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培养内容是实施培养的媒介，主要以课程为载体。为实现培养目标，理科高中的培养内容坚持基础与拓展相结合，理论与实践相结合，科学素养与人文精神相结合。
（一） 基础性课程
与普通高中的课程相比，理科高中的基础性课程更强调学科的核心知识、基本技能与思维，同时关注人文精神及知识的融会贯通。
1 基础知识与基本方法技能
理科高中的课程门类以高中教育的基础学科为主。基础性课程旨在为学生日后的学业发展打下坚实基础。这种基础不仅包含知识基础，还包含科研实践的基本研究方法与技能。
课程内容的构建以进行深入学习与研究必备的基础知识为依据，以各学科的核心概念与知识为主体。具体设计时，课程力求紧密联系生活实际，例如数学建模强调如何利用数学知识对自然界及人类社会进行分析和建模；物理课程依托生活现象探究原理。
除了在各学科学习中渗透基本研究方法与技能，理科高中还专门设置了相关课程。例如，托马斯杰弗逊理科高中的《设计与技术》（design and technology）课程旨在帮助学生获得日后学习与研究所需的基本技能，主要内容有：如何使用测量工具、如何运用工程设计解决问题、如何进行自动化操作及系统项目控制、表达和沟通技能、空间定位以及gis数据技术的运用等。马塞诸塞州理科高中(massachusetts academy of mathematics and science)的《科学技术写作课程》（science and technical writing）专攻科技论文撰写。该课程安排了撰写技术报告、研究论文、自然短文等大量的练习，强调文章表述的清晰度和吸引力。
2 人文素养
在理科高中的培养理念中，非理科学习对学生的理科学业发展，甚至是未来在科技领域的深造不无裨益。这能促使学生将科学与社会、科学与生活更加紧密地结合起来，加深对科学的理性认识。因此，学校的培养自始至终坚持文理兼顾。
各理科高中一定会在必修或选修科目中开设体育、健康、音乐等课程。毕业要求的总学分中必定包含一定比例的人文及艺术类学科的学分。即使一些理科资优生对于英语、历史等人文学科不感兴趣，学校仍要求他们在这些学科取得优异成绩。
理科高中开设的非理科课程十分丰富。英语学科涵盖了写作、阅读、文学以及语言学等方面的内容。许多学校开设了三门以上的外语印第安纳州理科和人文高中（indiana academy for science， mathematics， and humanities）就开设了中文、法语、德语、日语、拉丁语、俄语和西班牙语七门外语。，以满足学生的发展需求，为其成为未来世界的领军人物打基础。学校所设的社科类课程涉及历史、心理学、社会学等多个领域。为了提高学生的艺术修养，一些学校开设了影视、绘画、设计、戏剧、陶瓷工艺等课程。
3 整合型课程
现实生活的问题常常错综复杂，需要运用跨学科知识才能解决。这对未来科研人员的知识整合和迁移能力提出了挑战。为此，理科高中强调跨学科学习，并专门开设了整合型课程。
整合型课程分为理科知识整合及文理知识整合两类。托马斯·杰弗逊理科高中开设的地理系统（geosystems）和ibet（integrated biology，english and technology）项目课程就分别代表了上述两类课程。《地理系统》主要研究地球的大气层、水层、岩石层和生物层之间的结合部位。该课程综合了生物、化学、物理和数学的内容，要求学生在掌握一定的生物、化学和物理知识的基础上，运用数学知识解决温室效应、臭氧减少和生物多样性锐减等问题。研究过程中，学生借助差异方程式等数学工具，收集、分析数据，对地球热量的分配、海表运动等进行研究。这有助于培养学生综合运用理科知识的能力。文理知识整合主要体现为该校一年级的ibet（integrated biology， english and technology）项目课程。这门课程对生物、英语、设计和技术三门课程进行综合，以生物问题为研究主题，学生利用所学的项目设计与实施的相关技能进行研究，并借助英语学习进行有效交流。该课程实行小组合作学习，用于整合性项目研究的时间约为20%。
此外，在pfeiffer等人（2010, p.27）调查的16所州立寄宿制理科高中之中，37.5%的学校对部分文理课程进行了整合。例如，伊利诺斯州理科高中（illinois mathematics and science academy）的科学史（history of science），路易斯安那州理科和艺术高中（louisiana school for math， science and the arts）的演化、文学与文艺复兴的物理（evolution and literature and renaissance physics）以及北卡罗来纳州理科高中（north carolina school of science and mathematics）的科学的艺术（art of science）等。
