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                        基于大科學裝置科普功能開發應用的實踐探討

                                                  姜聯合 

一.大科學裝置科普功能開發應用是創新科研與科普雙輪共同發展的戰略要求

（一） 重大科技基礎設施是國家科技水平和綜合實力的重要標志

      國家重大科技基礎設施是指為提升探索未知世界、發現自然規律、實現科技變革的能力，由國家統籌布局，依托高水平創新主體建設，面向社會開放共享的大型復雜科學研究裝置或系統，是長期為高水平研究活動提供服務、具有較大國際影響力的國家公共設施^[1]。其科學技術目標必須面向國際科學技術前沿和國家重大需求，為國家科學技術進步、國防建設與社會經濟的發展做出戰略性、基礎性和前瞻性的貢獻。20世紀中葉以后，科學發展的一個重要特征是重大科技基礎設施的出現。

      重大科技基礎設施為探索未知世界、發現自然規律、實現技術變革提供極限研究手段,是大型復雜的科學研究系統，是突破科學前沿、解決經濟社會發展和國家安全重大科技問題的物質技術基礎。在一定程度上代表國家科技水平、創新能力和綜合實力，是世界科技強國的重要標志，是建設國際科創中心的基礎設施,它的發展狀況是國家科技水平和綜合實力的重要標志之一。

      近幾十年來，科學研究不斷地向新的深度和廣度拓展，前沿科學問題的復雜性已經大大超出了常規的、實驗室規模的實驗技術能夠解決的范圍，而且往往也不是單一學科的技術能夠勝任的，重大的科技突破越來越依賴于大科學裝置。如科學家要在極低溫、強磁場、超高壓等極端實驗條件下探索新世界，離不開極端條件的實驗平臺。大科學裝置作為顯著提升相關領域實驗研究能力的重大科技基礎設施，能夠提供最尖端的多學科研究手段，對取得重大原創性科學成果具有不可替代的突破作用，對交叉、新興學科的發展以及突破高新技術瓶頸具有強大的支撐能力，能夠持續地為技術創新和戰略性新興產業發展提供強大動力。

     2015年10月26日，習近平總書記在《關于〈中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十三個五年規劃的建議〉的說明中強調，“提高創新能力，必須夯實自主創新的物質技術基礎，加快建設以國家實驗室為引領的創新基礎平臺”[2]。

（二）大科學裝置科普功能的開發是國際科創中心人文軟實力建設的保證

      科學技術作為人類智慧的結晶，不僅創造了巨大的生產力，也形成了以科學知識為基礎、以科學方法為支撐、以科學思想為核心、以科學精神為靈魂的先進文化，即科學文化，科學文化在現代化進程中對人類社會價值觀念、道德意識、思維方式、生活模式和行為規范等產生深刻影響，為人類文明進步提供重要的思想源泉、物質基礎、技術手段和有效載體[3]

     科技自主創新能力是國家核心競爭力的“硬實力”，全民科學素質是國家核心競爭力的“軟實力”。科技成果只有為全社會所掌握、所應用，才能發揮出推動社會發展進步的最大力量和最大效用，科技創新包括科研的創新和科學普及的創新。大科學裝置作為前瞻性科學研究的載體，為科學普及提供了重要的科技資源。從科學文化傳播的角度看，科學研究的有效性在于創新知識更加廣泛的傳播和交流[4].大科學裝置所構建的平臺不僅是國際科創中心建設的主角，其科普功能的開發也是國際科創中心人文軟實力建設及可持續發展的保證。

      大科學裝置科普功能的開發是科學與教育、科學與普及、科學與文化連結的紐帶，是國際科創中心可持續發展的軟環境，是實現科技創新兩翼 持續發展的保證。 大科學裝置是科學技術普及工作的重要載體，是為公眾提供科普服務的重要平臺，具有鮮明的公益性特征。公眾通過利用各類大科學裝置，了解科學技術知識，學習科學方法，樹立科學觀念，崇尚科學精神，提高自身的科學素質，提升應用科學技術處理實際問題以及參與公共事務的能力。大科學裝置科普功能的開發，可以滿足公眾提高科學素質的需求，實現科學技術教育、傳播與普及等公共服務的公平普惠，對于全面貫徹落實科學發展觀，建設創新型國家，實現全面建設小康社會的奮斗目標都具有十分重要的意義。黨的兩個百年的奮斗目標指出：促進科技與文化的融合，發展新型文化業態，提高文化產業規模化、集約化、專業化水平，構建和發展現代傳播體系，提高傳播能力。大科學裝置科普功能的開發建設是科學與文化的結合，是全面提高國民科學素質的重要載體。

