国外大科学装置科普功能发挥对我国的借鉴

  大科学装置不仅对科学技术发展本身就具有重要意义，也有重要的科普价值。本文分析了目前我国大科学装置科普功能发挥方面的不足，通过综合考察国际上具有代表性的大科学装置的科普能力、科普活动和科普内容，从科普动力、资源基础、科普路径等方面进行比较分析，总结大科学装置科普工作的特点，从而为我国大科学装置的科普工作提供借鉴。

  大科学装置也被称为“大科学工程”，在我国的部分政策语境中也被称为“国家重大科技基础设施”等，目前“大科学装置”的运用范围最为广泛。本文参考中国科学院的定义，认为“大科学装置（包括大型精密科学装置、大型科学装置模型、大型的科学演示装置等） 是指通过较大规模投入和工程建设来完成，建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动，实现重要科学技术目标的大型设施。其科学技术目标必须面向科学技术前沿，为国家经济建设、国家安全和社会发展做出战略性、基础性和前瞻性贡献”。

  从国际上看，大科学装置出现于20世纪中期，直至20世纪末，一直处于平稳发展的状态。随着新科技革命的兴起，大科学装置呈现迅速发展的新态势。世纪之交开始，各国纷纷制定国家大科学装置发展规划，对大科学装置建设进行了规模庞大且稳定的投入并产生了非常显著的效果。大科学装置已日益成为重大原始创新的重要载体，成为世界科技强国争相布局建设的重点。

  我国当前大科学装置的发展态势与国际发展态势基本一致，但具体建设的起步要晚于世界科技强国。以20世纪80年代北京正负电子对撞机的建成为契机，我国在大科学装置领域开始大量资金的持续投入，陆续兴建了中国遥感卫星地面站和兰州重离子加速器等设施。我国在《国家重大科技基础设施建设中长期规划》中提出“到2030年，基本建成布局完整、技术先进、运行高效、支撑有力的重大科技基础设施体系”。未来一个时期，我国大科学装置建设将迎来快速发展时期。

  大科学装置不仅拥有科学技术发展和服务社会经济发展需求的重要意义，对于整个社会来说也有促进公众理解科学技术、提升科学技术人员荣誉感和公众自豪感等方面的意义，即大科学装置具备极其重大的科普价值。本研究综合考察了国际上有代表性的大科学装置的科普功能，了解国外机构在运营大科学装置过程中所进行科普工作的方法，认识大科学装置科普工作的特点，以便为我国大科学装置的科普功能发挥提供借鉴。

  本文选取了比较具有代表性的国际大科学装置所属机构，就其针对大科学装置科普功能发挥的机制进行比较分析，分别是资源充裕的美国国家航天局、预算不足但充分利用大科学装置形象的美国国家射电天文台、基于大科学装置成就开展科普的国际组织欧洲核子研究组织、科学家直接参与科普的国际热核聚变实验堆计划、发展受限需要公众支持的日本高能物理研究所。

  美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，简称NASA，又被译为“美国航天总署”），是美国联邦政府的一个政府机构，负责美国的太空计划，其领导开展的项目包括阿波罗登月计划、天空实验室（Skylab）空间站等。

  NASA并非单一机构，而是总部位于华盛顿，下辖十几个大型科研与实验基地，并与许多大学、科研机构、基金会以及美国联邦政府多个部门紧密合作的大型科研与应用综合体。其负责运营的大科学装置包括国际空间站、喷气推进实验室、约翰逊航天中心等。按照美国2018财年的预算案，NASA在2018年所得预算拨款为207亿美元。在庞杂而完善的机构、充沛的财政预算、丰富的人力资源、广泛的大学与机构合作的基础上，NASA重视社会形象的营建，在面向公众科普等方面取得了很大成功，并凭借极佳的公众形象在争取预算时取得很大优势。其主要开展的活动包括以下七方面内容。

  科学基地的开放日活动。NASA下属的众多研究机构有对外开放日的传统。例如，喷气推进实验室在每年的五月、六月或十月的周末会有一次开放参观日，届时会邀请公众参观实验室设备，并观摩实验室科学技术的现场展示。

