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一、 多元化培养方式
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在日本高中理科资优生培养制度与培养模式中，起核心作用的是日本高中理科资优生的多元化培养方式。日本高中理科资优生的多元化培养方式主要包括：设立超级理科高中，让理科资优生获得良好的发展环境；通过举办各种全国性的理科竞赛，让拔尖学生脱颖而出；通过多种方式普及理科知识，激发有潜质的学生对理科学习的强烈兴趣和热爱理科学习，让理科资优生坚定专业与职业选择方向；建立科研机构、高校与高中的合作机制，让科学技术研究机构支持高中理科教育，形成社会共同培养高中理科资优生的良好制度，提高高中理科教育的水平；重视高中女生的理科教育，为未来社会培养女性科学工作者等。在多元化培养方式中，最关键的措施之一是设立超级理科高中这样的一种培养方式。为此，本节以下就重点介绍日本超级理科高中制度及其具体培养措施，然后简单介绍其他各种培养方式。
（一） 设立超级理科高中
日本的超级理科高中（super science higher school，简称ssh）制度是为了培养具有国际水平的科学技术人才，由日本中央政府的教育主管部门即文部科学省对一些实施先进理科教育的高中进行财政支持与实行特殊政策的教育制度。超级理科高中制度的实施与管理由独立行政法人日本科学技术振兴机构负责。
根据日本法律与政策的相关规定，日本的中小学校，不管是国立、还是公立或者私立，都必须按照国家规定的教学大纲进行日常的教学工作。在日常教学工作中，不能超越教学大纲或低于教学大纲进行理科教学工作。但是，经过政府认定的超级理科高中则不受这个限制，可以自由地进行高中理科的课程改革。也就是说，超级理科高中不仅可以进行难度和分量较高的理科教学，也可以在理科教学中进行多种多样的教学方法探索，比如，加强科学观察与实验，减少理论知识的传授等。
这个制度开始于2002年，至今已有整整十年的发展历史。该制度的核心是鼓励超级理科高中根据自己的传统优势与特点，进行独创性的理科课程与教学改革的研究与实践。超级理科高中目前已经成为日本高中理科资优生培养的重要基地。为此，以下就对超级理科高中的选拔与管理等方面的具体措施进行详细介绍。
1 超级理科高中的选拔
日本超级理科高中的选拔涉及两个方面：第一，中央政府如何在全国范围内选拔一些高中作为理科高中；第二，这些高中成为超级理科高中后，如何选拔理科资优生。从现有资料的分析结果来看，在高中资优生的选拔上，日本与我国的操作方法比较相似。但是，在政府选拔理科高中的制度上，日本与我国的相关制度有较大区别。
(1) 政府对理科高中学校的选拔
日本超级理科高中与我国的重点中学/示范中学制度有点类似，都是由政府认定并接受政府特殊财政资助的高中。但是，两者的根本区别在于，日本政府对超级理科高中的资助不是采取机构资助而是采取项目资助的形式。资助项目一旦结束，超级理科高中就不再是超级理科高中了。而我国的重点/示范高中一旦被认定为重点高中，就似乎所有课程与教学方面都比别的高中优秀，而且可以终身为重点/示范高中了。这就与实际相差太远，既不利于重点/示范高中本身的提高，也不利于带动其他普通高中的共同进步。
在日本超级理科高中制度中，各个高中申请的项目一般而言都是为培养优秀理科人才而进行的高中理科课程与教学改革项目。也就是说，需要学校向政府有关部门提出申请，申请被采纳后才能成为超级理科高中。政府评审来自高中的申请项目的依据主要有两个：学校进行理科教育的历史传统与成绩、申请项目在理科教育上的创造性与合理性，其中后者是评审的主要依据。评审由专门设立的专家委员会负责实施。超级理科高中选拔中的淘汰率比较高，例如，2011年有89所高中提出了申请，其中，38所高中的申请得到了中央政府的批准，申请中标率仅仅为42.7%。不过需要特别指出的是，超级理科高中本身仍然是一所普通高中，政府仅仅对所申请的项目本身进行财政资助。
超级理科高中的教学与课程改革项目实施周期为5年，所需经费由文部科学省根据项目规模拨付，具体由独立行政法人日本科学技术振兴机构负责。5年的项目实施周期过后，如果已经成为超级理科高中的学校还想继续成为这类高中，就必须重新拟定新的课程教学研究与开发项目，再次提出申请。例如，2011年得到批准的38所高中里，仅有18所是过去曾经得到过日本政府的超级理科高中的认定，更新率为52.6%。可见，超级理科高中的更新率非常高。因此，这个超级理科高中的制度能够激励高中学校通过互相竞争，达到提高全国的高中理科教育水平的目的，最终实现整个国家高中资优生理科教育水平的提高。
而且，在超级理科高中这类学校中，还有一个更为特殊的理科高中群体存在，那就是核心超级理科高中（core super science high school，简称cssh）。顾名思义，这些理科高中是超级高中群体里面的“超级存在”，是日本高中理科资优生教育的中坚力量。与超级理科高中相比，核心超级理科高中的数量更少。例如，2011年的核心超级理科高中仅有20所，而且，从制度开始的2002年至今也不过共有29所核心超级理科高中。核心超级理科高中的更新率比较少。这有利于核心超级理科高中进行更高水平的理科资优生的培养工作。
(2) 理科高中对理科资优生的选拔
在日本超级理科高中的校内，高中在招生时如何对理科资优生进行选拔，政府一般是不加以过问的。因此，各个学校的做法也不尽相同。对此，须从日本高中升学考试的基本制度进行说明。
日本高中分为国立、公立与私立三种类型。私立高中是完全的自主招生，因此在升学考试与招生方式上完全自主于政府控制之外。国立高中与公立高中基本上是采取学区制，即只招收本学区内的居民子女。但是最近若干年，废除学区制招生而采取全地区甚至全国招生的地区与国立、公立高中变得越来越多。
