計算機前沿技術(shù)特色科普基地的建設(shè)與發(fā)展思考
——以甘肅省計算中心為例

趙志威，屠曉光，蔣應(yīng)舉，張園淋

（甘肅省計算中心，甘肅 蘭州 730000）

習(xí)近平總書記在“科技三會”上強調(diào)“科技創(chuàng)新、科學(xué)普及是實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的兩翼，要把科學(xué)普及放在與科技創(chuàng)新同等重要的位置”。本研究以此話的重要講話精神為指導(dǎo)，全面提高甘肅省科技創(chuàng)新能力，不僅要依靠科技人員的科研攻關(guān)與科技創(chuàng)新型企業(yè)的成果轉(zhuǎn)化能力，還應(yīng)該注重全民科學(xué)素養(yǎng)的進一步提高，弘揚科學(xué)精神，強化科普工作與科普形式的改革。在此背景下著力推動甘肅省科普基地建設(shè)和各類科普載體有序發(fā)展，科普教育不僅僅是提高學(xué)生的動手能力和學(xué)習(xí)興趣，更重要的是通過多種形式的科普活動，激發(fā)其熱愛科學(xué)、向往科學(xué)的活力與熱情，讓學(xué)生渴望探求科學(xué)的奧秘。

甘肅省計算中心作為省內(nèi)較早涉足計算機領(lǐng)域的科研單位，在幾十年的發(fā)展中積累了大量計算機方面的寶貴資源，同時在高性能計算、云計算、云渲染、人工智能、虛擬現(xiàn)實等前沿技術(shù)領(lǐng)域也有著豐富的實踐經(jīng)驗和探索，同時作為高校學(xué)生實訓(xùn)基地，對相關(guān)培訓(xùn)課程的設(shè)計和講解積累了經(jīng)驗，在專業(yè)技術(shù)人員方面也有一定的基礎(chǔ)優(yōu)勢。但建設(shè)專業(yè)科普基地需要在科普課程，工作流程等方面進行更為細化的設(shè)計，下面將對基地的建設(shè)與發(fā)展思考進行闡述。

1 基地建設(shè)的主要意義

計算機前沿技術(shù)通常是指高新技術(shù)領(lǐng)域中具有前瞻性、先導(dǎo)性和探索性的重大技術(shù)。例如物聯(lián)網(wǎng)、云計算、AI 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能、區(qū)塊鏈、元宇宙等，這些技術(shù)都與我們的生活緊密相連，而作為基礎(chǔ)工具的計算機更是對其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要的聯(lián)系，同時也是體現(xiàn)我國計算機技術(shù)創(chuàng)新能力以及國家科技實力的重要依據(jù)。

由于地域條件限制，目前甘肅省在計算機前沿技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展與科學(xué)普及遠不及我國東部發(fā)達地區(qū)，而基地的建設(shè)會成為公眾了解計算機前沿技術(shù)的一條有效途徑?；赜媱潎@計算機前沿技術(shù)，面向全社會展開科普教育工作，著重為甘肅省在校學(xué)生科普教育提供新的探索，同時也科普教育工作以及其他科普基地的發(fā)展規(guī)劃帶來一些新的思路。

2 基地建設(shè)主要內(nèi)容

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機應(yīng)用水平的不斷提高，公眾對科普基地傳播的內(nèi)容和手段都有了更高的要求[2]，對技術(shù)的創(chuàng)新也不斷有更高的要求，筆者認為推廣科普計算機前沿技術(shù)有技術(shù)資訊、學(xué)術(shù)研究、技術(shù)細節(jié)三個渠道。

在技術(shù)資訊方面，可以緊跟世界各國的最新計算機前沿技術(shù)的報道和新聞，因為這類報道受眾群體為普通大眾，更加通俗易懂,因此適合作為科普的渠道之一；在學(xué)術(shù)研究方面，由于計算機領(lǐng)域龐雜，分支繁多，學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域突出精細劃分，各細分領(lǐng)域也有很多學(xué)術(shù)成果，因此并不太適合作為科普的渠道；在技術(shù)細節(jié)方面，從計算機前沿技術(shù)的各個開發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用設(shè)計到具體的編程語言、開發(fā)框架、數(shù)據(jù)庫、算法等，此類技術(shù)細節(jié)涉及較多的專業(yè)領(lǐng)域知識，也并不太適合作為科普的渠道。