（二） 科研
理科高中极为重视培养学生的科研实践能力，要求学生大量地体验科研，参与科研。因此，科研成为学校最突出的课程。
1 日常科研实践
学生的日常学习包含大量的科研实践。一些学校开设的实验研究项目多达十几个，如托马斯·杰弗逊理科高中为学生共开设了13个实验研究项目，具体为天体物理学、能量系统、自动化和机器人、微型电子、生物技术和生命科学、神经科学、化学分析、海洋地理和地理物理系统、通讯系统、视觉和现代物理、计算机辅助设计、模型和工程材料、计算机系统，根据pfeiffer等人（2010, p.27）的研究，16所参与调查的州立寄宿制理科高中都为学生提供参与科研的机会。学生每周在实验室进行研究的时间平均为6.19小时（各学校2～8小时不等）。15所学校的学生能跟随一位教师或导师进行研究（占93.75%）。13所学校的学生跟随导师参加暑期研究项目（占81.25%）。12所学校的学生必须完成一项独立的研究，能够到校外实验室开展研究，且有机会发表研究成果（占75%）。此外，各种科研实践的等级也不同。参与调查的16所理科高中有13所为学生提供初级或是中级科研机会（占81.25%），11所提供高级科研机会（占68.75%）。
a**sa每位学生都有一位导师；广泛地参与研究是毕业要求之一。
第一学期的导入课程——《借助技术的研究》（research through technology）(必修)。课程依托实际项目，介绍如何使用技术，获取、分析数据，科技写作。此后，学生学习《研究方法的基础》（fundamentals in research methods），为期一年半。
导师每周三下午与学生工作建议者见面，查看学生的学习情况。
m**s学生的大多数研究是在大学研究人员的直接指导下开展的。
学生与研究生一同学习，并有机会参与研究成果的出版。
学校的负责人担任学校与大学之间的联络员，周期性访问大学，监管学生的研究实践。
masc由于日常学习难度较大、极具挑战性，因此，大多数学生将利用暑期参加科研项目。
scgs**所有学生参与科研，且可以获得专业指导。
学生在全校或者是南卡罗来纳州科学学院的研讨会上展示研究成果。
一般而言，3～6名学生能够在科学文献上发表成果，其他学生能够参加各种竞赛。
ncs**参加科研的学生每周有两天与导师一同工作，到北卡罗来纳州各大学的实验室或者学校附近的高科技研发中心research triangle， raleighdurham的其他科研项目中实践。
ms**参与杰克森实验室（jackson lab）、 serc以及缅因州大学mitchell研究所的相关研究。
imsa学生在与校内外专业人员之间的合作互动中进行科研，积极探索自己感兴趣的内容。
ia**h学生在与导师的互动合作中对感兴趣的主题进行调查研究。
调查活动的实施以真实的科研标准为参照，旨在丰富学生的知识，加深理解，并培养规划、调查、分析及交流技能。
os**一些学生有资格承担一项研究，获得导师支持。
参与研究的学生必须坚持至少在一个学期内，每周最少抽出4个小时进行研究，撰写研究报告，向全校师生展示研究成果。
a**s学生每年必须在校内外或州内外参与一项特别的研究项目。
对生物学、生态学等感兴趣的学生可到墨西哥湾进行实地考察。
2 科研活动项目
除了日常科研实践，多所理科高中还在每一学年专门开展科研活动项目，以期通过特定时间举办的专门活动，为学生提供自由进行科学探索的机会。
这类项目的活动内容包括参与一门探究性课程或研究项目，进行一次旅行学习，参加实习等。其中，参与科研项目最为普遍。以伊利诺伊州理科高中的sir为例。该项目以学生的独立学习为主，他们自选研究主题，设计规划，并实施研究。其间学生可获得多种资源与支持。
此外，理科高中也为学生提供了多种交流研究成果的平台，例如，推荐学生参与美国数学和科技特色中学协会举办的研讨会，并在其期刊上发表成果。
对于优秀的科研实践，理科高中鼓励参与者进一步深入探究或者是参加国内外科学竞赛。根据pfeiffer等人的研究（pfeiffer et al., 2010），在所调查的16学校中，有11所学校（占68.75%）的学生参与了外部竞赛。各类竞赛要求学生切实开展科学研究，其中一些比赛规格高，挑战性强。学生参加的主要竞赛有：西门子—西屋科学技术竞赛（siemens westinghouse science and technology competition）；英特尔科学与工程大奖赛（intel science and engineering fair）；戈德华特奖学金竞赛（goldwater scholarship competition）；morris udall奖学金（morris udall scholarship）；first机器人竞赛（first (for inspiration and recognition of science and technology) robotics competition）；英特尔科学天才发掘竞赛（intel science talent search competition）；橡树岭国家实验室美国初级学院科学竞赛（american junior academy of sciences competition oak ridge national laboratory）以及美国各州举办的科学与工程大奖赛（state science and engineering fairs）。