  博物馆建设。NASA于2003年创建了NASA博物馆联盟，由喷气推进实验室等机构牵头，旨在为博物馆，天文馆，游客中心和其他类型的非正式教育者提供展览材料、专业发展以及最新科技活动的相关信息。该联盟目前成员机构已超过500个，成员可通过该联盟获取NASA的一系列科普资源。

  设立教育中心。NASA下属的多个研究机构还建立了教育中心。如喷气推进实验室每年为教师和学生提供实习与奖学金机会，其中甚至包括高中生。实习生可以通过NASA的相关计划，在合作大学及NASA机构导师的帮助下获得在NASA相关机构的实验室学习与研究机会，其范围涵盖了包括机器人、行星科学、航天工程学、天文物理学等科学与技术领域。

  注重新闻报道与影视。NASA非常重视公众形象的塑造，设立了“首席信息官”（CIO）职务，并设立CIO办公室，在涉及重大项目、重要天文现象时，常派出具有专业知识且熟于应对媒体的专家与新闻媒体合作制作科普性质的新闻节目。NASA协助制作了数以千计的影视作品，如《天地大碰撞》《生活大爆炸》等，并在众多科幻电影作品中提供指导支持，甚至动用零重力飞机、模拟航天器等设施进行帮助，很好地向公众展示了这些大装置项目的意义与作用。

  参与图书出版。NASA参与出版了包括科技历史、天文学等领域在内的科普性质的书籍，例如，与美国国家地理杂志合作出版的《国家地理太空探索全书》以及《阿波罗：一部看得见的航天史》等科普类书籍。同时，凭借自身的形象招牌为相关图书进行推介。

  重视网站运营。NASA在网站建设方面非常重视，通过精心打造在线平台、重视资源共享等方式，营建出了经典科普平台。主要科普、宣传信息以图片、在线视频为主，文字极少。NASA的网站提供天体、飞行器、研究场景，尤其是各类科技装置的在线高清图片、超高清图片下载，还提供电子书、铃声等文件的下载；此外，在线视频、播客等媒体形式也被广泛运用。

  利用社交媒体与流媒体传播。NASA非常重视各类新兴媒体。在其官网上便有美国国家航天局及其下属的各大科研机构的Facebook、Twitter、Instagram等社交媒体链接，官网上甚至还有在线直播平台。其众多机构在社交媒体上非常活跃，会在重要日期会发布关于科技史、科研动态等方面的资讯，在某些重要大科学装置运行过程中提供实时信息。例如，国际空间站（ISS）上有面向太空或地球方向的直播，观众可通过视频直播体验在国际空间站俯瞰地球或是星空时的美景。这些直播视频不仅出现在其官网及社交媒体频道上，也开放视频流给第三方使用，甚至我国的一些直播平台也对其进行直播。其科普与宣传效果可谓显著。

  美国国家射电天文台（The National Radio Astronomy Observatory，简称NRAO）成立于1956年，是美国国家科学基金会资助的从事射电天文研究的机构，总部位于弗吉尼亚大学，在位于西弗吉尼亚州绿岸的国家无线电宁静区内建有迄今为止世界已建成的最大的全可动射电望远镜——100米口径的绿岸望远镜（Robert C. Byrd Green Bank）。在新墨西哥州的圣阿古斯丁平原，国家射电天文台拥有甚大天线阵（Very Large Array，简称VLA），由27台25米口径的天线组成，是世界上已建成的最大的综合孔径射电望远镜。该机构曾在天文观测、天体物理学研究、航天工程等领域发挥重要作用，其拥有的众多巨大射电望远镜也曾长期作为美国天文学的标志性建筑物。

  NRAO所运营的众多巨大射电望远镜一直是其用于进行科普教育的重要形象。与美国国家航天局类似，美国国家射电天文台重视形象宣传与科普，其官方网站在建设上，重视科普文章及图片的发布，由专业图片处理机构对各类图片进行制作、渲染，并在Instagram等社交媒体上发布，树立形象，宣传最新科研成果。同时各大观测基地都定时开放，供游客参观，且对未成年人免费。

