加強科普基地建設提升高校社會服務職能

王燕華， 喬 鵬， 徐偉杰， 舒贛平， 吳 剛

（1.東南大學土木工程學院，南京210096；2.江蘇省住房和城鄉建設廳，南京210036）

0 引 言

加強抗震科普教育，大力推動抗震科普宣傳是我國防震減災工作的重要環節。防震減災規劃（2016-2020年）指出：建設防震減災科普教育基地和科普示范學校，提升全民防震減災素質與防震避險能力。高校是我國開展人才培養和科技創新的重要場所，同時也具有社會服務的職能，充分利用其豐富科教資源是國家科普能力建設中的重要環節。中共中央辦公廳、國務院辦公廳《關于推進城市安全發展的意見》（中辦發【2018】1號）提出，鼓勵建設具有城市特色的安全文化教育體驗基地、場館，積極推進把安全文化元素融入公園、街道、社區，營造關愛生命、關注安全的濃厚社會氛圍。如何依托高校資源，開展科普教育具有多重意義。《關于科研機構和大學向社會開放開展科普活動的若干意見》指出，科研機構和大學將科研設施、場所等科技資源向社會開放開展科普活動，是將科技進步惠及廣大公眾，有利于提升我國科普能力，增強公眾創新意識，提高公眾科學素質，營造創新的社會氛圍，培養科技后備人才［1］。高校實驗室利用現有的場地和設備條件，調動豐富的師資和學生資源，發揮其學科專業優勢、開展廣泛的科普活動，傳播和普及科學知識與科學技術，提升全民的科學知識水平，科學技術走出實驗室，真正發揮作用并轉化為生產力［2-5］。

1 抗震科普基地建設模式

按照科普基地的特點，目前國內的抗震科普基地大致可分科教文化場館、公園風景區、依托地震遺跡和依托中小學及高校模式等。常州市防震減災科普教育基地和四川省防災減災教育館是典型的科教文化館模式科普基地。常州市防震減災科普教育基地位于市地震局大院內，由防震減災科普教育展廳、市地震監測臺網中心和市地震應急指揮中心三部分構成。四川省防災減災教育館以“防災·減災”為展示主題，全國首個運用現代高科技展示手段宣傳普及自然災害知識、實踐防災減災技能的省級場館。公園風景區模式基地，例如南京地震科學館和上海地震科普館。南京地震科學館前身是原中央研究院氣象研究所的北極閣地震臺，位于中山陵及靈谷寺之間流徽村附近，水光山色與人文景觀融為一體。上海地震科普館位于佘山旅游度假區，依托有著百年觀測歷史的佘山地震基準臺，使地震科普知識與防震減災宣傳寓教育于休閑娛樂之中。地震遺址模式基地，例如5.12汶川特大地震紀念館科普體驗館和唐山抗震紀念館。汶川紀念館毗鄰北川老縣城地震遺址的任家坪，主題建筑名為“裂縫”，是四川省災后精神家園重建“一館三地”的重要組成部分。唐山抗震紀念館坐落在唐山市中心抗震紀念碑廣場西側，全面展示了唐山市的綜合情況、抗震救災的歷史資料、震后恢復建設。依托中小學及高校模式基地例如蘇州市第三中學地震監測站和防災科技學院地震科技展覽館。蘇州市第三中學地震監測站是全國中學系統歷史悠久、規模較大的集地震監測、學生科技活動和面向社會宣傳防震減災知識三大功能于一體的科普教育基地。防災科技學院地震科技展覽館以模型、大型泥石流模擬等實驗設備為載體，對象以專業人員為主，滑坡、泥石流模擬系統為其主要特色。

2 實驗室資源的整合與設計

為了將土木工程學院的先進的教學科研能力轉化為社會服務能力，在省住建廳的大力支持下，東南大學“抗震防災科普宣傳教育示范基地”秉承“因地制宜、發揮高校特長”的基本原則，從場館、人員隊伍建設和科技成果科普化3個方面來整合規范化［6-9］。