因此，在基地建設(shè)與課程設(shè)計時，不僅要考慮到科普課程受眾的學(xué)歷、年齡、接受程度、技術(shù)的前沿性和實效性，還要考慮到參觀區(qū)域功能的劃分及參觀流程的設(shè)計，具體主要從以下幾點著手。

2.1 完善基地各功能區(qū)域的劃分規(guī)劃

科普基地參觀區(qū)域主要圍繞甘肅省計算中心機房展開，參觀功能區(qū)域可分為超級計算區(qū)域、云計算區(qū)域、人工智能區(qū)域以及計算機硬件陳列室。

超級計算區(qū)域：內(nèi)容囊括近幾代超級計算機的硬件，機器架構(gòu)、并行計算軟件，作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)、超級計算應(yīng)用等方面知識。

云計算區(qū)域：包括云渲染。云存儲以及虛擬云服務(wù)方面的知識，通過實際案例分析，介紹云計算方面的系統(tǒng)知識。

人工智能區(qū)域：通過AI 人工智能的實例，講解其背后的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機器學(xué)習(xí)等前沿技術(shù)知識。

計算機硬件陳列室：陳列室囊括了中心自1979年成立之后的數(shù)代小型機以及相關(guān)計算機輔助設(shè)備，可讓參觀人員充分了解計算機的發(fā)展歷程。

不同的區(qū)域劃分，可進行不同科普內(nèi)容以及課件演示，讓參觀者直觀了解計算機前沿技術(shù)對我們生活和工作帶來的巨大變革。同時還可以讓參觀者進行相關(guān)計算機的組裝和拆卸，加強參觀者的交互體驗感，充分提高科普活動的參與度。

2.2 制定標準化的科普活動參觀流程

科普活動參觀流程的制定，是為了更好地結(jié)合中心的實際情況進行科普活動。結(jié)合基地的幾個功能區(qū)域劃分情況，可以將計算機方面的知識由淺入深的進行遞進式科普。以計算機發(fā)展歷史的時間線為主要講解線，配合視頻形式的引導(dǎo)性講解與實際的動手操作環(huán)節(jié)，最大程度地增加參觀的參與感。同時制定標準化的參觀流程，便于科普工作人員的工作指引與課程講解，根據(jù)每一次活動中遇到的問題不斷完善參觀流程。目前已制定的參觀路線如下：參觀者進入中心在大廳觀看宣傳片，對整體參觀內(nèi)容有大致的了解，隨后在計算機硬件陳列室進行參觀并由科普人員進行講解，之后進行科普專場宣講課程的講解與互動，最后結(jié)合課程的宣講內(nèi)容讓部分參觀者進行實操環(huán)節(jié)，加強參觀的體驗與感受。

2.3 開發(fā)科普課程

科普課程的設(shè)計原則是以闡釋某個科學(xué)知識點或科普活動環(huán)節(jié)為目標[3]，課程內(nèi)容不能只是單純的從計算機前沿技術(shù)中抽取一些枯燥的知識點和技術(shù)點進行講解。而是需要根據(jù)參觀人員的年齡以及對知識的理解程度進行適當?shù)恼{(diào)整和改進?？破諆?nèi)容需要由淺入深、循序漸進，通過幻燈片講解以及視頻演示科普知識。以一些貼近生活的實例作為切入點，圍繞科普主題選取大眾接受性強、普及性高的知識。同時在課程的設(shè)計中還要考慮到教學(xué)、觀摩相結(jié)合的方式。

基地根據(jù)以往的科普參觀活動中青少年學(xué)生感興趣的知識點，結(jié)合中心專業(yè)技術(shù)人員的本職工作業(yè)務(wù)，已完成了三套科普課程的設(shè)計，分別是《云渲染——動畫制作背后的發(fā)動機》《動作捕捉技術(shù)發(fā)展史》《我們身邊的超級計算機》。目前這三門課程在實際宣講過程中反響良好，起到了預(yù)期的科普效果。

