清华少年科学素养培训项目的目标是培养和提高5-16岁青少年儿童的科学素养。课程内容丰富、从生活出发，根据不同年龄段学生的心理及学习特点，能够充分激发青少年的学习兴趣。
面向不同年龄段的学生。清华少年科学素养培训项目目前有两套系列课程：机器人系列课程及探索实验系列课程。
（1）机器人系列课程
机器人系列课程是清华少年科学素养培训项目推出的第一个系列课程。它依托国际先进的乐高拼插教具，将知识学习和动手操作相结合，以任务为驱动，培养学生的逻辑思维及解决实际问题的能力。同时，结合5-16岁青少年儿童的心理特点及科学教育培养目标，以建构主义及多元智能教育理论为指导，机器人系列课程独创了以“主题课程”为载体的课程模式。
“主题课程”就是指按照某一主题设置一定的故事情境，围绕故事情境以任务为驱动展开教学的课程。在解决任务的过程中学生会在任务的驱动下自主探究解决问题的方法，或在教师的帮助下学习解决任务所需要的数学、物理、逻辑¬和科学常识等知识，从而培养其在机械结构设计、功能设计、造型设计、计算机编程、语言和书面表达等各方面的综合能力。在学生理解基础知识并掌握一定应用能力的基础上，充分发挥学生和教师的主动性和创造性，最终解决主题情境中的预设任务。
机器人系列课程共分6个阶段，每一阶段对应2-3个主题课程，根据学生的不同特点，制定符合学生能力水平的教学目标和学习任务。如下图所示：
具体课程设置如下：
● 第1阶段：静态结构设计
适用学生：5-7岁
主要教学内容：简单的造型设计与拼装
主要课程：《小小建筑师主题课程（上）、（下）》及《小小建筑师主题课程建筑师奇遇记》。
小小建筑师主题课程是机器人系列课程的预备课程，以静态的建筑模型设计和拼搭为主要内容。通过富有童趣和奇幻色彩的“地下王国”故事，充分吸引低年龄的孩子投入到课堂活动当中。学生通过扮演各种角色解决问题，从研究生活中最常见的墙到搭建埃菲尔铁塔、悉尼歌剧院等世界著名建筑，一步一步成为一名小小建筑师。通过该课程的学习，学生不仅可以学习四则运算（加减乘除）、平面几何（面积计算、对称图形辨识）、结构的坚固和稳定性等数学、物理知识，还可以掌握世界上许多著名建筑的历史知识和人文知识。孩子会在教师的带领下经历观察、思考、尝试地过程，充分体会到动手搭建的乐趣，并开始与其他学生进行交流，尝试初步的团队合作。
● 第2阶段：机械结构
适用学生：6-9岁
主要教学内容：简单的机械结构设计与搭建
主要课程：《小小工程师主题课程（上）、（下）》。
在这一阶段，学生从静态结构设计进入机械态结构设计，开始为真正进入机器人结构设计和制作打下基础。本课程延续小小建筑师的童话故事，带领学生以小小工程师的身份迎接新的挑战。在《小小工程师主题课程（上）》中，学生将通过观察他们最喜欢的游乐园中的各种游乐设施，认识搭建机器人所需要的各种机械零部件的外形结构特点，并尝试使用这些零件搭建简单机械，从而掌握它们的工作原理，同时了解机械结构中的基本传动方式。在《小小工程师主题课程（下）》中，学生将以“如何让小车跑起来？如果让小车跑得更远”为目标，解决机械运动中的能量问题，认识各种形式的能量，初步形成能量守恒和转化的观念。在这一阶段的课程学习中，学生可以掌握物理、机械方面的知识，观察、分析比较、动手实验等能力也得到进一步地提高，并且还初次尝试科学探究过程，团队合¬作能力也得到加强，为学生以后的理工科课程学习打下基础。
● 第3阶段：机械运动
适用学生：7-10岁
主要教学内容：机器人结构设计和搭建
