国家重提：学好数理化，打遍天下都不怕！如何系统性培养理工娃？
据说 ——
美国国家科学基金会统计：“接下来十年近80%的工作岗位，都需要求职者具备某种形式的数学和科学技能”。
事实上， 今天的美国企业，尤其是核心的500强企业中，最需要的岗位，也都和STEM技能相关。科技行业的高薪高福利吸引了大量的人才加入，IT领域更是独占鳌头。
“学好数理化，走遍天下都不怕。” 这句话不仅没有过时，反而更加重要了。
有远见的父母，都想把孩子培养成未来社会需要的人才。但是，我们现在理工科教育，存在什么样的问题呢？
中国孩子的数理基础好，但主要还是体现在成绩上，转化为核心技术的东西有限...
中学的学科教育——数学、物理、化学、生物等分科而学，可现实生活中的问题，却不是按学科设置的...
简而言之，在理工科学习方面，我们的孩子接触更多还是书本知识，对综合能力的培养不足。解决这个问题的核心，就是“STEM教育”。
STEM代表的是科学 (Science) 、科技 (Technology) 、工程 (Engineering)及数学(Mathematics)，它不是四个学科，而是一个整体——从分科到综合、知识讲授到实践运用、理论公式到真实世界的回归。
那么，该如何引导不同年龄、喜爱理工科的孩子，系统性地培养STEM素养呢？我们邀请了四位STEM教育行业的专家，他们与成百上千的孩子一起学习，看着他们成长，想必能为各位爸妈答疑解惑！
阶段一
小学-8年级 实践与解决问题很重要
解决方案：动手创造类
樊佳俊 Jason Fan
FUTURE CITY青少年STEM教育实践体验中心 CEO 联合创始人
工程师、国家一级建造师、美国纽约大学全奖获得者
每个孩子都不缺乏好奇心和探索能力。在更小的时候，孩子喜欢吐泡泡、喜欢去抓手边的任何东西，其实都是在通过“触觉”对进行探索，建立起对真实世界形式、规律和关系的理解。
所以，低龄阶段培养孩子数理思维，不是只能去学习知识点，更应该是具象的、实操的，在动手中感知世界。比如乐高、简易的机械...都是很好的启蒙。
这样，到了小学高年级或是进入初中后，孩子们就能延续兴趣，应用之前积累的经验去解决实际问题，更好地认知世界。
Jason老师介绍，各种PBL学习、创客营、机器人项目，都可以让孩子游戏与科学的碰撞中解锁新知。
（Future City 与 南京雨花台中学合作的创客周）
比如未来之城主打的“FRC机器人”项目，是最受13岁以上的孩子们欢迎的。FRC是目前全球最顶级、技术难度最高的青少年机器人大赛。FRC不仅是一场机器人比赛，更是中学生应具备的所有STEM素养的展示舞台。
参加机器人项目，一定要对工科有天赋吗？
组建一支FRC队伍，就像开一个小公司。不仅需要搭建机器人，也要编程，领导力、成本控制、商业策划、谈赞助；除了操作手，也要军事家、数据分析专家。
比如，FRC就有一个路演环节，需要学生在公众面前演讲，使用清晰、有说服力的语言，阐述自己的队伍和产品。这就锻炼了他们的项目管理能力和语言表达能力。
每个孩子每一年都可以承担不同的任务，大胆突破自己的能力，迎难而上，综合提升自己的能力和STEM素养。
女孩适合学习机器人吗？
很多人在选择是否加入这项活动时，会因为男多女少的状态而退却。而星河湾双语学校的上海女孩Yina，因为喜欢理科，两年前接触了FRC后便不可自拔。
她说，“作为女生，我们和男生一样，一起搞机械，一起从C学到Java，围坐在一起探讨程序框架，趴在地上检测程序结果，一起画3D建模型，从一个零部件画到一整个机器底盘，男生可以做到的事情，女生也可以。
女孩有没有优势？如果说排线更整洁、画线更细致是优势的话，那就是了。”
（Yina与她的FRC队伍）
未来之城鼓励发现和认知自我，不要求孩子在来之前就具备理工科的天赋，只要他们尝试之后，发现了创造的乐趣、合作的乐趣，那就是最合适的。
除了培养孩子综合的科学素养，机器人项目对未来升学也有一定的助益。
对出国党来说，参加国际性的FRC竞赛，对于知名大学的申请有直接帮助，是刚需。对高考党来说，VEX机器人项目是中国教育部认可的白名单活动，在西安交大、上海交大 、同济等名校的自主招生中，VEX项目是他们考察的一个依据。
阶段二
8-12 年级 拓宽学术宽度与深度
解决方案：国际性学术竞赛
Joyce 老师
