二、日本超级科学高中科技人才培养实践

(一)目标设定：活跃于世界科技领域的国际创新人才

“超级科学高中”计划自2002年启动伊始就肩负着国际化科技创新人才培养的使命。随着科技飞速发展与社会数字化转型，超级科学高中在科技人才培养过程中，将提升学生发现和解决现实社会问题的能力摆在更加重要的位置，注重学生科学志趣的养成、前沿科学知识的掌握以及科学技能的提升，尤其强调学生的国际化素养与领导力培养。日本高中在申请超级科学高中指定资格时，往往根据“超级科学高中”计划对科技人才的能力要求设计研究开发项目，项目通常围绕科学教育的课程与教学方法开发、地域合作与学生实践能力提升、高大合作与人才贯通培养以及国际理解教育与国际性人才培养四个方面展开。

(二)路径采取：综合素养提升基础上的个性化培养

日本超级科学高中人才培养有两种路径：一是开设专门的超级科学班。在重视培养全校学生科学素养水平的基础上，聚焦部分学生开展有针对性的科学教育。以茨城县立水户第二高等学校为例，高一年级共通教育课程结束后，从高二年级开始根据学生成绩和未来职业规划将学生分为文科班、理科班和超级科学班(SS班)。学校为SS班开设特定科目，包括《自然科学A、B》《SS物理I、Ⅱ》《SS化学I、II》和《科学英语I、II》等，SS班学生有机会进入大学或科研机构上课及参与科研。二是个性化培育。高中三年不分科，第一年专注于必修科目，培养学生的共通素养，引导学生学会生涯规划。到第二、第三年，允许学生根据学术志趣和职业意向自由选择必修课以外的所有科目，以促进学生全面而有个性的发展。尽管这两种培养路径形式不同，但本质都是“宽基础、活模块”，给予学生广阔空间探索自己真正感兴趣的科学领域，在满足学生多元化、个性化需求的同时实现科技后备人才的早期发现、选拔与培养。

(三)课程设置：自主性强、校本特色和国际化特色突出

日本超级科学高中有别于普通高中，在课程设置上可以不受文部科学省《高中学习指导要领》的限制，拥有理数类高中课程开发的自主权。通过分析不同超级科学高中的课程体系发现，虽然每个项目学校的具体课程设置各不相同，但在课程结构与内容上却有趋同性。

第一，课程开发的种类和层次丰富。超级科学高中开发的课程均为基础教育层次的科学教育课程，一般分为三类。一是面向全体学生的综合科学类课程，旨在培养所有学生的科学素养、提高科学兴趣；二是面向普通理科班学生的课程，致力于教授理科学生必需的科学知识；三是面向超级科学班的课程，目的是发现、选拔和培养科技后备人才。以福冈县立城南高中为例，该校分别面向一年级学生开设《环境科学》《地球科学》和《信息统计科学》等课程，面向理科班学生开设《物理》《化学》《生物》和《数学》等相关课程，面向超级科学班学生开设《数理研讨》和《英文数理》等课程。

第二，重视进阶先修型课程的开发。一般而言，超级科学高中根据所在区域特点和本校特色开发SSH课程体系，遵循“相互联系、环环相扣、步步推进”的原则，开发具有进阶先修属性的理科和数学课程，注重与大学及科研机构联合开展科学实践与研究活动。以东京工业大学附属科学技术高中为例，该校围绕“数理主干课程”“高大合作科目”“高大衔接前沿教育”“课外阅读”4个方向，自主开发了8门SSH课程，均匀分布到一至三年级，构建了完整的学习链。通过“基础实验—科技探究—问题解决”等不同节点的设置，帮助学生形成对科学理论、实践与应用的整体认识，使理论学习和创新实践贯穿始终。值得注意的是，《前沿科学技术入门》(高大合作项目)和《数学前沿1、2》(高大衔接课程)能够让学生紧跟科学领域的前沿和热点。

第三，形成了具有校本特色的课程群。在一个或几个领域集中开发实施广度和深度并重的选修课是课程群的常见方式。例如，东京工业大学附属科学技术高中依托东京工业大学丰富的理工类教育资源，将高二学生分流到应用化学、信息系统、机械系统、电器电子和建筑设计五个方向，每个方向均开设了大量的优质特色课程群，包括《工业物理化学》《有机工业化学》《地球环境化学》《硬件技术》《编程技术》《实践培训》《制图》《电力基础》《电子技术》《建筑结构》《建筑结构设计》以及《建筑规划》等，让学生在不同的工程领域探索实践，学习工程问题解决技能，在高中便打下专业基础，为进入大学做准备。