  NRAO组织了许多极具特色的公众参与科学活动，其中最为成功的是SETI@Home计划。SETI@Home计划由康奈尔大学领头，利用阿雷西博天文台（Arecibo Observatory）位于波多黎各的阿雷西博的直径350米的阿雷西博射电望远镜获取的无线电信号，动员民间的计算机算力来进行外星文明信号的搜寻。这个项目一开始是为了解决由于预算不足无法长期使用超级计算机而采取的便宜之计，但是却取得了非常好的科普效果，并且有大量国际用户参与SETI@Home，使地外文明搜索计划及其相关科学理论被广泛传播。

  欧洲核子研究组织（European Organization for Nuclear Research，简称CERN）是世界上最大型的粒子物理学实验室，位于瑞士日内瓦西部接壤法国的边境，成立于1954年9月29日。CERN主要研究粒子物理学，即物质最基础层面的规律，有21名成员国，除以色列外，全部为欧洲国家。

  CERN拥有一系列大型科学装置，如世界上最大的粒子加速器设施大型强子对撞机（LHC）。拥有如此强大的设施，欧洲核子研究组织吸引了全世界的科学家来此进行科研活动，取得了一系列重大科研成果。如中性流的发现（1973年）、W及Z玻色子的发现（1983，UA1和UA2，1984年诺贝尔物理学奖）、多丝正比室的发明（Georges Charpak，1992年诺贝尔物理学奖）、希格斯玻色子的发现（2013，被称为“上帝粒子”）等。这使得CERN在国际高能物理学界成为毋庸置疑的重要中心，在面向公众进行科普宣传时也有巨大的优势。

  在CERN园区，主要的对外开放设施是科学与创新之球和粒子物理学博物馆。前者是一个高27米、直径为40米的球形建筑，象征着地球。在建筑物的一层的“粒子的宇宙”展览将带领游客深入了解粒子世界的秘密，探寻宇宙大爆炸的奥秘，由于其大科学装置深埋于地下，也少有图片、视频之类作为吸引媒体与公众视线的工具，欧洲核子研究组织充分利用自身取得的多项重大科研成果优势，利用公众对粒子物理学的高精尖印象，树立自己的形象，吸引公众，进而开展科普。其科普工作主要通过面向学生和教师的科学教育活动，面向所有公众的科普展览、科普活动以及出售的科普类周边产品，官方网站三个途径展开。由于欧洲核子研究组织是欧洲各国合作的科研机构，在语言方面，它重视各语言版本，尤其是英语和法语的科普资料的编制和传播。

  国际热核聚变实验堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，简称ITER）计划是当今世界最大的大科学工程国际科技合作计划之一，也是迄今为止我国参加的规模最大的国际科技合作计划。ITER是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称“人造太阳”，是为满足人类日益增长的能源需求而建设的大科学装置。国际热核聚变实验堆装置反映了国际聚变能研究的最新成果，美俄日欧中等多国参与合作，综合了当今世界各领域的一些顶尖技术，产生了广泛的国际与社会影响。ITER计划的科学活动及科普工作的开展涉及政商学多个领域的合作，建立了良好的沟通交流机制，并定期举办国际会议，以方便信息更好地传播和交流。

  在传统媒体、网络媒体等途径中，ITER计划通过推出优秀科学家进行理论解说等形式，在媒体与公众间获得了非常良好的形象。科学家不仅要负责接待世界各地来访的公众和媒体，定期举办前沿物理知识讲座，还要翻译官方杂志，更新ITER科普网站ITER Mag，向社会提供科学咨询服务，回应质疑和批评。

  园区内设立了由娱乐景区、主题展馆、球幕影院三部分构成的公众参与区，以数字化的形式模拟ITER运行的原理，每年吸引了数以万计的公众前来参观学习。每个周末的科学之旅活动还组织家庭参观者携带家人浏览基地风光、免费观看科学演出等，受到普遍欢迎。ITER计划不断向公众阐述“人造太阳”等项目对人类社会发展的巨大意义，在获得国际认可度、提升公众形象的同时，也向公众进行了良好的科普教育。