2.4 開展科普進校園活動

科普基地的服務(wù)對象最終還是大眾，對于不方便來基地參觀的學(xué)生人群，需要開展科普進校園活動。以校園科技周或者國家科技活動周為抓手，進入校園宣傳計算機前沿技術(shù)知識，迎合學(xué)生多樣化的科普需求，選擇適合學(xué)生年齡段的科普題材，最大限度地吸引學(xué)生參與到科普公開課中。

2.5 網(wǎng)絡(luò)科普資源開發(fā)

以目前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成熟度而言，為科普基地設(shè)立基于網(wǎng)絡(luò)傳播的科普內(nèi)容，是必不可少的一項內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)科普內(nèi)容的開發(fā)，要充分結(jié)合當代流媒體的主要特點，例如內(nèi)容短小精悍，視頻趣味性高等設(shè)計原則。結(jié)合基地的科普課程及資源，開發(fā)成網(wǎng)絡(luò)科普資源包，通過微信公眾平臺定期推送，使公眾通過網(wǎng)絡(luò)隨時隨地進行科普課程學(xué)習(xí)，也可以多平臺地拓展科普渠道，例如使用抖音，快手等主流網(wǎng)絡(luò)自媒體平臺。

3 科普基地發(fā)展思考

3.1 提升課程內(nèi)容質(zhì)量，增加科普趣味性

科普課程是任何一個科普基地的核心，如果沒有對應(yīng)的課程進行講解，那么無論科普基地參觀的內(nèi)容有多么豐富都會顯得空洞。優(yōu)秀的科普課程，應(yīng)該對于參觀人員的知識水平及接受程度做出不同的調(diào)整。對于參觀人群中低年級的學(xué)生，過于專業(yè)的計算機知識會顯得枯燥乏味難以理解。因此在課程設(shè)計時就需要考慮到學(xué)生的特點，以學(xué)生的興趣點切入，通過實例開始互動，讓其產(chǎn)生探索和學(xué)習(xí)的興趣，例如在科普云渲染的相關(guān)專業(yè)知識時，以學(xué)生感興趣的動畫片《熊出沒》作為切入點。從動畫產(chǎn)生的原理、動畫發(fā)展的歷史以及動畫制作流程，同時提出現(xiàn)代動畫是如何制作完成的問題，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識前，對動畫制作有一個基本的了解，同時好奇心也很快被激發(fā)起來[4]。首先，讓學(xué)生了解到動畫片的前期策劃，制作腳本故事，設(shè)計人物角色形象；其次，通過人物動作捕捉將電腦軟件里制作的角色人物和捕捉的人物動作結(jié)合起來，形成可以“活動”的動畫片人物；第三，邀請?zhí)厥獾呐湟粞輪T，模擬角色說話；第四，再加上背景音樂、特效、環(huán)境條件的美化等等；最終，形成手機電視電腦等介質(zhì)上可以觀看的動畫片。通過這樣一個小學(xué)生熟悉又喜愛的動畫片的課程，不僅提高了學(xué)生們的興趣和熱情，使科普課程一下子變得生動有趣，與他們的生活緊密聯(lián)系起來，而且寓教于樂，在輕松歡快的課程中，激發(fā)了他們的好奇心，使得學(xué)生充滿探求知識的渴望，最終使他們了解到自己喜歡的動畫片是通過電腦軟件、人工動作捕捉技術(shù)和動畫后期制作技術(shù)等等一整個流程做出來的?？破栈顒又袇⒂^者親自動手操作環(huán)節(jié)是必不可少的一部分，可以讓參觀者對科普內(nèi)容產(chǎn)生較為深刻的印象，例如在動畫制作技術(shù)的課程中，讓學(xué)生模仿動畫片的人物說話，讓他們動手來畫光頭強的形象，讓他們模仿大熊走路的姿勢等等，讓他們更真切更具體地體會到動畫片人物的由來。

3.2 加強聯(lián)動合作，創(chuàng)新科普模式

青少年是我國科技創(chuàng)新人才的重要來源，培養(yǎng)造就創(chuàng)新型科技人才,為創(chuàng)新型國家建設(shè)提供強大的人才保障和支撐顯得尤為重要。因此基地應(yīng)充分發(fā)揮資源優(yōu)勢，聯(lián)合學(xué)校及其他科普機構(gòu)，創(chuàng)新科普模式，為青少年提供優(yōu)質(zhì)科普資源和精準服務(wù)，具體有以下做法：

