教學(xué)體系是否給科技教育的課程設(shè)置留足時(shí)間，給學(xué)生從事科技活動(dòng)留出足夠的發(fā)展空間；在大學(xué)、中學(xué)教育貫通的過程中，對(duì)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)，是否也做到了充分銜接。凡此種種問題，都值得業(yè)內(nèi)關(guān)注、思考。

“300小時(shí)”和“2000小時(shí)”之間的差距，說明了什么？

這些年，我們走訪一些科技教育出色的學(xué)校時(shí)發(fā)現(xiàn)，不僅學(xué)生探索基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域那些看似無用的知識(shí)可以得到鼓勵(lì)，在應(yīng)用領(lǐng)域，學(xué)校也會(huì)拿出大量資源支持學(xué)生的研究。

我在調(diào)研一所國際一流高中的機(jī)器人社團(tuán)時(shí)看到，很多學(xué)生開始使用自行研發(fā)設(shè)計(jì)的印制集成電路板來替代電路焊接連接。從比賽結(jié)果看，這些隊(duì)伍未必能在科技比賽中獲得最好成績(jī)，但就學(xué)生的成長(zhǎng)與收獲而言，印制集成電路板的有關(guān)課程一般在工科大學(xué)中才會(huì)開設(shè)，并考慮將其作為支撐本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，從大一到大四陸續(xù)教給學(xué)生。大學(xué)本科課程向高中下移，是科技教育的一種重要形式，可以有效地服務(wù)學(xué)生的發(fā)展。但就這一領(lǐng)域而言，當(dāng)下科技發(fā)展速度迅猛，科技教育的內(nèi)容其實(shí)也較之四五年前完成了一個(gè)世代的迭代——大學(xué)和中學(xué)的貫通教育是否也能同步向前，在教學(xué)內(nèi)容上迭代，對(duì)學(xué)校和教師都是很大的考驗(yàn)。

同樣，再以在國內(nèi)比較火的機(jī)器人課程為例。我們研究國外四年制高中學(xué)校的課表和課綱后發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)校的機(jī)器人課程貫穿了整個(gè)高中四年的學(xué)習(xí)生涯，每周5—6課時(shí)的教學(xué)時(shí)間。學(xué)生要學(xué)習(xí)三維機(jī)械制圖、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和相關(guān)數(shù)學(xué)、電路設(shè)計(jì)與電子元件測(cè)試（印制 電路 繪制）、數(shù) 字通信以及基于以上的代碼編寫和算法。這就意味著，如果一名學(xué)生選修了機(jī)器人課程，又參加了各種和機(jī)器人相關(guān)的社團(tuán)活動(dòng)，那么四年下來，他在相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)時(shí)間可以達(dá)到驚人的1200到2000小時(shí)。

可以毫不夸張地說，在最前沿的科技教育領(lǐng)域，比如機(jī)器人教育，不同國家的科技教育間其實(shí)已有一道鴻溝。隨著軟件的進(jìn)一步易用化與電路貼片成本的下降，在這樣的科技教育體系中，中學(xué)生全面學(xué)習(xí)和掌握機(jī)器人設(shè)計(jì)和研發(fā)技術(shù)會(huì)是一件很正常的事。

而在國內(nèi)，目前，我們大多數(shù)學(xué)校的機(jī)器人教育還停留在課外的每周2小時(shí)，即使學(xué)生堅(jiān)持高中三年不中斷，也只有300小時(shí)，且學(xué)習(xí)內(nèi)容仍停留在使用專用于中學(xué)生機(jī)器人比賽的設(shè)備和技術(shù)。

時(shí)間的差異是有意義的，在我們走訪過的不少知名高中，一部分學(xué)生在高中階段就具備完成普通工科本科畢業(yè)設(shè)計(jì)所必需的知識(shí)和技能，這使得他們?cè)诖髮W(xué)階段得以放開手腳大干一番。就此而言，“300小時(shí)”的學(xué)習(xí)顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。雖然國內(nèi)的很多學(xué)生依然可以在比賽中獲獎(jiǎng)，但無法期望他們能在相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)上持續(xù)領(lǐng)先。

高度重視高中的科技教育，一步領(lǐng)先步步領(lǐng)先

當(dāng)然，很多家長(zhǎng)也會(huì)疑惑：讓高中生學(xué)習(xí)現(xiàn)代機(jī)器人工程設(shè)計(jì)所需要的科學(xué)知識(shí)方法與工程技術(shù)，究竟有什么用處呢？他們?nèi)绻麑?duì)工程機(jī)器人感興趣，在進(jìn)入高校后，選擇相關(guān)專業(yè)不也一樣可以學(xué)嗎？