主要课程：《超时空之旅主题课程》、《机械动物园主题课程》
机器人课程的第3阶段，学生正式开始设计和搭建能进行“复杂运动”的各种机械结构，课程的内容和形式也有了更多的变化。《超时空之旅主题课程》以中外的各种古代机械为主要内容，循序渐进地向学生讲解杠杆、轮轴、滑轮、齿轮等简单机械中蕴涵的各种物理知识，其知识的系统性和深度比之前的课程有了较大提升，为学生日后进一步学习物理、机械知识打下坚实的基础。同时，学生在课程学习中还会对中国古代科技发展史产生一定的了解，认识几位我国古代著名的科学家。《机械动物园主题课程》以模拟各种动物的运动方式为主要任务，在两个小主人公的带领下，学生们将按照动物进化的顺序，系统地了解鱼、蛇、鸟、袋鼠、大象等多种动物的生物特征和生活习性，掌握游泳、爬行、跳跃、行走（奔跑）等动物的运动方式，并且在教师的帮助下思考如何用机械结构把这些运动方式模拟出来。同时，本课程还通过展现生物多样性和各种生物可爱、奇妙的一面，培养孩子热爱大自然、自觉保护生物的意识。
● 第4阶段：初级编程与拼装
适用学生：8-11岁
主要教学内容：初级机器人结构设计和编程
主要课程：《探索月球主题课程》、《小小科技馆主题课程》
从这一阶段开始，学生开始设计和制作真正意义上的机器人——能够利用程序控制完成各种工作的机器人，并且在这一阶段课程中，学生将会接触到大量的、来自各个学科的科学知识，他们的知识面和眼界将得到极大的拓展。《探索月球主题课程》通过一个月球探索的情境引入任务，借助拼插式教具层层深入地向学生讲解机器人的知识，在从硬件到软件、由浅入深的学习过程中，使学生掌握有关数学（负数及其运算法则，多边形及角度计算）、物理（摩擦力、重心、光速、光的反射等）、机械（齿轮的传动比、动力机构、传感器）、编程（算法、判断、循环、条件）的知识。学生在本套课程的学习中初次接触编程，通过图形化编程软件，初步掌握简单的判断、循¬环、条件等编程模块，掌握简单的算法。《小小科技馆主题课程》将科技馆里神奇有趣的仪器模型“搬”上课堂，通过课堂上充满悬念、精彩有趣的讲解带领孩子学习科学技术和科学知识，使孩子亲手搭建出神秘有趣的模型，并能进行操作演示。孩子将在课堂上接触广泛而有趣的科学知识领域，从三球仪及其相关的天文知识，到机械摆钟及其神秘的内部结构；从游览精彩的汽车世界，到走进奇妙的“布尔逻辑国”；从认识人眼视觉暂留和电影的关系，到了解可再生新能源的开发和利用等。孩子将在亲手搭建科技馆模型的过程中轻松学习科学知识、培养学习兴趣、了解人类科技的发展及其对生活的巨大改变、初步建立对人类科技史和科学技术发展方向的感性认识。此外在这一阶段的课程学习中，学生的动手能力，团队合作能力及创造力将得到质的提升，学生学习科学的兴趣也更加浓厚。
● 第5阶段：中级编程与拼装
适用学生：9-13岁
主要教学内容：中级机器人结构设计和编程
主要课程：《畅想奥运主题课程》
《畅想奥运主题课程》以2008年北京奥运会为背景，以“科技奥运”为主题，选取十余个竞技项目设计任务，是对学生的机器人拼装能力的终极挑战。学生们在学习了相关知识后，利用机器人拼搭套装，以团队合作的方式共同完成任务，为奥运会的工作人员及运动员提供各种支持，保证比赛项目的顺利实施。通过该课程学习，学生们不仅可以进一步了解了机器人的知识，挖掘传感器的应用及编程方法，还能够让学生思考如何将机器人与实际生活相结合，从而使机器人真正地为人类服务。
● 第6阶段：高级机器人设计与编程
适用学生：9-16岁
主要教学内容：中级机器人结构设计和编程