第四，课程国际化水平高。超级科学高中注重培养学生用英文进行科学研究的能力、英文学术写作能力、英文交流能力、英文演讲能力，《科技英语》等科目是其必开科目。为强化课程实施效果，学校通常会举办各种形式的国际科研成果交流会议，并邀请海外高中一起参与国际共同关注的研究课题，锻炼学生的英文交流能力、跨文化交际能力以及增加学生进行英文科学研究的实践机会。

(四)教学设计：以课题研究为载体的自主探究式学习

课堂讲授与课外实践相结合的研究性教学是日本超级科学高中普遍的教学模式。由学生自行设定研究问题并开展研究活动，目的在于培养学生发现问题和解决问题的能力。例如，和歌山县立海南高中的SITP(Science Instructor Training Program)课程，将课题研究与成果发表结合起来，培养学生的科学思维、判断力和表现力，学生自主设定研究主题、选择研究方法，从物理、化学、数学、生物以及地理等学科领域确立选题，教学过程中教师的方向引导与学生的自主探索有机结合，研究成果需要制作成海报在发表会上展示，以提高学生的演讲、交流能力。

实验室是研究性教学最重要的场地之一。学生通过真实性的科学实验，能够更加深入地理解科学概念和原理、掌握科学研究方法、锻炼科学思维，从而提高科学素养和科学能力。例如，奈良县立奈良高中开设的一系列SSP(Super Science Project)课程，都将实验室教学作为培养学生科学素养的重要手段。在高一开设的SSP基础课程非常重视实验室教学，每个学期分别在物理和化学领域设置了学生需要完成的实验，强调学生主动探究与小组合作。通过课堂展示以及提交报告的形式，对学生科学知识与科学技能的掌握程度进行评价。高一阶段的实验室教学侧重于培养学生在实验室中的规范操作，为高二和高三开设进阶性《SSP探究A、B》课程的实验室教学打下基础。

实践是日本超级科学高中为丰富学生经验、使其适应未来职业需求而设置的重要环节。学校主要围绕“聚焦真问题—营造实践场—沉浸式体验”的设计思路，遵循“实践在先、反思在后”的逻辑，强化学生对所学知识的应用。例如，东京工业大学附属科学技术高中在教学过程中把各学科领域的专业知识与观察制作、科学实验有机联系起来，为学生提供动手制作的实践场所，让学生在各自领域自主开展实验与制作。例如，在机械系统领域的《机械要素》课程教学中，教师组织学生进行螺丝钉等机械元件的制作，让学生在实际操作中巩固学习内容。

三、日本超级科学高中人才培养的成效与保障

(一)日本超级科学高中人才培养的成效

日本“超级科学高中”计划实施至今已满20周年，在科技人才早期培养方面成效显著。一是学生的科学意识得以增强。科学意识培养是科学素养形成的关键。2020年文部科学省所属的科学技术振兴机构对超级科学高中毕业生进行调查发现，“60%的毕业生表示，超级科学高中使他们对科学的兴趣变为志趣，81%的毕业生表示，超级科学高中提高了他们探索未知事物的兴趣和意识，超级科学高中毕业生在本科毕业后继续深造的比例是日本普通大学生群体的3倍”。二是学生的科学能力得以提升。日本超级科学高中毕业生在科学，技术、工程和数学(STEM)领域具有明显优势，不仅在各种国际科技竞赛中成绩优异，还更多升入日本一流大学的理学部。三是高中的理数教育得以改善。文部科学省2020年5月针对Ⅲ期及以上超级科学高中进行调查发现，超级科学高中研发的许多有关理数的教材均成为日本其他普通高中学校采用的示范教材。此外，文部科学省借鉴超级科学高中“课题研究”课程模式，在2022年11月起实施的新《高中学习指导要领》中增设了《理数探究基础》和《理数探究》两门课程，普通高中可基于学校自身定位与人才培养需求开展个性化的课程教学。

(二)日本超级科学高中人才培养的保障

日本超级科学高中的发展得到了政府、高校与企业等多方力量的支持。

第一，政府提供政策、资金和制度支持。一是政策方面，文部科学省允许超级科学高中自主开发课程，不受《高中学习指导要领》的限制。二是资金方面，科学技术振兴机构每年为超级科学高中提供专项拨款，日本超级科学高中年度总拨款已从2002年的7.27亿日元增长为2023年的23.75亿日元。三是制度层面，科学技术振兴机构为超级科学高中搭建交流平台。例如，一年一度的学生发表大会为超级科学高中学生提供课题研究成果展示机会，会上评出“优秀奖”以鼓励学生。

