高校化学实验教学中心化学科普探索

龙应钊， 殷 馨， 王海文， 赵丹丹， 杨昊宇， 吴思圆， 王 燕

（华东理工大学化学实验教学中心，上海200237）

0 引 言

化学作为一门既古老而又现代的基础学科，随着科技的发展已经深入人们日常生活的方方面面，为人们的生活提供了极大的便利。与此相对应的是大众对化学的认识，远落后与学科的发展，一些引起大众关注的化学类事件由于得不到正确的引导，更让大众误解及“妖魔化”化学［1-2］。因此，开展化学类科普工作刻不容缓。然而化学类科普对场所的安全设施要求很高，且部分化学品存在一定危险，对储存及运输要求较高，从而限制了化学科普的有效进行［3-4］。

高校化学实验教学中心作为化学实验教育的第一线，在场地、人员、知识储备方面具有天然的优势［5-6］。高校的人才队伍拥有对学科及科学更为深刻的理解和感悟，因此将高校作为开展化学科普活动的重要一环，既可以达到高校履行社会责任服务大众，实现科普资源共建共享的目的，又可以起到为其他各级科普阵地输送合理有效的科普模式的作用［7-8］。近年来，我校化学实验教学中心积极参加上海市的科普工作，通过分析我国科普现状，以及长期以来科普项目和科普活动的开展，在化学科普方面取得了一些进展和心得体会，现对其做出总结以期对国内化学科普基地的建设提供参考。

1 现有化学科普的不足

考察国内外科普现状，可以认识到虽然我国科研方面逐渐赶上了国外的研究前沿，但在科普领域仍存在着较大的差距［9-10］。国外经过长期的发展已经形成了覆盖面广，表现形式有趣且接受度高的完整的科普体系，对不同层次的民众都有很好的科普效果。国外的科研机构与专家学者也积极加入科普工作，一些知名的教授纷纷开设了自己的科普专栏；一些专业的科研机构、科学传播机构及大学更是开设了各类科普项目，因此全民的科学素养相对会高一些［11-12］。近年来我国逐渐认识到科普的重要性，科普也渐渐进入大众关注的视野，我国的科普也进入了蓬勃发展的阶段。但与科普较为发达的地区比较起来仍有如下不足：

（1）化学类科普设施及参与人员少。现阶段，我国的科普主要在一些博物馆、科技馆及少量的高校等地开展，很难满足人们的需要。而化学与其他基础学科相比起来具有一定的特殊性，对科普场馆的管理及安全要求相对更高，这也限制了它的进一步发展［13］。此外，很多化学类科普工作人员都只是兼职从事科普工作，因此在专业性、参与度及创作积极性方面均不高。

（2）科普形式少且趣味性不足。与国外覆盖全面的科普体系不同，我国现有的科普形式可归类为半专业化的科普。通常科普内容较为专业严谨，表现形式较为枯燥，对于文化水平不高的民众形成了天然的壁垒。这种形式的科普对有兴趣的人士会取得较好的科普效果，但对于大众而言则显得乏味，实际操作中会发现其传播范围有限，科普效果不佳。最终科普只体现了“科”，而“普”不足［14］。

（3）存在发展不均衡等问题。上面提到的科普主要场馆如博物馆、科技馆及科普工作者等主要集中在我国的一二线城市等少数发达地区，对于广大的不发达地区更是近乎于空白，这类地区的科普发展极为缓慢。

因此，扩充科普队伍，开发更多新颖“有趣”的适合不同年龄不同教育层次的科普内容，发展新型科普方式，是我国科普发展的主要方向。而高校以其所具有的先天优势，必然能在其中起到重要的作用。

2 化学科普的建设路径

我校化学实验教学中心是国家级工科化学实验教学示范中心，同时也是国家级化学化工虚拟仿真实验教学中心。中心共有4 栋实验大楼50 多间实验室，使用面积高达12 000 m2，每间实验室都配备了足量的实验台、通风设施、各类仪器设备。除了常见的仪器设备外，中心还拥有各类大型仪器设备价值2 400 万元。可满足各类实验课程教学及创新实验的需求［15］。除此之外，还配备有多媒体教室、机房等设施。具备了科普类化学实验安全开展的硬件优势。