（1）在現(xiàn)有的科普活動進校園的基礎(chǔ)上，加強與學(xué)校的溝通與聯(lián)系，結(jié)合學(xué)校已開設(shè)的相關(guān)計算機教學(xué)課程，根據(jù)不同年級學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和體系，設(shè)計制定基于學(xué)校計算機課程的課外延伸科普課程。積極創(chuàng)新打造“教學(xué)+課外延伸科普”的教學(xué)活動。讓學(xué)生通過相應(yīng)的延伸科普課程對課堂學(xué)習(xí)的理論知識進行更深入的思考與探索。

（2）加強與省內(nèi)其他科普機構(gòu)的聯(lián)系與合作，與有科普內(nèi)容交集的科普機構(gòu)互通信息資源，與其他科普機構(gòu)人員共同組建科普教育團隊，結(jié)合全國科技活動周開展多樣化的主題科普知識講座，積極地傳播和宣傳科普知識，實現(xiàn)提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。

4 如何做好科普的一些思考

4.1 “普”字為科普之基礎(chǔ)

科技工作者對待科研的態(tài)度需要嚴謹細致，而科技工作者做科普則需要化繁為簡，做到通俗易懂，所以兩種工作的方法和理念存在不同。如果在公眾面前做科普時，沒有針對公眾的需求，使用大量專業(yè)術(shù)語，這樣很不利于科普工作的開展。所以要開展科普工作，就必須先掌握“普”的訣竅，只有做到將專業(yè)生僻的科學(xué)知識，用生動活潑的方式講解出來，公眾對科學(xué)技術(shù)的熱愛程度才會越來越高。

4.2 科普與娛樂的關(guān)聯(lián)

娛樂和科普并不是對立的，通過一定技巧的融合，可以讓科普的接受度更高。將科學(xué)的理念、基礎(chǔ)的知識、科研的方法以及探索精神傳播給公眾，這是科普工作的意義所在。但公眾在關(guān)注科技知識的同時，更多關(guān)注的是內(nèi)容有沒有意思，是否有吸引力。因此需要在“有意義”和“有意思”之間找到平衡點。任何形式的科普形式載體都是文字，將帶有特定科普信息的文字，通過易于理解的方式傳遞給公眾就完成了科普的過程。為了更多地了解科技，渴望探索科技知識，改變以往不接地氣的刻板說教的科普方式，有必要引入結(jié)合新時代的娛樂形式，以有趣生動的方式讓公眾了解到計算機前沿技術(shù)已融入滲透到我們生活的各個層面。積極探索將流行文化、文學(xué)藝術(shù)、人文歷史加入科普講解中來。甚至人文社科、自然宗教哲學(xué)等內(nèi)容都可以與科普課程融合。讓單純的理論科普內(nèi)涵更豐富，多維度地增加其趣味性。

但需要注意的是，科普知識是本質(zhì)，娛樂是表現(xiàn)形式，不能忘記科普的本質(zhì)還是教育，所以要更好地依靠科學(xué)家和科技工作者，始終要把握科普課程的“知識為主，趣味為輔”的設(shè)計理念，如果過度依賴娛樂化手段，將科普內(nèi)容碎片化后，反而不利于科學(xué)知識的傳播。

5 結(jié)語

科學(xué)技術(shù)是創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)，而甘肅省科技創(chuàng)新能力相較于東部發(fā)達地區(qū)整體偏弱，這與區(qū)域公眾的整體科學(xué)素養(yǎng)偏低有很大的關(guān)系。全面提升甘肅省民眾科學(xué)素養(yǎng)，特別是學(xué)生群體的科學(xué)素養(yǎng)，將為科技創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略打下一定的基礎(chǔ)。通過科普工作的開展，將探索科學(xué)的種子埋下，在常態(tài)化的科普宣傳中讓科學(xué)思想萌發(fā)出新的枝芽，讓科學(xué)精神融入日常生活之中，讓人們愛科學(xué)、談科學(xué)、做科學(xué)，全力促進科學(xué)與社會的共同發(fā)展。