如何进行规划等问题，进行了深入研究。周恩来多次听取科学规划的汇报并及时作出指示。在周恩来直接领导和陈毅、李富春、聂荣臻具体负责下，经过全国几百名优秀科学家的努力工作，终于制定了《一九五六——一九六七年科学技术发展远景规划纲要（草案）》，提出了国家建设所需要的重要科学技术研究任务共57项，研究课题600多个。周恩来在党的八大会议上指出：12年科学技术规划“是提高科学研究工作，保证我国许多重要的科学和技术方面在今后十二年内能够接近世界上先进水平的极重要的措施”，应组织全国科学研究的力量，有步骤地实现规划提出的任务。《周恩来经济文选》第318页。
但是，对于科学规划，有人表示怀疑。他们认为科学事业不可能作全国性的长期的规划，只能由科学家自发地分散地进行。对此，周恩来阐述了制定规划、确立目标的必要性。“在社会主义革命取得基本胜利以后，在知识分子向科学进军的热潮中，为了推进社会主义建设，我们邀集了几百个科学家，集中他们的智慧，制订出我国科学发展的初步蓝图，使我国科学事业的发展有了大体的轮廓和途径，这是十分必要的。科学技术研究的基本任务，是为了发展生产，同自然界做斗争。如果不把我国现有的科学力量适当地组织起来，密切地联系社会主义建设的需要，作出比较全面的和长期的规划，那么，我国科学事业的发展，就没有了方向，就不可能收到我们预期的效果。”当然，周恩来不是把规划看成一成不变的，而是认为，“这个规划，以后必须根据各种新的情况，不断地加以补充和修正，甚至可能有很大的改变”。此外，也要注意科学家的个性，“在国家规划之外，无疑也应该允许科学家从事他们自己所专长的某些研究工作，以便充分发挥科学家的潜力”。《周恩来经济文选》第361—362页。这样，周恩来在强调科学规划必要性的同时，又阐明了原则性与灵活性、共性与个性的辩证统一。
12年科学技术规划，由于指导思想正确，措施具体，组织落实，提前5年于1962年基本上完成了。执行的结果是，有效地解决了一批我国国民经济建设和国防建设中的科学技术问题，使我国科学技术水平提高了一步，缩小了与世界先进水平的差距。
1962年，周恩来领导制定出1963年至1972年科学技术发展规划。这个规划贯彻独立自主、自力更生的方针，部署了原子弹、氢弹的研究试验工作，安排了人造卫星的研制计划，确定了农业、工业等各个方面最新科学技术成果的研究和应用。这一规划实行不到5年，受到了“文革”动乱的严重干扰。
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抓好基础、突破尖端
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我国是一个基础差、底子薄、人口多的大国。在这样的国情条件下发展科学技术决不能全面铺开，齐头并进，应该把有限的人力、物力、财力集中起来，形成拳头，重点突破，由全局劣势变为局部优势。1956年，周恩来在听取科学规划汇报时强调指出，要尽量采用世界先进技术，瞄准当时的新兴科学、新兴技术，不失时机地“迎头赶上”，同时也要根据国力有限的客观实际，“重点发展”，避免力量分散，拖延时日。党的八大会议上，周恩来说：“由于这些任务十分繁重，现有的科学研究人才不足，而现代科学和技术又在一日千里地发展着，也由于当前我国科学研究的重点，大多数是我们工作中的薄弱环节，甚至是缺门，因此，我们应该集中力量，首先解决重要方面的问题，防止百废俱兴，平均使用力量的偏向。”同上书，第318页。
周恩来领导制定的1956年至1967年科学技术发展远景规划，重点任务有12项，原子能和导弹等尖端科技被列在榜首，视为重中之重。为什么要把突破尖端视为重中之重？其一，只有突破尖端才能带动和促进我国整个科学技术的发展。“科学技术新发展中的最高峰是原子能的利用。原子能给人类提供了无比强大的新的动力泉源，给科学的各个部门开辟了革新的远大前途。”其二，只有突破尖端才能带动和促进我国整个国防建设和经济建设的发展。“只有掌握了最先进的科学，我们才能有巩固的国防，才能有强大的先进的经济力量”。其三，只有突破尖端才能赶上世界先进科学水平，不断缩小差距。如果跟在人家后面把所有的程序都走一遍，那就永远赶不上人家。“我们要记着，当我们向前赶的时候，别人也在继续迅速地前进”。《周恩来经济文选》第234—235页。