日本高中的招生一般采取考察初中学习成绩与初中推荐书两种，没有升学考试。其中，学习成绩是初中阶段各个时期的学习成绩，而非升学考试成绩。初中推荐书不仅有初中老师与学校对学生的评语，也详细记载了学生在初中阶段参与的各种活动以及活动成绩的情况。初中推荐书对学生能否升入高中的影响更大，可见，高中招生注重学生的综合素质。但是，由于日本已经基本普及了高中阶段教育，所以有很多高中的学生综合素质是很低的。当然，超级理科高中不在其中。最近若干年，随着日本中小学教育制度的改革，很多高中也采取某些特殊的方式进行招生，比如仅仅依靠面试成绩等。同时，日本也有高初中分开的中学与高初中一贯制的完全中学。在完全中学里，一般是本校初中部学生直接升入高中部，完全中学以私立中学为多。
日本超级理科高中的资优生选拔，也没有特别与众不同的地方，仍然是根据综合成绩以及理科特长等方面进行选拔。如前所述，由于日本没有统一的高中升学考试，各个学校的招生自主性相对较高。
2 超级理科高中的理科课程与教学改革内容
超级理科高中之所以会成为日本政府指定的超级理科高中，是因为它一贯的理科教学传统与业绩以及所提出的理科教改项目为政府所承认。也就是说，这些超级理科高中提出的理科教改项目不仅集中体现了日本各个高中对理科资优生培养的共同认识，也体现了政府与社会对高中理科资优教育的基本认识。为此，以下就通过对获得批准的各个具体申请项目的题目及内容进行描述并加以归纳总结，以期发现日本高中理科资优生培养的核心特点。
综合所述可知，日本超级理科高中的基本培养目的是在理科与数学等科目上提高资优生的科学创造能力，而非相应学科知识的系统教育。同时，他们认为，科学创造能力实际上就是科学领域中的问题解决能力。而科学领域中的问题解决能力包括以下几个基本方面：对科学技术的兴趣、关心与好奇心，从事科学技术研究的志向与抱负，科学探索能力，科学的理论思考能力，科学对话能力等具体几个方面。
日本超级理科高中实现上述基本目的的主要方法是进行高中理科课程与教学的改革实验。这些理科课程与教学改革的具体方法大致而言不外如下：初、高中一贯制理科教育课程；综合各种资源，大中小学校联合、学校与社会联合、校际联合进行理科教育。
日本超级理科高中的理数科教育改革具有以下特点：第一，能力教育为主。以科学能力教育为根本，以科学知识教育为辅助。科学能力教育以科学问题解决方法的探索为核心。在能力教育中，几乎不强调系统科学知识的学习。但是，要注意这不是说系统知识的学习不重要，而是说知识学习在其次，不能喧宾夺主，抢占能力培养的时间与空间；第二，强调能力培养的自我性与主动性。不是教师教会学生在科学研究与科学实验中应该怎么做，而是学生在科学研究与实验中自己探索应该怎么做；第三，具有地方特色。照顾到本校与本地区的科学实践的传统与特色。本地区的高校与科研机构以及本地区的生产企业中科学技术的优势是理科特色高中最优先考虑的教学内容；第四，追求科研教学活动的实际应用性。强调以科学的问题与课题为中心，强调从生产实践与科研实践第一线学习科学技术知识。这与第三点的地方特色有密切关系；第五，理科教育的综合性。强调科学知识技能的综合性，科学知识与技术本来就是综合的，这与其上述的实践性密不可分；第六，强调国际性。认为所培养的未来科技人才必须具有国际水准，能够活跃于国际舞台。当然这种国际性不是与本国、本地区脱节的国际性，而是有着鲜明地方特色的国际性。总而言之，其改革内容主要体现在两个方面，即超级理科高中的理科教学教什么（涉及理科资优生人才规格及理科教育的内容）与如何教（关键是教学指导方法而不是以教材为核心的课程）。
3 超级理科高中的管理
要使超级理科高中制度实现预定的目的，也就是能够较好地培养理科资优生，对超级理科高中的科学管理与合理监督必不可少。日本政府对超级理科高中的管理与监督主要体现在以下两个方面：来自制度本身的激励和对项目进行的中期评价。
(1) 来自制度本身激励的管理方式
日本政府对超级理科高中没有实行任何行政管理的措施，而是让超级理科高中制度本身发挥项目管理的重要作用。日本超级理科高中制度由于设计合理，本身就具有极强的科学管理性。这种管理的科学性主要体现在以下两个基本方面：第一，超级理科高中采取项目资助而非机构资助；第二，项目具有周期性。
超级理科高中采取项目资助而非机构资助使该制度具有极强的针对性的管理效果。这种管理作用体现在以下三个方面：首先，项目资助方式有利于政府评审项目的可行性与合理性，因为项目申请时，项目的内容与目标必须具体清楚；有利于财政拨款的专款专用，提高财政拨款的使用效率。项目资金的来源与用途都必须事前被清晰地规定，制度规定上不会存在任何被挪用或滥用的漏洞；有利于政府按照申请项目所拟定的项目程序进行项目实施过程监督；有利于政府惩罚项目进行不力的高中。由于项目的目的、方法与手段、过程与程序都在事前得到详细说明，因此政府很容易发现各个高中实施具体项目的效果。
项目的周期性是说项目的实施具有一定的时间限制。具体来说，就是每一个课程与教学改革项目的实施周期为5年。5年结束后，不管实施结果如何，该学校就不再是政府认定的超级理科高中了。如果该学校仍然想成为政府认定的超级理科高中，就必须重新申请。当然，以前在超级理科高中项目中，实施认真并确有较好成果的高中肯定在新一轮的项目申请中，获得政府重新认定为超级理科高中的可能性很大。项目的周期性有利于调动各个学校按照项目本身进行课程与教学改革的积极性，也有利于在不同高中之间形成教学改革的竞争氛围。
(2) 中期评价监督
对于超级理科高中所实施的课程与教学改革项目，政府有关部门要实行中期评价。其实，我国的教育改革也有中期评价制度存在，因此乍一看来，日本的制度也无任何新奇之处。但是，中期评价制度的有效与否，关键还在于中期评价是否流于形式。对于我国的中期评价制度是否流于形式，研究者已经有很多研究与评价，这里不再赘述。这里想重点分析的是，日本的制度是如何避免让教育政策实施过程的中期评价流于形式，反过来说，就是如何让中期评价发挥其应有的监督与控制作用呢？
