據(jù)說 ——
美國國家科學(xué)基金會(huì)統(tǒng)計(jì)：“接下來十年近80%的工作崗位，都需要求職者具備某種形式的數(shù)學(xué)和科學(xué)技能”。
事實(shí)上， 今天的美國企業(yè)，尤其是核心的500強(qiáng)企業(yè)中，最需要的崗位，也都和STEM技能相關(guān)?？萍夹袠I(yè)的高薪高福利吸引了大量的人才加入，IT領(lǐng)域更是獨(dú)占鰲頭。
“學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕?！?這句話不僅沒有過時(shí)，反而更加重要了。
有遠(yuǎn)見的父母，都想把孩子培養(yǎng)成未來社會(huì)需要的人才。但是，我們現(xiàn)在理工科教育，存在什么樣的問題呢？
中國孩子的數(shù)理基礎(chǔ)好，但主要還是體現(xiàn)在成績上，轉(zhuǎn)化為核心技術(shù)的東西有限...
中學(xué)的學(xué)科教育——數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等分科而學(xué)，可現(xiàn)實(shí)生活中的問題，卻不是按學(xué)科設(shè)置的...
簡而言之，在理工科學(xué)習(xí)方面，我們的孩子接觸更多還是書本知識(shí)，對(duì)綜合能力的培養(yǎng)不足。解決這個(gè)問題的核心，就是“STEM教育”。
STEM代表的是科學(xué) (Science) 、科技 (Technology) 、工程 (Engineering)及數(shù)學(xué)(Mathematics)，它不是四個(gè)學(xué)科，而是一個(gè)整體——從分科到綜合、知識(shí)講授到實(shí)踐運(yùn)用、理論公式到真實(shí)世界的回歸。
那么，該如何引導(dǎo)不同年齡、喜愛理工科的孩子，系統(tǒng)性地培養(yǎng)STEM素養(yǎng)呢？我們邀請(qǐng)了四位STEM教育行業(yè)的專家，他們與成百上千的孩子一起學(xué)習(xí)，看著他們成長，想必能為各位爸媽答疑解惑！
階段一
小學(xué)-8年級(jí) 實(shí)踐與解決問題很重要
解決方案：動(dòng)手創(chuàng)造類
樊佳俊 Jason Fan
FUTURE CITY青少年STEM教育實(shí)踐體驗(yàn)中心 CEO 聯(lián)合創(chuàng)始人
工程師、國家一級(jí)建造師、美國紐約大學(xué)全獎(jiǎng)獲得者
每個(gè)孩子都不缺乏好奇心和探索能力。在更小的時(shí)候，孩子喜歡吐泡泡、喜歡去抓手邊的任何東西，其實(shí)都是在通過“觸覺”對(duì)進(jìn)行探索，建立起對(duì)真實(shí)世界形式、規(guī)律和關(guān)系的理解。
所以，低齡階段培養(yǎng)孩子數(shù)理思維，不是只能去學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)，更應(yīng)該是具象的、實(shí)操的，在動(dòng)手中感知世界。比如樂高、簡易的機(jī)械...都是很好的啟蒙。
這樣，到了小學(xué)高年級(jí)或是進(jìn)入初中后，孩子們就能延續(xù)興趣，應(yīng)用之前積累的經(jīng)驗(yàn)去解決實(shí)際問題，更好地認(rèn)知世界。
Jason老師介紹，各種PBL學(xué)習(xí)、創(chuàng)客營、機(jī)器人項(xiàng)目，都可以讓孩子游戲與科學(xué)的碰撞中解鎖新知。
（Future City 與 南京雨花臺(tái)中學(xué)合作的創(chuàng)客周）
比如未來之城主打的“FRC機(jī)器人”項(xiàng)目，是最受13歲以上的孩子們歡迎的。FRC是目前全球最頂級(jí)、技術(shù)難度最高的青少年機(jī)器人大賽。FRC不僅是一場機(jī)器人比賽，更是中學(xué)生應(yīng)具備的所有STEM素養(yǎng)的展示舞臺(tái)。
參加機(jī)器人項(xiàng)目，一定要對(duì)工科有天賦嗎？
