科普經驗給科學教育的啟示

今年初，科協科學辟謠欄目邀請我去錄個視頻，給他們的志愿者分享一下我做科普的經驗。總結了四條：選擇合適的知識內容；用學生熟悉的日常現象來解讀科學；讓學生參與；啟迪學生思考和發現問題。雖然科學教育和科普報告有著明顯區別和各自的側重點，但這四條經驗都可以被科學教育工作者借鑒，這里對這四條經驗逐一解讀，供教育界的有心人士參考。

為了讓學生能理解科普報告的內容，我們通常選擇學生還沒有完全掌握而又能理解的知識。如果把學生已經學過和掌握的知識比喻成一個圓圈，科普報告的內容應該選擇集中在這個圓圈的邊界上。從表面上看，科學教育因為有教材和大綱，不用費心去選擇教學內容。不過，在教學過程中，科學教育更應該注重知識點的關聯，注意讓學生有意識地構建知識體系。學生通過學習不斷地增長知識，在擴大知識圈的同時，能體會到知識積累的快樂，激發學習科學知識的興趣，能自覺地進行學習和探索。

好的科普專家在給學生的科普報告中常常會用一些日常生活中的例子來比喻科學現象。比如我最常用的太陽就像一個油炸冰激凌。這里對應的知識點是太陽大氣的溫度（10000℃～1000000℃），遠高于太陽表面的溫度（6000℃）；再比如水星的晝夜溫差大（白天的平均溫度在400℃，夜晚則低到零下180℃以下），就像一塊忘了翻面的烤肉。這些比喻深刻有趣又形象，能幫助學生理解和記憶。科學中確實有很多深奧的不易解釋且難以理解的概念和現象，比如量子力學。不過科學中也有很多現象用日常生活中的例子進行比喻就能很好地理解。科學教育工作者可以借鑒經驗，在講述科學概念中多通過這些身邊的例子、形象的比喻來幫助學生理解科學知識和概念。具體的知識點和比喻需要設計和思考，教師也可以向經常做科普報告的專家取經。

紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。有經驗的專家常常在科普報告中讓學生參與各種模擬科學游戲，幫助學生加強對知識的理解。以我熟悉的天文和航天領域為例，鄭永春老師常讓學生扮演太陽、地球和月球，使學生更好地理解太陽系行星和衛星還有公轉和自轉的概念。燕廣慶博士利用一群學生扮演粒子，演示不同物質形態中粒子之間的距離。筆者喜歡讓一個不說話的學生來扮演黑洞，解讀人類探索黑洞的挑戰，或者讓學生扮演飛行器和火星，展示人類探索火星的三部曲。這些科普報告中的經驗可以很好地運用到科學教育的課堂上。在科學教育的課堂上開展類似的模擬游戲，科學教師可以根據自己的教學內容，設計不同的可以讓學生參與的游戲，加強學生對所學知識的理解。模擬科學游戲的設計需要教師對相關的概念有深刻透徹的理解，也可以和相關領域的專家合作開發出一系列有趣好玩的游戲，也可以直接借鑒專家在科普報告中使用過的一些模擬游戲，并在這些基礎上適當改進。總的來說，讓學生參與課堂教學是科學教育的不二法門。

最后一條其實也是最關鍵的，就是要讓學生學會思考和發現問題。人類的科學史就是人類了解的知識庫不斷擴張、不斷解決舊問題和提出新問題的過程， 到目前為止還有很多的科學問題沒有答案。提出一個好的問題甚至比給出答案更加重要，數學史上一些經典的猜想引得多少優秀數學家紛紛去尋找他們的證明或答案。在科普報告中，好的教師總是鼓勵學生提問，甚至會用一些小紀念品來鼓勵學生提問。在科學教育中同樣需要培養學生提出問題的能力， 甚至給予提出問題的學生適當的獎勵。提出問題也是一些科學思維方法的基礎，比如在行星科學中對不同星球上的同一現象進行比較，火星上的最高峰和地球上的最高峰哪個更高？為什么小個頭的火星會形成比大個頭的地球更高的山峰。前文中提到的太陽像“油炸冰激凌”的問題也和我們日常的經驗相悖，是什么加熱了太陽大氣？這些問題都會引發學生思考。很多學生也會因此發現更多有意思的問題。不要覺得被學生問住很尷尬，相反，這樣的學生更應該鼓勵。

吾生也有涯，而知也無涯。人類的科學知識大廈還遠未建設完成。希望這些科普的經驗能給科學教育工作者們以啟發，培育出更多優秀的科技接班人，在未來為人類建設科學知識大廈添磚加瓦。