據(jù)說 ——

美國國家科學基金會統(tǒng)計：“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)學和科學技能”。

事實上， 今天的美國企業(yè)，尤其是核心的500強企業(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)域更是獨占鰲頭。

“學好數(shù)理化，走遍天下都不怕。” 這句話不僅沒有過時，反而更加重要了。

有遠見的父母，都想把孩子培養(yǎng)成未來社會需要的人才。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...

中學的學科教育——數(shù)學、物理、化學、生物等分科而學，可現(xiàn)實生活中的問題，卻不是按學科設(shè)置的...

簡而言之，在理工科學習方面，我們的孩子接觸更多還是書本知識，對綜合能力的培養(yǎng)不足。解決這個問題的核心，就是“STEM教育”。

STEM代表的是科學 (Science) 、科技 (Technology) 、工程 (Engineering)及數(shù)學(Mathematics)，它不是四個學科，而是一個整體——從分科到綜合、知識講授到實踐運用、理論公式到真實世界的回歸。

那么，該如何引導不同年齡、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習，看著他們成長，想必能為各位爸媽答疑解惑！

階段一

小學-8年級 實踐與解決問題很重要

解決方案：動手創(chuàng)造類

樊佳俊 Jason Fan

FUTURE CITY青少年STEM教育實踐體驗中心 CEO 聯(lián)合創(chuàng)始人

工程師、國家一級建造師、美國紐約大學全獎獲得者

每個孩子都不缺乏好奇心和探索能力。在更小的時候，孩子喜歡吐泡泡、喜歡去抓手邊的任何東西，其實都是在通過“觸覺”對進行探索，建立起對真實世界形式、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，不是只能去學習知識點，更應該是具象的、實操的，在動手中感知世界。比如樂高、簡易的機械...都是很好的啟蒙。

這樣，到了小學高年級或是進入初中后，孩子們就能延續(xù)興趣，應用之前積累的經(jīng)驗去解決實際問題，更好地認知世界。

Jason老師介紹，各種PBL學習、創(chuàng)客營、機器人項目，都可以讓孩子游戲與科學的碰撞中解鎖新知。

（Future City 與 南京雨花臺中學合作的創(chuàng)客周）

比如未來之城主打的“FRC機器人”項目，是最受13歲以上的孩子們歡迎的。FRC是目前全球最頂級、技術(shù)難度最高的青少年機器人大賽。FRC不僅是一場機器人比賽，更是中學生應具備的所有STEM素養(yǎng)的展示舞臺。

參加機器人項目，一定要對工科有天賦嗎？

組建一支FRC隊伍，就像開一個小公司。不僅需要搭建機器人，也要編程，領(lǐng)導力、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就有一個路演環(huán)節(jié)，需要學生在公眾面前演講，使用清晰、有說服力的語言，闡述自己的隊伍和產(chǎn)品。這就鍛煉了他們的項目管理能力和語言表達能力。

每個孩子每一年都可以承擔不同的任務，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)。

女孩適合學習機器人嗎？

很多人在選擇是否加入這項活動時，會因為男多女少的狀態(tài)而退卻。而星河灣雙語學校的上海女孩Yina，因為喜歡理科，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，一起搞機械，一起從C學到Java，圍坐在一起探討程序框架，趴在地上檢測程序結(jié)果，一起畫3D建模型，從一個零部件畫到一整個機器底盤，男生可以做到的事情，女生也可以。

女孩有沒有優(yōu)勢？如果說排線更整潔、畫線更細致是優(yōu)勢的話，那就是了?！?/p>

（Yina與她的FRC隊伍）

未來之城鼓勵發(fā)現(xiàn)和認知自我，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)孩子綜合的科學素養(yǎng)，機器人項目對未來升學也有一定的助益。

對出國黨來說，參加國際性的FRC競賽，對于知名大學的申請有直接幫助，是剛需。對高考黨來說，VEX機器人項目是中國教育部認可的白名單活動，在西安交大、上海交大 、同濟等名校的自主招生中，VEX項目是他們考察的一個依據(jù)。

階段二

8-12 年級 拓寬學術(shù)寬度與深度

解決方案：國際性學術(shù)競賽

Joyce 老師

翰林學院聯(lián)合創(chuàng)始人，國際競賽領(lǐng)航者

平臺上累計培訓人數(shù)超過2000人，各學科競賽均有全國甚至全球領(lǐng)先戰(zhàn)績

進入中學后，學習的中心應當轉(zhuǎn)向嚴肅的學術(shù)探究。因為具有高選拔性，通過競賽成績，未來大學的招生官們幾乎可以一眼辨識出學生的學術(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認為，覺得競賽也有很好的地方。

