高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心化學(xué)科普探索

龍應(yīng)釗， 殷 馨， 王海文， 趙丹丹， 楊昊宇， 吳思圓， 王 燕

（華東理工大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，上海200237）

0 引 言

化學(xué)作為一門既古老而又現(xiàn)代的基礎(chǔ)學(xué)科，隨著科技的發(fā)展已經(jīng)深入人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，為人們的生活提供了極大的便利。與此相對(duì)應(yīng)的是大眾對(duì)化學(xué)的認(rèn)識(shí)，遠(yuǎn)落后與學(xué)科的發(fā)展，一些引起大眾關(guān)注的化學(xué)類事件由于得不到正確的引導(dǎo)，更讓大眾誤解及“妖魔化”化學(xué)［1-2］。因此，開展化學(xué)類科普工作刻不容緩。然而化學(xué)類科普對(duì)場所的安全設(shè)施要求很高，且部分化學(xué)品存在一定危險(xiǎn)，對(duì)儲(chǔ)存及運(yùn)輸要求較高，從而限制了化學(xué)科普的有效進(jìn)行［3-4］。

高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育的第一線，在場地、人員、知識(shí)儲(chǔ)備方面具有天然的優(yōu)勢(shì)［5-6］。高校的人才隊(duì)伍擁有對(duì)學(xué)科及科學(xué)更為深刻的理解和感悟，因此將高校作為開展化學(xué)科普活動(dòng)的重要一環(huán)，既可以達(dá)到高校履行社會(huì)責(zé)任服務(wù)大眾，實(shí)現(xiàn)科普資源共建共享的目的，又可以起到為其他各級(jí)科普陣地輸送合理有效的科普模式的作用［7-8］。近年來，我?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心積極參加上海市的科普工作，通過分析我國科普現(xiàn)狀，以及長期以來科普項(xiàng)目和科普活動(dòng)的開展，在化學(xué)科普方面取得了一些進(jìn)展和心得體會(huì)，現(xiàn)對(duì)其做出總結(jié)以期對(duì)國內(nèi)化學(xué)科普基地的建設(shè)提供參考。

1 現(xiàn)有化學(xué)科普的不足

考察國內(nèi)外科普現(xiàn)狀，可以認(rèn)識(shí)到雖然我國科研方面逐漸趕上了國外的研究前沿，但在科普領(lǐng)域仍存在著較大的差距［9-10］。國外經(jīng)過長期的發(fā)展已經(jīng)形成了覆蓋面廣，表現(xiàn)形式有趣且接受度高的完整的科普體系，對(duì)不同層次的民眾都有很好的科普效果。國外的科研機(jī)構(gòu)與專家學(xué)者也積極加入科普工作，一些知名的教授紛紛開設(shè)了自己的科普專欄；一些專業(yè)的科研機(jī)構(gòu)、科學(xué)傳播機(jī)構(gòu)及大學(xué)更是開設(shè)了各類科普項(xiàng)目，因此全民的科學(xué)素養(yǎng)相對(duì)會(huì)高一些［11-12］。近年來我國逐漸認(rèn)識(shí)到科普的重要性，科普也漸漸進(jìn)入大眾關(guān)注的視野，我國的科普也進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的階段。但與科普較為發(fā)達(dá)的地區(qū)比較起來仍有如下不足：

（1）化學(xué)類科普設(shè)施及參與人員少?，F(xiàn)階段，我國的科普主要在一些博物館、科技館及少量的高校等地開展，很難滿足人們的需要。而化學(xué)與其他基礎(chǔ)學(xué)科相比起來具有一定的特殊性，對(duì)科普?qǐng)鲳^的管理及安全要求相對(duì)更高，這也限制了它的進(jìn)一步發(fā)展［13］。此外，很多化學(xué)類科普工作人員都只是兼職從事科普工作，因此在專業(yè)性、參與度及創(chuàng)作積極性方面均不高。

（2）科普形式少且趣味性不足。與國外覆蓋全面的科普體系不同，我國現(xiàn)有的科普形式可歸類為半專業(yè)化的科普。通?？破諆?nèi)容較為專業(yè)嚴(yán)謹(jǐn)，表現(xiàn)形式較為枯燥，對(duì)于文化水平不高的民眾形成了天然的壁壘。這種形式的科普對(duì)有興趣的人士會(huì)取得較好的科普效果，但對(duì)于大眾而言則顯得乏味，實(shí)際操作中會(huì)發(fā)現(xiàn)其傳播范圍有限，科普效果不佳。最終科普只體現(xiàn)了“科”，而“普”不足［14］。

