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（一） 美国资优教育的历史
资优教育是指为资赋优异的学生提供适合其能力或者潜力发展需求的教育。在美国，资优教育已经走过了百余年的发展历程。期间，受国内经济形势与公众态度及国际竞争的影响，资优教育虽几经兴衰，但越发受到重视。
1理科资优生是指理科学业成就特别突出，在理科方面具有特殊才能和发展潜力，且表现出热爱理科等相应的非智力特征的一类资优生。鉴于其培养的系统性和综合性及近年来突出的影响力和成效，本章对美国高中理科资优生的讨论主要限定在理科高中范围内。
“理科高（stem high school/academy of stem) (stem: science, technology, engineering, and mathematics）”是强调科学、技术、工程和数学学科学习的特色高中。国内有学者翻译为“数理高中”、“数理学院”等。
美国的资优教育可以追溯到1868年密苏里州圣路易斯学校推行的资优生加速学习计划。此后，培养资优生的实践探索纷纷出现。美国对资优教育的兴趣逐步提升。
进入20世纪，受实证科学主义思想的影响，资优教育进入科研准备阶段，以对资优儿童的特征描述和鉴别为研究重点。然而，由于当时社会要求公平的呼声较高，且受经济危机的影响，这一时期的资优教育很快陷入了低谷。
此后的一段时间内，资优教育虽未受到重视，却一直吸引着研究人员的注意力，越来越多的力量参与到相关研究之中。随着资优教育影响力的逐步扩大，研究者与教育实践者逐步走向联合。1946年，该领域的第一个专业组织——美国资优儿童协会（american association for gifted children）成立。专门组织机构的建立进一步推进了资优教育的发展。
联邦政府强调发展资优教育始于1958年颁布的《国防教育法》（national defense education act）。当时，一些教育家提出通过加强资优教育，尤其是理科资优生教育来实现培养科技拔尖人才、与苏联抗衡的目标。此后，资优教育逐渐体现出适应国家战略发展需求的特点，受到政府和社会各界关注。
在20世纪60年代，资优教育曾一度陷入低谷，但是资优教育的理念仍得到传播。政府也为发展资优教育提供了一定的政策性保障。例如，1965年出台的《中小学教育法案》（the elementary and secondary education act）及之后的多部教育法律都涉及资优教育。此外，有关资优儿童的行为和认知特征及创造力的研究加深了人们对资优儿童的科学认识。
20世纪70年代后，资优教育得到更快发展。其间虽有波动，但联邦政府支持资优教育发展的态度未发生根本改变。1988年，美国还颁布了资优教育的专门法律：《杰维斯资优学生教育法案》（jacob k. javits gifted and talented students education act）。这一时期的相关研究重点探讨了针对资优生的教育干预问题。
进入新世纪，各界对资优教育的关注继续高涨。2010年3月公布的《中小学教育法案》改革蓝图（blueprint for reform for the reauthorization of the elementary and secondary education act）规定，增加政府对资优学生的支持。
当前，美国资优教育已形成完整的体系，呈现出多元模式和多元标准的发展态势。资优教育的任务也转向为每个学生提供发现自身潜能和实现最优发展的教育机会。美国资优教育的内涵得到丰富与提升。
（二） 美国理科资优生培养的重要意义与面临的挑战
美国之所以重视资优教育，与其意欲保持自身在国际竞争中的领先地位密不可分。
随着全球化和科技化的不断发展，国际竞争日趋激烈。当前，越来越多的国家积极谋求自身在国际技术型经济市场上的地位，这对美国形成新的挑战。不仅如此，新的国际竞争力排名深深地刺激了美国政府根据瑞士洛桑国际管理学院（international institute for management development，简称imd）2010年发布的《世界竞争力年度报告》，美国的排名跌落至第三位，这是多年来美国第一次在此项报告中丢掉“宝座”。资料来源：世界竞争力排序榜重新“洗牌”中国香港超美国排第二［eb/ol］.新华网：http://news.xin**.com/politics/2010-05/21/c_12125275.htm.［2011-02-20］.，令其深感危机；原本通过放宽移民政策，吸引国外优秀人才的做法也不再奏效。在此情形之下，加快培养美国本土的科技人才就变得尤为重要。理科资优生正是科技创新后备人才的核心力量，是促进一国科技发展、提升综合国力的宝贵资源。