2.1 科普場館規范化

九龍湖校區唐仲英抗震防災實驗平臺已經建成，總建筑面積7 500 m2，將30 m跨實驗大廳及附樓的4層開辟為抗震科普基地的主體，同時將附樓3樓開辟為抗震科普基地的培訓基地、實驗室外附屬場地開辟一塊空地為抗震科普基地的特色模型展示區，總建筑面積超過2 000 m2。學校已有校園、綠地和廣場以及大型體育館、體育場等公共建筑作為地震應急避難場所。近年來，土木工程學院通過國家985工程、211工程及雙一流建設所投入的資金，建設了大量國際領先的實驗加載、測試設備，總價值超6 000萬元，為科普教育基地提供了堅實的設備基礎。2014年東南大學與唐仲英基金會簽署了3 000萬元的捐款協議，用于建設大型地震模擬振動臺系統。該地震模擬振動臺可以滿足大尺度甚至是足尺條件下的抗震試驗，從而保證實驗的準確性。當一個真實結構隨振動臺加載變形逐漸破壞倒塌，必然會加深參觀人員的抗震意識、達到抗震科普的目的。同時，實驗室還具備壓剪機、MTS多維加載系統、疲勞加載系統等，可以模擬結構在地震作用下的破壞形態，為抗震科普提供重要依托。

2.2 人員專業化

加強科普人才隊伍建設，培訓與培養科普人才，不斷壯大科普力量，形成一支專業化、高素質的人才隊伍。科普活動組織者和傳播者，以教師、學生、科技社團為主。鼓勵專業教師在從事科研之余，樹立現代科普理念，提高科普積極性，積極進行科普工作。目前有3位曾經參加國內抗震搶險救援的專家為抗震科普基地提供第一手的現場素材及親身體驗，定期講授抗震防災專業講座。6位具有扎實專業背景的防災減災工程學科的教師成為抗震科普基地的日常講解人員。同時學生科技協會積極組織各種科普活動，通過競賽宣傳抗震防災知識，培養其“動手思考、動手創造”的能力。近年來科普基地先后接待南京市臨江高級中學、江蘇省溧水高級中學、澳門中學等學生代表團，對學生進行抗震防災科普教育，并采用科學的方式面對自然災害，這些同學在了解土木工程學科的同時，也將抗震防災的意識扎根于心。同時接待了清華大學、香港大學、美國及日本等多所兄弟院校的老師、同學和校友，將抗震科普的經驗與成果帶到了各地。

2.3 科技成果科普化

土木工程學科于1923年由茅以升先生創建，成立了新型建筑工業化、先進土木工程材料2個協同創新中心、目前擁有國家預應力工程技術研究中心、混凝土及預應力混凝土結構教育部重點實驗室、江蘇省土木工程材料重點實驗室等國家和省部級科研平臺為科普教育基地提供堅實的技術支撐。國家級土木工程實驗教學示范中心及國家級土木工程虛擬仿真實驗教學中心為科普教育基地提供大量的優質科普教育資源。

實驗室承擔著國家和各部門重大科技專項、產學研合作專項等研究課題，研究重大工程結構在地震災害下的損傷、破壞與災變過程以及重大工程結構隔減震控制與性能提升等關鍵科學和技術難題。項目從立項開始就非常注重科普，特別是那些與百姓生活息息相關的科研項目，更加注重向公眾的宣傳普及。如何將科研項目的內容、成果等進行科普化，把專業、深奧的科學變得簡單易懂是進行科技成果科普化的關鍵。

科普基地主要采用“體驗”＋“互動”模式將科技成果科普化，同時利用重大科普活動促進科技資源科普化。在2018年“5.12”汶川特大地震十周年之際，舉辦了“砼心抗震，共筑新夢”汶川地震十周年系列活動，系列活動主要包括“汶川地震十年祭”大型圖片展、“汶川地震十周年”系列講座、“砼心抗震，共筑新夢”主題征文活動、東南大學第17屆結構競賽暨南京高校邀請賽、“小小結構師”科普結構競賽、“汶川地震十年祭”追思儀式6個子活動，樹立青年學子的家國情懷，重塑人才培養目標，謹記歷史使命與社會責任。

3 核心功能區的規劃與建設

實驗室將抗震防災知識普及、宣傳教育與工程抗震防災科研緊密結合起來，主要分“感知震害”、“結構抗震”和“科學防災”三部分，采用模型、展板、個人交互設備等器材實現抗震科普的目標。

3.1 感知震害展區

該模塊主要通過動畫、視頻、實物模型和展板等，向參觀人介紹地震的危害及對人類造成的損失，以地震為主的自然災害，重點介紹地震形成的原因，震級分類、地震帶分布，古今地震預測以及地震來臨如何應對。通過對地震感性的認識，使參觀人員對地震保持足夠的警惕，為后續的地震科普和科學防災打下基礎，具體展示內容包括大型地震模擬振動臺參觀及體驗、地震災害及次生災害，可以分為以下幾個部分：

