高端科研成果科普化的路徑

[摘" "要] 高精尖科學裝置是高端科研成果的重要組成部分，原子鐘作為應用于航空航天領域的關鍵核心裝置，近年來逐漸被大眾熟知，本文以中國科學院上海光學精密機械研究所（以下簡稱“上海光機所”）原子鐘研究成果的科普實踐為案例，綜合考察了上海光機所原子鐘科普的主體、形式、內容及其基本特點。研究發現，科學家團隊是推動高端科研成果科普化的重要力量，沉浸式科普是重要方式，而國家重大科技戰略則是重要契機。基于研究發現，本文認為大科學裝置等高端科研成果科普化工作可以從切實提高科研人員科普技能、健全高端科研成果科普化聯動機制、培育高端科研成果科普化品牌3個方面著手，研究成果為科研機構有效利用高端科研成果開展科普活動提供了有益借鑒和思考。

[關鍵詞]高端科研成果" "大科學裝置" "原子鐘" "科普化

[中圖分類號]" N4 [文獻標識碼] A [ DOI ] 10.19293/j.cnki.1673-8357.2024.06.007

2015年，中國科學院聯合科技部發布的《關于加強中國科學院科普工作的若干意見》指出， “實施‘高端科研資源科普化’計劃，促進中國科學院豐富的科研資源轉化為科普設施、科普產品、科普人才”[1]。2021年，" 《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）》進一步提出實施“科技資源科普化工程”，并將其列為“十四五”時期需落實的五大重點工程之一[2]，科技資源科普化成為新時代科普工作和科普研究的熱點問題。學界關于科技資源科普化的研究主要集中在以下幾個方面：一是關于科技資源科普化的概念界定，如任福君認為科技資源科普化是將科技資源轉化為科普資源的過程，此過程是科技資源功能和作用的拓展和延伸，并不影響科技資源本質屬性的發揮[3]。二是關于科技資源科普化的現狀分析及對策研究，例如，范春萍認為科技資源科普化的瓶頸在于科普人才匱乏[4]，同時邱成利[5]、張九慶[6]、任紅松[7]、賀向東[8]等基于國家、省（自治區、直轄市）、市等層面科技資源科普化的現狀，提出了一系列政策建議。近年來，也有許多對國家重點實驗室、國家科研機構科技資源科普化的經驗分析[9-11]，這些研究為本文提供了堅實的基礎，但多偏向工作總結性質，缺少研究視角。

高精尖科學裝置是高端科研成果的核心部分，以原子鐘為代表的國家重大技術裝備，不僅具有服務國家重大戰略工程、推動科技現代化的重要功能，同時也具有推動公眾理解科學、提升科技工作者榮譽感的巨大科普價值。加快推進原子鐘等高端科研成果的科普化進程，不僅是提升高端科研成果利用效率的客觀需要，更是新時代推動科普事業高質量發展的重要舉措。為此，本文采用案例研究法，對以原子鐘為代表的高精尖科學裝置科普化的情況進行系統研究，以期為高端科技資源科普化工作提供可資借鑒的經驗。

1國內外原子鐘科普發展的現狀及特點

1.1 國內原子鐘科普現狀

為準確了解原子鐘科普現狀，本文采用中國科協科普部、百度指數、中國科普研究所聯合發布的《中國網民科普需求搜索行為報告》中的百度指數①作為樣本來源 。該指數于2015年7月被首次披露，因此本文選擇2015年—2023年百度所有關于原子鐘的搜索量作為初始樣本之一。除了百度指數以外，近年來抖音等短視頻平臺也日益成為科普的重要來源，因此本文還增加了巨量指數（抖音、頭條官方平臺的數據庫）作為初始樣本。該平臺上線于2020年10月，因此，數據采集時間段為2020年10月—2023年10月。為避免信息冗余，并排除無關信息干擾，課題組對初始樣本做了如下處理：（1）剔除具有營銷性質的商業廣告。（2）剔除重復度高的詞匯（只選擇具有代表性的詞匯）。（3）重點篩選出與科普內容相關的重大事件或人物。經過以上數據清洗后，整理出與原子鐘相關的熱點事件表（見表1）。