組建一支FRC隊(duì)伍，就像開一個(gè)小公司。不僅需要搭建機(jī)器人，也要編程，領(lǐng)導(dǎo)力、成本控制、商業(yè)策劃、談贊助；除了操作手，也要軍事家、數(shù)據(jù)分析專家。
比如，F(xiàn)RC就有一個(gè)路演環(huán)節(jié)，需要學(xué)生在公眾面前演講，使用清晰、有說服力的語言，闡述自己的隊(duì)伍和產(chǎn)品。這就鍛煉了他們的項(xiàng)目管理能力和語言表達(dá)能力。
每個(gè)孩子每一年都可以承擔(dān)不同的任務(wù)，大膽突破自己的能力，迎難而上，綜合提升自己的能力和STEM素養(yǎng)。
女孩適合學(xué)習(xí)機(jī)器人嗎？
很多人在選擇是否加入這項(xiàng)活動(dòng)時(shí)，會(huì)因?yàn)槟卸嗯俚臓顟B(tài)而退卻。而星河灣雙語學(xué)校的上海女孩Yina，因?yàn)橄矚g理科，兩年前接觸了FRC后便不可自拔。
她說，“作為女生，我們和男生一樣，一起搞機(jī)械，一起從C學(xué)到Java，圍坐在一起探討程序框架，趴在地上檢測(cè)程序結(jié)果，一起畫3D建模型，從一個(gè)零部件畫到一整個(gè)機(jī)器底盤，男生可以做到的事情，女生也可以。
女孩有沒有優(yōu)勢(shì)？如果說排線更整潔、畫線更細(xì)致是優(yōu)勢(shì)的話，那就是了?！?/p>
（Yina與她的FRC隊(duì)伍）
未來之城鼓勵(lì)發(fā)現(xiàn)和認(rèn)知自我，不要求孩子在來之前就具備理工科的天賦，只要他們嘗試之后，發(fā)現(xiàn)了創(chuàng)造的樂趣、合作的樂趣，那就是最合適的。
除了培養(yǎng)孩子綜合的科學(xué)素養(yǎng)，機(jī)器人項(xiàng)目對(duì)未來升學(xué)也有一定的助益。
對(duì)出國黨來說，參加國際性的FRC競賽，對(duì)于知名大學(xué)的申請(qǐng)有直接幫助，是剛需。對(duì)高考黨來說，VEX機(jī)器人項(xiàng)目是中國教育部認(rèn)可的白名單活動(dòng)，在西安交大、上海交大 、同濟(jì)等名校的自主招生中，VEX項(xiàng)目是他們考察的一個(gè)依據(jù)。
階段二
8-12 年級(jí) 拓寬學(xué)術(shù)寬度與深度
解決方案：國際性學(xué)術(shù)競賽
Joyce 老師
翰林學(xué)院聯(lián)合創(chuàng)始人，國際競賽領(lǐng)航者
平臺(tái)上累計(jì)培訓(xùn)人數(shù)超過2000人，各學(xué)科競賽均有全國甚至全球領(lǐng)先戰(zhàn)績
進(jìn)入中學(xué)后，學(xué)習(xí)的中心應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)向嚴(yán)肅的學(xué)術(shù)探究。因?yàn)榫哂懈哌x拔性，通過競賽成績，未來大學(xué)的招生官們幾乎可以一眼辨識(shí)出學(xué)生的學(xué)術(shù)程度。
許多家長和孩子不了解競賽，總覺得這很功利，或者很死板。但Joyce認(rèn)為，覺得競賽也有很好的地方。
首先，競賽是一個(gè)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，給了孩子一個(gè)時(shí)間目標(biāo)，要在某個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)之前，完成一系列學(xué)習(xí)任務(wù)，能很好地幫助他們解決明日復(fù)明日的拖延問題。
第二，國際性的學(xué)術(shù)競賽不僅僅是刷題，更是注重綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，不那么喜愛競技的孩子也可以“重在參與”。
為什么國際學(xué)術(shù)競賽能夠全方位培養(yǎng)孩子的素質(zhì)呢？
首先是學(xué)科知識(shí)，沒有學(xué)科知識(shí)作為基礎(chǔ)，更加高大上的那些都會(huì)是空中樓閣。
