2010年第24期：新加坡天才教育的科学导师计划和科学研究计划和科学研究计划

发布时间： 2010-07-08 来源：北京教育科研网发布者：ym

新加坡天才教育的科学导师计划和科学研究计划

编者按：为了选拔培养更多优秀人才，提高国际竞争力，新加坡教育部于20世纪80年代初期开始实施“天才教育计划”（Gifted Education Programme，简称GEP）。二十多年来，新加坡的天才教育采取了显著成效。新加坡的天才教育计划包括科学导师计划（Science Mentorship Programmes，简称SMP）和科学研究计划（Science Research Programme，简称SRP）两种形式。这两种形式面向才能超常的中学生，以高等院校和科研机构的教授、研究员和科学家作为导师，培养学生的科学探究能力。本文对这两种形式进行简要介绍，并对新加坡培养科技创新人才的经验加以总结，以期对我国基础教育阶段拔尖创新人才的培养提供一些有益借鉴。

一、新加坡的科学导师计划

（一）新加坡实施科学导师计划的理念、宗旨及其类型

1．基本理念

对任何领域的浓厚兴趣，都会带来无比的内在动力，浓厚的兴趣在自主、独立的学习过程中发挥着强大的驱动力的作用。在为兴趣所激发的学习之路上，遇到一位导师，将会成为受益终身的学习历程的开端。通过设立科学导师计划，尽力去维持个别学习者所持有的那种特殊的热情，并向那些具有天赋、兴趣和致力科学探究的人敞开大门。

2．宗旨

组织科学导师计划的目的是：培养学生科学研究的兴趣和才能。科学导师计划向对科学感兴趣、并有天赋的学生提供在某个领域深化他们的知识的机会，学习最新研究成果的机会，接受智力上具有刺激性的科学研究过程挑战的机会。

3．类型

新加坡的科学导师计划总体上可分为两类：一是由学校教师做导师，以校为本的科学导师计划；二是由科学家做导师，新加坡教育部天才教育处与高等院校、科研机构联合举办的科学导师计划。

（二）以校为本的科学导师计划

1．面向的学生范围

中学二年级和三年级的天才教育计划（GEP）、校本天才教育（SBGE）和直通车计划（IP）的学生，以及挑选的非天才教育计划的学生。

2．目的

培养中学二年级、三年级学生的探索精神，以及从事科学工作的正确的态度与价值观。为学生准备参加由职业科学家作导师的科学计划做准备。

3.目标

通过调查科学展览项目，促进科学学习；鼓励运用创造性的、创新性的方法解决问题；提高学生的意识，并激发他们对科学研究和科技发展的兴趣；培养价值观以及对科学探索和竞争持肯定的态度。

4．计划的实施

由学校的理科教师做导师，学生在他们的指导下发起并设计科学调查研究。

（三）高等院校、科研机构中的科学导师计划

科学导师计划始于1992年，是由国防技术组（Defence Technology Group），即现在的新加坡国防科技局（DSTA）设立的。此后，义安理工学院、新加坡理工学院、南洋理工大学国立教育学院和新加坡国立大学理学院等也设立了科学导师计划。截至2010年，这类科学导师计划已发展到13个。

表1：2010年新加坡教育部天才教育处与高等院校、科研机构合办的科学导师计划一览表

计划名称	高等院校、科研机构名称
应用科学计划	新加坡理工学院
生物科技计划	义安理工学院
国防科学计划	新加坡国防科技局（DSTA）
国防科学计划	国防科学院国家实验室（DSO）
信息通讯研究所导师计划	新加坡信息通讯研究所
高性能计算研究所导师计划	高性能计算研究所
南洋理工学院科技探究	南洋理工学院
南洋理工大学导师计划	南洋理工大学国立教育学院
新加坡国立大学计算机导师计划	新加坡国立大学计算机学院
新加坡国立大学工程导师计划	新加坡国立大学工程学院
新加坡国立大学科学导师计划	新加坡国立大学理学院
新加坡国立大学科学导师计划	国家公园局
共和理工学院人的工作效率计划	共和理工学院体育、保健和休闲学院
共和理工学院科学探究计划	共和理工学院应用科学学院
科学中心导师计划	新加坡科学中心

1．面向的学生范围

中学三年级和四年级的天才教育计划（GEP）、校本天才教育（SBGE）和直通车计划（IP）的学生，以及挑选的非天才教育计划的学生。

2．目的

精心组织这些计划的目的是：培养学生科学研究的兴趣和才能。向对科学感兴趣、并有天赋的学生提供在某个领域深化他们的知识、学习最新的研究成果和接受智力上具有刺激性的科学研究过程挑战的机会。