      科技硬實力產生于科技智力的軟實力和巧實力，如何在科普工作中融入科學精神、科學思想、科學方法是最高境界的科普工作，大科學裝置具備這個層面的能力和特色定位，其科技資源服務科普工作有巨大潛力和能力。

二、中科院大科學裝置及自主研制科學儀器科普功能的應用

       中科院大科學裝置及自主研制科學儀器不僅推動科學進步，而且為科學普及提供了平臺資源。

（一）中科院大科學裝置及科學儀器自主研制引領國際科學前沿

        在大科學裝置群的建設中，中科院已建成大科學裝置23個，其中對外開放21個，包括公共實驗平臺5個、專用研究設施9個、公益基礎設施7個；另有2個涉密，暫時不對外開放。公共實驗平臺有：合肥同步輻射裝置、上海光源、散裂中子源、強磁場實驗裝置、國家蛋白質科學研究（上海）設施、武漢國家生物安全實驗室。專用研究設施有：北京正負電子對撞機、蘭州重離子研究裝置、全超導托卡馬克核聚變實驗裝置、神光Ⅱ高功率激光實驗裝置、500米口徑球面射電望遠鏡、郭守敬望遠鏡、大亞灣反應堆中微子實驗、X?射線自由電子激光試驗裝置。公益基礎設施有：中國遙感衛星地面站、遙感飛機與航空遙感系統、子午工程、BPL?/?BPM長短波授時系統、“實驗1”科學考察船、“科學”號海洋科學綜合考察船、中國西南野生生物種質資源庫。中科院大科學裝置，與國際同類大科學裝置相比，一些設施上已具備一定的前瞻性和唯一性^[5]。在科學儀器的研制中，中國科學院實現自主創新，開展了關鍵部件研發、科學儀器研制、大型科研裝備建設的整體構架，自主研制的科學儀器在基礎科研、大科學裝置及戰略高技術領域均有廣泛應用，20項自主研制的科學儀器中有 10余項技術指標達到了國際先進水平，一些成為世界唯一。其中包括：面向世界科技前沿自主研制了6項科學儀器，包括基于可調極紫外相干光源的綜合實驗研究裝置（大連相干光源）、光電融合超合超分辨生物顯微成像系統、太赫茲超導陣列成像系統、綜合極端條件實驗系統、超高分辨寬能斷光電子實驗系統——上海光源“夢之線”、新一代厘米-分米波射電頻譜日像儀---明安圖射電頻譜日像儀。面向國家重大需求自主研制了7項科學儀器，包括復現高超聲速飛行條件的激波風洞、深紫外固態激光源前沿裝備研制、大型低溫制冷設備、大型高精度衍射光柵刻劃系統、4米量級高精度sic非球面反射鏡制造系統、高性能條紋相機的研制、深部資源探測核心裝備研發。面向國民經濟主戰場自主研發了 7項科學儀器，包括500MHz超導赫茲共振波譜儀的工程化開發、用于新型航空發動機性能提升研究的飛秒激光設備研發、分布式動態放射性探測成像系統、光電同步腦活動檢測儀、用于人體肺部重大疾病研究的磁共振成像儀器、全自動干細胞誘導培養設備研制、高效能低成本多尺度離散模擬超級計算應用系統

       北京地區大科學裝置集群平臺共建有21個大科學裝置 ，如表1所示。預計從2021年起，大科學裝置將陸續建成投入運行，到2025年，在建的5個大科學裝置也將全部實現投入使用^[7]。

表1 北京地區大科學裝置一覽

（二）大科學裝置科普功能的應用實踐

       大科學裝置科普功能的開放開發是促進科學與文化融合的要求，是全面提升我國公民科學素質的重要舉措，是國內外科學研究成果快速發展為全社會應用的必然結果，也是國際科創中心的重要組成部分。