國內(nèi)的很多競賽，比如奧數(shù)，考得很深很刁鉆；但國際性的競賽，比如AMC (美國數(shù)學(xué)競賽)、USABO（美國生物奧賽）等等“學(xué)科類競賽”，考得范圍很廣，會(huì)涉及到大學(xué)的一些學(xué)術(shù)性內(nèi)容，如果獲得比較好的名次，就證明孩子在這個(gè)領(lǐng)域，比同齡孩子有了更廣、也更扎實(shí)的知識(shí)儲(chǔ)備。
其次是科學(xué)素養(yǎng)，這包括邏輯思維和懷疑精神：邏輯思維幫助孩子判斷客觀正誤，懷疑精神給你尋找真相的動(dòng)力。數(shù)模類的競賽，比如美國高中數(shù)學(xué)建模競賽（HiMCM）其實(shí)非?？简?yàn)科學(xué)素養(yǎng)，因?yàn)檫@一類競賽是針對(duì)思考過程的，而不是針對(duì)思考結(jié)論的。
最后是解決問題的能力，比如理解和轉(zhuǎn)化問題的能力，針對(duì)某一問題檢索信息的能力，自學(xué)的能力，等等。一些頂尖科研競賽，例如丘成桐獎(jiǎng)、英特爾ISEF、谷歌GSF，讓學(xué)生以提交研究報(bào)告的形式參與競賽，都是鍛煉問題解決能力的好機(jī)會(huì)。
比如有個(gè)孩子對(duì)生物十分感興趣，參加學(xué)研類的競賽時(shí)研究的題目就是“龍蝦尾巴的抗沖擊能力”，為了解決這個(gè)課題，他需要合理安排時(shí)間，閱讀各類文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)并用可視化的方式表達(dá)出來，以及后續(xù)進(jìn)行發(fā)表，這些都實(shí)實(shí)在在地鍛煉了孩子的綜合技能。
很多家長認(rèn)為，競賽只適合有特殊天賦的孩子，其實(shí)不然，國際競賽更多的看孩子對(duì)這個(gè)學(xué)科是否感興趣，是否愿意去探索。
各年級(jí)如何科學(xué)地規(guī)劃競賽？
小學(xué)到初一這一階段的話，Joyce建議還是先讓孩子提升對(duì)STEM的興趣，多參與一些有趣的課外活動(dòng)，也要注重英文能力，為未來參加國際性競賽打好基礎(chǔ)。對(duì)數(shù)學(xué)有天賦的孩子，可以適當(dāng)參加一些數(shù)學(xué)思維類的競賽，比如Math League (數(shù)學(xué)大聯(lián)盟)。
到了初二之后，競賽的規(guī)劃選擇就多了。學(xué)科類的可以參加各種數(shù)理化生、計(jì)算機(jī)商賽、數(shù)模等等；學(xué)研類呢，就主要根據(jù)學(xué)生的興趣愛好去選擇課題。
到初三以上、高一高二，時(shí)間也是很充分的。Joyce的翰林學(xué)院也會(huì)在這兩塊兒進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，去整體提升孩子的知識(shí)點(diǎn)、動(dòng)手能力、思維能力整體。
階段三
10-12 年級(jí) 綜合提升學(xué)術(shù)素養(yǎng)
解決方案：科研項(xiàng)目
王筱稚
集思學(xué)院教研中心總監(jiān)
哥倫比亞大學(xué)公共管理碩士；北京大學(xué)元培學(xué)院/國關(guān)學(xué)院學(xué)士
緊接著上面的學(xué)研類競賽，我們來聊聊下一個(gè)項(xiàng)目 —— 科研。
到了中學(xué)高年級(jí)，孩子應(yīng)該把興趣沉淀深化在學(xué)科上，以大學(xué)階段所需的能力為參照，提升學(xué)術(shù)素養(yǎng)與科研能力。
從什么時(shí)候開始科研更合適？
科研對(duì)孩子的知識(shí)水平有一定要求，從頭至尾地完成一整個(gè)項(xiàng)目，又需要一定的時(shí)間才能出成果。所以，王筱稚老師認(rèn)為，在適當(dāng)?shù)囊?guī)劃下，可以從中學(xué)入學(xué)的第一年開始，多利用假期去參加科研，這樣能申請(qǐng)季來的時(shí)候，就不至于手忙腳亂。
看過很多優(yōu)秀孩子的申請(qǐng)案例之后，我們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)被名校錄取的孩子都是從中學(xué)第一年開始科研，不僅能夠證明自己對(duì)科研的堅(jiān)持與熱情，還有助于查漏補(bǔ)缺。