3．目标

这些科学导师计划的目标为：提供含有当前科学进展情况的充实课程，使学生站在科学的最前沿；提高学生对主要的科学概念和理论的理解；培养学生进行科学研究和探索的技能；激发和培育学生科学的兴趣；为学生提供与教师和科学家交流的机会，以便更好地理解优秀的科学家应该具备的行为、信仰和品质；激发学生从事科学研究，造福人类。

4．挑选学生的标准

学校的理科教师和部门主任依据学生的学业成绩和下列标准推荐学生参加科学导师计划。一是兴趣与天赋，包括数学和科学方面的天赋以及对科学的兴趣。二是智力特点，包括求知欲、理解抽象的科学概念的能力。三是执着精神，包括动机与主动性、对工作的执着与自制力以及安排时间的技巧。四是社会技能，包括团队中与他人一起工作的能力、与成年人打交道所需要的社会技能。

5．计划的实施

这些科学导师计划主要由两部分组成：一是学生或学生小组在导师的指导下进行专题研究；二是举办青少年科学会议，展示、交流研究成果。

（1）在导师的指导下进行专题研究

高等院校、科研机构的导师受邀为计划提供研究专题，渴望参加这些计划的学生或学生小组从中选择他们感兴趣的题目。另外，学生也可提出自己意愿的研究题目，由教育部天才教育处提供帮助寻找合适的导师；学生也可以直接联系导师，联系好之后，上报教育部天才教育处。总之，不论是何种方式，都是尽力满足学生的需求，给学生配备最合适的导师。

在科学导师计划正式实施后，开设了研究方法学习单元，以便让学生懂得如何做科研。研究方法学习单元是训练学生学习如何从论文中提取信息，从研究或者实验的时间、空间和逻辑计划的角度来了解所需要的材料和方法，了解所收集的或分析的数据的性质和类型、构思假说，以及以指定的文章为基础撰写摘要等。

1月至7月，学生每周花3个小时与导师见面，对他们的研究题目进行讨论和研究。在6月放假期间，学生全天在高等院校进行研究，为期2周。然后，学生将写作科学论文，供在青少年科学会议汇编上发表。在指导过程中，注重让学生体验科学的解决问题的过程、探索的过程和发现的过程，以培养智力技能和好奇心，激励他们去评价与挑战信息，而不是做被动的学习者。

（2）青少年科学会议

青少年科学会议是科学导师计划中最后一项活动。第一届青少年科学会议于1995年举办。在青少年科学会议上，学生们通过海报和口头陈述的形式向同行、教师和科学家展示所有的研究专题。这些研究专题是由职业科学家组成的专家组来评判并授奖。

表2：2010年科学导师计划实施过程一览表

日期	事件
2009年10月―11月	申请参加科学导师计划
2009年11月―12月	向参加计划的学生分配研究专题
2009年12月11日	发布第一阶段研究专题分配结果
2010年1月4日	发布第二阶段研究专题分配结果
2009年12月―2010年1月	学生进行背景资料阅读和文献搜集
2009年12月―2010年1月	导师和学生第一次见面
2010年1月29日	正式发起科学导师计划
2010年1月―2月	研究方法讲座
2010年2月26日	提交研究计划
2010年1月―5月	在导师的指导下，学生进行专题研究（每周3小时）
2010年5月17日	提交研究进展评估报告
2010年6月	学生在科研机构全天进行专题研究，为期两周
2010年6月―7月	研究论文写作
2010年7月23日	学生向导师提交最后被认可的研究论文
2010年9月7日	敲定展览的海报
2010年9月18日	第16届青少年科学会议

二、新加坡的科学研究计划

科学研究计划，最初起源于1988年新加坡国立大学理学院与新加坡教育部天才教育处合作启动的科学充实计划（Science Enrichment Programme），这是为很有才能的学生“追求更高水平的挑战，而不只是满足于课堂上对科学概念和数学概念的有限应用”设立的。这一设想和计划由时任教育部长陈庆炎博士提出，由邵氏基金会（Shaw Foundation）慷慨赞助。1989年，科学充实计划更名为科学研究计划。

科学研究计划自发起和实施以来，不断扩大。除新加坡国立大学理学院之外，新加坡国立大学的工程学院、计算机学院、杨潞龄医学院和牙科医院也参与了进来。一些研究所，如量子科技研究中心、热带海洋科学研究所、数据存储研究所也是科学研究计划的合作机构。另外，国防科学院、国防科技局、新加坡国立癌症中心、新加坡植物园等政府机构也参与其中，以便培养更多的科学天才。