翰林学院联合创始人，国际竞赛领航者
平台上累计培训人数超过2000人，各学科竞赛均有全国甚至全球领先战绩
进入中学后，学习的中心应当转向严肃的学术探究。因为具有高选拔性，通过竞赛成绩，未来大学的招生官们几乎可以一眼辨识出学生的学术程度。
许多家长和孩子不了解竞赛，总觉得这很功利，或者很死板。但Joyce认为，觉得竞赛也有很好的地方。
首先，竞赛是一个学习的机会，给了孩子一个时间目标，要在某个时间节点之前，完成一系列学习任务，能很好地帮助他们解决明日复明日的拖延问题。
第二，国际性的学术竞赛不仅仅是刷题，更是注重综合素质的培养，不那么喜爱竞技的孩子也可以“重在参与”。
为什么国际学术竞赛能够全方位培养孩子的素质呢？
首先是学科知识，没有学科知识作为基础，更加高大上的那些都会是空中楼阁。
国内的很多竞赛，比如奥数，考得很深很刁钻；但国际性的竞赛，比如AMC (美国数学竞赛)、USABO（美国生物奥赛）等等“学科类竞赛”，考得范围很广，会涉及到大学的一些学术性内容，如果获得比较好的名次，就证明孩子在这个领域，比同龄孩子有了更广、也更扎实的知识储备。
其次是科学素养，这包括逻辑思维和怀疑精神：逻辑思维帮助孩子判断客观正误，怀疑精神给你寻找真相的动力。数模类的竞赛，比如美国高中数学建模竞赛（HiMCM）其实非常考验科学素养，因为这一类竞赛是针对思考过程的，而不是针对思考结论的。
最后是解决问题的能力，比如理解和转化问题的能力，针对某一问题检索信息的能力，自学的能力，等等。一些顶尖科研竞赛，例如丘成桐奖、英特尔ISEF、谷歌GSF，让学生以提交研究报告的形式参与竞赛，都是锻炼问题解决能力的好机会。
比如有个孩子对生物十分感兴趣，参加学研类的竞赛时研究的题目就是“龙虾尾巴的抗冲击能力”，为了解决这个课题，他需要合理安排时间，阅读各类文献、设计实验、收集数据并用可视化的方式表达出来，以及后续进行发表，这些都实实在在地锻炼了孩子的综合技能。
很多家长认为，竞赛只适合有特殊天赋的孩子，其实不然，国际竞赛更多的看孩子对这个学科是否感兴趣，是否愿意去探索。
各年级如何科学地规划竞赛？
小学到初一这一阶段的话，Joyce建议还是先让孩子提升对STEM的兴趣，多参与一些有趣的课外活动，也要注重英文能力，为未来参加国际性竞赛打好基础。对数学有天赋的孩子，可以适当参加一些数学思维类的竞赛，比如Math League (数学大联盟)。
到了初二之后，竞赛的规划选择就多了。学科类的可以参加各种数理化生、计算机商赛、数模等等；学研类呢，就主要根据学生的兴趣爱好去选择课题。
到初三以上、高一高二，时间也是很充分的。Joyce的翰林学院也会在这两块儿进行统一规划，去整体提升孩子的知识点、动手能力、思维能力整体。
阶段三
10-12 年级 综合提升学术素养
解决方案：科研项目
王筱稚
集思学院教研中心总监
哥伦比亚大学公共管理硕士；北京大学元培学院/国关学院学士
紧接着上面的学研类竞赛，我们来聊聊下一个项目 —— 科研。
到了中学高年级，孩子应该把兴趣沉淀深化在学科上，以大学阶段所需的能力为参照，提升学术素养与科研能力。
从什么时候开始科研更合适？
科研对孩子的知识水平有一定要求，从头至尾地完成一整个项目，又需要一定的时间才能出成果。所以，王筱稚老师认为，在适当的规划下，可以从中学入学的第一年开始，多利用假期去参加科研，这样能申请季来的时候，就不至于手忙脚乱。
看过很多优秀孩子的申请案例之后，我们发现，大多数被名校录取的孩子都是从中学第一年开始科研，不仅能够证明自己对科研的坚持与热情，还有助于查漏补缺。
集思学院的学员王同学，就是一名喜爱计算机的高中生。她一升入中学就在准备计算机竞赛，但她发现自己在应用方面的知识是短板，尤其在动手、研发这方面还不够优秀，参加比赛很吃力。
所以，她参加了“AI HUB 顶尖学术计划”这一科研项目，经过了几个月的学习和小组合作研究，成功做出了一个“商务谈判机器人”。
她说，在完成项目的过程中，她不仅巩固了以往的专业方面的知识，还运用知识、有自己的产出，对AI这个领域也有了更加深刻地了解，可谓收获颇丰。
（王同学在科研课程上与教授互动）
为什么商科文科的孩子，更应该通过科研项目来增强自己的竞争力？
说到培养“理工科”的孩子，好像是把文科和实质性的研究区别开来了。但是，科研并不是数理专业的专利。
