物理实验室科普资源开发探讨

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高校是青年学生的聚集地，是未来中流砥柱的摇篮，作为科普事业的重要场所，高校科普工作肩负着义不容辞的责任。高校作为科普教育基地有双重任务：对内使校内广大师生了解各学科各专业的科学技术最新进展和发展方向；对外向社会公众宣传科学技术在各领域的成果及对生产技术和经济方面的影响，宣传科学思想和科学观念。高校的教学资源，尤其是实验室资源除了教学、科研作用之外，应该具有科普方面的贡献。很多学者已经在这方面做了一定的努力，大致分为两类：一是大部分科普资源都是基于教师自身多年的经验演化而来的，这种科普资源可以利用一部分实验室资源，但是没有系统性，不宜推广；二是直接购买使用相关设备来做科普工作，这种资源相对比较成熟，但是长时间不进行更新，没有创新性。根据高校实验室科普资源开发的现状，如果能够总结出高校实验室科普资源开发的一般步骤，有利于实验室资源的使用，有利于高校科普工作的深入开展。
正确理解科普资源的含义
科普资源有广义和狭义之分，从广义上来说，科普资源是科普社会实践和科普事业发展中所需要的一切有用物质，包括人力、财力、物力、知识、信息和组织制度等。狭义的科普资源指科普活动、科普实践过程中所需要的要素及组合资源，如人力资源、资金资源、载体、产品、活动、信息等，其内涵包括科普项目或活动中所涉及的媒介和科普内容。要开发科普资源，就要搞清楚什么是科普资源，正如中科院老科学家科普演讲团团长钟琪女士说：科学知识就好比一个又红又大的苹果，一只蚂蚁在上面爬来爬去，无从下口，这时如果有一只大手在苹果上轻轻掀开一点点皮，蚂蚁尝到甜头，就大口大口地吃起来。蚂蚁好比学生，科普就是那双大手去掀开那一点皮。科普资源并不是将科学知识讲授给受众的资源，而是引导受众去品尝科学知识的“甜头”的资源。使用这些科普资源的过程，也就是在科普工作的过程中再通过用通俗易懂、风趣幽默的方式，适当的将包括科学原理、科学方法、科学思想、科学精神等传递给受众。这样不仅能够激发受众的求知欲，而且在这个过程中能够提高受众关于所讲解问题的基本认识，提高受众的科学素养。所以开发科普资源要开发的并不是科学知识这个“又大又红的苹果的琼浆”，而只是“掀开这个苹果那一点儿皮的大手”。
高校物理实验室科普资源开发的步骤
任何一个实验室都有它原本的任务和价值，而要将其用于科普工作就必须有针对性的开发，必要时还要做适当的改动和创新。科普资源开发的一般步骤为：豍分析实验资源，包括实验原理、设备工作原理、设备材质、实验现象、实验结果；豎找出实验资源的关键点，从实验原理到实验结果起到关键作用的是什么？豏确定科普资源开发的目录，确定科普资源开发的方向；豐根据目录确定科普资源的形式、确定资源面对的对象；豑分目录开发，根据确定的不同形式，分项开发；豒整合形成资源包，将分项开发的资源再整合，形成一个系统的可以交叉使用的资源包。下面我们根据步骤，结合案例具体论述。
分析实验资源
一个实验的实验资源包含很多内容，应该从实验设备入手，逐次进行分析，包括实验原理、设备工作原理、设备材质、实验现象、实验结果等，根据分析提出一系列的问题。例如，在辉光盘和辉光球实验中经过分析提出的问题有：辉光盘盘面的小颗粒和辉光球球体内部为什么会产生辉光？为什么会产生不同颜色的辉光？辉光盘盘中心和盘面边缘、辉光球球心和球面内表面有什么关系？调节钮调节的是什么？手放在辉光盘和辉光球上为什么会改变辉光？
找出实验资源的关键点
从实验原理到实验结果起到关键作用的是什么？这些关键点就是科普资源开发的切入点，通过对第一步中提出的问题的解析，将实验资源的关键点标定清楚。
例如，辉光盘和辉光球能够产生辉光的原因是：豍辉光盘盘面小颗粒及辉光球体内充有惰性气体；豎辉光盘盘中心和盘面边缘、辉光球球心和球面之间有电势差，而且要足够使电子逃逸，形成电子流。产生不同颜色的光是由于充装的惰性气体不同。调节钮调节的是电势差。导体的介入会影响电场，所以手放上去会改变辉光分布。日常生活中灯管通电之后能够亮起来就是辉光作用。基于以上分析，确定辉光盘和辉光球实验的关键点有：
（1）惰性气体的作用；
（2）形成电子流的条件；
（3）导体对电场的影响。
确定科普资源开发的目录
因为一个实验资源涉及到的关键点可能有若干个，根据不同的关键点，可以开发出不同的资源，所以确定实验室资源的科普目录是有必要的，确定了目录也就确定了科普资源开发的方向。