集思學(xué)院的學(xué)員王同學(xué)，就是一名喜愛計(jì)算機(jī)的高中生。她一升入中學(xué)就在準(zhǔn)備計(jì)算機(jī)競賽，但她發(fā)現(xiàn)自己在應(yīng)用方面的知識(shí)是短板，尤其在動(dòng)手、研發(fā)這方面還不夠優(yōu)秀，參加比賽很吃力。
所以，她參加了“AI HUB 頂尖學(xué)術(shù)計(jì)劃”這一科研項(xiàng)目，經(jīng)過了幾個(gè)月的學(xué)習(xí)和小組合作研究，成功做出了一個(gè)“商務(wù)談判機(jī)器人”。
她說，在完成項(xiàng)目的過程中，她不僅鞏固了以往的專業(yè)方面的知識(shí)，還運(yùn)用知識(shí)、有自己的產(chǎn)出，對(duì)AI這個(gè)領(lǐng)域也有了更加深刻地了解，可謂收獲頗豐。
（王同學(xué)在科研課程上與教授互動(dòng)）
為什么商科文科的孩子，更應(yīng)該通過科研項(xiàng)目來增強(qiáng)自己的競爭力？
說到培養(yǎng)“理工科”的孩子，好像是把文科和實(shí)質(zhì)性的研究區(qū)別開來了。但是，科研并不是數(shù)理專業(yè)的專利。
第一，我們的社會(huì)出現(xiàn)了許多的復(fù)合型專業(yè)，而這種融合與交叉，無一不以自然科學(xué)為基礎(chǔ)。
例如傳統(tǒng)的社會(huì)學(xué)，也在應(yīng)用中強(qiáng)調(diào)了數(shù)據(jù)分析等技能；最近幾年非常熱門的金融工程、金融數(shù)學(xué)專業(yè)，就是用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型，從而解決金融相關(guān)的問題。
雖然產(chǎn)業(yè)實(shí)操中需要應(yīng)用交叉學(xué)科的只是，但學(xué)校里的教學(xué)內(nèi)容卻進(jìn)化地比較慢。所以，如果學(xué)生能通過科研項(xiàng)目，預(yù)先了解未來工作中的實(shí)際情況并加以演練，肯定會(huì)增強(qiáng)自己的競爭力。
比如集思學(xué)院的徐同學(xué)，就參加了“量化估值”方面的科研項(xiàng)目。項(xiàng)目最后需要做一個(gè)數(shù)據(jù)分析的案例，用Python和金融數(shù)據(jù)分析的知識(shí)以及畫圖的數(shù)據(jù)包來完成。
他說，自己平時(shí)學(xué)的更多是書本知識(shí)，這次感受了從頭開題到結(jié)果的過程，實(shí)際應(yīng)用了訓(xùn)練的代碼能力，也查了很多資料，搜索能力極大的提升了。
徐同學(xué)的科研導(dǎo)師既是藤校教授，又是全球頂尖投行的高管。在交流中，他了解到在實(shí)操中，什么時(shí)候該用什么軟件、為什么要這么用。對(duì)未來金融領(lǐng)域的工作有了基礎(chǔ)了解，是最讓他欣喜的一點(diǎn)。
第二，普遍來說，國內(nèi)中學(xué)階段的學(xué)習(xí)是偏理論的，尤其是文科的孩子，基本上就是在不斷地看書、讀書，卻輕視了“技能”的培養(yǎng)。
但實(shí)際上，就算是純文字類的工作，寫新聞也好、報(bào)告也好、分析也好，都有它的內(nèi)在技能，例如洞察問題的能力、運(yùn)用理論知識(shí)去分析的能力、文字表達(dá)能力... 都需要專門訓(xùn)練的。
比如集思學(xué)院的學(xué)員的丁同學(xué)，她本科學(xué)的是英語專業(yè)。這個(gè)專業(yè)比較泛，如果未來不走專業(yè)的語言方向，從課程學(xué)習(xí)中很難能鍛煉出更多的技能。
丁同學(xué)感興趣的方向是跨文化交流。她發(fā)現(xiàn)，很多人即使外語非常流暢，卻還是無法和來自另一文化的人有很好的交流。于是，她在一位哈佛導(dǎo)師的輔導(dǎo)下，她以電影《降臨》為主題，研究了語言與文化的關(guān)系。
丁同學(xué)得出了結(jié)論：語言的形成與思維、文化有著千絲萬縷的聯(lián)系；如果缺乏全球化思維，溝通始終會(huì)存在障礙。最終，她用完整的研究報(bào)告和科研論文展示了成果，也在這個(gè)過程中，訓(xùn)練出了許多科學(xué)探究的“技能”。