中期评价的目的是促进项目的顺利进行。因此，要想发挥中期评价应有的作用，就必须在中期评价中采取宽严相济的评价方法。所谓“严”就是必须设定严格的等级评价标准，并严格按照标准对项目进行结果评价；所谓“宽”就是评价意在改进项目，并非要把进行过程与效果不好的项目打入冷宫。所以，在中期评价中，项目改进的具体意见的提出很重要。日本超级理科高中的中期评价就较好地体现了宽严相济的思路。以下就以2011年对2009年项目的中期评价结果为例进行说明。当然，日本超级理科高中的中期评价是由政府有关部门设立的评价专家委员会主持的外部评价。
2009年获得政府认定的超级理科高中项目，2011年则为项目实行的第三个年度，所以就到了对项目进行中期评价的时期。日本超级理科高中的课程与教学改革项目的中期评价的结果分为三等：第一等，完全实现了项目预定的目标，第二等，大致实现了项目预定的目标，第三等，几乎没有实现项目预定的目标。2009年的超级理科高中的中期评价中，共有31所高中进行了中期评价，其中，7所超级理科高中获得的评价结果为第一等，24所超级理科高中获得的评价结果为第二等。没有一所超级理科高中获得第三等的结果评价。严格把关获得第一等的数量，不给予最低等的评价这一做法本身就体现了宽严相济的原则，这与中期评价本身的促进项目进行的基本目标相吻合。这与我国目前实施的大部分教育评价的评价结果都是优的做法明显有本质不同。
仅仅对项目实施结果是否符合预定目标进行分等，也不是中期评价的最终目的。如前所述，中期评价的最终目的在于促进项目实施，所以，对项目的进行过程提出中肯的改进意见非常重要。在中期评价中，评价委员会对24所评价结果为第二等即一般的理科超级高中都提出了中肯且具体的项目改进意见，以利于今后项目实施过程中加以改进。这也与我国大多数教育评价给出评价结果就完事的常见做法有所不同。
（二） 让理科资优生参加各种理科竞赛
日本高中理科资优生的培养不仅仅是通过学校中的理科教育进行，参加各种理科竞赛也是重要的培养方式。日本在这方面采取了两个措施:鼓励理科资优生参加并举办各种国际理科竞赛的相应国内竞赛，举办各种全国性的理科运动会。这些理科竞赛的实施与管理均由独立行政法人日本科学技术振兴机构负责。
与此相比，目前，我国针对参加理科竞赛的教育如“奥数”教育几乎是一片口诛笔伐的态势。其实，虽然让所有学生都集中学习理科知识与参加理科竞赛并不可取，但是，各种理科竞赛及其针对性培训自有其独特价值，它是针对那些理科资优生的竞赛与教育方式。如果完全取消理科竞赛与相应的教育，则理科资优生的培养必定受到削弱。如何搞好二者之间的平衡是每一个国家都必须认真考虑的重要教育问题之一。
1 国际竞赛的相应国内竞赛
大凡国际上现有的各科奥林匹克竞赛或类似竞赛，日本国内都有相应的国内竞赛。从比赛的性质来看，比赛分为学科类和课题类两种。参赛者以高中生为主，但是有些项目也允许初中学生参加。毫无疑问，这些参赛选手都是高中理科资优生中的尖子学生。参加各类理科竞赛对参赛学生的科学知识学习与科学创造能力的提升来说，是一个极好的机会与挑战。在这些比赛中获得名次的学生常常会被一些日本著名高校破格录取。
学科类的比赛有：日本数学奥林匹克竞赛、全国高校化学大奖赛、日本生物学奥林匹克竞赛、全国物理竞赛、日本信息科学奥林匹克竞赛、日本地学奥林匹克竞赛和科学地学奥林匹克竞赛等。这些学科比赛都是以高中生个人为参赛单位的。为让选手能够认真准备比赛，日本的一些出版社也准备有复习资料以便参赛高中生能够有针对性地进行复习。
课题类的竞赛有：日本学生科学奖、日本科学与技术挑战赛和日本高中生机器人工学大赛等，这些比赛一般以某一个研究课题的研究小组为参赛单位。
2 全国性的理科运动会
日本全国理科运动会是以运动会的形式进行的理科竞赛。是日本独立行政法人科学技术振兴机构于2011年刚刚创设的一项高中生理科竞赛制度。分理科、数学与信息科学三个部分分别进行。以学校为单位参加运动会，参加全国大会之前需要参加地区预选。为了保证公平，也有全国预选赛。但是，全国预选赛的参选学校不得参加地区预选赛。
最近，日本政府出面组织全国性的理科运动会，一方面说明了日本政府对提高科学技术的重视与对高中理科资优生培养的重视，另一方面也说明了日本政府对理科竞赛在培养资优生中的巨大作用的正式肯定。
（三） 通过多种方式普及理科知识，激发学生对理科学习的兴趣
自20世纪80年代以来，日本中小学生中就出现了不愿意学习理科的现象。其基本表现是学生到了高中的分科阶段，就明显避开理科学习，大学升学也尽量不选择理科相关的专业。事实上，高中生不愿意学习理科的现象不仅在日本，在世界上其他发达国家也变得越来越普遍。这是社会经济水平发展到一定阶段的必然结果。
究其现象产生背后的客观原因，主要有以下三点：首先，理科相对比较难学，需要学习者花费更多时间与精力；其次，随着社会经济的发展，一般公民的生活水平也有了极大的提高。这样，其子女不必通过大量努力比如学习较难的理科等，去获得属于自己的生活机会与资源；第三，随着社会产业的发达，不学习理科同样能够获得一定的工作机会。
上述各种原因中的有些原因是社会的客观变化所带来的，学校教育与培养制度对此根本无能为力。但是，学校教育可以通过各种方式，比如普及理科知识，激发学生对理科学习的强烈兴趣，让有理科天赋潜质的高中生尽可能选择理科学习，并在升大学时选择理科专业。
日本在这方面也采取了很多措施，系统的、有组织的并且制度化的措施主要有以下三方面：邀请学有所成的科学技术工作者举办各种各样的理科知识讲座；强化高中理科课外活动兴趣小组的建设；组织理科夏令营活动。
1 面向未来科学家的理科知识讲座