2.1 科普基地建设

我校化学实验教学中心早在2009 年起就开始了在科普领域的探索，中心的科普发展可归纳为探索期、走出去以及还在继续发展的“引进来”3 个阶段。

建设伊始，中心结合自身特点面向教职工子女及共建中小学开始了对科普活动的探索，开发了大量的演示性实验及亲子实验，举办了“小小化学家”特色化学科普活动。让参与的人员自己参与动手操作，通过实验途径的尝试和条件探索，学会关注生活，运用所学的化学知识解决生活中的实际问题，提高动手能力。除了举办科普活动外，为了丰富科普项目内容针对在校学生开办了“大学生化学创新实验设计大赛”，由专业的教授团队进行指导，每年设计出大量极具特点的实验内容。在此阶段，中心完成了科普实验的设计、科普人员的培养两个重要举措，为今后的发展打下了坚实的基础。

随着经验的不断积累，科普内容的不断完善，中心开始了“走出去”的策略。先后与徐汇区近10 所中小学、多处居民社区以及青少年活动中心等机构达成了合作，以兼职导师、科普进校园、科普进社区等形式进行科普活动。科普内容也不再局限于演示性实验及亲子实验，针对不同受众开发了探索性实验，培养学生的实验设计能力。使大众对世界的构成、化学对生活的影响有更加理性的认识，以直观生动的实验来培养参与者的兴趣，从而激发青少年对化学世界的探究欲望。随着活动的不断开展，我校的化学科普活动得到越来越多人的认可，参与人员不断攀升。

然而化学学科本身的特点，使得它对科普场所的管理及安全有着更为严苛的要求。这限制了其进一步的发展。2018 年，中心的“走进多彩的化学世界”活动通过了徐汇区科普创新的评选，从而迎来了新一轮的发展。在此机会下开始了第3 步“引进来”的策略，在我校奉贤校区实验中心的实验教学楼中专门开设了科普实验室，通过展品设置、区域展示等营造出具有化学特色的视觉效果，使其既满足化学教学的专业要求，又同时具备科普活动的功能。与前期挂钩的中小学达成合作，面向他们定期开设暑期科学营、寒假体验日等科普活动。此外，对有一定动手能力的中小学生，设计了一系列具有一定探索性的科普实验，让学生对化学有更深入、全面的了解，为今后化学学习打下良好的基础。这一阶段还在不断发展，今后将不断扩充科普受众，将其建设成为面向全年龄层次大众的开放式的科普平台。

2.2 科普团队建设

在科普人员建设方面，实验中心更是充分发挥自身优势，培养了大量专业的科普人员，并利用高校优势，在大学生中培养了大量科普储备力量。中心成立了由8 人组成的专职科普团队，在组建队伍方面兼顾不同学科不同特长人员的相互搭配。对于团队成员，鼓励其在本职教学相关工作中捕捉灵感、积累素材，并开展定期讨论，将其酝酿成适用于科普的实验项目。除了8 名专业的科普团队成员外，还与校志愿者团队达成合作，定期培训大学生科普志愿者（现已培训志愿者40 余人），形成了核心稳定且队伍不断壮大的科普团队。

3 化学科普的内容选择

化学是一门实验性的学科，与人们的生活息息相关。针对这一特点，团队在化学科普内容的选择上从人们日常生活入手，根据大众的关注点选取几方面内容，设计一系列实验用以传播化学中的知识点。而在表现形式上，摒弃了传统的展示形式，采用具有互动性及参与感的实验的形式提高科普的接受度。对此选取了以下的科普内容。

3.1 以饮食为切入点

食品安全一直是大众关注的重点，以它为展示载体最易引起共鸣。这部分内容可以介绍化学中常见的酸碱、氧化还原的概念以及一些化学元素的基本性质。以酸碱概念为例，可借助指示剂（如：酚酞等）对生活中常见物品进行测试，如：水果、洗衣粉、调味品等，了解生活中常见物品的酸碱性；还可以进一步通过调节紫甘蓝溶液的酸碱性，观察溶液颜色的变化，并用pH试纸测定具体的pH值，了解酸碱度的测定方法，学习在生活中真正利用物品的酸碱性。通过蛋白质的变性实验，即在牛奶中分别加入强酸、强碱以及重金属溶液，观察牛奶的变化，学习重金属离子的性质，以及它们对环境和人体的影响。