從表1所披露的信息來看，目前網絡上的原子鐘科普現狀有如下特點： （1）與社會熱點事件結合緊密，如北斗衛星上天、解決“卡脖子”技術問題等是公眾關注原子鐘的重要事件來源，愛國熱情是公眾了解原子鐘的內在驅動力。（2）對于原子鐘原理的知識性需求仍是公眾關注的重點，原子鐘的型號、性能、特點各異，對于不同場景下的應用要求也不盡相同，其前沿知識需要傳播至更廣泛的群體當中，實現知識共享。（3）原子鐘研制千頭萬緒，涉及的科研機構、科技企業、科學家、工程師眾多，需要有更多的科普主體參與。

目前，國內原子鐘科普主體有上海光機所、北京大學等國家級科研機構，李天初、王育竹、王義遒、張首剛、劉亮等專家學者 曾在各類文章、講座、公開訪談中普及過原子鐘的功能、用途等，" 《新華日報》《科技日報》《科普中國》等官方媒體也曾以專題形式報道過空間冷原子鐘、光鐘、銫原子噴泉鐘等新型原子鐘。從科普方式來看，主要以科普圖文、新聞報道、科技展覽等傳統手段為主，科普內容包括原子鐘的基本原理、國內原子鐘發展、原子鐘與時間基準的關系等。國內原子鐘科普的形式、內容已經較為豐富，但在科普內容效度、科普深度、傳播手段、技術運用等方面仍需進一步更新和優化。

1.2 國外原子鐘科普現狀

相比于國內而言，國外原子鐘科普起步早，傳播渠道更加廣泛、科普主體更加多元，科普內容也會考慮到公眾需求以及注重提升公眾體驗感。國外原子鐘科普機構的主要代表有美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）、英國國家物理實驗室（National Physical Laboratory，NPL）等知名科研機構。以NASA為列，從2019年起，NASA在其官方網站上推出深空原子鐘系列科普，向公眾解釋了在太空中沒有GPS的情況下原子鐘如何讓航天員確定航天器位置，深空原子鐘可以完成哪些探測任務，原子鐘如何幫助人類抵達火星等問題，并輔以大量的技術演示超高清圖片、媒體視頻①。在圖書出版方面，NASA與美國國家地理雜志合作出版了《國家地理太空探索全書》《阿波羅：一部看得見的航天史》等書籍。深空原子鐘目前由NASA下屬的噴氣推進實驗室管理，噴氣推進實驗室在每年的5月、6月或10月的周末都有一次開放參觀日，屆時便會邀請公眾參觀實驗室設備。在科普作家方面，艾米麗·康諾弗（Emily Conover）致力于追蹤報道新型原子鐘動態，其中包括新型光鐘、核鐘等。此外，美國作家詹姆斯·倫道夫撰寫了《從日晷到原子鐘：時間計量的奧秘》一書，介紹了時間的度量原理和發展歷史，以及各類原子鐘的工作原理，該書的國內譯本目前已由浙江教育出版社出版。除上述傳統渠道外，原子鐘在國外還有著十分廣泛的新媒體傳播渠道，如Youtube、TikTok、BBC等社交媒體平臺，美國國家標準與技術研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）也時常發布各類原子鐘前沿科技研究的報道等②。

2研究思路和方法

2.1 案例選擇

案例研究包括描述性、理論驗證性、解釋性等類型[12]，本文以上海光機所原子鐘研制團隊開展的原子鐘科普實踐為案例進行描述性研究，并對其進行深入調研分析。以上海光機所原子鐘研究團隊作為高端科研成果科普化的研究對象，主要是基于其先進的科普理念和豐富的科普實踐活動。