（1）大型地震模擬振動臺參觀及體驗。利用大型地震模擬振動臺開展的大型工程結構的抗震試驗，讓參觀者真實感受建筑物、橋梁、構筑物等在地震作用下的狀態。通過感受真實結構隨振動臺加載變形逐漸破壞倒塌的過程，加強參觀人員對地震災害的直觀認識，提高參觀人員的防震意識。

（2）地震災害展示。地震災害是中國常見的自然災害之一，地震災害一旦發生就會給人們的生活帶來巨大的破壞，因此對于人們的防災減災教育是很有必要的。利用自身在虛擬現實、增強現實領域上的技術優勢，地震災害AR、VR展示系統，極大豐富地震數字科普的教育方式。

（3）地震次生災害展示。強烈地震發生后，自然以及社會原有的狀態被破壞，造成山體滑坡、泥石流、海嘯、水災、爆炸等一系列次生災害。主要采用“聲光電”形式，介紹地震及地震引起的其他次生災害對人類的影響，同時采用動感影院介紹地震時人類的生命和財產收到嚴重的威脅，使參觀人員對地震造成的災難產生足夠的重視，從而樹立抗震防災的意識。

3.2 結構抗震

該模塊主要通過動展板、交互站臺、投影熒幕和個人交互設備等形式，向參觀人介紹地震產生的原因、地震基本概念、地震逃生常識、抗震防災專業培訓和地震應急避難演練及避難場所參觀，讓參觀人員對地震有理性的認識，認識到地震災害造成的損失是可以通過科學方法減小的，樹立警惕地震但不需要敬畏地震的意識。具體可以分為以下幾個部分：

（1）地震基本概念。采用展板結合聲光電技術介紹地震產生的原因及其基本概念，讓參觀人員了解到地震是一種自然現象，是可以用科學解釋的，并不需要敬畏，更不能迷信。

（2）典型建筑結構模型。采用“展板＋實體模型”的形式對常見的建筑結構模型進行說明，如混合結構、框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構和筒體結構等。

（3）地震逃生常識。從發生地震到房屋倒塌，一般只有幾十秒的時間。這要求人們在瞬間冷靜作出正確的選擇。采用“體驗＋互動”的形式，讓參觀人員掌握地震逃生常識，減少地震發生時的生命財產損失，正確使用逃生包。

（4）地震應急避難演練。開展地震應急避難場所啟用演練。演練模擬5.5級地震發生后，應急預案立即啟動，群眾向避難場所疏散，救援隊伍趕赴現場實施緊急救援，帳篷搭建、群眾安置、醫療救助、治安保衛、疫情防疫等各項工作有序開展。通過演練，各參演單位進一步熟悉了避難場所啟用程序，并為今后有效應對地震災害積累了寶貴的經驗。

（5）抗震防災專業講座培訓。依托東南大學土木學院的學科優勢，基地將定期邀請國內外抗震防災的專家，開展科普講座，宣傳抗震防災知識。通過專業講座，參觀人員可以了解當今抗震防災領域研究的前沿，同時可以與學術專家近距離交流，提高參觀人員的科學視野。

3.3 科學防災展區

該模塊主要通過動展板、交互站臺、投影熒幕和個人交互設備等形式，向參觀人介紹結構概念設計、典型建筑結構模型、抗震虛擬仿真實驗、模型抗震競賽、新型減隔震模型參觀、小型地震模擬振動臺操作，讓參觀人員樹立科學防災的意識，認識到雖然地震不可避免，但是地震必將被人類戰勝。

（1）結構概念設計。依托國家級土木工程虛擬仿真實驗中心的虛擬仿真實驗教學資源，向參觀者直觀展示各類建筑、橋梁在地震作用下的反應和各類建筑、橋梁結構的建造過程。以裝配式建筑結構與概念虛擬仿真實驗項目為例子，具體分為以下幾個方面的實驗進行：裝配式鋼框架結構體系與概念演示實驗；裝配式鋼框架-剪力墻結構體系與概念演示實驗；裝配式混凝土框架結構體系與概念演示實驗；裝配式混凝土框架-剪力墻結構體系與概念演示實驗；盒式裝配建筑鋼結構體系與概念演示實驗。

（2）新型減震及隔震裝置模型對比試驗。近年來，東南大學開展了大量新型隔震、減震裝置的研究，基地將以保留下來的真實裝置及模型向參觀者展示最新的抗震防災技術。通過動手體驗，參觀人員可以了解到科學工作者在減小地震造成的損失方面做出的努力和貢獻。