我曾經(jīng)指導(dǎo)過一名學(xué)生，他對(duì)科技探索確實(shí)有一定的天賦，并具備自發(fā)的熱情，在升入大學(xué)之前就已經(jīng)比較系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和掌握了相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)。高中階段，他投入在工程與機(jī)器人相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)時(shí)間不會(huì)少于1000小時(shí)。所以他在高中畢業(yè)時(shí)已能獨(dú)立設(shè)計(jì)類似編碼器計(jì)數(shù)印制電路板這樣用于機(jī)器人設(shè)計(jì)的元器件。通過跟蹤他的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，我更近距離地了解到經(jīng)歷或者未經(jīng)歷系統(tǒng)學(xué)習(xí)在機(jī)器人工程研發(fā)時(shí)可能帶來的差異。

這名學(xué)生所在的大學(xué)是一所世界知名的理工科大學(xué)，他入學(xué)時(shí)，學(xué)校剛好成立了一支工程技術(shù)領(lǐng)域的攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。在這支團(tuán)隊(duì)中，來自其他發(fā)達(dá)國家的本科生已經(jīng)能夠嫻熟地開展工作，但是中國隊(duì)員大多數(shù)是國內(nèi)一流大學(xué)相關(guān)專業(yè)本科畢業(yè)后去該大學(xué)深造的博士生。我的學(xué)生因?yàn)樵跈C(jī)器人和工程上的經(jīng)驗(yàn)，在大二的時(shí)候就成為一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的隊(duì)長(zhǎng)，手下既有當(dāng)?shù)鼐妥x這所大學(xué)的本科生，也有從中國前往深造的博士生。在機(jī)器人工程等類似的應(yīng)用領(lǐng)域，經(jīng)驗(yàn)積累十分重要。更早的學(xué)習(xí)意味著更多的經(jīng)驗(yàn)，也意味著能夠第一時(shí)間將工程構(gòu)想在現(xiàn)實(shí)中落地，更意味著學(xué)生在學(xué)習(xí)中一步領(lǐng)先、步步領(lǐng)先，如果博士生經(jīng)驗(yàn)少于本科生的話，那么本科生領(lǐng)導(dǎo)甚至指導(dǎo)博士生，就不是什么不尋常的事情了。

當(dāng)然，后來居上也不是不可能發(fā)生的。但人的創(chuàng)造力通常不會(huì)隨著年齡增長(zhǎng)而提高，所以青少年時(shí)代的三四年經(jīng)驗(yàn)并非無足輕重。同時(shí)，15歲到18歲的青年在學(xué)習(xí)上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。比如，高中生很少計(jì)較更長(zhǎng)遠(yuǎn)的得失，會(huì)在喜歡的事情上全情投入，投入科研的原動(dòng)力十足。

此外，也有一件我經(jīng)常見到、但是覺得不應(yīng)該太過于輕視的小事：在過去十多年里，我經(jīng)常會(huì)遇到一些因?yàn)闊釔鄱园l(fā)投入成千小時(shí)在相關(guān)學(xué)習(xí)領(lǐng)域的學(xué)生。這些學(xué)生往往會(huì)帶著一些戰(zhàn)天斗地、和全世界擰巴著的“悲壯感”。如果我們能考慮到他們從事這些活動(dòng)和學(xué)習(xí)的時(shí)間并不“天經(jīng)地義”，是需要從家長(zhǎng)、老師那里“虎口奪食”而來，也并不被大學(xué)錄取體系所欣賞，那么這種情感是非常可以理解的。身為科技教育工作者，我們也應(yīng)該思考，還能為他們多做一些什么？

總體來說，要讓我國科技教育取得更大的進(jìn)步，在世界上保持領(lǐng)先，單純依靠課外教學(xué)或者中學(xué)教育，其實(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。學(xué)校教育能夠做什么？中學(xué)和大學(xué)教育的銜接工作可以做什么？這里面可以探討的內(nèi)容其實(shí)還有很多。千里之行，始于足下，當(dāng)我們開始面對(duì)并意識(shí)到問題所在時(shí)，相信這個(gè)問題終究是可以解決的。

來源：文匯報(bào) 作者：彭禹