作為中國科學院下屬研究所，上海光機所歷來重視科普工作。上海光機所不僅擁有近60年的原子鐘相關技術研究積累，在開展原子鐘科普工作、推動高端科研成果科普化利用方面也進行了積極探索。團隊首席科學家王育竹院士在20世紀70年代曾擔任中國電子學會科普編委會成員，其多年來都保持著閱讀科普讀物的習慣。對于科普，王育竹院士（見圖1）有自己獨到的看法。他認為：“在宣傳、介紹科學活動時應實事求是，尤其在報道重大科學發現等方面的內容時一定要嚴謹。科學技術本身不應被過度包裝，應該讓人們多認識科學的本來面目；科學發展到什么程度，就應該介紹到什么程度，不應違背科學精神而刻意追求轟動效應。在引介國外先進科學技術成果的同時，應該適當增加中國科學技術的內容。中國科學同世界科學不是割裂的兩個板塊，世界科學包括中國科學，中國科學是世界科學的重要組成部分。”[13]在王育竹院士的影響下，上海光機所原子鐘研究團隊積極開展科普工作，取得了良好成效，團隊牽頭創作的夢天“冷”科學系列微視頻，成功獲評“上海市優秀科普微視頻”。

2.2 資料獲取

研究的數據來源包括一手資料和二手資料兩種。一手資料獲得方式包括：（1）課題組與上海光機所原子鐘研究團隊多位不同年齡段的科研人員進行了深度訪談。（2）課題組與團隊中參與科普的多位職能部門人員、科研人員開展了集中座談會，座談主題集中在原子鐘科普的傳播形式和內容創新，課題組對訪談全程進行了記錄。（3）實地參觀了上海光機所的原子鐘科普展廳，對一些涉及原子鐘科普的檔案文件進行了查閱。

二手資料包括：（1）團隊所有成員發表過的有關原子鐘科普的文章、公開訪談以及從行業、專題材料中篩選出的文章。（2）直接從上海光機所獲得的材料，包括王育竹院士本人撰寫的回憶性文章、演講文稿，內部編纂的文集、報告等。（3）各類關于上海光機所原子鐘研究團隊的報道。

課題組通過多渠道收集資料，這些多渠道來源資料可以相互補充與驗證[14]，同時課題組與上海光機所團隊成員對資料進行了三角驗證，增強了研究資料的可信度。課題組從2023年10月開始對團隊科研人員進行訪談，每次訪談時長不低于1小時，并全程錄音錄像。訪談過程中至少有采訪者、被采訪者、記錄者等3人參與，保證了訪談效度。為了避免理解偏差，課題組將數據、初步結論反饋至上海光機所辦公室，得到了研究所科學傳播主管及相關部門的確認。

3研究發現

本文通過對上海光機所原子鐘團隊開展的科普實踐進行深入分析發現，科學家團隊參與、沉浸式科普方式、國家重大科技戰略契機是推進原子鐘等高端科研成果科普化工作的重要支撐。

3.1 科學家團隊是推動高端科研成果科普化的關鍵力量

習近平總書記在給“科學與中國”院士專家代表的回信中再次強調，要“帶動更多科技工作者支持和參與科普事業，促進全民科學素質的提高”[15]。上海光機所原子鐘研究團隊形成了從院士、教授再到研究生的結構合理的科普團隊，這是其持續開展原子鐘科普工作并取得積極成果的關鍵所在。在原子鐘科普團隊中，王育竹院士更多從戰略性、全局性角度開展原子鐘科普，可以幫助公眾更好理解國家為什么發展原子鐘以及原子鐘可以服務國家哪些重大戰略等宏觀問題，而博士、碩士研究生更懂年輕人的審美和閱讀習慣，因此可以創作出更優質、更接地氣的科普內容，更好地普及與原子鐘相關的物理知識。同時，科學家團隊直接參與重大科技資源的科普化工作，還可以親自講述自身科研經歷，將科學家故事、科學家精神融入科普實踐之中，使得科普內容的質感更加豐富。上海光機所的科學家精神主題園區內，展出了王育竹院士的入黨志愿書、科研檔案以及銣原子鐘展品等表征科學家精神的實物。依托于上海光機所豐富的兩院院士資源，建設科學家精神教育基地，開展以科學家精神為主題的活動，一方面可以利用公眾對院士的高度崇敬之情，進一步將公眾興趣引導至與院士相關的大科學裝置上。另一方面，也有利于充分利用原子鐘這樣的高精尖科學裝置，構建以大科學裝置為核心的全方位科普資源庫（見表2）。