面向未来科学家的理科知识讲座的对象是对理科有学习兴趣和学习能力的中小学阶段的学生，主要还是高中阶段的学生。举办这类讲座的基本目的是进一步发展这些学生的潜在能力，提高学习理科的兴趣，以培养未来社会的科学家。
理科知识讲座的实施者主要是大学里的科研机构及其科学研究者。大学之所以愿意开展这项工作，与日本大学所处的社会经济形势密不可分。最近若干年，日本已经进入了高等教育的普及化阶段。高等教育普及化给日本的所有大学都带来了很大的压力与挑战。对于处于高等教育金字塔底层的一些低水平的大学来说，他们需要为确保足够的生源而努力。对于处于金字塔顶端的一些高水平的大学来说，他们面对来自国内外同行对优秀生源的激烈竞争，需要为确保优质生源而努力。大学的这种客观需要与政府对科技人才培养的需要有机统一起来，就产生了面对未来科学家的理科知识讲座这样的高中理科资优生培养方式。
面向未来科学家的理科知识讲座仍然采取项目申请的方式。日本政府对申请项目的具体要求是：项目要有明确的较高理科学习兴趣与能力的学生的选拔与教育方法；提升讲座的对象学生的能力的系统方法；符合学生所处的身心发展阶段；能够把科学研究者作为职业的魅力传达给听讲学生；项目结束后其效果仍然长期存在。获得申请的项目将获得政府一定的财政资助。
在具体实施形式上，面向未来科学家的理科知识讲座别具特色。面向未来科学家的理科知识讲座并不是单纯的科学技术的理论知识的传递，其具体形式呈现多样化的特征。科学技术知识的传递固然是其中的重要一部分，但是项目更多的时间是用于通过青少年儿童与科研工作和科研工作者的亲身接触、亲自使用科研工具与进行科研工作，而学习科学技术知识，提高科研兴趣与科研能力。
2 强化高中理科课外活动兴趣小组的建设
在日本的中小学校里，有各种各样的课外活动兴趣小组。每个学生都会参加一个或几个课外活动兴趣小组。这是日本中小学教学形式的显著特点之一。课外活动兴趣小组是具有各种学习兴趣与特长的学生获得提高的重要教学组织形式。同时，这也是日本高质量的教育公平的保证形式。把因材施教放到课外活动兴趣小组中进行，就可以对全部的学生实行共同的基础教育。所以，丰富的课外活动兴趣小组是日本基础教育阶段的重要组成部分。
但是，理科课外活动小组的建设相对较为困难，尤其是高中阶段的理科课外活动兴趣小组。其客观原因是多方面的：首先，如前所述，现在的日本青少年中的相当一部分不愿意学习理科；其次，理科课外活动兴趣小组的建立需要较多的设备与设施，尤其是现在科学技术的更新换代非常快，一般的中小学校根本没有足够的资金让理科课外活动兴趣小组名副其实；第三，相应的指导师资的缺乏也制约了高中理科课外活动兴趣小组的发展。为此，日本政府就建立了一项制度，对设立理科课外兴趣小组的高中给予政府财政资助，以强化高中理科课外活动兴趣小组的建设。
高中理科课外兴趣活动小组的财政资助仍然采取项目申请的方式。2011年获得该项资助的项目有82个，其中，一个项目由地方教育委员会主持，其他的项目均由一所学校主持，绝大部分项目的主持单位是高中，只有一两个项目的主持单位是初中。强化高中理科课外活动兴趣小组的建设工作也由独立行政法人日本科学技术振兴机构负责。
3 组织理科夏令营
理科夏令营是利用暑期、冬期与春期的假期期间组织的理科教育活动，主要是为了普及科学知识，促进青少年与科学工作者之间的交流，提高青少年对科学技术的兴趣，并提高青少年的科学研究能力。
具体措施是公开招募对科学技术学习与研究有兴趣的高中生。然后，聘请一些活跃在科学技术研究第一线的科学工作者担任理科夏令营的指导老师。在这些学识丰富的科学技术研究者的带领下，高中生自己动手做实验，体验科学研究的实际过程，提高对科学技术的兴趣和科学研究能力。理科夏令营遍布日本科学技术的各个领域。
理科夏令营活动比如聘请指导老师与租赁活动设施设备等所需要的资金由政府负担，活动的发起与组织由日本独立行政法人日本科学技术振兴机构的有关部门负责。
（四） 建立高校与科研机构支持高中理科教育的制度
现代理科的知识与技术的原理和操作程序等非常复杂，因此，仅仅依靠高中自身的力量很难完成培养理科资优生的重任。师资、设备与设施等方面均不可能由高中全部提供，这需要高校与科研机构及其他社会组织（如企业）的有力配合。为此，日本建立了高中与高校及科研机构合作的科学合作制度，共同承担培养高中理科资优生的重任。
这个科学合作制度叫做科学伙伴项目（science partner project，简称spp）。科学伙伴项目是日本高中与高校或研究机构进行科学技术教育的合作，通过观察、实验或实习等方式，让学生学习科学技术的一种方式。
该项目所需经费由日本政府负担。项目的组织由各高校或地方教育委员会负责。科学实验与实习由项目实施高中向日本各个学术学会如化学学会联系，然后由学会选派相关高校或研究机构中愿意从事这项活动的相关领域专家。具体活动的组织与管理也由独立行政法人日本科学技术振兴机构负责。
（五） 重视女性的理科教育
女性在现代科学技术发展中的地位越来越重要，在世界科技工作者队伍中，女性工作者的比例越来越高，在科学技术领域取得杰出成就的女性科学工作者也越来越多。然而，与男性科学工作者相比，在科学技术领域里，女性所占的比例或活跃的程度仍然相对较低。而且，鉴于传统文化和社会习俗等诸多因素的影响，日本高中女学生在升入大学学习时，一般不选择理科作为自己的专业，同时，选择理科专业的将来也很少把科学技术研究作为自己的职业。所以，提高高中女生尤其是资优生对理科及科学技术工作的认识与兴趣也是日本高中理科教育的重任之一。
提高高中女生对学习理科及科学技术工作的兴趣的重要形式之一就是聘请高校或科研机构的杰出女性科技工作者给女高中生作讲座或带领她们进行科学实验或学习，让她们亲自体验女性从事科研的乐趣以及女性科研工作者的风采，从而激起对理科学习及从事科学研究工作的高度兴趣与热情。