（3）存在發(fā)展不均衡等問題。上面提到的科普主要場館如博物館、科技館及科普工作者等主要集中在我國的一二線城市等少數(shù)發(fā)達(dá)地區(qū)，對(duì)于廣大的不發(fā)達(dá)地區(qū)更是近乎于空白，這類地區(qū)的科普發(fā)展極為緩慢。

因此，擴(kuò)充科普隊(duì)伍，開發(fā)更多新穎“有趣”的適合不同年齡不同教育層次的科普內(nèi)容，發(fā)展新型科普方式，是我國科普發(fā)展的主要方向。而高校以其所具有的先天優(yōu)勢(shì)，必然能在其中起到重要的作用。

2 化學(xué)科普的建設(shè)路徑

我?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是國家級(jí)工科化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，同時(shí)也是國家級(jí)化學(xué)化工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。中心共有4 棟實(shí)驗(yàn)大樓50 多間實(shí)驗(yàn)室，使用面積高達(dá)12 000 m2，每間實(shí)驗(yàn)室都配備了足量的實(shí)驗(yàn)臺(tái)、通風(fēng)設(shè)施、各類儀器設(shè)備。除了常見的儀器設(shè)備外，中心還擁有各類大型儀器設(shè)備價(jià)值2 400 萬元?？蓾M足各類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的需求［15］。除此之外，還配備有多媒體教室、機(jī)房等設(shè)施。具備了科普類化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全開展的硬件優(yōu)勢(shì)。

2.1 科普基地建設(shè)

我?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心早在2009 年起就開始了在科普領(lǐng)域的探索，中心的科普發(fā)展可歸納為探索期、走出去以及還在繼續(xù)發(fā)展的“引進(jìn)來”3 個(gè)階段。

建設(shè)伊始，中心結(jié)合自身特點(diǎn)面向教職工子女及共建中小學(xué)開始了對(duì)科普活動(dòng)的探索，開發(fā)了大量的演示性實(shí)驗(yàn)及親子實(shí)驗(yàn)，舉辦了“小小化學(xué)家”特色化學(xué)科普活動(dòng)。讓參與的人員自己參與動(dòng)手操作，通過實(shí)驗(yàn)途徑的嘗試和條件探索，學(xué)會(huì)關(guān)注生活，運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)解決生活中的實(shí)際問題，提高動(dòng)手能力。除了舉辦科普活動(dòng)外，為了豐富科普項(xiàng)目內(nèi)容針對(duì)在校學(xué)生開辦了“大學(xué)生化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)大賽”，由專業(yè)的教授團(tuán)隊(duì)進(jìn)行指導(dǎo)，每年設(shè)計(jì)出大量極具特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在此階段，中心完成了科普實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、科普人員的培養(yǎng)兩個(gè)重要舉措，為今后的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

隨著經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，科普內(nèi)容的不斷完善，中心開始了“走出去”的策略。先后與徐匯區(qū)近10 所中小學(xué)、多處居民社區(qū)以及青少年活動(dòng)中心等機(jī)構(gòu)達(dá)成了合作，以兼職導(dǎo)師、科普進(jìn)校園、科普進(jìn)社區(qū)等形式進(jìn)行科普活動(dòng)?？破諆?nèi)容也不再局限于演示性實(shí)驗(yàn)及親子實(shí)驗(yàn)，針對(duì)不同受眾開發(fā)了探索性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。使大眾對(duì)世界的構(gòu)成、化學(xué)對(duì)生活的影響有更加理性的認(rèn)識(shí)，以直觀生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)參與者的興趣，從而激發(fā)青少年對(duì)化學(xué)世界的探究欲望。隨著活動(dòng)的不斷開展，我校的化學(xué)科普活動(dòng)得到越來越多人的認(rèn)可，參與人員不斷攀升。

然而化學(xué)學(xué)科本身的特點(diǎn)，使得它對(duì)科普?qǐng)鏊墓芾砑鞍踩兄鼮閲?yán)苛的要求。這限制了其進(jìn)一步的發(fā)展。2018 年，中心的“走進(jìn)多彩的化學(xué)世界”活動(dòng)通過了徐匯區(qū)科普創(chuàng)新的評(píng)選，從而迎來了新一輪的發(fā)展。在此機(jī)會(huì)下開始了第3 步“引進(jìn)來”的策略，在我校奉賢校區(qū)實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)樓中專門開設(shè)了科普實(shí)驗(yàn)室，通過展品設(shè)置、區(qū)域展示等營造出具有化學(xué)特色的視覺效果，使其既滿足化學(xué)教學(xué)的專業(yè)要求，又同時(shí)具備科普活動(dòng)的功能。與前期掛鉤的中小學(xué)達(dá)成合作，面向他們定期開設(shè)暑期科學(xué)營、寒假體驗(yàn)日等科普活動(dòng)。此外，對(duì)有一定動(dòng)手能力的中小學(xué)生，設(shè)計(jì)了一系列具有一定探索性的科普實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)化學(xué)有更深入、全面的了解，為今后化學(xué)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。這一階段還在不斷發(fā)展，今后將不斷擴(kuò)充科普受眾，將其建設(shè)成為面向全年齡層次大眾的開放式的科普平臺(tái)。