3.2 沉浸式科普是推動高端科研成果科普化的重要方式

科研人員一般難以了解公眾對科普內容的具體訴求，這導致即使有科學家愿意參與到科普工作中來，也未必符合公眾期待。因此，要切實提升科研人員的科普技能，鼓勵科研人員更多采取沉浸式科普方式開展科普。上海光機所作為國家科研科普基地，有著非常豐富的科普資源，在每年的各類科學節、科技周等活動中都會組織公眾來實地參觀，用于“遠望號”測量的銣原子鐘、空間冷原子鐘等都是公眾參觀上海光機所的重要展品；除了這些靜態的展品之外，還可動態掃描二維碼了解王育竹院士與三代銣原子鐘的故事。在實地參觀以外，近年來隨著“互聯網+”科普模式的興起，上海光機所原子鐘研究團隊也通過各類社交、直播平臺“云科普”空間冷原子鐘等一批科學裝置（見圖2）。

目前國內大科學裝置向公眾開放存在一定困難，比如不少大科學裝置深埋深山之中，部分高精尖設備由于其復雜和精密的構造，不能過多進行搬運、移動，如何讓大科學裝置“動起來、會說話”是當前需要解決的難題。2019年，上海光機所空間冷原子鐘等科普展品參加第六屆上海國際科普產品博覽會（見圖3），此次博覽會采用了現代化的多媒體交互展示方式，讓公眾得以一窺大科學裝置的奧秘。

“‘冷’科學”一詞并不為公眾所熟知，為增進公眾對空間站冷原子微波鐘、空間站超冷原子物理實驗柜等科學裝置的了解，上海光機所原子鐘研究團隊通過3D打印技術一比一還原了空間站冷原子微波鐘，并利用原創三維動畫模擬利用激光冷卻的超低速原子和微波腔相互作用。這解釋了為什么空間冷原子鐘能這么精確，什么是“冷”科學等問題。將科普模型與配套視頻結合起來在科技館、地鐵站這樣人流量大的場合進行科普，讓公眾近距離接觸航天科技，成功讓“冷”科學熱起來，恰好匹配了公眾對于原子鐘的潛在科普需求，諸如 “真實的原子鐘是什么樣子”“原子鐘的工作機理是什么”等。

3.3國家重大科技戰略是推動高端科研成果科普化的重要契機

基于高精尖科學裝置的科技攻關往往與國家重大科技戰略相關，而公眾往往又對航空航天、國防軍事等領域持有較高的關注度，因此，將大科學裝置的形象宣傳與國家重大科技戰略相結合往往能產生加成效果。太空領域已日益成為大國未來競爭的重點，高精度冷原子鐘在空間科學、暗物質探測、全球導航定位系統中具有重大科學研究價值，歐洲各國、美國、中國等大國相繼推出太空原子鐘研發計劃。表1關于原子鐘的搜索數據表明，公眾對于世界原子鐘精度排名、中國原子鐘目前發展水平如何、解決卡脖子問題等話題給予了高度關注，這符合公眾對大科學裝置的期待，對國家戰略科技力量建設的關注。

在上海光機所冷原子鐘專題中，出現頻率較多的關鍵詞有“國家隊”“國家人”“國家戰略”“上光尖刀連”“戰斗堡壘”“卡脖子問題”等，這表明上海光機所原子鐘科普團隊始終秉持著以服務國家重大科技戰略作為首要任務的科普理念。褚君浩院士指出：“國家實驗室、國家科研機構、高水平研究型大學、科技領軍企業等國家戰備科技力量要主動做科普……大型科學裝置、備受矚目的航天工程設施主動向公眾開放。”[16]總的來說，上海光機所原子鐘研究團隊充分利用已有的大科學裝置資源，擴大資源開放度，將大科學裝置與國家科技戰略有機結合，在科普過程中傳遞了科學家精神，激發了公眾對國家重大科技戰略的持續關注。

4 啟示與建議

上海光機所是充分利用自身大科學裝置資源成果開展科普工作的典型案例，作為國家建立最早、規模最大的激光科學技術專業研究所，其不僅在推動高端科研成果科普化中擁有特殊優勢，同時也結合自身特點進行了積極的探索和實踐。從上海光機所原子鐘科普團隊開展科普工作的具體實踐和典型經驗來看，其在充分發揮科學家團隊的科普作用、更多采用沉浸式科普方式、更好結合國家戰略開展科普實踐等方面的做法都值得借鑒和參考。結合上海光機所原子鐘科普團隊推進高端科研成果科普化的探索和實踐經驗，未來進一步推動大科學設施等高端科研成果的科普化，需要把握以下3個關鍵點。