这个项目实施所需的资金由具体实施单位向政府的有关部门申请。实施单位既可以是高中，也可以是高校或科研机构，甚至是一些非盈利的社会团体。负责项目的申请与拨款的政府部门是独立行政法人日本科学技术振兴机构。
在日本高中理科资优生培养制度与培养模式中，起核心作用的是日本高中理科资优生的多元化培养方式。日本高中理科资优生的多元化培养方式主要包括：设立超级理科高中，让理科资优生获得良好的发展环境；通过举办各种全国性的理科竞赛，让拔尖学生脱颖而出；通过多种方式普及理科知识，激发有潜质的学生对理科学习的强烈兴趣和热爱理科学习，让理科资优生坚定专业与职业选择方向；建立科研机构、高校与高中的合作机制，让科学技术研究机构支持高中理科教育，形成社会共同培养高中理科资优生的良好制度，提高高中理科教育的水平；重视高中女生的理科教育，为未来社会培养女性科学工作者等。在多元化培养方式中，最关键的措施之一是设立超级理科高中这样的一种培养方式。为此，本节以下就重点介绍日本超级理科高中制度及其具体培养措施，然后简单介绍其他各种培养方式。
（一） 设立超级理科高中
日本的超级理科高中（super science higher school，简称ssh）制度是为了培养具有国际水平的科学技术人才，由日本中央政府的教育主管部门即文部科学省对一些实施先进理科教育的高中进行财政支持与实行特殊政策的教育制度。超级理科高中制度的实施与管理由独立行政法人日本科学技术振兴机构负责。
根据日本法律与政策的相关规定，日本的中小学校，不管是国立、还是公立或者私立，都必须按照国家规定的教学大纲进行日常的教学工作。在日常教学工作中，不能超越教学大纲或低于教学大纲进行理科教学工作。但是，经过政府认定的超级理科高中则不受这个限制，可以自由地进行高中理科的课程改革。也就是说，超级理科高中不仅可以进行难度和分量较高的理科教学，也可以在理科教学中进行多种多样的教学方法探索，比如，加强科学观察与实验，减少理论知识的传授等。
这个制度开始于2002年，至今已有整整十年的发展历史。该制度的核心是鼓励超级理科高中根据自己的传统优势与特点，进行独创性的理科课程与教学改革的研究与实践。超级理科高中目前已经成为日本高中理科资优生培养的重要基地。为此，以下就对超级理科高中的选拔与管理等方面的具体措施进行详细介绍。
1 超级理科高中的选拔
日本超级理科高中的选拔涉及两个方面：第一，中央政府如何在全国范围内选拔一些高中作为理科高中；第二，这些高中成为超级理科高中后，如何选拔理科资优生。从现有资料的分析结果来看，在高中资优生的选拔上，日本与我国的操作方法比较相似。但是，在政府选拔理科高中的制度上，日本与我国的相关制度有较大区别。
(1) 政府对理科高中学校的选拔
日本超级理科高中与我国的重点中学/示范中学制度有点类似，都是由政府认定并接受政府特殊财政资助的高中。但是，两者的根本区别在于，日本政府对超级理科高中的资助不是采取机构资助而是采取项目资助的形式。资助项目一旦结束，超级理科高中就不再是超级理科高中了。而我国的重点/示范高中一旦被认定为重点高中，就似乎所有课程与教学方面都比别的高中优秀，而且可以终身为重点/示范高中了。这就与实际相差太远，既不利于重点/示范高中本身的提高，也不利于带动其他普通高中的共同进步。
在日本超级理科高中制度中，各个高中申请的项目一般而言都是为培养优秀理科人才而进行的高中理科课程与教学改革项目。也就是说，需要学校向政府有关部门提出申请，申请被采纳后才能成为超级理科高中。政府评审来自高中的申请项目的依据主要有两个：学校进行理科教育的历史传统与成绩、申请项目在理科教育上的创造性与合理性，其中后者是评审的主要依据。评审由专门设立的专家委员会负责实施。超级理科高中选拔中的淘汰率比较高，例如，2011年有89所高中提出了申请，其中，38所高中的申请得到了中央政府的批准，申请中标率仅仅为42.7%。不过需要特别指出的是，超级理科高中本身仍然是一所普通高中，政府仅仅对所申请的项目本身进行财政资助。
超级理科高中的教学与课程改革项目实施周期为5年，所需经费由文部科学省根据项目规模拨付，具体由独立行政法人日本科学技术振兴机构负责。5年的项目实施周期过后，如果已经成为超级理科高中的学校还想继续成为这类高中，就必须重新拟定新的课程教学研究与开发项目，再次提出申请。例如，2011年得到批准的38所高中里，仅有18所是过去曾经得到过日本政府的超级理科高中的认定，更新率为52.6%。可见，超级理科高中的更新率非常高。因此，这个超级理科高中的制度能够激励高中学校通过互相竞争，达到提高全国的高中理科教育水平的目的，最终实现整个国家高中资优生理科教育水平的提高。
而且，在超级理科高中这类学校中，还有一个更为特殊的理科高中群体存在，那就是核心超级理科高中（core super science high school，简称cssh）。顾名思义，这些理科高中是超级高中群体里面的“超级存在”，是日本高中理科资优生教育的中坚力量。与超级理科高中相比，核心超级理科高中的数量更少。例如，2011年的核心超级理科高中仅有20所，而且，从制度开始的2002年至今也不过共有29所核心超级理科高中。核心超级理科高中的更新率比较少。这有利于核心超级理科高中进行更高水平的理科资优生的培养工作。
(2) 理科高中对理科资优生的选拔
在日本超级理科高中的校内，高中在招生时如何对理科资优生进行选拔，政府一般是不加以过问的。因此，各个学校的做法也不尽相同。对此，须从日本高中升学考试的基本制度进行说明。
日本高中分为国立、公立与私立三种类型。私立高中是完全的自主招生，因此在升学考试与招生方式上完全自主于政府控制之外。国立高中与公立高中基本上是采取学区制，即只招收本学区内的居民子女。但是最近若干年，废除学区制招生而采取全地区甚至全国招生的地区与国立、公立高中变得越来越多。