第一，我们的社会出现了许多的复合型专业，而这种融合与交叉，无一不以自然科学为基础。
例如传统的社会学，也在应用中强调了数据分析等技能；最近几年非常热门的金融工程、金融数学专业，就是用计算机来实现数学模型，从而解决金融相关的问题。
虽然产业实操中需要应用交叉学科的只是，但学校里的教学内容却进化地比较慢。所以，如果学生能通过科研项目，预先了解未来工作中的实际情况并加以演练，肯定会增强自己的竞争力。
比如集思学院的徐同学，就参加了“量化估值”方面的科研项目。项目最后需要做一个数据分析的案例，用Python和金融数据分析的知识以及画图的数据包来完成。
他说，自己平时学的更多是书本知识，这次感受了从头开题到结果的过程，实际应用了训练的代码能力，也查了很多资料，搜索能力极大的提升了。
徐同学的科研导师既是藤校教授，又是全球顶尖投行的高管。在交流中，他了解到在实操中，什么时候该用什么软件、为什么要这么用。对未来金融领域的工作有了基础了解，是最让他欣喜的一点。
第二，普遍来说，国内中学阶段的学习是偏理论的，尤其是文科的孩子，基本上就是在不断地看书、读书，却轻视了“技能”的培养。
但实际上，就算是纯文字类的工作，写新闻也好、报告也好、分析也好，都有它的内在技能，例如洞察问题的能力、运用理论知识去分析的能力、文字表达能力... 都需要专门训练的。
比如集思学院的学员的丁同学，她本科学的是英语专业。这个专业比较泛，如果未来不走专业的语言方向，从课程学习中很难能锻炼出更多的技能。
丁同学感兴趣的方向是跨文化交流。她发现，很多人即使外语非常流畅，却还是无法和来自另一文化的人有很好的交流。于是，她在一位哈佛导师的辅导下，她以电影《降临》为主题，研究了语言与文化的关系。
丁同学得出了结论：语言的形成与思维、文化有着千丝万缕的联系；如果缺乏全球化思维，沟通始终会存在障碍。最终，她用完整的研究报告和科研论文展示了成果，也在这个过程中，训练出了许多科学探究的“技能”。
中学生为什么要参加科研？
对于中学生来说，谈及培养“职业技能”可能还有些遥远。那么，为什么中学生还应该积极参与科研呢？我们曾经与ViaX科研教育做过一次深入探讨。
Cynthia 老师
ViaX资深科研背景提升导师、留学规划导师
伦敦政治经济学院毕业，学生曾录取剑桥大学、LSE、UCL等
第一点，中学生正处在未来方向选择的关键期。通过学术研究，孩子们才能切实地体会到，各个专业到底都在研究什么、未来将是怎样的工作状态。
比如ViaX的学员Madeline，她最开始其实并不知道自己真正喜欢什么。后来，她接触到了数据科学的研究课题，她从自己感兴趣的足球赛出发，通过数据建模来研究足球比赛时间和胜率之间的关系。
在学习和研究的过程中，她发现自己对数据科学充满好奇，并逐渐明确自己未来希望从事计算机和数据科学的发展方向。
所以，科研项目提供的不只是知识，更引导和激发学生的学习热情和创造力。
第二点，是否有良好的科研经历和科研能力，是每一个顶尖名校默认的录取考量。
高等教育的使命是为社会进步、产业创新提供理论支持和前沿基础，所以学校都希望能够从一届一届优秀的学生当中，选拔出有能力传承学校衣钵，并且在科研上有重大突破的苗子。
所以，他们最重要的一项考察标准就是学生的“学术能力”。
很多家长会误以为学术指的是在校成绩和标化考试，但是，标化成绩的高分是有固定方法的，大量的训练能让学生在某一个水平下有稳定的发挥。
因此，“软性技能”和“成果产出”才更加能体现学生的可塑性和真正的学术能力。
比如ViaX的学员，高中生Emily，她感兴趣的话题是生物学中的“再生基因”，这是无法在高中校内接触到的知识，所以她选择课外的科研项目。
在导师的指导下，她了解到一个概念叫DN/DS，是一个可以测量再生基因在整个基因库里变化的一个量，通过这个数值，可以去分析再生基因的进化过程。
整个科研过程中让她印象最深的是，在一次导师布置的目标研究中，她意外的发现了一组数据，是一个在预期范围之外的、统计上的规律。发现这个数据后，导师也很兴奋，说这很有可能代表了一个新的再生基因的特质规律。于是Emily接着探索，找到了更多的理论支持她的推测，写成了一篇论文。
最后，她的论文被一个国际会议录用，还陆续收到了许多科学期刊的投稿邀请。同时，她也凭借着这一科研成果，收到了梦校埃默里大学的ED Offer。