第二，高校提供师资与硬件支持。一方面，大学投入师资力量全程参与超级科学高中的学生选拔、课程开发、科研合作与实训实习。例如，福冈县立城南高中将40名理数班学生分为10组，与九州大学研究生院10个研究室对接，每个研究室负责开展一年4次的实验，实习指导和讲课。另一方面，超级科学高中共享大学研究设备，让学生紧跟国际前沿研究，同时降低了高中科学教育的成本。

第三，社会力量提供场地、经费与奖励支持。一是场地方面，企业提供实践教学场地让学生能够“沉浸式”体验，做到“学以致用”。例如，北海道泷川高中借助植松电气公司的车间进行“课题研究”课程授课，学生面对真实情境问题，向公司一线员工学习编程和漫游车操作。二是经费方面，超级科学高中常年得到校友会及私人组织捐赠，为学校发展注入可持续动力。三是奖励方面，社会组织为超级科学高中设置包括“学生科学奖”在内的20多种奖学金，以激发学生成就感。

四、日本超级科学高中人才培养的启示与借鉴

(一)加强顶层设计，给予特殊政策扶持

科技人才培养需要政府做好统筹规划，把握方向，做好政策引领。日本政府在“科技立国”理念指引下，出台了一系列与科技发展相关的政策，基础教育阶段的科技人才培养作为科技创新人力资源开发的重要环节而备受重视。“超级科学高中”计划的出台，意味着日本政府对基础教育阶段科技人才培养的精准施策。一方面，政府对高中阶段科学教育的发展方向进行了统筹规划与整体部署。另一方面，政府扩大高中自主权，在招生、课程、升学方面给予一定的“特权”。例如，日本横滨科学前沿高中每年都为申请横滨市立大学“挑战计划”的学生留有7个特别认定名额，允许学生直接进入横滨市立大学继续开展理科专业的学习与研究。

(二)开发优质课程，强化课程国际化和实践教学环节

课程与教学是科技人才培养的基础与直接手段，是改革实践的最终落脚点。日本超级科学高中自主探索科学教育教学实践并推广到全国，以此提高整个国家的理数教育水平。以此为鉴，一方面高中可以为学生提供更多的实验室学习机会，提升学生的实践能力，将科学教育与学生的日常生活联系起来，为学生提供创新实践的空间。学生可以自主选择感兴趣的问题，通过资料查找、课题设计、小组合作以及论文撰写等培养问题意识、锻炼思维逻辑、掌握科学方法，或通过参与科技竞赛等方式展示研究成果及培养科学志趣。另一方面要瞄准国际化拔尖创新人才培养目标，开设英文科学课程、搭建国际交流平台、设立国际共同研究课题、举办国际科研成果交流会，提升学生国际视野和国际交流能力。

(三)协同多方力量，借助优质资源办学

科技人才培养是一项系统性工程，需要各方协同推进。日本超级科学高中的发展得益于政府、高校、企业多方资源的投入。借鉴日本超级科学高中的经验，一方面要充分利用大学软硬件资源，建构高中与大学合作机制。日本横滨科学前沿高中《科学素养I、II》两门课程有一半以上由横滨市立大学教师讲授。我国科技高中亦可依托大学为学生开设科技课程、科技讲座，为教师提供教学培训，分享最前沿的科学研究成果。更为重要的是，探索多元选拔机制，面向科技高中学生开辟大学直升通道，实现高中与大学贯通培养。另一方面，有序引入社会力量参与办学。在多渠道筹集办学经费的同时，积极引入社会力量参与课程开发与教学改革，优化高中实践教学体系，强化学生实践能力和创新能力培养。例如，在高中开设“课题研究”项目式课程，组织学生到当地企业、工厂以及研究机构实地考察。当然，政府应积极发挥统筹协调作用，实现动力传导、机构联动，根据科技高中建设需求，整合高校与社会资源，解决高中自身无法解决的体制机制问题。

本文系2023年度上海市决策咨询研究教育政策专项课题“高等教育普及化背景下高中发展研究”(项目编号：2023-Z-R05)、国家自然科学基金面上项目“面向大中学智慧衔接的动态学生画像和智能学业规划”(项目编号：62177036)阶段性研究成果。