2.2 科普?qǐng)F(tuán)隊(duì)建設(shè)

在科普人員建設(shè)方面，實(shí)驗(yàn)中心更是充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)了大量專業(yè)的科普人員，并利用高校優(yōu)勢(shì)，在大學(xué)生中培養(yǎng)了大量科普儲(chǔ)備力量。中心成立了由8 人組成的專職科普?qǐng)F(tuán)隊(duì)，在組建隊(duì)伍方面兼顧不同學(xué)科不同特長人員的相互搭配。對(duì)于團(tuán)隊(duì)成員，鼓勵(lì)其在本職教學(xué)相關(guān)工作中捕捉靈感、積累素材，并開展定期討論，將其醞釀成適用于科普的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。除了8 名專業(yè)的科普?qǐng)F(tuán)隊(duì)成員外，還與校志愿者團(tuán)隊(duì)達(dá)成合作，定期培訓(xùn)大學(xué)生科普志愿者（現(xiàn)已培訓(xùn)志愿者40 余人），形成了核心穩(wěn)定且隊(duì)伍不斷壯大的科普?qǐng)F(tuán)隊(duì)。

3 化學(xué)科普的內(nèi)容選擇

化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性的學(xué)科，與人們的生活息息相關(guān)。針對(duì)這一特點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)在化學(xué)科普內(nèi)容的選擇上從人們?nèi)粘Ｉ钊胧郑鶕?jù)大眾的關(guān)注點(diǎn)選取幾方面內(nèi)容，設(shè)計(jì)一系列實(shí)驗(yàn)用以傳播化學(xué)中的知識(shí)點(diǎn)。而在表現(xiàn)形式上，摒棄了傳統(tǒng)的展示形式，采用具有互動(dòng)性及參與感的實(shí)驗(yàn)的形式提高科普的接受度。對(duì)此選取了以下的科普內(nèi)容。

3.1 以飲食為切入點(diǎn)

食品安全一直是大眾關(guān)注的重點(diǎn)，以它為展示載體最易引起共鳴。這部分內(nèi)容可以介紹化學(xué)中常見的酸堿、氧化還原的概念以及一些化學(xué)元素的基本性質(zhì)。以酸堿概念為例，可借助指示劑（如：酚酞等）對(duì)生活中常見物品進(jìn)行測(cè)試，如：水果、洗衣粉、調(diào)味品等，了解生活中常見物品的酸堿性；還可以進(jìn)一步通過調(diào)節(jié)紫甘藍(lán)溶液的酸堿性，觀察溶液顏色的變化，并用pH試紙測(cè)定具體的pH值，了解酸堿度的測(cè)定方法，學(xué)習(xí)在生活中真正利用物品的酸堿性。通過蛋白質(zhì)的變性實(shí)驗(yàn)，即在牛奶中分別加入強(qiáng)酸、強(qiáng)堿以及重金屬溶液，觀察牛奶的變化，學(xué)習(xí)重金屬離子的性質(zhì)，以及它們對(duì)環(huán)境和人體的影響。

3.2 以運(yùn)動(dòng)及健康為切入點(diǎn)

隨著大眾對(duì)健康關(guān)注，運(yùn)動(dòng)得到了越來越多人的喜愛。運(yùn)動(dòng)飲料應(yīng)運(yùn)而生。對(duì)此，通過測(cè)量運(yùn)動(dòng)飲料中的電解質(zhì)實(shí)驗(yàn)［14］，通過吸水凝珠（丙烯酸類聚合物）對(duì)純水及電解質(zhì)的不同吸附作用，引入電解質(zhì)和極性的概念，并介紹常見的電解質(zhì)溶液及其對(duì)人體的作用，學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)過程中如何正確地補(bǔ)充人體所需的電解質(zhì)。類似實(shí)驗(yàn)還有牙膏中有效成分的鑒定、唇膏的制作等。此外，還可以介紹納米技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)類服裝發(fā)展的推動(dòng)作用，介紹納米這一概念，讓大眾接觸到學(xué)科發(fā)展前沿。

