從“要我學”到“我要學” 在動手實踐中啟迪科學思維、感悟科學精神

觸手可及的“萬伏高壓”，璀璨綻放的“紫色閃電”，激光琴前撥動絢麗光波，電子屏上繪出七彩衍射……全國科普日期間，北京交通大學物理演示與探索實驗室在國家科技傳播中心舉辦的“看得見好玩的物理學”科學展吸引了眾多青少年觀眾，沉浸于物理學的奇幻魅力之中，深切體悟“物理無處不在，生活盡顯其妙”。老師們通過自製演示實驗裝置、科普展具，自主開發的虛擬倣真軟體，自製科普視頻等方式，讓青少年觀眾們“妙趣親眼見”、“科學自主玩”，受到了熱烈歡迎。從現象入手，啟發思考，孵化問題，在動手過程中尋找方法、學習知識、解決問題，好玩有趣的科學展在青少年心中埋下了探索世界的種子。

多一些動手操作，就多一點興趣探索——這是北交大科普科教團隊在教學中得到的啟發。在一些科普活動中，經常能夠看到北京交通大學物理科普科教團隊自己動手開發製作的教具或實驗設備。據介紹，這種“自己動手，豐衣足食”的“傳統”已延續了幾十年。在北京交通大學的物理演示與探索實驗室，王玉鳳教授從上世紀九十年代起就進行了演示儀器的開發。當時由於科研經費有限，便由學校提供場地，老師組織帶領學生一起動手製作需要的實驗器材和演示教具，在實踐中解決教學問題，也鍛鍊了動手能力。直到現在，實驗室中一些常用的基本展具展品都是當時的開發出來的。在動手實踐的過程中，王玉鳳教授發現了學生們高漲的熱情和極大的學習潛能，她也積極鼓勵學生參與到製作器材的工作中，引導他們從“要我學”轉向“我要學”。

團隊教師周曉亮表示：“動手實踐是北京交通大學物理學科教學的特色之一。我們不僅要傳授理論知識，還要通過演示實驗豐富課堂內容，激發學生的學習興趣。” 多年來，團隊帶領學生將大學物理知識、學生興趣點與前沿科技相結合，設計出多項物理演示實驗，轉化為上百件科學實驗展教具，屢次獲得全國高校物理演示儀器評比的一、二、三等獎。許多實驗儀器已廣泛應用於日常教學和對外科普活動中。此外，團隊在提升實驗室教學能力之餘，還幫助其他院校建設物理實驗室，其開發的設備已被眾多高校以及中學實驗室採用。

近年來，該團隊還積極參與了大量科普節目的製作，如“天宮課堂”，在太空站傳授獨特的科普知識，覆蓋觀眾超過1億人；“多Young科學夜”揭秘火星探測器的黑科技，在央視頻播出後獲得了1.9億次播放量；在B站“超級科學晚”設計的隱身實驗環節中，褚君浩院士登上了網絡熱搜，在網絡上又一次帶火了“物理科普”。此外，在“解碼科技史”、“透視新科技”、“科學一小時”等多檔科普節目背後，都有這支團隊默默耕耘的身影。

科普的目的是育人，旨在培養具有科學思維、創新能力和社會責任感的公民。牛英利老師指出：“青少年不僅是科普的主要受益者，更應成為科普的傳播者和踐行者，積極參與科普活動，讓科普工作充滿活力與廣泛性，依靠群眾的力量推動科學傳播。作為高校教師，應搭建好舞臺，鼓勵學生站上舞台中央，綻放自我，不斷創作出優秀的科普作品。”如何檢驗育人的效果？牛老師總結了四個關鍵詞：幸福感、獲得感、成就感和集體感。他説：“幸福感是基礎。如果學生在學習中沒有感受到幸福，我們的教學就存在問題。當學生有了幸福感後，才能更專注于學習，積極參與到知識獲取和探索中，逐步形成獲得感。有了獲得感，學生在不斷的學習和探索中取得的成果便會帶來成就感。最後，也是最重要的一點，就是集體感，學生通過合作、討論、分享，感受到自己是集體的一部分，形成歸屬感和社會責任感。人工智慧的發展對教育帶來了機遇和挑戰。人們可能由此變得越來越孤獨，學生之間也可能會減少交流與討論，變得愈發孤立。人工智慧的發展應該考慮到‘群體學習’和‘群體幸福感’，使得碳基生命和硅基技術更好的結合，使我們的科普和教育工作更加‘溫暖’。”