日本高中的招生一般采取考察初中学习成绩与初中推荐书两种，没有升学考试。其中，学习成绩是初中阶段各个时期的学习成绩，而非升学考试成绩。初中推荐书不仅有初中老师与学校对学生的评语，也详细记载了学生在初中阶段参与的各种活动以及活动成绩的情况。初中推荐书对学生能否升入高中的影响更大，可见，高中招生注重学生的综合素质。但是，由于日本已经基本普及了高中阶段教育，所以有很多高中的学生综合素质是很低的。当然，超级理科高中不在其中。最近若干年，随着日本中小学教育制度的改革，很多高中也采取某些特殊的方式进行招生，比如仅仅依靠面试成绩等。同时，日本也有高初中分开的中学与高初中一贯制的完全中学。在完全中学里，一般是本校初中部学生直接升入高中部，完全中学以私立中学为多。
日本超级理科高中的资优生选拔，也没有特别与众不同的地方，仍然是根据综合成绩以及理科特长等方面进行选拔。如前所述，由于日本没有统一的高中升学考试，各个学校的招生自主性相对较高。
2 超级理科高中的理科课程与教学改革内容
超级理科高中之所以会成为日本政府指定的超级理科高中，是因为它一贯的理科教学传统与业绩以及所提出的理科教改项目为政府所承认。也就是说，这些超级理科高中提出的理科教改项目不仅集中体现了日本各个高中对理科资优生培养的共同认识，也体现了政府与社会对高中理科资优教育的基本认识。为此，以下就通过对获得批准的各个具体申请项目的题目及内容进行描述并加以归纳总结，以期发现日本高中理科资优生培养的核心特点。
综合所述可知，日本超级理科高中的基本培养目的是在理科与数学等科目上提高资优生的科学创造能力，而非相应学科知识的系统教育。同时，他们认为，科学创造能力实际上就是科学领域中的问题解决能力。而科学领域中的问题解决能力包括以下几个基本方面：对科学技术的兴趣、关心与好奇心，从事科学技术研究的志向与抱负，科学探索能力，科学的理论思考能力，科学对话能力等具体几个方面。
日本超级理科高中实现上述基本目的的主要方法是进行高中理科课程与教学的改革实验。这些理科课程与教学改革的具体方法大致而言不外如下：初、高中一贯制理科教育课程；综合各种资源，大中小学校联合、学校与社会联合、校际联合进行理科教育。
日本超级理科高中的理数科教育改革具有以下特点：第一，能力教育为主。以科学能力教育为根本，以科学知识教育为辅助。科学能力教育以科学问题解决方法的探索为核心。在能力教育中，几乎不强调系统科学知识的学习。但是，要注意这不是说系统知识的学习不重要，而是说知识学习在其次，不能喧宾夺主，抢占能力培养的时间与空间；第二，强调能力培养的自我性与主动性。不是教师教会学生在科学研究与科学实验中应该怎么做，而是学生在科学研究与实验中自己探索应该怎么做；第三，具有地方特色。照顾到本校与本地区的科学实践的传统与特色。本地区的高校与科研机构以及本地区的生产企业中科学技术的优势是理科特色高中最优先考虑的教学内容；第四，追求科研教学活动的实际应用性。强调以科学的问题与课题为中心，强调从生产实践与科研实践第一线学习科学技术知识。这与第三点的地方特色有密切关系；第五，理科教育的综合性。强调科学知识技能的综合性，科学知识与技术本来就是综合的，这与其上述的实践性密不可分；第六，强调国际性。认为所培养的未来科技人才必须具有国际水准，能够活跃于国际舞台。当然这种国际性不是与本国、本地区脱节的国际性，而是有着鲜明地方特色的国际性。总而言之，其改革内容主要体现在两个方面，即超级理科高中的理科教学教什么（涉及理科资优生人才规格及理科教育的内容）与如何教（关键是教学指导方法而不是以教材为核心的课程）。
3 超级理科高中的管理
要使超级理科高中制度实现预定的目的，也就是能够较好地培养理科资优生，对超级理科高中的科学管理与合理监督必不可少。日本政府对超级理科高中的管理与监督主要体现在以下两个方面：来自制度本身的激励和对项目进行的中期评价。
(1) 来自制度本身激励的管理方式
日本政府对超级理科高中没有实行任何行政管理的措施，而是让超级理科高中制度本身发挥项目管理的重要作用。日本超级理科高中制度由于设计合理，本身就具有极强的科学管理性。这种管理的科学性主要体现在以下两个基本方面：第一，超级理科高中采取项目资助而非机构资助；第二，项目具有周期性。
超级理科高中采取项目资助而非机构资助使该制度具有极强的针对性的管理效果。这种管理作用体现在以下三个方面：首先，项目资助方式有利于政府评审项目的可行性与合理性，因为项目申请时，项目的内容与目标必须具体清楚；有利于财政拨款的专款专用，提高财政拨款的使用效率。项目资金的来源与用途都必须事前被清晰地规定，制度规定上不会存在任何被挪用或滥用的漏洞；有利于政府按照申请项目所拟定的项目程序进行项目实施过程监督；有利于政府惩罚项目进行不力的高中。由于项目的目的、方法与手段、过程与程序都在事前得到详细说明，因此政府很容易发现各个高中实施具体项目的效果。
项目的周期性是说项目的实施具有一定的时间限制。具体来说，就是每一个课程与教学改革项目的实施周期为5年。5年结束后，不管实施结果如何，该学校就不再是政府认定的超级理科高中了。如果该学校仍然想成为政府认定的超级理科高中，就必须重新申请。当然，以前在超级理科高中项目中，实施认真并确有较好成果的高中肯定在新一轮的项目申请中，获得政府重新认定为超级理科高中的可能性很大。项目的周期性有利于调动各个学校按照项目本身进行课程与教学改革的积极性，也有利于在不同高中之间形成教学改革的竞争氛围。
(2) 中期评价监督
对于超级理科高中所实施的课程与教学改革项目，政府有关部门要实行中期评价。其实，我国的教育改革也有中期评价制度存在，因此乍一看来，日本的制度也无任何新奇之处。但是，中期评价制度的有效与否，关键还在于中期评价是否流于形式。对于我国的中期评价制度是否流于形式，研究者已经有很多研究与评价，这里不再赘述。这里想重点分析的是，日本的制度是如何避免让教育政策实施过程的中期评价流于形式，反过来说，就是如何让中期评价发挥其应有的监督与控制作用呢？