虽有大量培养理科资优生的项目，但是美国理科人才培养现状并不理想据了解，2007年，在一项对世界多国24岁青年获得数学或科学学历文凭比例的排名调查中，美国排在109个国家中的第29位。此外，1985—2002年间，美国公民获得非理科硕士文凭的比例增长了64%，而理科硕士文凭的比例仅增长了14%。资料来源：atkinson et al., 2007, pp.14-15.。为此，美国及时反思本国理科教育，并采取了一系列举措。2005年，国家科学院（the national academy of sciences）、国家工程学院（the national academy of engineering）及医学院（the institute of medicine）联合对本国科技发展现状进行调查，发布了具有历史意义的报告——《超越风暴》（rising above the gathering storm）,该报告对当今美国的科技发展进行了历史的和国际的比较，指出科学教育的实效呈下降趋势（the national academy of sciences, the national academy of engineering, the institute of medicine， 2007）。2007年，联邦政府颁布《美国技术、教育和科学卓越发展机会法案》即《美国竞争法案》（america creating opportunities to meaningfully promote excellence in technology， education， and science act， america competes act）。同年，美国的商业界、教育界以及科学界还共同发起了“国家数学和科学行动”（the national math and science initiative），以推广理科教育方面的成功实践，提高理科学业成就。
在大力培养本土科技人才的过程中，高中理科资优生培养的重要意义凸显。研究者、政府决策者及部分民众越发认识到高中理科资优生是整个地区和国家长远发展的宝贵人力资源，对其进行特殊的培养既是尊重个体发展的题中之义，也是维护国家利益的历史使命。
当前，培养此类学生的方法丰富多样，包括双学分课程（dualenrollment）、ib和ap课程项目（international baccalaureate program and advanced placement program）、提前进入大学（early college entrance programs）、暑期学业发展项目（summer programs）、远程教育项目（distance education programs）、竞赛（contests and competitions）、实习及导师制（internships and mentorships）、服务性学习（service learning programs）、理科高中（stem high school/academy of stem）。其中，理科高中的培养具有系统性和综合性特点，且近年来成效显著，受到研究者和教育实践者的高度关注。
（三） 美国理科高中简述
理科高中的起源可追溯到1904年斯蒂文森高中（stuyvesant high school）的建立。最初，理科高中仅以培养具有专业技能的劳动力为目标。随着国际范围内科技人才竞争的加剧，其办学目标和培养模式发生了重大变化，成为培养高中理科资优生的重镇。
在理科高中的发展过程中，州立理科高中的建立具有重要意义。1980年，北卡罗来纳州建立了美国第一所公立寄宿制理科高中，即北卡罗来纳州理科高中（north carolina school of science and mathematics）。州立理科高中不仅能够获得来自州政府的政策支持与经费保障，而且扩大了所在地区理科资优生的培养规模。
此后，一些研究者和科学家大力呼吁各州建立理科高中。到2008年7月，已有28个州为学生提供理科教育方面的寄宿制培养项目（pfeiffer, s. i., overstreet, j.m., & park, a., 2010, p.25)）。1988年，理科高中发展到一定规模，开始走向联盟，成立了全国性的非盈利组织——全国数学和科技特色中学协会（the national consortium for specialized secondary schools of mathematics, science, and technology）。该协会致力于改革理科教育，以促成国家出台有利政策，促进合作及推广优秀教育实践为使命，现有来自中学的机构成员和以大专院校、基金会及公司企业为代表的附属成员各100多个（the national consortium for specialized secondary schools of mathematics, science, and technology， 2010）。
理科高中的办学机制各异，学校的性质根据建立该校的法律授权而定，既有公立学校也有私立学校。州立寄宿制理科高中是州政府为了保持或扩大本州的科技竞争力而建立的。就办学模式而言，理科高中可以分为设在大学内的“校中校”以及独立高中两类。“校中校”一般坐落于大学之中，隶属于所在大学。独立的理科高中拥有自治管理权，学校的课程开发以及教职工的聘用不受大学的监督。
理科高中的建立集中反映了美国政治经济发展的需要。无论办学模式有何差异，它们都努力为培养科技后备人才而服务。