首先，競賽是一個學習的機會，給了孩子一個時間目標，要在某個時間節(jié)點之前，完成一系列學習任務，能很好地幫助他們解決明日復明日的拖延問題。

第二，國際性的學術(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”。

為什么國際學術(shù)競賽能夠全方位培養(yǎng)孩子的素質(zhì)呢？

首先是學科知識，沒有學科知識作為基礎(chǔ)，更加高大上的那些都會是空中樓閣。

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)學競賽)、USABO（美國生物奧賽）等等“學科類競賽”，考得范圍很廣，會涉及到大學的一些學術(shù)性內(nèi)容，如果獲得比較好的名次，就證明孩子在這個領(lǐng)域，比同齡孩子有了更廣、也更扎實的知識儲備。

其次是科學素養(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力。數(shù)模類的競賽，比如美國高中數(shù)學建模競賽（HiMCM）其實非?？简灴茖W素養(yǎng)，因為這一類競賽是針對思考過程的，而不是針對思考結(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，針對某一問題檢索信息的能力，自學的能力，等等。一些頂尖科研競賽，例如丘成桐獎、英特爾ISEF、谷歌GSF，讓學生以提交研究報告的形式參與競賽，都是鍛煉問題解決能力的好機會。

比如有個孩子對生物十分感興趣，參加學研類的競賽時研究的題目就是“龍蝦尾巴的抗沖擊能力”，為了解決這個課題，他需要合理安排時間，閱讀各類文獻、設(shè)計實驗、收集數(shù)據(jù)并用可視化的方式表達出來，以及后續(xù)進行發(fā)表，這些都實實在在地鍛煉了孩子的綜合技能。

很多家長認為，競賽只適合有特殊天賦的孩子，其實不然，國際競賽更多的看孩子對這個學科是否感興趣，是否愿意去探索。

各年級如何科學地規(guī)劃競賽？

小學到初一這一階段的話，Joyce建議還是先讓孩子提升對STEM的興趣，多參與一些有趣的課外活動，也要注重英文能力，為未來參加國際性競賽打好基礎(chǔ)。對數(shù)學有天賦的孩子，可以適當參加一些數(shù)學思維類的競賽，比如Math League (數(shù)學大聯(lián)盟)。

到了初二之后，競賽的規(guī)劃選擇就多了。學科類的可以參加各種數(shù)理化生、計算機商賽、數(shù)模等等；學研類呢，就主要根據(jù)學生的興趣愛好去選擇課題。

到初三以上、高一高二，時間也是很充分的。Joyce的翰林學院也會在這兩塊兒進行統(tǒng)一規(guī)劃，去整體提升孩子的知識點、動手能力、思維能力整體。

階段三

10-12 年級 綜合提升學術(shù)素養(yǎng)

解決方案：科研項目

王筱稚

集思學院教研中心總監(jiān)

哥倫比亞大學公共管理碩士；北京大學元培學院/國關(guān)學院學士

緊接著上面的學研類競賽，我們來聊聊下一個項目 —— 科研。

到了中學高年級，孩子應該把興趣沉淀深化在學科上，以大學階段所需的能力為參照，提升學術(shù)素養(yǎng)與科研能力。

從什么時候開始科研更合適？

科研對孩子的知識水平有一定要求，從頭至尾地完成一整個項目，又需要一定的時間才能出成果。所以，王筱稚老師認為，在適當?shù)囊?guī)劃下，可以從中學入學的第一年開始，多利用假期去參加科研，這樣能申請季來的時候，就不至于手忙腳亂。

看過很多優(yōu)秀孩子的申請案例之后，我們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)被名校錄取的孩子都是從中學第一年開始科研，不僅能夠證明自己對科研的堅持與熱情，還有助于查漏補缺。

集思學院的學員王同學，就是一名喜愛計算機的高中生。她一升入中學就在準備計算機競賽，但她發(fā)現(xiàn)自己在應用方面的知識是短板，尤其在動手、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 頂尖學術(shù)計劃”這一科研項目，經(jīng)過了幾個月的學習和小組合作研究，成功做出了一個“商務談判機器人”。

她說，在完成項目的過程中，她不僅鞏固了以往的專業(yè)方面的知識，還運用知識、有自己的產(chǎn)出，對AI這個領(lǐng)域也有了更加深刻地了解，可謂收獲頗豐。

（王同學在科研課程上與教授互動）

為什么商科文科的孩子，更應該通過科研項目來增強自己的競爭力？

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，我們的社會出現(xiàn)了許多的復合型專業(yè)，而這種融合與交叉，無一不以自然科學為基礎(chǔ)。