3.2 以运动及健康为切入点

随着大众对健康关注，运动得到了越来越多人的喜爱。运动饮料应运而生。对此，通过测量运动饮料中的电解质实验［14］，通过吸水凝珠（丙烯酸类聚合物）对纯水及电解质的不同吸附作用，引入电解质和极性的概念，并介绍常见的电解质溶液及其对人体的作用，学习运动过程中如何正确地补充人体所需的电解质。类似实验还有牙膏中有效成分的鉴定、唇膏的制作等。此外，还可以介绍纳米技术对运动类服装发展的推动作用，介绍纳米这一概念，让大众接触到学科发展前沿。

3.3 以环境为切入点

环保问题一直触动着大众的神经，为让大众深入了解一些污染物的影响设计了消失的石头的实验，模拟酸雨对建筑物的腐蚀现象，介绍酸雨的危害；“活性炭的吸附实验”了解污染物的处理方法。此外在最新的研究成果方面，还可以介绍纳米半导体材料在光照下吸收太阳能，并分解水体中污染物的光催化实验，普及纳米材料及化学在环境治理中的作用，让人们了解化学在解决人们生活中出现的各类问题过程中的巨大作用。

3.4 美丽化学

通过一系列现象明显、观赏性强的实验，引起大众对化学的关注及培养对化学实验的兴趣。如：以过饱和溶液为基础的“水中开花”和“发烧的冰山”实验，它们操作简单且现象明显，深受科普受众的喜爱；“碘钟实验”可观察到溶液呈有色及无色的定时交替变化，具有极佳的观赏性，在介绍振荡反应的同时还可以普及碘钟反应在生物医药等方面的应用。此外，还有“水中花园”“水中写字”等各具特色的实验，均吸引了受众的广泛关注。

总而言之，通过一个个有趣的与人们生活息息相关的现象，介绍所涉及的化学基本概念。让大众体会到化学之美，培养对化学的兴趣。

4 取得的成果

在多年坚持不懈地努力下，我校化学实验教学中心的科普建设取得了一定的成果。

构建了面向不同年龄，不同教育水平人员的全方位的化学科普实验体系。面向低年级学生开展演示性实验，面向有一定动手能力的中学生开展了化学实践及创新课题研究的活动，面向非理工科的大学生同样也开展了化学实验体验活动，面向理工科学生开办了大学生化学创新实验大赛，制作了大量的科普作品。针对来华的留学生，还在暑期开展了化学实践活动。此外，面对社会大众还开展了亲子化学实验等多种形式的化学普活动，2018 年，“走进多彩的化学世界”系列化学实验科普活动正式面向全上海市民定期展开，活动形式及内容也得到参与者的认可及肯定。每年参与到科普活动的人数达到1 000 ～2 000 人次。藉由互动式、启发式、探究式教育过程，激发孩子们的好奇心和求知欲，并引导和培养探索精神和创新思维，进而提高孩子的科学素养和创新创造能力。

多年的科普实践还积累了大量的科普实验素材，开发了科普实验项目40 余项。培养了专业的化学科普人才，中心有专职科普人员8 名，并与校志愿者团队达成了合作，每年培训大学生科普志愿者10 余人（现已培养40 余人），并积极参与到科普活动中来。为今后化学科普活动的举办，培养了源源不断的后备力量。

5 结 语

通过科普基地建设，意识到化学科普的重要意义和社会对化学科普急切的需求，也认识到高校化学实验中心作为化学实验教育的第一线，在化学科普中必须承担起来的引领者和标杆的角色。今后化学实验教学中心将继续利用我校化学学科、资源和平台的优势，开展化学科普活动，服务大众，履行高校社会责任，进一步实现科普资源共建共享。