  ITER计划广泛利用多种媒体宣传平台，如Facebook、 Wikipedia 等，还建立了自己的科普网站：ITER Mag，不定期向社会公布最近项目最近进展情况、科研成果以及外开放的信息等，被西方媒体作为重要的科技信息来源。宣传内容还涉及科学共同体、政府、媒体等机构，关于ITER前沿技术、资金支持、媒体报道等。这样的宣传为ITER装置的科普营造了良好的舆论环境，产生了巨大的社会影响力。2006-2013年，仅仅就引用“ITER”为核心话题的出版物种类就有上万种，其中包含关于ITER核心项目建设、核心峰会、活动等相关信息。

  1955年，东京大学原子核研究所建成了60英寸的回旋加速器，不久后又建成了电子同步加速器。1971年，日本政府在筑波成立科学城，规划国立高能物理研究所（High Energy Accelerator Research Organization，简称KEK），建造大型加速器，并开展跨国合作研究。之后，1985年，在相关方的高压下，这些大型加速器被迫拆除。然而日本国内关于重建大型加速器的呼声一直存在。KEK的大科学装置早已被拆除，并没有任何大型装置的形象支撑，缺乏庞大的资金支持以及广泛的国际合作基础。但是在其内在动因的驱使下，仍然存在着一定的科普与宣传需求。它进行科普活动主要依靠其他机构的合作，尤其是日本国立科学博物馆。

  日本国立科学博物馆是综合科技馆，历史悠久，具备一定国际影响力。日本国立科学博物馆为传播加速器的科学知识，在馆中设有加速器部件的展示专区。其中包括“二战”后日本最初建立的加速器的离子加速箱以及加速器模型。博物馆对这些展品的来源、历史、功能、科学贡献等进行详细的说明和文字记录，方便公众对大科学装置有直观了解。博物馆还设置了体验专区，让参观者体验粒子加速器的基本原理。

  KEK与日本国立科学博物馆借助“诺贝尔奖”的名望向公众进行宣传，设立了诺贝尔奖展示专区，一方面利用公众对诺贝尔奖的高度关注和对科学家的崇敬之情，将公众吸引到展示加速器的场所；另一方面，合理利用加速器这样的大型科学装置，激发公众了解其知识原理和发展历史的兴趣，宣传加速器的建造对社会的贡献。

  KEK在常设展馆中设有“科普广场”，公众无须预约可免费参观，能够学习到加速器的运动结构和基本粒子的相关知识，还可以观察到宇宙射线，同时，在小剧场播放KEK的发展历史，包括其从1971年成立至今的大型加速器从制造到运行到停运再到改装之后继续运行的历史。KEK还提供由研究者对加速器及测定装置的实物进行讲解的参观机会，每年9月还会举办大型的公众开放日活动，开放平时不公开的实验装置和设施，并邀请著名的研究者来演讲。此外，还有面向儿童开设的体验项目。

  以上选取的案例中大科学装置在科普工作中所采取的模式和途径可以涵盖大多数大型科研机构在其大科学装置的科普工作中所面临的情形。各家机构根据其目的、资源的不同，所采取的科普方法各有千秋。这是由其科普动因、目的，及其科普资源基础所决定的。

  美国国家航天局（NASA）是充分利用自身具有的各项资源构建全方位的科普平台系统，是在资金等条件充沛情况下的典型案例。美国国家射电天文台（NRAO）则是预算不充裕但具备良好大科学装置基础的案例。欧洲核子研究组织（CERN）的科普切入点是利用大科学装置取得的重大成就，是传统大型科研组织的大科学装置科普的典型。国际热核聚变实验堆（ITER）是涉及众多国家的重大国际合作项目，在这一事实基础上，ITER计划充分利用各国的投入，使各国分别对ITER的大量投资进行公众宣传，达到科普目的。日本高能物理研究所（KEK）是在大科学装置发展受限的情况下，为争取建造大型加速器等装置争取公众支持而进行科普活动，其可利用的资源十分有限。但是在这种情况下，KEK与博物馆合作，通过“诺贝尔奖”的知名度吸引公众关注，进而达到科普与宣传的目的。