      中科院對外開放大科學裝置21 個，一些大科學裝置已成為國際科普示范基地，開展了日常科普開放功能、參與了國家及中科院的重大科普活動，如，中科院公眾科學日、全國科技周、全國科普日等活動；一些形成了科學教育基地，開展了對青少年的科學教育培養，也為一些科學研學活動提供了重要的支持；在中科院科學成果年度巡展中，大科學裝置也獨占一角，獨領風騷，以科普展品的方式傳遞著科學原理、科學精神；更深層次的普及，通過科學大院公眾號，開放傳遞科學內涵；一些也駐立于國際重大展項中，如世界園藝博覽會中，西南種子資源庫平臺內容的展出；一些建設了常年對外開放的科普展廳；編寫了大科學裝置成套書籍等。

      根據中科院關于大科學裝置的調查中顯示，大科學裝置延展了科學普及功能 ，在科普功能的延展及發展上目前表現不很均衡，一些大科學裝置基地已成為 “國家科普示范基地”、“全國科普教育基地”和“首批中國十大科技旅游基地”。一些在經費、人員、科普方式等科普要素上還嚴重匱乏。如：專職的講解人員；科普活動所需的設備和場地；穩定的科普經費支持等。調查顯示：已成為科普基地的、有固定科普實施的，表現出制度化的科普功能應用，除了承接國家固定的開放以外，也自主開展特色科普活動、科技教育等。而沒有成為科普基地的大科學裝置，主要承擔國家的固定開放，制度設施上還沒有成形。專業的科普團隊和先進的科普理念、每年固定的經費支持，是大科學裝置持續開發科普功能的必須要素。

三、大科學裝置科普功能開發應用的未來前景

       有效挖掘大科學裝置設施的科普功能是科技為民，建設創新型國家的重要組成部分，在注重科技是生產力直接服務于社會經濟發展的同時，在全社會形成一種讓公眾了解理解科學支持科學氛圍，科技成果展示和科普工作對國家戰略同樣是非常重要的。科技經費投入，成果產出，推動社會發展是硬實力的體現，科普則是科技發展的輻射外溢的軟實力的重要體現。大科學裝置在展示科學體驗環境、具象表現科普手法、由淺入深生動形象傳遞科學知識、表達科學思想方法上有獨特優勢， 集中展現可使科普效應疊加倍增。

       根據問題導向，在科普功能的開放和開發中，應注重科學傳播功能反芻科研工作機制的建立，在科普功能延展、內容更新，創性能力上應有相應提升對策，在科普形式及科學文化傳播中形成有效的連結，對各類科學傳播功能進行分類定位，提升科普能力的工作方案和標準。

包括1）建立國家重大科研專項、重大工程項目、重大基金研究項目“重大項目科普專項基金”;2）建立科研結余經費重新納入預算開展科普工作的體制機制;3）建立科研人員與工作內容對稱開展科普工作的考評體制;4）建立學術期刊定期刊登科普文章的體制機制政策;5）建立大科學裝置長期開放經費補償機制;6）大科學裝置與專業科普組織、社會團體、區域經濟模塊共同實施資源開發、創新更新機制;7）建立科學傳播組織、區域經濟發展組織與國家科技計劃項目合作開展大科學裝置開放優化的工作的制度和機制; 8）制定各類大科學裝置科學傳播功能分類定位，提升科普能力的工作方案和標準; 9）在科學文化、科學精神內涵指導下,頂層設計的科普培訓方案; 10）制定不同功能定位專項和綜合科普工作培訓方案; 11）科普專業隊伍和人才的科普培訓; 12）大科學裝置開放優化功能，科普、文化、經濟連結網絡聯盟共建。

參考文獻

[1] 國家發展改革委、 財政部 、科學技術部、 國家自然科學基金委員會.國家重大科技基礎設施管理辦法.發改高技〔2014〕2545號.

[2] 習近平.關于《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十三個五年規劃的建議》的說明. http://www.xinhuanet.com/fortune/2015-11/03/c_1117029621.htm［2017-08-26］.

[3] 白春禮.弘揚科學精神，發展科學文化。求是，2012,6.http://www.qstheory.cn/zxdk/2012/201206/201203/t20120315_145640.htm.2019-10-24

[4] 姜聯合，科技期刊是科學文化傳播的重要科技資源平臺。中國科學院自然科學期刊編輯研究會第22次學術研討會論文集，2012-11-16 在線出版

[5] 中國科學院重大科技基礎設施網站http://lssf.cas.cn/

[6] 中國科學院科學儀器自主研制，中國科學院院刊，2018（增刊1） ,14-92

[7] 子午工程二期啟動建設-懷柔科學城五個大科學裝置全部開工，全國科技創新中心（公眾號），2019-7-29