主要课程：《编程高手主题课程》
《编程高手主题课程》为高年级的学生创设了一个惊险刺激的侦探故事：隶属于国际反恐联盟的反恐组织“X小组”成员，计算机专家Rex被恐怖分子绑架了，他们的目的是利用Rex掌握的计算机技术进行一系列的恐怖活动。为了营救组员，“X小组”的其他成员警官Fox、爆炸专家Alex和机械专家Max展开了行动。同时Rex在恐怖分子的基地，也利用自己掌握的技术与恐怖分子周旋。学生在学习过程中将根据故事提供的线索，按照编程高手的指示发现问题、收集处理信息、提出猜想和假设，学习编程知识、运用编程知识进行不断探究，最终解决问题。在此课程中，学生不知不觉地掌握简单编程的基础上，系统地学习编程知识，熟练掌握编程算法设计、判断、条件、循环等。学习完此课程后，学生能够使用图形化的编程软件完成复杂的编程任务，掌握编程基础知识，为以后学习相关的编程语言打下良好基础。
（2）探索实验系列课程
这一系列课程是清华少年科学素养培训项目推出的另一个课程系列。本系列课程主要使用立体拼图及生活中常见的各种¬材料，通过探索实验的方式使学生在积累科学知识的同时兼顾动手能力的培养，在活泼生动的主题故事情境中感受到学习科学的乐趣。
● 主要课程：《科学乐“淘淘”》
适用学生：4-6岁
本套课程内容涵盖了幼儿科学领域的四个方面：生命科学、物质科学、地球与环境科学及思维训练。其中，生命科学包括对人、动物、植物的结构和特征的认识；物理科学包括认识自然界及生活中的声、光、电、力及运动等物理现象及其背后蕴藏的基本原理；地球和环境科学包括了解气象、航空航天、环保和军事武器等知识；思维训练是利用教具对幼儿从排除、组合、逆向和发散等思维方法进行解析和训练。本课程在内容上紧扣教育部《幼儿教育指导纲要（试用版）》，将科学现象与幼儿的实际生活相联结，激发幼儿好奇心。以“研究式学习”为主要授课方式，使幼儿在“玩中学、学中乐、乐中有探索”，在生动、有趣的小实验中引导幼儿自己发现科学现象，体会、研究其中的科学道理，培养幼儿的观察力、注意力和抽象思维能力。本课程主要使用安全、环保的纸质材料作为教具，利于幼儿动手操作，并使幼儿在使用工具的过程中，锻炼精细动作的发展。
● 主要课程：《快乐学电学》（初级）
适用学生：5-7岁
随着科学技术日新月异的发展，越来越多的电子产品走进了我们的生活。电器是靠什么来工作的？电是怎么产生的？如何安全的使用电呢？这些问题是当代儿童应该掌握的基本常识。本课程就是帮助学生掌握基本的电学知识，树立安全用电的意识。除了电学知识外，课程中还穿插了声学、光学等知识，配合大量有趣的实验，让学生在玩中锻炼了动手能力、观察能力和逻辑思维能力。课程中运用深入浅出的语言和有趣的实验向学生介绍了电路的基本组成知识、电路的串联和并联知识、数学的排列组合等知识。这些知识将是学生未来学习道路上的学习重点，现在就打下了牢固的基础，为以后学生升学提前做好准备，顺利进入理想的学校，赢在起跑线上！
（3）机器人竞赛系列课程
清华少年科学家机器人竞赛系列课程是专为准备参加“清华少年科学家全国青少年机器人运动会”的学生和辅导教师研发的一套培训课程，同时也可作为参加国内外青少年机器人竞赛前的基础训练课程。
机器人竞赛系列课程内容与“清华少年科学家全国青少年机器人运动会”比赛项目和“清华少年科学家机器人系列课程”紧密结合，共分为“小小建筑师”、“小小工程师”和“机器人小专家”三门课程，在任务难度、技能训练上与对应的主题课程相比均有较大幅度的提高。