第一，切實提升科研人員的科普技能。從上海光機所的科普實踐來看，科研人員是推動高端科研成果科普化的主力軍，因此，持續推動高端科研成果科普化，要加強面向科研人員的科普技能培訓，切實提升科研人員的科普能力。要建立健全鼓勵科研人員開展科普工作的激勵獎勵機制，如將科研人員的科普業績納入職稱評定范圍等，引導更多科研人員投身科普事業。

第二，健全高端科研成果科普化的聯動機制。在開展科普工作中，上海光機所充分依托原子鐘大科學設施資源優勢，聯合專業科普機構和媒體開展科普宣傳，取得了積極效果。借鑒上海光機所的經驗，高端科研成果依托機構應加強與科技媒體、科技館、科技企業、中小學的合作與聯動，共同開展科普宣傳。通過制作高端科研資源的科普模型及其配套科普視頻，與科技館等單位聯合舉辦展覽，與中小學合作，讓一線科研人員走進中小學的科學課堂，構建全方位、資源充裕的綜合性科普平臺等方式，有效拉近公眾與科學家、高精尖科學裝置的距離。

第三，著力培育基于高端科研成果的科普品牌。科普效能提升，離不開頂層設計、精心策劃以及高效運營。推動高端科研成果的科普化，要善于塑造大科學裝置的公眾形象，讓大科學裝置“火出圈”，以精品科普贏得“大流量”。高端科研成果所依托的高校、科研機構等可通過品牌科普場館建設，品牌科普專題、品牌科學課程設計，拓展科普空間，讓科普“活”起來、“動”起來，利用新技術、新媒體讓科普擺脫場地限制，將優質科技資源、不同群體需求等“鏈接”到同一個科普空間中來，構建有科學、有品質、有體驗、有個性的多元化科普場景。

5結語

高精尖科學裝置是國家重要戰略科技資源，如何發揮好高精尖科學裝置的科普功能，推動高精尖科學裝置走向大眾，充分發揮科學家“發球手”和“元科普”作用[17]，是目前亟待解決的問題。本文基于上海光機所多年來圍繞原子鐘開展的豐富科普實踐經驗，通過具體案例對于各種應用場景下科學家團隊參與科普實踐的類型與方式進行分析，總結出以原子鐘為代表的高精尖科學裝置實現科普化的有效路徑，即把握好國家重大科技戰略的“風口”和契機。結合高精尖科學裝置本身具有的科學特性，打造沉浸式科普全新體驗，推動研究生、技術人員、工程師等不同類型的科研主體廣泛參與到科普實踐中來，培養年齡層次合理、類型豐富的專業科普人才隊伍，促進科研科普兩翼協調發展。近年來，隨著生成式人工智能等新技術的普及，傳統科普方式面臨挑戰，特別是AI技術在生成更多優質科普內容方面有著天然優勢，有望在科普實踐中發揮巨大作用[18-19]。在后續研究中，應該進一步加強對高精尖科學裝置的實證調查與研究。一方面，利用新技術拓展高精尖科學裝置發揮科普功能的維度，從公眾體驗角度出發，提升公眾對于科普內容的滿意度。另一方面，在科普實踐的開展過程中，了解和掌握科學家團隊參與科普活動面臨的挑戰和機遇，充分考慮科普中存在的信息差、職業差異等因素，優化科學家團隊參與科普實踐方案，推動不同類型的科普主體參與到科普實踐活動中來。

參考文獻

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（編輯" 顏" " 燕" " 和樹美）

收稿日期：2024-07-04

基金項目：中國科協—王育竹院士學術成長資料采集工程項目（CJGC2022-K-Z-SH02）；江蘇省研究生科研與實踐創新計劃項目“紅色科學家精神傳承研究：以王育竹院士為中心”（項目編號：KYCX23-3808）。

作者：錢逸濤，江蘇科技大學科學技術史碩士研究生，研究方向：科學文化傳播，E-mail：cat0107@126.com。王金媛為通訊作者，E-mail：wangjinyuan@siom.ac.cn。