據說 ——
美國國家科學基金會統計：“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學和科學技能”。
事實上， 今天的美國企業，尤其是核心的500強企業中，最需要的崗位，也都和STEM技能相關。科技行業的高薪高福利吸引了大量的人才加入，IT領域更是獨佔鰲頭。
“學好數理化，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，都想把孩子培養成未來社會需要的人才。但是，我們現在理工科教育，存在什麼樣的問題呢？
中國孩子的數理基礎好，但主要還是體現在成績上，轉化為核心技術的東西有限...
中學的學科教育——數學、物理、化學、生物等分科而學，可現實生活中的問題，卻不是按學科設置的...
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迴歸。
那麼，該如何引導不同年齡、喜愛理工科的孩子，系統性地培養STEM素養呢？我們邀請了
四位STEM教育行業的專家，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：動手創造類
樊佳俊 Jason Fan
FUTURE CITY青少年STEM教育實踐體驗中心 CEO 聯合創始人
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、規律和關係的理解。
所以，低齡階段培養孩子數理思維，不是隻能去學習知識點，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後，孩子們就能延續興趣，應用之前積累的經驗去解決實際問題，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，領導力、成本控制、商業策劃、談贊助；除了操作手，也要軍事家、數據分析專家。
比如，FRC就有一個路演環節，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品。這就鍛鍊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。
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後便不可自拔。
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。
女孩有沒有優勢？如果說排線更整潔、畫線更細緻是優勢的話，那就是了。”
（Yina與她的FRC隊伍）
未來之城鼓勵發現和認知自我，不要求孩子在來之前就具備理工科的天賦，只要他們嘗試之後，發現了創造的樂趣、合作的樂趣，那就是最合適的。
除了培養孩子綜合的科學素養，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，對於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。
階段二
8-12 年級 拓寬學術寬度與深度
解決方案：國際性學術競賽
Joyce 老師
翰林學院聯合創始人，國際競賽領航者
平臺上累計培訓人數超過2000人，各學科競賽均有全國甚至全球領先戰績
進入中學後，學習的中心應當轉向嚴肅的學術探究。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程度。
許多家長和孩子不瞭解競賽，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，國際性的學術競賽不僅僅是刷題，更是注重綜合素質的培養，不那麼喜愛競技的孩子也可以“重在參與”。
為什麼國際學術競賽能夠全方位培養孩子的素質呢？
首先是學科知識，沒有學科知識作為基礎，更加高大上的那些都會是空中樓閣。
國內的很多競賽，比如奧數，考得很深很刁鑽；但國際性的競賽，比如AMC (美國數學競賽)、USABO（美國生物奧賽）等等“學科類競賽”，考得範圍很廣，會涉及到大學的一些學術性內容，如果獲得比較好的名次，就證明孩子在這個領域，比同齡孩子有了更廣、也更紮實的知識儲備。
其次是科學素養，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。數模類的競賽，比如美國高中數學建模競賽（HiMCM）其實非常考驗科學素養，因為這一類競賽是針對思考過程的，而不是針對思考結論的。
最後是解決問題的能力，比如理解和轉化問題的能力，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，都是鍛鍊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“龍蝦尾巴的抗衝擊能力”，為了解決這個課題，他需要合理安排時間，閱讀各類文獻、設計實驗、收集數據並用可視化的方式表達出來，以及後續進行發表，這些都實實在在地鍛鍊了孩子的綜合技能。
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，是否願意去探索。
各年級如何科學地規劃競賽？
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。對數學有天賦的孩子，可以適當參加一些數學思維類的競賽，比如Math League (數學大聯盟)。
到了初二之後，競賽的規劃選擇就多了。學科類的可以參加各種數理化生、計算機商賽、數模等等；學研類呢，就主要根據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一規劃，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 綜合提升學術素養
解決方案：科研項目
王筱稚
集思學院教研中心總監
哥倫比亞大學公共管理碩士；北京大學元培學院/國關學院學士
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，孩子應該把興趣沉澱深化在學科上，以大學階段所需的能力為參照，提升學術素養與科研能力。
從什麼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，在適當的規劃下，
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，就不至於手忙腳亂。看過很多優秀孩子的申請案例之後，我們發現，大多數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，還有助於查漏補缺。
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，但她發現自己在應用方面的知識是短板，尤其在動手、研發這方面還不夠優秀，參加比賽很吃力。
所以，她參加了“AI HUB 頂尖學術計劃”這一科研項目，經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方面的知識，還運用知識、有自己的產出，對AI這個領域也有了更加深刻地瞭解，可謂收穫頗豐。
（王同學在科研課程上與教授互動）
為什麼商科文科的孩子，更應該通過科研項目來增強自己的競爭力？
說到培養“理工科”的孩子，好像是把文科和實質性的研究區別開來了。但是，科研並不是數理專業的專利。
第一，我們的社會出現了許多的複合型專業，而這種融合與交叉，無一不以自然科學為基礎。
例如傳統的社會學，也在應用中強調了數據分析等技能；最近幾年非常熱門的金融工程、金融數學專業，就是用計算機來實現數學模型，從而解決金融相關的問題。
雖然產業實操中需要應用交叉學科的只是，但學校裡的教學內容卻進化地比較慢。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並加以演練，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。項目最後需要做一個數據分析的案例，用Python和金融數據分析的知識以及畫圖的數據包來完成。
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，什麼時候該用什麼軟件、為什麼要這麼用。對未來金融領域的工作有了基礎瞭解，是最讓他欣喜的一點。
第二，普遍來說，國內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。
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。這個專業比較泛，如果未來不走專業的語言方向，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。她發現，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。於是，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係。
丁同學得出了結論：語言的形成與思維、文化有著千絲萬縷的聯繫；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”。
中學生為什麼要參加科研？
對於中學生來說，談及培養“職業技能”可能還有些遙遠。那麼，為什麼中學生還應該積極參與科研呢？我們曾經與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、留學規劃導師
倫敦政治經濟學院畢業，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鍵期。通過學術研究，孩子們才能切實地體會到，各個專業到底都在研究什麼、未來將是怎樣的工作狀態。
比如ViaX的學員Madeline，她最開始其實並不知道自己真正喜歡什麼。後來，她接觸到了數據科學的研究課題，她從自己感興趣的足球賽出發，通過數據建模來研究足球比賽時間和勝率之間的關係。
在學習和研究的過程中，她發現自己對數據科學充滿好奇，並逐漸明確自己未來希望從事計算機和數據科學的發展方向。
所以，科研項目提供的不只是知識，更引導和激發學生的學習熱情和創造力。
第二點，是否有良好的科研經歷和科研能力，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、產業創新提供理論支持和前沿基礎，所以學校都希望能夠從一屆一屆優秀的學生當中，選拔出有能力傳承學校衣缽，並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“學術能力”。
很多家長會誤以為學術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定的發揮。
因此，“軟性技能”和“成果產出”才更加能體現學生的可塑性和真正的學術能力。
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，她瞭解到一個概念叫DN/DS，是一個可以測量再生基因在整個基因庫裡變化的一個量，通過這個數值，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，在一次導師佈置的目標研究中，她意外的發現了一組數據，是一個在預期範圍之外的、統計上的規律。發現這個數據後，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規律。於是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。
最後，她的論文被一個國際會議錄用，還陸續收到了許多科學期刊的投稿邀請。同時，她也憑藉著這一科研成果，收到了夢校埃默裡大學的ED Offer。
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