（一）面向的学生范围

初级学院第一年选课层级是H2[①]和直通车计划五年级的理科学生。

（二）目的

科学研究计划的目的是：向那些对科学研究已经表现出兴趣并有才能的学生，提供在新加坡国立大学和被认定的一些研究中心的科学家、工程师的指导下参加研究项目的机会。

（三）目标

科学研究计划的目标为：鼓励学生在科技机构从事研究项目。让学生充分体验科学探究的过程，促进他们及早地了解研究的内容、方法、文化和道德意识。让学生独立地、负责任的承担一些研究工作，使他们积极参加研究。

（四）选拔学生的方式和标准

1．申请资格

科学研究计划的申请，向在数学、科学和技术方面具有很高水平的符合条件的学生开放。申请的学生应当拥有多次实验室工作经历，熟悉实验室规则，熟悉相关设备的使用，包括计算机的广泛运用。申请的学生必须愿意致力于该计划，并乐于接受与此机会伴随而来的挑战和责任。

2．录取方式与条件

感兴趣的符合条件的学生，必须首先注册参加能力倾向测试，并申请参加在4月或5月安排的研究方法学习单元（Research Methods Module，简称RMM），以掌握特定的研究技能，并接触到科学研究计划合作机构（院系、研究中心）中的最新研发领域。

参加研究方法学习单元的条件是：能力倾向测试的成绩在平均成绩以上；能够有证据证明自己在数学、生物、化学、物理、生命科学、信息技术或工程方面具有研究兴趣；由初级学院或学校校长推荐。通过研究方法学习单元这个环节，学生需要完成的任务是：发现一个研究项目，并把自选的项目与其未来的研究导师结合在一起；进行背景文献搜集；形成一个可行的研究方案。

如果学生的研究方案被未来的研究导师确认，并被指导教师认可，将被获准参加科学研究计划。也就是说，有资格申请科学研究计划的学生必须成功完成研究方法学习单元且研究方案被导师接受。每年获准参加研究方法学习单元的学生大约有130名，其中约有100名学生被准予参加科学研究计划。

（五）计划的实施

科学研究计划主要分为两个阶段：一是学生在导师的指导下进行专题研究；二是举办科学研究大会，展示研究成果。

1．在导师的指导下进行研究

6月份，科学研究计划正式开始实施。6月假期期间，学生在导师的指导下，全天进行研究，为期至少2周。此后，从7月一直到次年的1月，学生与导师隔周会见一次，做实验、进行数据收集与分析，并详细地撰写研究论文。研究导师与学生之间的互动，也可以根据实验、数据收集的持续时间，特别是研究项目的性质进行调整，不必限于实验室现场指导。学生可以通过电子邮件或者与导师会面定期交流其项目的进展情况。

2．研究项目的范围

学生可以在数学、科学、医学、信息技术或工程领域中任选一个，从事以实验室为基础、或者不以实验室为基础的研究。研究的范围必须超出课程层级为H2的内容，并要求学生至少做到下列中的两项：通过学习并运用新方法，发现新颖的解决问题的方案；计划、设计并操作实验去探究和分析科学现象；首次利用工程学和物理学原理制造一些设备，用来达到某些目的，或者符合某些技术要求；逐步了解数学定理，并运用数学原理发现数据集中的趋势；分析数据以形成理论。

3．科学研究大会

学生可以提议将其研究项目当作一门层级为H3的科目，或者作为一种充实课程。作为H3科目提交的学生，在2月或3月进行口头答辩。而作为充实课程提交的学生，在5月科学研究年会上，用海报展示研究成果。由院系教师组成的评审小组对口头答辩或海报展示进行评判。成功完成了研究项目的学生，将获得大会上颁发的参加科学研究计划的证书。计划鼓励学生将他们的研究论文交给一些科学杂志发表。

表3：科学研究计划实施进程

第一年

第二年

任务/活动

4月

5月

6月

7-10月

11月

1/2月

3月

4/5月

研究方法学习单元

▲▲▲

研究计划的证明

▲▲▲

确定研究项目为H3

科目或者充实课程

▲

做实验、收集数据、

分析、撰写论文

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提交摘要报告

▲

提交科学论文

▲

准备口头答辩/

海报展示

▲▲

▲▲▲▲▲

口头答辩

大会海报展示

▲

（六）对学生研究项目的评价

学生的研究项目，经由研究导师和主考官组成专家评价小组评审通过后，可以评定为一门层级是H3的科目。

1．评价指标及其比重

研究计划与实验室作业，占10%。要求：研究计划应当简明扼要地说明研究目标或者研究假设、实验设计或者实验材料以及实验方法、预记的时间表。研究计划应当集中在一个与众不同的观点上，该观点是建立在背景研究和文献搜集的基础上的。学生在与研究导师商讨后，要讨论、设计并进行项目实验。学生应当详细记录所做的每一个实验、观察和测量。