3.3 以環(huán)境為切入點(diǎn)

環(huán)保問題一直觸動(dòng)著大眾的神經(jīng)，為讓大眾深入了解一些污染物的影響設(shè)計(jì)了消失的石頭的實(shí)驗(yàn)，模擬酸雨對(duì)建筑物的腐蝕現(xiàn)象，介紹酸雨的危害；“活性炭的吸附實(shí)驗(yàn)”了解污染物的處理方法。此外在最新的研究成果方面，還可以介紹納米半導(dǎo)體材料在光照下吸收太陽能，并分解水體中污染物的光催化實(shí)驗(yàn)，普及納米材料及化學(xué)在環(huán)境治理中的作用，讓人們了解化學(xué)在解決人們生活中出現(xiàn)的各類問題過程中的巨大作用。

3.4 美麗化學(xué)

通過一系列現(xiàn)象明顯、觀賞性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，引起大眾對(duì)化學(xué)的關(guān)注及培養(yǎng)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。如：以過飽和溶液為基礎(chǔ)的“水中開花”和“發(fā)燒的冰山”實(shí)驗(yàn)，它們操作簡單且現(xiàn)象明顯，深受科普受眾的喜愛；“碘鐘實(shí)驗(yàn)”可觀察到溶液呈有色及無色的定時(shí)交替變化，具有極佳的觀賞性，在介紹振蕩反應(yīng)的同時(shí)還可以普及碘鐘反應(yīng)在生物醫(yī)藥等方面的應(yīng)用。此外，還有“水中花園”“水中寫字”等各具特色的實(shí)驗(yàn)，均吸引了受眾的廣泛關(guān)注。

總而言之，通過一個(gè)個(gè)有趣的與人們生活息息相關(guān)的現(xiàn)象，介紹所涉及的化學(xué)基本概念。讓大眾體會(huì)到化學(xué)之美，培養(yǎng)對(duì)化學(xué)的興趣。

4 取得的成果

在多年堅(jiān)持不懈地努力下，我?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的科普建設(shè)取得了一定的成果。

構(gòu)建了面向不同年齡，不同教育水平人員的全方位的化學(xué)科普實(shí)驗(yàn)體系。面向低年級(jí)學(xué)生開展演示性實(shí)驗(yàn)，面向有一定動(dòng)手能力的中學(xué)生開展了化學(xué)實(shí)踐及創(chuàng)新課題研究的活動(dòng)，面向非理工科的大學(xué)生同樣也開展了化學(xué)實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)活動(dòng)，面向理工科學(xué)生開辦了大學(xué)生化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)大賽，制作了大量的科普作品。針對(duì)來華的留學(xué)生，還在暑期開展了化學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。此外，面對(duì)社會(huì)大眾還開展了親子化學(xué)實(shí)驗(yàn)等多種形式的化學(xué)普活動(dòng)，2018 年，“走進(jìn)多彩的化學(xué)世界”系列化學(xué)實(shí)驗(yàn)科普活動(dòng)正式面向全上海市民定期展開，活動(dòng)形式及內(nèi)容也得到參與者的認(rèn)可及肯定。每年參與到科普活動(dòng)的人數(shù)達(dá)到1 000 ～2 000 人次。藉由互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式教育過程，激發(fā)孩子們的好奇心和求知欲，并引導(dǎo)和培養(yǎng)探索精神和創(chuàng)新思維，進(jìn)而提高孩子的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

多年的科普實(shí)踐還積累了大量的科普實(shí)驗(yàn)素材，開發(fā)了科普實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目40 余項(xiàng)。培養(yǎng)了專業(yè)的化學(xué)科普人才，中心有專職科普人員8 名，并與校志愿者團(tuán)隊(duì)達(dá)成了合作，每年培訓(xùn)大學(xué)生科普志愿者10 余人（現(xiàn)已培養(yǎng)40 余人），并積極參與到科普活動(dòng)中來。為今后化學(xué)科普活動(dòng)的舉辦，培養(yǎng)了源源不斷的后備力量。

5 結(jié) 語

通過科普基地建設(shè)，意識(shí)到化學(xué)科普的重要意義和社會(huì)對(duì)化學(xué)科普急切的需求，也認(rèn)識(shí)到高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育的第一線，在化學(xué)科普中必須承擔(dān)起來的引領(lǐng)者和標(biāo)桿的角色。今后化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心將繼續(xù)利用我校化學(xué)學(xué)科、資源和平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，開展化學(xué)科普活動(dòng)，服務(wù)大眾，履行高校社會(huì)責(zé)任，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)科普資源共建共享。