Physics in the Public Square: University Extension as a Strategy for Integrating Physics Education and Science Communication

本研究证明，一项让本科物理学生在公共空间设计并展示低成本教学实验的大学推广活动，通过促进学生学习、培养沟通能力以及在社区中激发科学好奇心，有效地弥合了学术界与社会之间的鸿沟。

要点

想象一所大学，它不是书籍与紧闭大门的堡垒，而是一座巨大而友好的厨房，其中的厨师（学生们）正在学习烹饪。通常，他们在厨房里练习食谱，但本文描述了一个特殊的日子：他们将烹饪带出厨房，来到城镇广场，与所有人共享盛宴。

以下是“公共广场中的物理学”故事的简明阐述：

问题：“科学之墙”

对许多人而言，物理学感觉像是一种只有少数人能理解的秘密代码。它显得抽象、充满令人畏惧的数学，并与现实生活脱节。然而，物理学实际上无处不在——就像一种看不见的胶水，将我们的世界粘合在一起，从手机屏幕的工作原理到船只如何漂浮。

问题在于，学校往往缺乏展示这种魔力的工具（例如先进的实验室）。因此，人们认为科学枯燥或过于艰深。

解决方案：快闪科学集市

为了打破这堵墙，巴西一所大学（UEMASUL）的一群未来物理教师决定将课堂搬到户外。他们没有在教室里坐着，而是在因佩拉特里斯的文化广场（Praça da Cultura）设立了一个“科学集市”。

食谱：

• 厨师：来自三个不同物理课程（物理 I、III 和 IV）的学生。
• 食材：他们没有使用昂贵的高科技实验室设备，而是利用廉价、日常的物品搭建实验，如塑料瓶、电线、镜子、磁铁和气球。这就像用剩菜制作出 gourmet 大餐。
• 菜单：他们创建了 12 个不同的“站点”，展示力学（物体如何运动）、电学和光学。

使命：教师培养

这不仅仅是向公众展示有趣的把戏，更是学生的训练场。

• 挑战：学生们必须向普通人——孩子、祖父母和邻居——解释复杂的概念，而这些人对物理学一无所知。他们不能使用行话；必须说“人话”。
• 结果：通过教导他人，学生们学会了如何将课本知识与现实生活联系起来。他们认识到，成为教师不仅仅是掌握事实，更是让他人理解这些事实。

品尝测试：结果如何？

团队询问了 52 位访客（“品尝者”）的反馈。结果令人满意：

• 97% 的人表示，这些解释帮助他们理解了科学。
• 81% 的人将解释评为“优秀”。
• 100% 的人表示希望举办更多此类活动。
• “顿悟”时刻：人们意识到，物理学不仅仅是一门学校科目；它是他们日常现实的一部分。有人指出：“实践中的物理学展示了我们的现实与科学之间多么紧密相连。”

大局观

该论文认为，这种方法实现了双赢：

1. 对社区而言：科学变得不再可怕，更加有趣。它将一个“谜团”变成了可以触摸和玩耍的东西。
2. 对学生而言：他们成为更好的教师，能够适应任何情况，利用创造力在资源有限的情况下解决问题。
3. 对大学而言：它证明大学的职责不仅仅是将知识保留在围墙之内，而是与社区分享。

简而言之：本文描述了一项成功的实验，未来的教师们利用简单、低成本的工具有效地将公共广场转变为课堂。他们证明，当你把科学从课本中解放出来，交到公众手中时，从孩子到教师，每个人都能学到一些新颖而令人兴奋的东西。

技术摘要

技术摘要：“公共广场中的物理学：大学推广作为整合物理教育与科学传播的策略”