科学论文，占70%。要求：研究论文应当包含摘要（最多250字）、导言、材料与方法、结论、讨论、致谢和参考书目。结论与讨论可以合在一个部分。摘要和论文（含图表、表格）的全文应是单倍行距、篇幅为A4型纸10至15页。所提交的论文必须是原件，且未在其他会议或期刊上发表。

口头陈述，占20%。要求：PPT演示应当合理，不需要过多解释，就能让任何一个人明白，同时也能让评审专家去评价所做的工作和得到的结论。呈现应当遵循尺寸限制。希望学生直率、自信地讲述自己所做的研究，时间不超过10分钟。要在10分钟的问答时间，回答评审专家提出的问题。

表4：评价学生研究项目的指标、标准

评价指标	评价者	评价标准
研究计划与实验室作业(占10%)	院系里的研究导师(占10%)	1．创造能力与独创性 2．科学思想/工程目标 3．研究的全面性、深入性与研究能力 4．表达清晰
科学论文(占70%)	院系里的研究导师(占10%) 主考官1(占60%)
口头陈述(占20%)	主考官1和主考官2(各占10%)

2．评价标准

科学地推断学生能力大小的证据来自：学生对研究项目的设计、从收集到的具体数据获得科学信息并得出结论、有效地交流他的科学观点。基于此，评价学生研究项目的标准有四项：创造能力与独创性，科学思想或工程目标，研究的全面性、深入性与研究能力，表达清晰。根据这四项评价标准，对每个评价指标进行评价。

三、新加坡培养科技创新人才的经验

（一）从中学阶段起精心组织

新加坡培养科技创新人才，不是从高等教育阶段才开始，而是在中学阶段就有意识地进行。新加坡的科学导师计划和科学研究计划覆盖了整个中学阶段，以校为本的科学导师计划面向中学二年级和三年级的学生，高等院校中的科学导师计划面向中学三年级和四年级的学生，科学研究计划是针对初级学院（大学预科）一年级和直通车计划五年级的学生。

（二）采取多种方式，科学选拔学生

新加坡的科学导师计划和科学研究计划是专为那些对科学探究兴趣浓厚并且能力强的学生设立的。为了将这样的学生选拔出来，采取了推荐、能力测试、面试等多种形式，全面综合地衡量学生。选拔标准既包括智力因素，也包括非智力因素。

（三）高等院校、科研机构积极参与其中

高等院校、科研机构拥有高水平的专家队伍和先进的科研设备，资源优势强。另外，科学研究的方式与中小学教学方式有本质上的区别。在基础教育阶段培养科技创新人才的苗子，新加坡的高等院校、科研机构都积极参与其中。新加坡的科学导师计划和科学研究计划都是由高等院校、科研机构发起的。高等院校、科研机构参与基础教育，不是“友情出演”，而是一种责任――增进中小学学生、社会公众对科学的理解。

（四）学习与研究合理衔接，学生与导师无缝对接

中小学的教育教学与科研机构的科学研究有本质区别。中学生要在高等院校、科研机构中体验科学研究，首先要了解如何做科研。新加坡以校为本的科学导师计划、研究方法学习单元，旨在为学生参加由职业科学家作导师的科学计划做铺垫和准备。

为了尊重天才学生的意愿与选择，为了充分利用高等院校和科研机构的人力、物力资源，新加坡教育部天才教育处精心组织实施，科学导师计划通过多轮分配研究专题、学生自己提议研究题目，尽量给学生配备最合适的导师，科学研究计划则通过研究方法学习单元，让学生与导师一一匹配，做到学生与导师无缝对接。

（五）学生假期集中研究与平时研习相结合

科学导师计划和科学研究计划的学生，都是在6月假期利用一段时间集中精力进行研究，平时则是每周或隔周抽取一定的时间与导师见面，进行讨论和研究。

（六）搭建平台，让学生充分展示研究成果

科学导师计划举办青少年科学会议，科学研究计划召开科学研究大会，让学生展示、交流自己的研究发现，以此培养学生的成就感，并扩大其研究成果的社会影响。同时，还组织专家进行评审，对优秀的研究成果予以奖励。

北京教科院基础教育课程教材发展研究中心齐树同

资料来源：新加坡教育部网站

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[①]初级学院的课程有Higher1（H1）、Higher2（H2）、Higher3（H3）三个不同层级，课程难度与深度依次增加。H1提供学生学习有兴趣但不想专修的课程，或是学习与大学科目相关的基础知识及技能。H1的内容难度相当于H2的一半，深度则与H2相当。H2各科的难度则相当于剑桥普通教育证书“A”水准考试（GCE ‘A’ level）。H3则提供更深、更广的内容，学生欲修读H3的课程，必须先修读H2中的相关课程。

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