中學(xué)生為什么要參加科研？
對(duì)于中學(xué)生來說，談及培養(yǎng)“職業(yè)技能”可能還有些遙遠(yuǎn)。那么，為什么中學(xué)生還應(yīng)該積極參與科研呢？我們?cè)?jīng)與ViaX科研教育做過一次深入探討。
Cynthia 老師
ViaX資深科研背景提升導(dǎo)師、留學(xué)規(guī)劃導(dǎo)師
倫敦政治經(jīng)濟(jì)學(xué)院畢業(yè)，學(xué)生曾錄取劍橋大學(xué)、LSE、UCL等
第一點(diǎn)，中學(xué)生正處在未來方向選擇的關(guān)鍵期。通過學(xué)術(shù)研究，孩子們才能切實(shí)地體會(huì)到，各個(gè)專業(yè)到底都在研究什么、未來將是怎樣的工作狀態(tài)。
比如ViaX的學(xué)員Madeline，她最開始其實(shí)并不知道自己真正喜歡什么。后來，她接觸到了數(shù)據(jù)科學(xué)的研究課題，她從自己感興趣的足球賽出發(fā)，通過數(shù)據(jù)建模來研究足球比賽時(shí)間和勝率之間的關(guān)系。
在學(xué)習(xí)和研究的過程中，她發(fā)現(xiàn)自己對(duì)數(shù)據(jù)科學(xué)充滿好奇，并逐漸明確自己未來希望從事計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展方向。
所以，科研項(xiàng)目提供的不只是知識(shí)，更引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造力。
第二點(diǎn)，是否有良好的科研經(jīng)歷和科研能力，是每一個(gè)頂尖名校默認(rèn)的錄取考量。
高等教育的使命是為社會(huì)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新提供理論支持和前沿基礎(chǔ)，所以學(xué)校都希望能夠從一屆一屆優(yōu)秀的學(xué)生當(dāng)中，選拔出有能力傳承學(xué)校衣缽，并且在科研上有重大突破的苗子。
所以，他們最重要的一項(xiàng)考察標(biāo)準(zhǔn)就是學(xué)生的“學(xué)術(shù)能力”。
很多家長會(huì)誤以為學(xué)術(shù)指的是在校成績和標(biāo)化考試，但是，標(biāo)化成績的高分是有固定方法的，大量的訓(xùn)練能讓學(xué)生在某一個(gè)水平下有穩(wěn)定的發(fā)揮。
因此，“軟性技能”和“成果產(chǎn)出”才更加能體現(xiàn)學(xué)生的可塑性和真正的學(xué)術(shù)能力。
比如ViaX的學(xué)員，高中生Emily，她感興趣的話題是生物學(xué)中的“再生基因”，這是無法在高中校內(nèi)接觸到的知識(shí)，所以她選擇課外的科研項(xiàng)目。
在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，她了解到一個(gè)概念叫DN/DS，是一個(gè)可以測(cè)量再生基因在整個(gè)基因庫里變化的一個(gè)量，通過這個(gè)數(shù)值，可以去分析再生基因的進(jìn)化過程。
整個(gè)科研過程中讓她印象最深的是，在一次導(dǎo)師布置的目標(biāo)研究中，她意外的發(fā)現(xiàn)了一組數(shù)據(jù)，是一個(gè)在預(yù)期范圍之外的、統(tǒng)計(jì)上的規(guī)律。發(fā)現(xiàn)這個(gè)數(shù)據(jù)后，導(dǎo)師也很興奮，說這很有可能代表了一個(gè)新的再生基因的特質(zhì)規(guī)律。于是Emily接著探索，找到了更多的理論支持她的推測(cè)，寫成了一篇論文。
最后，她的論文被一個(gè)國際會(huì)議錄用，還陸續(xù)收到了許多科學(xué)期刊的投稿邀請(qǐng)。同時(shí)，她也憑借著這一科研成果，收到了夢(mèng)校埃默里大學(xué)的ED Offer。
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