  一是具备清晰的科普动机与目的。为争取预算而向公众解释其耗费高昂的大科学装置的意义，这是国外许多具有大科学装置的科研机构进行大科学装置科普工作的直接动机。其目的在于提升相关机构的公众形象，为科学技术的发展提供助益。

  二是设立专人应对媒体与公众。为向公众解释项目的巨额投资，NASA、ITER等机构都设有专项机构，主要负责面对新闻媒体与舆论公关等工作，向公众进行解释与宣传。其工作人员专业应对媒体与公众，擅长以通俗易懂的形式向公众科普，并在图片分享、视频直播、短视频等新兴平台上占据宣传高地。

  三是重视社会形象的打造。大科学装置所属机构大多重视其在公众中形象的树立，打造其公众形象。例如，通过其产生的重大科学发现、技术突破、诺贝尔奖得主等对公众确立其自身的科技权威形象。公众对机构权威性的认同是接受其科普宣传的心理基础。

  四是重视青少年科普。上文提到的知名大科学装置大多都面向青少年和学校开放，推动大科学装置机构的科普工作深入大学与中学。部分机构还提供实习机会与奖学金，鼓励大学生与中学生在机构导师的指导下学习，甚至提供给青少年使用二线设备（例如旧的射电望远镜等）进行学习与研究的机会。

  五是重视公众参与科学。大科学装置所在机构往往会通过一些游戏、活动等吸引公众参与。例如，使用大型射电望远镜搜寻地外文明的SETI项目成为了美国家喻户晓的科学项目，其中SETI@Home项目科普成效显著。通过吸引公众利用家用电脑等设施参与SETI计划，促使参与公众主动了解射电望远镜与搜寻地外文明计划的相关知识，达到了良好的科普效果。

  六是与文化产业共同提升。大科学装置所在机构乐于让大科学装置在影视作品中出镜，协助制作了数以千计的电视剧、纪录片、电影等作品，其中包括许多脍炙人口的影视作品，提高了机构的出镜率。电影业也在影视资料修复、图像处理等方面对大科学装置科研机构的项目提供了帮助，形成了共同提升的良性循环。

  七是与博物馆等机构合作打造联动平台。一方面大科学装置为博物馆提供了大量的展品和素材，例如，NASA及其下属各机构成立了NASA博物馆联盟，为社会提供大量科普信息。另一方面，知名博物馆也为大科学装置提供了展示的平台，如日本高能物理研究所（KEK）与日本国立科学博物馆开展深入合作，利用博物馆为大科学装置建设的重要意义做宣传。

  八是通过新技术新媒体实现信息化网络化共享化。大科学装置所在机构大多建立了专门的网站，并建立了一套保障科学技术的客观、真实、及时等科普数字化的管理制度，快速传递科普信息资源，实现跨地域、跨行业、跨学科资源的有效利用和共享，体现科普的公益性、公平性以及对社会的责任感。

  以上各科研机构利用大科学装置进行科普活动的科普要由科普动力、资源基础、科普路径共同决定。这几个因素是国外各大机构在大科学装置科普活动中都有明显体现的，我国大科学装置科普活动中也应当予以适当参考。

  我国大科学装置建设已经取得了显著进展。截至2017年，我国投入运行和在建设施总量近40个，总体呈现“技术更先进、布局更完整、运行更高效”的发展新态势。《国家重大科学技术基础设施建设“十三五”规划》提出，到2020年，重大科学技术基础设施投入运行和在建设施总量55个左右，基本覆盖重点学科领域和事关科技长远发展的关键领域。但是，在科普功能的开放开发中还有一些值得注意的问题。

  一是现有科普内容过于学术，公众难以理解。大科学装置一般与科研机构的前沿科研活动相关，与公众日常生活的关系度不高。而且，大科学装置所蕴含的科学原理比较复杂，一般公众难以理解。而现有大科学装置的对外开放，大多是学术环境展示，缺少给公众看的意识，过于学术，缺少与公众平等交流互动。