突破尖端，就科学技术发展的内在联系而言，必须以一定的理论科学的研究作基础。在这一方面，周恩来又一次表现了他的远见卓识，表现了他不同凡响的战略眼光。他认为“技术科学上的落后同理论科学基础的薄弱是分不开的”。他说：“为了有系统地提高我国科学水平，还必须打破近视的倾向，在理论工作和技术工作之间，在长远需要和目前需要之间，分配的力量应该保持适当的比例，并且形成正确的分工和合作，以免有所偏废。”振兴科学，不能急功近利、鼠目寸光。他强调指出：“如果我们还不及时地加强对于长远需要和理论工作的注意，那么，我们就要犯很大的错误。没有一定的理论科学的研究作基础，技术上就不可能有根本性质的进步和革新。”《周恩来选集》下卷，第166、 183页。在周恩来直接指导与支持下，12年科学技术发展规划增列了《现代自然科学中若干基本理论问题的研究》，并且把它列为12项重点任务之一。周恩来的主张是对科学技术发展规律的深刻理解，被实践证明是完全正确的。例如，研制原子弹，我国原来几乎没有专门搞这方面工作的人员，正是由于我国有了邓稼先等一批具有较深造诣的理论物理学家，使原子弹理论设计这个“龙头”的三次方工程难关被攻克了，从而使第一颗原子弹爆炸试验取得了圆满成功。又如，从原子弹到氢弹的飞跃，关键是理论上的突破。1965年2月，二机部在《关于加速发展核武器问题的报告》中，把原理探索作为突破氢弹技术的首要措施提出来时，立即得到了周恩来的赞成与支持。后来，正是由于邓稼先、于敏等科学家在理论上有了重大突破，才使氢弹设计方案形成和付诸试验，取得了第一颗氢弹爆炸成功。
1972年7月2日，周恩来会见杨振宁时说：“你说我们的科学理论弱了一些，现在不大注意了，出国交流太少了，恐怕你看到我们的毛病了”。他还询问杨振宁：“你有什么办法吗？”同月，他指出要把综合大学的理科办好，提高基础理论水平，并强调有什么障碍就要拔除。9月5日，周恩来会见巴基斯坦总统科学顾问萨拉姆再次强调了自然科学理论研究工作的重要性。9月11日，周恩来对张文裕等18位科学工作者的来信作出了重要批示：“科学院必须把基础科学和理论研究抓起来，同时又要把理论研究与科学实验结合起来，高能物理研究和高能加速器的预制研究，应该成为科学院要抓的主要项目之一。”《周恩来选集》下卷，第473页。在周恩来关心下，中国科学院建立高能物理研究所这件事就决定下来了。
在抓好基础，突破尖端的思想指导下，我国不仅取得了令世界为之惊叹的“两弹一星”的光辉成就，而且在理论科学研究上打下了一定的基础，其影响更加深远。
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尊重人才、造就人才（1）
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经济建设、国防建设、文化建设都需要人才。1951年8月22日，周恩来在18个专业会议代表和政府各部门负责人参加的会议上指出：“人才缺乏，已成为我们各项建设中的一个最困难的问题。不论在经济建设，国防建设，还是在巩固政权方面，我们都需要人才。”《周恩来教育文选》第34页。1952年10月，周恩来在政务院第156次会议上指出，我国要建设，人才就成为一个决定性因素。1953年9月，在中国共产党第二次全国组织工作会议上，周恩来说：“现在，我们国家最需要的是建设人才。”《周恩来经济文选》第160页。
尖端科技是知识密集和技术密集的行业。振兴科技，从抓基础性的科学理论研究到突破尖端，都需要具备高深的科学知识和专业技能的专门人才。1959年12月24日，周恩来说：“掌握尖端技术，关键在于人才。”《周恩来经济文选》第405页。在经济建设上周恩来重视技术手段，反对搞“人海战术”。在发展科学技术、突破尖端上，周恩来强调必须依靠科学技术工作者。1962年3月2日，周恩来说：“科学研究不是靠突击和群众运动能解决问题的。”《周恩来选集》下卷，第366页。
国家各方面的建设需要人才，发展科技突破尖端更需要人才。然而事实上是人才缺乏，远远不能满足需要。怎么办？周恩来的指导思想是尊重人才、造就人才。
尊重人才，就是要充分地动员和发挥现有科学技术专家、现有知识分子的力量，使其学有所用、有职有权，各尽其才。怎样去做？1956年1月，周恩来在关于知识分子问题的报告中指出：第一，应该改善对于他们的使用和安排；第二，应该给他们以应有的信任和支持；第三，应该给他们以必要的工作条件和适当的待遇。1963年1月，周恩来在上海市科学技术工作会议上要求加强科技界人士的主人翁责任感；集中和加强科学技术力量；改进各方面的关系；适当改善科学技术研究的工作条件和工作环境。他说：“我们已经有了一支比旧中国大许多倍的知识分子队伍和科学技术力量。从清末派出留学生到中华人民共和国成立时为止，全国一共只有二十多万大学生。新中国建立后到去年为止，我们有了九十六万大学毕业生，几百万中级知识分子。”“我们现在已经有了一支