“我早期的物理教育非常奇怪，”理论物理学家李·斯莫林说道。奇怪，但有效。上世纪70年代初，斯莫林在马萨诸塞州安默斯特的汉普郡学院的导师们颠倒了课程顺序，给新生讲授量子力学，给高年级学生讲授经典的牛顿力学。“斯莫林是加拿大安大略省滑铁卢理论物理研究所的研究员，也是圈量子引力理论的主要贡献者，他担心最聪明、最优秀的学bob体育app客户端却转向其他学科，因为基础物理课程太陈旧。”
“在其他所有领域，学生们都能接触到新颖、具有智力挑战性和令人兴奋的事物，”他说。“我们教授300年前的物理学作为入门物理学，这简直是可耻的。”
美国科学教室里有足够多的可耻之处，创意解决方案肯定势在必行。自20世纪90年代末以来，美国大学授予的科学和工程博士学位数量有所下降，而外国学校则弥补了这一不足。“我们需要另一个斯普特尼克，”拥有55,000名会员的美国国家科学教师协会（National Science Teachers Association）传播总监辛迪·沃科斯基（Cindy Workosky）说道。“在那段日子里，人们对科学教育充满了极大的热情和关注，而现在我们已经没有这种热情了。”
协会主席安妮·斯威德（Anne Tweed）表示，有一些令人鼓舞的趋势。尽管2002年的《不让一个孩子掉队法案》（No Child Left Behind Act）将公共教育资金转向数学和读写能力，而牺牲了科学项目，但自2007年起，各州还必须在三个年级段（3-5年级、6-9年级和10-12年级）至少测量一次学生的科学进步情况。
“我们还开始在低年级看到更多创新的研究问题，”斯威德说。“学生们将基因插入细菌，这是9年级或10年级生物课程的一部分。学生们可以克隆植物材料。这真的很了不起。”
斯威德预测，宽带互联网连接将使任何地方的任何研究人员——包括学校教室里的年轻研究人员——都能使用过去仅限于少数特权人士使用的质谱仪、电子显微镜、大型望远镜和其他昂贵设备。
斯莫林希望，有一天，物理教育——被许多人视为所有其他科学教育的基础——将得到改革，以反映我们对终极现实的最新概念。他说，即使是高中生也能理解并对简单的量子力学系统（如量子比特）的基本原理感到兴奋。量子比特是量子信息中科学家们希望未来量子计算机能够操纵的两态单元。“在21世纪，我们认为量子力学是我们拥有的最真实的东西，”他说，所以将最基础的系统放在前面教授是合乎情理的。“学习方式不需要更多的技能或智力，而且这是留住我们真正想要的学生——那些真正爱思考、富有创造力的学生——的最好方式。”
智力上限？ 20世纪70年代末，美国在科学和工程博士学位数量上都领先于欧洲和亚洲，但自90年代末以来一直落后于这两个地区。美国的情况可能比下面的图表显示的还要糟糕，因为近年来在美国大学获得的科学和工程博士学位中，有三分之一以上给了外国人，其中许多人在毕业后返回祖国。一个积极的趋势是：获得科学和工程学博士学位的女性和少数族裔人数正在上升。
迪恩·卡门（Dean Kamen）是新罕布什尔州曼彻斯特DEKA研究与开发公司的创始人，也是赛格威（Segway Human Transporter）的发明者，他致力于扭转美国青少年对科学和工程兴趣下降的趋势。1992年，他创立了First——科学与技术启迪与激励组织（For Inspiration and Recognition of Science and Technology），该组织每年都会举办一项全国性的机器人竞赛，今年为74,000名高中生提供了创造性的激励和实践工程经验。
是什么让你觉得7到17岁这段时间是让孩子们接触科学和工程的关键十年？ K:
我审视了自己的生活和我认识的人的生活。我认识的大多数人不会等到二十几岁，更不用说三十几岁甚至更大了，然后才决定：“我从来没学过数学或科学，但我想我应该成为一名工程师、科学家或物理学家。”大多数人在高中毕业时，就已经为自己的职业选择设定了界限。
所以，这个想法并不是一定要在这十年里把更多的知识灌输给孩子，而是要拓宽这些界限？ K:
是的。如果一个孩子在这十年里参加了一个科学或工程项目，能够从中得出“我喜欢这个，我能做到，这是一个职业选择”的想法，那么他或她就可以在此基础上进一步采取措施，接受必要的大学教育。
如果孩子们做不到呢？ K:
那么，我们就会像世界上其他一些国家那样，滑落成为一个二流的、过时的社会。除非我们迅速采取行动，否则这是一个非常真实的风险。
每一代人都可能进一步落后的可能性是否在增加？ K:
绝对如此。一两代人以前，你可以打开汽车引擎盖，不需要太多培训就能看到它是如何运作的。即使是收音机——你可以看到灯管是否亮着。但现在火车正在加速。如果你不抓住机会，就会被这项名为技术的东西飞速发展的未来甩在后面。想想20世纪80年代的半打诺贝尔医学奖得主：他们获奖的工作现在在高中生物实验室里是例行公事。竞争也更加激烈。这一代的美国高中生将与近十亿同龄人竞争，他们渴望知识，充满激情，决心通过努力攀登经济阶梯。
美国的大部分教育
是由政府资助的。你的项目靠企业捐赠运作。政府能从你这里学到什么？ K:
如果我们的整个项目都由政府资助，就会受到限制，它会受到影响。但老实说，运营这项工作成本很高，所以政府资助可以提供帮助，这是一个三赢的局面。现在，作为政府机构的NASA需要更多的科学家、工程师和机器人专家。因此，今年我们有100多个团队直接由NASA资助，它们是非常棒的赞助商。这可以扩展。让政府中大型科技组织——联邦实验室，所有需要技术人才的地方——像企业赞助商一样参与First：通过资助高中和支持团队。
这是否必须仅仅局限于First？ K:
不，这不是一个零和博弈。如果一个项目能让孩子们更有效地做出职业选择并成为负责任的公民，那么就没有糟糕的项目。我们的项目越成功，它催生的其他项目就越成功。