  二是开放程度低，开放难度大。大科学装置的开放存在一定的客观困难：许多大科学装置深埋于地下、建设在荒漠与深山老林之中；有些大科学装置由于工作原理，需要远离人群干扰；一些科研单位出于安全、保密等方面的考量，客观上无法开放参观。部分大科学装置的运行管理机构也因此放松了科普的意识，没有通过科普读物、图片视频展示、数字化展示等方式发挥其科普功能。目前仅少量大科学装置承担了青少年科技教育的功能，总的来看科普展示深度不够，科普功能没有正真获得有效发挥。

  三是科普手段单调，常态化机制尚未形成。目前，国内大科学装置的科普形式单一，科普产品研制能力弱，科研机构在科普工作的方法创新上动力不足。各专业部门网络科普资源独立运行，网络科普资源平台缺乏整合，难以实现共建共享。现有活动大多是围绕全国科普日、全国科技周、中科院公众开放日，特定专业纪念日（环境日、荒漠化防治日等）开展。科普工作的组织机制保障存在缺位，缺少总体统筹和长期规划，持续性、常态化、长效性不足。

  四是专业科普人才缺乏、经费短缺，科普工作尚未专业化、产业化。目前国内具有大科学装置的科研机构的科普工作通常由其工作人员兼职进行讲解、展示等工作，科普能力偏弱、缺乏技巧，专业科普、宣传人才存在缺口。由于科技计划项目没有列支科普经费，大多大科学装置属于自筹有限资金开展科普工作，缺少体制机制支撑。科普活动的丰富性、多渠道性、影响力等仍有巨大提升空间。

  基于以上总结分析，从科普动力、资源基础、科普路径等角度分析对我国大科学装置的科普工作的启示与借鉴，试图为解决我国大科学装置的科普工作中存在的问题提供相关建议，促进我国大科学装置科普工作良好发展。

  切实的动机是大科学装置所属机构开展科普工作的最根本动力。国外成功的大科学装置科普活动的最主要动机是为了争取资金、确保机构的顺利运营。通过科普活动，向公众传播科普知识，使公众、官方了解科学，进而支持投资进行科研活动。我国在鼓励大科学装置的科普活动时，应当首先通过管理制度、项目合同等明确大科学装置所属的科研单位在科普工作中的主体性，强化科普意识。如ITER在组织协议中就明白准确地提出，ITER相关办公机构应促进公众理解“聚变能”，为促进公众理解科学发挥非消极作用。只有相关科研单位有切实的动机去推动科普活动时，大科学装置的科普工作才会真正地开展下去，而不是流于形式应付考核。为此，需要相关部门充分的发挥决策智慧，构建大科学装置所在的科研机构与其科普活动的内生动力，而不是将科普工作作为由政府或其他部门机构布置的任务。

  从某些方面来说，科普工作的成效是与其物质基础条件紧密相关的。科普的物质基础条件，不仅包括科普主体所拥有的大科学装置、科普设施等等，还包括与之相关联的各类媒体、影视产业、文教产业等。通过前述案例分析可知，大科学装置科普功能的实现不仅与科研机构的物质条件有关，更与传媒产业、影视工业、网络建设等方面的发展水平密切联系。对大科学装置科普的物质基础层面的重视不应仅局限于大科学装置及科研机构本身，而应着眼于整个社会的相关产业高质量发展水平，重视与科技、科普相关的影视传媒教育等产业的发展，重视科研机构与社会媒体、影视产业的互动，重视科技史学科与博物馆、科技馆的建设。

  多元互动的科普形式是国外大科学装置做好科普工作的重要经验。应鼓励承担大科学装置建设运行的科研机构利用各项资源开展科普形式的尝试与创新，积极尝试新媒体和新的表现形式，改变传统的单一文字说明的模式，激发公众对科学的兴趣。重视科普专业人才队伍的建设，鼓励科学家在科学传播中发挥更大的作用，设立专门的科学传播训练课程提升科技工作人员的科普能力，推动科普工作的专业化甚至产业化。