（3）抗震防災虛擬仿真實驗。依托國家級土木工程虛擬仿真實驗中心的虛擬仿真實驗教學資源，向參觀者直觀展示各類建筑、橋梁在地震作用下的反應；各類建筑、橋梁結構的建造過程。以裝配式建筑結構與概念虛擬仿真實驗項目為例子，具體分為以下幾個方面的實驗進行：裝配式鋼框架結構體系與概念演示實驗；裝配式鋼框架-剪力墻結構體系與概念演示實驗；裝配式混凝土框架結構體系與概念演示實驗；裝配式混凝土框架-剪力墻結構體系與概念演示實驗；盒式裝配建筑鋼結構體系與概念演示實驗［10-11］。

（4）典型的抗震模型展示。依托土木工程實驗中心豐富的實驗模型資源，可以將現有的或者今后產生的具有代表性的模型在室外空間展示。東南大學實體模型即包含梁、板、柱等構件層面的模型，也包含橋梁、框架、剪力墻等結構層面的模型；即包含承受地震、火災、爆炸等單因素破壞的模型，也包含多種因素耦合作用下的破壞模型。同時，基于教師科研實驗室模型能夠充分發揮高校實驗室的特點，將最先進的抗震技術和理念帶給大眾。

圖1 室外模型展區

4 各類大型科普活動

依托東南大學“抗震防災科普宣傳教育示范基地”，可以面向社會展開不同層面的科普教育，尤其是面向小學和中學生的科普教育［12-13］。

（1）舉辦“結構競賽”和中學邀請賽。我校每年舉辦“本科生結構創新競賽暨南京高校結構創新邀請賽”至今已舉辦十六屆，規模及影響力逐年增大，2018年有4 000余人參賽，包括全校20余院系、河海大學、南京航空航天大學、南京理工大學、南京工業大學、南京林業大學、東南大學成賢學院等6所高校以及南京師范大學附屬中學、西安交大蘇州附屬中學等中學代表隊的學生參賽。目前準備將該競賽面向社會，特別是全省的中小學開放，通過競賽宣傳抗震防災知識［13］。

（2）青少年“高校科學營”。青少年高校科學營東南大學分營實踐探索之結構創新活動，組織來自全國各地近百名中學生，開展了小型結構競賽、結構實驗室與本科生創新基地參觀活動。

（3）“小小結構師”系列活動。旨在將教學成果向青少年輻射，培養其“動手思考、動手創造”的能力，讓少年兒童在結構搭建中積極思考和實踐創新，培養興趣，達到科學情感與知識提升之目的，開發創新智慧。

（4）“創新基地開放日”活動。開展面向青少年的“創新基地開放日”活動，構建大學生與青少年交流平臺，提高青少年科技創新意識和科技實踐能力，激發青少年對未知世界探究的興趣。

（5）“感知東南”專家教授進中學。走進姜堰中學、海門中學、淮陰中學等學校，開展“感知東南”專家教授進中學系列活動，建立“優質生源基地”，與中學生深入交流，使其多方面、深層次地了解土木相關學科。

（6）“創新講座進校園”活動。擔任江蘇省青少年科技創新高校輔導員，定期走進南師附中、金陵中學等學校的課堂講學指導。

（7）“愛在共青城”支教回訪。協助江西共青城西湖小學持續舉辦科技創新教育類活動，開設結構創新課程，并建立“小小建造師”培養基地。

（8）“至善東南”科技夏令營。聯合機械學院共同承辦“至善東南”科技夏令營，赴云南楚雄自治州南華縣思源實驗學校同103位孩子開展結構競賽、教授講座、集體素拓等九項科技創新活動，讓當地中小學兒童體驗了先進科技和思想，提高了學生動手創造能力和集體意識。

5 結 語

科普工作是一個系統性、長期性的工程，是全社會的共同責任。抗震科普基地是開展學科普宣傳教育的重要方式，是組織學科抗震科普活動的平臺。實驗室不僅是引領自主創新和科技進步的核心力量，也是開展科普活動、提高公民科學素養的重要基地。高校應憑借自身優勢，強化科普意識，提升科普能力，加大科普力度，推進科普事業發展。東南大學科普基地將抗震防災知識普及、宣傳教育與工程抗震防災科研緊密結合，通過科普資源有序整合，開展了豐富多彩的科普活動，提高了公眾科學素質，增強了公眾防災減災實效，形成自己的特色，實現資源共享，產生了較好的社會影響，回饋與服務社會。