中期评价的目的是促进项目的顺利进行。因此，要想发挥中期评价应有的作用，就必须在中期评价中采取宽严相济的评价方法。所谓“严”就是必须设定严格的等级评价标准，并严格按照标准对项目进行结果评价；所谓“宽”就是评价意在改进项目，并非要把进行过程与效果不好的项目打入冷宫。所以，在中期评价中，项目改进的具体意见的提出很重要。日本超级理科高中的中期评价就较好地体现了宽严相济的思路。以下就以2011年对2009年项目的中期评价结果为例进行说明。当然，日本超级理科高中的中期评价是由政府有关部门设立的评价专家委员会主持的外部评价。
2009年获得政府认定的超级理科高中项目，2011年则为项目实行的第三个年度，所以就到了对项目进行中期评价的时期。日本超级理科高中的课程与教学改革项目的中期评价的结果分为三等：第一等，完全实现了项目预定的目标，第二等，大致实现了项目预定的目标，第三等，几乎没有实现项目预定的目标。2009年的超级理科高中的中期评价中，共有31所高中进行了中期评价，其中，7所超级理科高中获得的评价结果为第一等，24所超级理科高中获得的评价结果为第二等。没有一所超级理科高中获得第三等的结果评价。严格把关获得第一等的数量，不给予最低等的评价这一做法本身就体现了宽严相济的原则，这与中期评价本身的促进项目进行的基本目标相吻合。这与我国目前实施的大部分教育评价的评价结果都是优的做法明显有本质不同。
仅仅对项目实施结果是否符合预定目标进行分等，也不是中期评价的最终目的。如前所述，中期评价的最终目的在于促进项目实施，所以，对项目的进行过程提出中肯的改进意见非常重要。在中期评价中，评价委员会对24所评价结果为第二等即一般的理科超级高中都提出了中肯且具体的项目改进意见，以利于今后项目实施过程中加以改进。这也与我国大多数教育评价给出评价结果就完事的常见做法有所不同。
（二） 让理科资优生参加各种理科竞赛
日本高中理科资优生的培养不仅仅是通过学校中的理科教育进行，参加各种理科竞赛也是重要的培养方式。日本在这方面采取了两个措施:鼓励理科资优生参加并举办各种国际理科竞赛的相应国内竞赛，举办各种全国性的理科运动会。这些理科竞赛的实施与管理均由独立行政法人日本科学技术振兴机构负责。
与此相比，目前，我国针对参加理科竞赛的教育如“奥数”教育几乎是一片口诛笔伐的态势。其实，虽然让所有学生都集中学习理科知识与参加理科竞赛并不可取，但是，各种理科竞赛及其针对性培训自有其独特价值，它是针对那些理科资优生的竞赛与教育方式。如果完全取消理科竞赛与相应的教育，则理科资优生的培养必定受到削弱。如何搞好二者之间的平衡是每一个国家都必须认真考虑的重要教育问题之一。
1 国际竞赛的相应国内竞赛
大凡国际上现有的各科奥林匹克竞赛或类似竞赛，日本国内都有相应的国内竞赛。从比赛的性质来看，比赛分为学科类和课题类两种。参赛者以高中生为主，但是有些项目也允许初中学生参加。毫无疑问，这些参赛选手都是高中理科资优生中的尖子学生。参加各类理科竞赛对参赛学生的科学知识学习与科学创造能力的提升来说，是一个极好的机会与挑战。在这些比赛中获得名次的学生常常会被一些日本著名高校破格录取。
学科类的比赛有：日本数学奥林匹克竞赛、全国高校化学大奖赛、日本生物学奥林匹克竞赛、全国物理竞赛、日本信息科学奥林匹克竞赛、日本地学奥林匹克竞赛和科学地学奥林匹克竞赛等。这些学科比赛都是以高中生个人为参赛单位的。为让选手能够认真准备比赛，日本的一些出版社也准备有复习资料以便参赛高中生能够有针对性地进行复习。
课题类的竞赛有：日本学生科学奖、日本科学与技术挑战赛和日本高中生机器人工学大赛等，这些比赛一般以某一个研究课题的研究小组为参赛单位。
2 全国性的理科运动会
日本全国理科运动会是以运动会的形式进行的理科竞赛。是日本独立行政法人科学技术振兴机构于2011年刚刚创设的一项高中生理科竞赛制度。分理科、数学与信息科学三个部分分别进行。以学校为单位参加运动会，参加全国大会之前需要参加地区预选。为了保证公平，也有全国预选赛。但是，全国预选赛的参选学校不得参加地区预选赛。
最近，日本政府出面组织全国性的理科运动会，一方面说明了日本政府对提高科学技术的重视与对高中理科资优生培养的重视，另一方面也说明了日本政府对理科竞赛在培养资优生中的巨大作用的正式肯定。
（三） 通过多种方式普及理科知识，激发学生对理科学习的兴趣
自20世纪80年代以来，日本中小学生中就出现了不愿意学习理科的现象。其基本表现是学生到了高中的分科阶段，就明显避开理科学习，大学升学也尽量不选择理科相关的专业。事实上，高中生不愿意学习理科的现象不仅在日本，在世界上其他发达国家也变得越来越普遍。这是社会经济水平发展到一定阶段的必然结果。
究其现象产生背后的客观原因，主要有以下三点：首先，理科相对比较难学，需要学习者花费更多时间与精力；其次，随着社会经济的发展，一般公民的生活水平也有了极大的提高。这样，其子女不必通过大量努力比如学习较难的理科等，去获得属于自己的生活机会与资源；第三，随着社会产业的发达，不学习理科同样能够获得一定的工作机会。
上述各种原因中的有些原因是社会的客观变化所带来的，学校教育与培养制度对此根本无能为力。但是，学校教育可以通过各种方式，比如普及理科知识，激发学生对理科学习的强烈兴趣，让有理科天赋潜质的高中生尽可能选择理科学习，并在升大学时选择理科专业。
日本在这方面也采取了很多措施，系统的、有组织的并且制度化的措施主要有以下三方面：邀请学有所成的科学技术工作者举办各种各样的理科知识讲座；强化高中理科课外活动兴趣小组的建设；组织理科夏令营活动。
1 面向未来科学家的理科知识讲座
面向未来科学家的理科知识讲座的对象是对理科有学习兴趣和学习能力的中小学阶段的学生，主要还是高中阶段的学生。举办这类讲座的基本目的是进一步发展这些学生的潜在能力，提高学习理科的兴趣，以培养未来社会的科学家。