问题陈述
本文探讨了物理学被普遍视为一门抽象、数学密集且与日常生活脱节的科学这一持久观念，这种观念在高中生和公众中普遍存在。由于基础设施限制和教师培训不足，基础教育中实验活动的匮乏加剧了这一认知。此外，人们已认识到需要将物理教育推向大学围墙之外，以培养科学文化，并展示物理现象在日常生活和技术中的相关性。在巴西背景下，这一挑战由机构授权（第 CNE/CES 7/2018 号决议）所框定，该决议要求本科课程将推广活动（至少占工作量的 10%）与教学和科研相结合，以促进具有社会参与意识的专业实践。

方法论
本研究报告了一项名为“公共广场中的物理学”的外展活动，该活动于 2025 年 11 月 22 日在巴西马拉尼昂州因佩拉蒂尔市的库尔特拉广场（Praça da Cultura）实施。该活动由马拉尼昂州托坎廷斯地区州立大学（UEMASUL）物理教师教育项目的本科生设计并执行，具体参与者为注册物理 I、III 和 IV 课程的学生。

• 设计：学生分组合作，利用低成本材料（如 PET 瓶、电线、镜子、磁铁、硬纸板）设计并制作了 12 个教学实验。实验内容涵盖经典力学、电磁学以及光学/电磁波。
• 环境：活动在一个非正式的公共空间举行，旨在吸引与内容此前无关联的异质性受众，有意挑战职前教师调整语言并管理不可预测的互动。
• 数据收集：向 52 名自愿参观者发放了结构化问卷。该工具包含六个封闭式问题（评估熟悉度、理解度、清晰度、兴趣度以及对未来活动的愿望）和两个开放式问题（询问学习成果和建议）。
• 分析：定量数据进行了描述性分析，而来自开放式回答的定性数据则被组织成涌现的主题类别。

主要贡献
本文通过以下方式对物理教育和科学传播领域做出了贡献：

1. 展示推广模式：它提出了一个具体的“推广课程化”模型，展示了本科课程如何通过公众参与将理论、实践和社会责任相结合。
2. 验证低成本教学法：它强化了使用低成本材料演示复杂概念的有效性，培养了职前教师的创造力和自主性。
3. ** bridging 理论与实践**：它阐明了非正式教育空间如何作为知识对话式构建的环境，在此环境中，职前教师充当调解者，将科学语言转化为大众语言。
4. 跨学科整合：该倡议成功融合了三门不同物理课程（I、III 和 IV）的内容，挑战了传统的学科碎片化，促进了对该领域的整体理解。

结果
来自 52 名参与者的数据表明了高度的参与度和学习成效：

• 理解度：96.9% 的受访者表示解释帮助他们理解了现象（3.1% 认为仅部分理解）；81.3% 的人将解释的清晰度评为“优秀”。
• 兴趣度：96.9% 的人认为动手体验“非常有趣”，100% 的人表达了希望举办更多此类活动的愿望。
• 熟悉度：虽然 78.1% 的人熟悉至少一个实验，但开放式回答显示，参与者学到了具体概念（如阿基米德原理、牛顿定律），认识到物理学与日常现实的联系，并赞赏科学知识的实验性质。
• 学生发展：该活动为职前教师提供了在沟通、语言适应和协作工作方面的形成性经验，这对于在资源受限的环境中教学至关重要。

意义与主张
作者主张，“公共广场中的物理学”倡议是在非正式环境中整合物理教育与科学传播的有效策略。本文提出，此类活动：

• 普及获取途径：它们将科学知识带给社区，破除物理学的神秘感，并突出其在社会中的作用。
• 提升教师培训：它们培养了职前教师关键的社会教育能力，包括对话、语言适应和吸引多元受众的能力。
• 强化大学的社会角色：它们履行了推广的机构授权，将大学产生的知识回馈社会。

本文得出结论，虽然该倡议取得了成功，但未来的迭代应纳入数字工具和参与式方法，以应对包括残障人士在内的多元受众的需求，正如参与者所建议的那样。作者将此经验作为其他项目寻求以创新和具有社会承诺的方式实施推广课程化的参考。