例如傳統(tǒng)的社會學，也在應用中強調(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)學專業(yè)，就是用計算機來實現(xiàn)數(shù)學模型，從而解決金融相關(guān)的問題。

雖然產(chǎn)業(yè)實操中需要應用交叉學科的只是，但學校里的教學內(nèi)容卻進化地比較慢。所以，如果學生能通過科研項目，預先了解未來工作中的實際情況并加以演練，肯定會增強自己的競爭力。

比如集思學院的徐同學，就參加了“量化估值”方面的科研項目。項目最后需要做一個數(shù)據(jù)分析的案例，用Python和金融數(shù)據(jù)分析的知識以及畫圖的數(shù)據(jù)包來完成。

他說，自己平時學的更多是書本知識，這次感受了從頭開題到結(jié)果的過程，實際應用了訓練的代碼能力，也查了很多資料，搜索能力極大的提升了。

徐同學的科研導師既是藤校教授，又是全球頂尖投行的高管。在交流中，他了解到在實操中，什么時候該用什么軟件、為什么要這么用。對未來金融領(lǐng)域的工作有了基礎(chǔ)了解，是最讓他欣喜的一點。

第二，普遍來說，國內(nèi)中學階段的學習是偏理論的，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)。

但實際上，就算是純文字類的工作，寫新聞也好、報告也好、分析也好，都有它的內(nèi)在技能，例如洞察問題的能力、運用理論知識去分析的能力、文字表達能力... 都需要專門訓練的。

比如集思學院的學員的丁同學，她本科學的是英語專業(yè)。這個專業(yè)比較泛，如果未來不走專業(yè)的語言方向，從課程學習中很難能鍛煉出更多的技能。

丁同學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，她在一位哈佛導師的輔導下，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，溝通始終會存在障礙。最終，她用完整的研究報告和科研論文展示了成果，也在這個過程中，訓練出了許多科學探究的“技能”。

中學生為什么要參加科研？

對于中學生來說，談及培養(yǎng)“職業(yè)技能”可能還有些遙遠。那么，為什么中學生還應該積極參與科研呢？我們曾經(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師、留學規(guī)劃導師

倫敦政治經(jīng)濟學院畢業(yè)，學生曾錄取劍橋大學、LSE、UCL等

第一點，中學生正處在未來方向選擇的關(guān)鍵期。通過學術(shù)研究，孩子們才能切實地體會到，各個專業(yè)到底都在研究什么、未來將是怎樣的工作狀態(tài)。

比如ViaX的學員Madeline，她最開始其實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間和勝率之間的關(guān)系。

在學習和研究的過程中，她發(fā)現(xiàn)自己對數(shù)據(jù)科學充滿好奇，并逐漸明確自己未來希望從事計算機和數(shù)據(jù)科學的發(fā)展方向。

所以，科研項目提供的不只是知識，更引導和激發(fā)學生的學習熱情和創(chuàng)造力。

第二點，是否有良好的科研經(jīng)歷和科研能力，是每一個頂尖名校默認的錄取考量。

高等教育的使命是為社會進步、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新提供理論支持和前沿基礎(chǔ)，所以學校都希望能夠從一屆一屆優(yōu)秀的學生當中，選拔出有能力傳承學校衣缽，并且在科研上有重大突破的苗子。

所以，他們最重要的一項考察標準就是學生的“學術(shù)能力”。

很多家長會誤以為學術(shù)指的是在校成績和標化考試，但是，標化成績的高分是有固定方法的，大量的訓練能讓學生在某一個水平下有穩(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)學生的可塑性和真正的學術(shù)能力。

比如ViaX的學員，高中生Emily，她感興趣的話題是生物學中的“再生基因”，這是無法在高中校內(nèi)接觸到的知識，所以她選擇課外的科研項目。

在導師的指導下，她了解到一個概念叫DN/DS，是一個可以測量再生基因在整個基因庫里變化的一個量，通過這個數(shù)值，可以去分析再生基因的進化過程。

整個科研過程中讓她印象最深的是，在一次導師布置的目標研究中，她意外的發(fā)現(xiàn)了一組數(shù)據(jù)，是一個在預期范圍之外的、統(tǒng)計上的規(guī)律。發(fā)現(xiàn)這個數(shù)據(jù)后，導師也很興奮，說這很有可能代表了一個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，寫成了一篇論文。

最后，她的論文被一個國際會議錄用，還陸續(xù)收到了許多科學期刊的投稿邀請。同時，她也憑借著這一科研成果，收到了夢校埃默里大學的ED Offer。