需要强调的一点是，科普并不是把一个实验原理简单阐述清楚，它的目的在于提高人们的科学素养，而科学素养不仅仅体现在学习活动中，更重要的是能够在生活中应用。所以科普资源的开发要围绕三个问题展开：
（1）能解释什么现象？
（2）能否解决生活中的问题？
（3）怎样制作类似的东西？
在辉光盘和辉光球科普资源开发中，可以确定以下几个目录：
（1）美丽的霓虹灯是怎么亮起来的？
（2）极光是辉光原理吗？
（3）神奇的人体辉光
（4）怎样让不接电源的白炽灯管亮起来？
（5）辉光的用处有哪些？
根据目录确定科普资源的形式，以及针对的对象
由于科普形式不拘一格、多种多样，开发的科普资源也不能局限于一种形式，要根据目录的情况，开发不同形式的资源。
在辉光盘和辉光球资源的目录中，
（1）美丽的霓虹灯是怎么亮起来的？
要根据日常生活中的场景解释清楚霓虹灯为什么能够亮起来？霓虹灯的变化是怎么实现的？所以主要采用PPT课件讲解的形式，辅以辉光盘的演示。
（2）极光是辉光原理吗？
（3）神奇的人体辉光
由于极光和人体辉光无法制作，平常也很难见到，只能通过讲解，并且通过辉光原理直接引入极光和人体辉光的概念跨度较大，只能作为一个介绍性的课件，所以这部分是以讲解为主。
（4）怎样让不接电源的白炽灯管亮起来？
这个题目可以作为一个主题活动，以“不直接接电源，让白炽灯管亮起来”为课题，设计实验活动，引导受众理解辉光原理、提高动手能力。
（5）辉光的用处有哪些？
这个题目主要是讲解辉光原理在日常生活、科学研究等方面的应用。以引导介绍为主，可以作讲授课件，也可以制作展板，辅助相关的讲解和活动。
分目录开发
根据确定的目录和资源形式，结合查找的相关资料，分项开发。
例如，在辉光盘和辉光球科普资源开发案例中，神奇的极光课程设计：
一、教学目标
（1）通过本课程让人们对极光的特点以及极光现象发生的地点有初步的了解。
（2）使人们对极光的原理有初步的了解，并知道它与辉光盘和辉光球的原理是一样的。
（3）使人们了解到极光的危害以及它所蕴含的巨大能量，并激发人们去思考如何避免极光的危害和利用其蕴含的巨大能量。
二、教学过程
1、引入
提问：在我们的日常生活中，光是无处不在的。有了光，我们才能看到周围的世界；有了光，植物才能生长，鲜花才会盛开。很难想象一个没有光的世界将会是什么样子。那么请同学们想一下，平时我们都见过那些光呢？
展示幻灯片：很好，刚才同学们讲了很多种光。那么请同学们看一下屏幕，你们见过这种光吗？有没有同学知道这是什么光呢？
2、内容
（1）通过前面的提问和幻灯片的展示引入极光的概念，使学生知道世界上存在这样一种光叫做极光。
（2）极光发生的地域。通过前面的铺垫，学生知道了极光的存在，然后继续设问:我们为什么把这种光叫做极光呢？然后给出答案：因为它发生在地球两极地区，并且在靠近地球两极的很多地方都发生过极光现象。
（3）在学生了解了极光的概念及产生地区以后，通过幻灯片展示，给学生介绍极光的特点，并且介绍极光的五种主要的形态：极光片、极光幔、极光带、极光芒、极光弧。
（4）通过前面介绍极光的特点促使学生去思考这样美丽绚烂，多姿多彩的极光是怎样产生的？在学生经过一番思考后，给出一个通俗易懂的解释：地球就是一个巨大的磁铁，它的两极磁性最强，来自太阳活动的微观粒子被吸引到地球的两极的上空以很大的速度与大气中的气体分子发生碰撞就发出了极光。就像两个小石子碰撞会产生火花一样。通过这样的解释使学生树立这样的观念，一切现象都可以得到科学的解释，并且了解到类比的思维方法。
然后通过辉光盘和辉光球展示，让学生了解到他们的原理是一样的并且获得直观的体验。
（5）最后，介绍一下极光的危害（包括干扰通信和电力传输）以及其中蕴涵的巨大能量，促使学生去思考如何避免其危害，联系目前全球能源危机的背景思考如何利用其巨大能量。
三、知识拓展
（1）让学生上网自己去了解关于极光的更多的知识。
（2）让学生去了解其他关于辉光的应用，比如日光灯等。使学生认识到尽管很多事物的外在表现不同，但是它们却具有相同的本质。
将分项开发的资源再整合，形成一个系统的可以交叉使用的资源包。分项开发完成后，由于开发出来的资源多种多样，有很多资源可以相互借鉴、相互补充，将用到的素材，如文献、图片等，也要收录到资源包中，为资源包使用者再次开发提供方便。
存在的问题和心得
科普工作的开展不是资源开发出来就足够的，还需要配套的实验室开放模式，这需要在实践过程当中不断地积累和丰富，本文只是资源开发方面作了论述，对于实验室开放模式尽管有一些想法，但是还不够成熟和系统。
（作者单位：广西师范学院物理与电子工程学院）