理科知识讲座的实施者主要是大学里的科研机构及其科学研究者。大学之所以愿意开展这项工作，与日本大学所处的社会经济形势密不可分。最近若干年，日本已经进入了高等教育的普及化阶段。高等教育普及化给日本的所有大学都带来了很大的压力与挑战。对于处于高等教育金字塔底层的一些低水平的大学来说，他们需要为确保足够的生源而努力。对于处于金字塔顶端的一些高水平的大学来说，他们面对来自国内外同行对优秀生源的激烈竞争，需要为确保优质生源而努力。大学的这种客观需要与政府对科技人才培养的需要有机统一起来，就产生了面对未来科学家的理科知识讲座这样的高中理科资优生培养方式。
面向未来科学家的理科知识讲座仍然采取项目申请的方式。日本政府对申请项目的具体要求是：项目要有明确的较高理科学习兴趣与能力的学生的选拔与教育方法；提升讲座的对象学生的能力的系统方法；符合学生所处的身心发展阶段；能够把科学研究者作为职业的魅力传达给听讲学生；项目结束后其效果仍然长期存在。获得申请的项目将获得政府一定的财政资助。
在具体实施形式上，面向未来科学家的理科知识讲座别具特色。面向未来科学家的理科知识讲座并不是单纯的科学技术的理论知识的传递，其具体形式呈现多样化的特征。科学技术知识的传递固然是其中的重要一部分，但是项目更多的时间是用于通过青少年儿童与科研工作和科研工作者的亲身接触、亲自使用科研工具与进行科研工作，而学习科学技术知识，提高科研兴趣与科研能力。
2 强化高中理科课外活动兴趣小组的建设
在日本的中小学校里，有各种各样的课外活动兴趣小组。每个学生都会参加一个或几个课外活动兴趣小组。这是日本中小学教学形式的显著特点之一。课外活动兴趣小组是具有各种学习兴趣与特长的学生获得提高的重要教学组织形式。同时，这也是日本高质量的教育公平的保证形式。把因材施教放到课外活动兴趣小组中进行，就可以对全部的学生实行共同的基础教育。所以，丰富的课外活动兴趣小组是日本基础教育阶段的重要组成部分。
但是，理科课外活动小组的建设相对较为困难，尤其是高中阶段的理科课外活动兴趣小组。其客观原因是多方面的：首先，如前所述，现在的日本青少年中的相当一部分不愿意学习理科；其次，理科课外活动兴趣小组的建立需要较多的设备与设施，尤其是现在科学技术的更新换代非常快，一般的中小学校根本没有足够的资金让理科课外活动兴趣小组名副其实；第三，相应的指导师资的缺乏也制约了高中理科课外活动兴趣小组的发展。为此，日本政府就建立了一项制度，对设立理科课外兴趣小组的高中给予政府财政资助，以强化高中理科课外活动兴趣小组的建设。
高中理科课外兴趣活动小组的财政资助仍然采取项目申请的方式。2011年获得该项资助的项目有82个，其中，一个项目由地方教育委员会主持，其他的项目均由一所学校主持，绝大部分项目的主持单位是高中，只有一两个项目的主持单位是初中。强化高中理科课外活动兴趣小组的建设工作也由独立行政法人日本科学技术振兴机构负责。
3 组织理科夏令营
理科夏令营是利用暑期、冬期与春期的假期期间组织的理科教育活动，主要是为了普及科学知识，促进青少年与科学工作者之间的交流，提高青少年对科学技术的兴趣，并提高青少年的科学研究能力。
具体措施是公开招募对科学技术学习与研究有兴趣的高中生。然后，聘请一些活跃在科学技术研究第一线的科学工作者担任理科夏令营的指导老师。在这些学识丰富的科学技术研究者的带领下，高中生自己动手做实验，体验科学研究的实际过程，提高对科学技术的兴趣和科学研究能力。理科夏令营遍布日本科学技术的各个领域。
理科夏令营活动比如聘请指导老师与租赁活动设施设备等所需要的资金由政府负担，活动的发起与组织由日本独立行政法人日本科学技术振兴机构的有关部门负责。
（四） 建立高校与科研机构支持高中理科教育的制度
现代理科的知识与技术的原理和操作程序等非常复杂，因此，仅仅依靠高中自身的力量很难完成培养理科资优生的重任。师资、设备与设施等方面均不可能由高中全部提供，这需要高校与科研机构及其他社会组织（如企业）的有力配合。为此，日本建立了高中与高校及科研机构合作的科学合作制度，共同承担培养高中理科资优生的重任。
这个科学合作制度叫做科学伙伴项目（science partner project，简称spp）。科学伙伴项目是日本高中与高校或研究机构进行科学技术教育的合作，通过观察、实验或实习等方式，让学生学习科学技术的一种方式。
该项目所需经费由日本政府负担。项目的组织由各高校或地方教育委员会负责。科学实验与实习由项目实施高中向日本各个学术学会如化学学会联系，然后由学会选派相关高校或研究机构中愿意从事这项活动的相关领域专家。具体活动的组织与管理也由独立行政法人日本科学技术振兴机构负责。
（五） 重视女性的理科教育
女性在现代科学技术发展中的地位越来越重要，在世界科技工作者队伍中，女性工作者的比例越来越高，在科学技术领域取得杰出成就的女性科学工作者也越来越多。然而，与男性科学工作者相比，在科学技术领域里，女性所占的比例或活跃的程度仍然相对较低。而且，鉴于传统文化和社会习俗等诸多因素的影响，日本高中女学生在升入大学学习时，一般不选择理科作为自己的专业，同时，选择理科专业的将来也很少把科学技术研究作为自己的职业。所以，提高高中女生尤其是资优生对理科及科学技术工作的认识与兴趣也是日本高中理科教育的重任之一。
提高高中女生对学习理科及科学技术工作的兴趣的重要形式之一就是聘请高校或科研机构的杰出女性科技工作者给女高中生作讲座或带领她们进行科学实验或学习，让她们亲自体验女性从事科研的乐趣以及女性科研工作者的风采，从而激起对理科学习及从事科学研究工作的高度兴趣与热情。
这个项目实施所需的资金由具体实施单位向政府的有关部门申请。实施单位既可以是高中，也可以是高校或科研机构，甚至是一些非盈利的社会团体。负责项目的申请与拨款的政府部门是独立行政法人日本科学技术振兴机构。