（三） 课外活动课程
理科高中的课外活动课程主要包含服务性学习、社团活动以及体育运动。
1 服务性学习
美国的高中普遍要求学生进行志愿者服务。理科高中将志愿者服务视为一类学习项目，即服务性学习。一些学校规定学生必须参与服务性学习；一些学校将开展服务性学习作为获得额外荣誉的条件，以此激励学生参与。
理科高中之所以重视服务性学习，一方面是为了回报州政府及社会对理科高中办学的支持；另一方面是为了培养学生的社会责任感和道德感。德克萨斯州理科高中（texas academy of math and science）认为，“社区服务有助于学生学会为他人着想，认识到人类共同生存在同一星球。”根据笔者对该校教职员的问卷访谈整理而得。时间：2010年10月5日。
服务性学习包含校内服务和校外服务。大到参与较大的社会公益项目，小至维护校园运动场的清洁、打扫城市公园、为在家接受医疗的老年人提供帮助、辅导中小学生的学业等都可作为服务的内容。印第安纳州理科和人文高中十分强调服务性学习，该校的学生毕业时平均能够完成6000多个小时的社区服务，这已成为学校的培养特色之一。每位学生毕业时必须完成30个小时的校内服务以及50个小时的社区服务。服务性学习最终被纳入扩展课程，学校对此进行有效的监管。服务活动必须由学生独立完成。活动后，学生须填写活动记录表，并由监督人员签字后交学生生活助理（associate director of student life）管理。就服务的场所而言，学生既可自选，也可从学校提供的场所中选择。该校为学生提供了22个进行服务性活动的场所，主要包含：图书馆（libraries）、博物馆（museums）、人类家园国际组织（habitat for humanity）、教育辐射项目（educational outreach）、大哥哥/大姐姐（big brothers/big sisters）、无家可归者的避难所（homeless shelters）、日间看护（day cares）以及学习辅导（academic tutoring），等等。
2 课外活动
除服务性学习之外，理科高中的课外活动还包含学生社团与体育运动。
学生社团为学生发展多样的兴趣提供了广阔的平台。几乎每所理科高中都有多个学生社团和俱乐部。如伊利诺伊州理科高中有77个学生组织。这些组织完全由学生自行设立和管理。学校的生活部门为其提供一定的支持。理科高中常见的俱乐部有16种：
英文名称中文释义英文名称中文释义
key club私人俱乐部robotics机器人俱乐部
math club数学俱乐部model united nations模联活动
drama戏剧anime动画俱乐部
habitat for humanity人类家园国际组织bible study圣经学习
chess象棋student ambassadors学生大使活动
speech and debate演讲和辩论orchestra管弦乐队
jets初级工程和技术社团prom舞会
yearbook年鉴组织mu alpha thetamu alpha theta数学荣誉社团
资料来源：jones,2009, p.491.
此外，理科高中还有一些特色俱乐部。例如：关爱地球（earth care）、想象和科幻（fantasy and science fiction）、未来问题研究（future problem solvers）、研究俱乐部（research club）、冒险俱乐部（adventure club）等。
理科高中开展的体育运动同样精彩。一些学校还参与了学区级或者州级的联赛。
学校名称缩写此表中美国各所理科高中的名称见附录一。篮球棒球田径美式足球排球游泳啦啦队越野网球高尔夫摔跤英式足球垒球
ncs**00
l**sa000000000
imsa0000000
m**s00000000
scgs**000000
ms**0000
gaames00000000
aag0000000
（“0”表示该校无此项运动）
资料来源：jones,2009, p.493.
综上，理科高中的培养内容充分体现了理科教育特色。与此同时，学校也十分关注学生的人文素养与道德品质，通过设置相关课程使学生得以全面发展。