开展科普知识教育活动 激发学生物理学习兴趣

李芳

科普知识教育是使学生感受科技魅力的基础，是培养我国青少年科技兴趣和学习兴趣的基础，对于学生来说，要学好一样东西，必须对这件事有感观的认识，产生兴趣，才能去深入的了解这件事的起因，规律和作用。

当你仰望苍穹时，是否对一闪一闪的星星产生了浓厚的兴趣呢？殊不知天上的星星包含着很多物理知识，光度，速度，体积和亮度等等，天上还有很多肉眼看不见的高能粒子，所以，我们要根据学生的心理特点以兴趣为切入点，引导学生去了解一件事物的起因来由。

早在1912年著名天文学家维克多·赫斯用气球把密闭的电离室调在气球下，他乘坐气球到高空进行测定空气电离度的实验，发现随着气球的上升，电离度持续增加，在海拔5000米的高空，辐射强度竟为地面的9倍。由于白天和夜间测量结果相同，因此赫斯断定这种射线不是来源于太阳的照射，而应该是来源于宇宙空间，之后，他将他的实验结果写成论文发表，从此宇宙线就拉开了它的帷幕[1]。从宇宙线的发现可以看出，许多改变历史的现象，都是人们无意发现的，而这种无意识就基于人们对某种事物的兴趣，当然，让学生有了兴趣还不够，还要引导孩子去问个为什么。

那么什么是宇宙线呢？简言之，宇宙线是来自宇宙空间的各种高能微观粒子，已观测到的最高能量达1020电子伏以上。除了中微子外，宇宙线主要由电荷粒子组成，如质子占90%，氦核占10%，其余是被电离的较重元素和电子。科普知识教学是非常必要的，通过科普知识教育提高学生的科学素养，对学生成人后个人的生活质量、国家未来科学技术水平的提高、国家未来的发展都有着重要的影响。

依然拿宇宙线举例，在了解了什么是宇宙线后，我们自然而然会问宇宙线怎么来的。宇宙线的起源一般分为银河系内起源和河外起源。由于银河系外的能量太高，我们的探测手段还不足以准确的捕捉到，因此，现在主要集中研究银河系内宇宙线的起源。那么，在银河系内，是什么能产生高能微观粒子呢？现在的理论一般认为超新星遗迹是河内宇宙线的主要起源。如果银河系中的超新星爆发所产生的能量中，有10%左右的能量转化为宇宙线能量，就可以解释现有的宇宙线观测数据。

超新星遗迹是恒星演化到后期壮观的死亡现象。恒星在经过原恒星、主序星、红巨星的演化之后，最终在一万年以后剧烈爆发，大约1%的能量转化为动能，这些物质在空间中高速运动，产生激波，将粒子加速到相对论性能量，同时激波扫过星际介质，最后在宇宙空间中形成延展天体，这一类天体被称为超新星遗迹。目前研究表明，超新星遗迹在形态上大致可分为三类：壳层型、实心型和复合型。壳层型超新星遗迹具有明显的壳层结构，中央没有致密天体，目前观测到的超新星遗迹中80%属于壳层型结构。实心型超新星遗迹中央有致密天体（蟹状星云），没有壳层结构。蟹状星云用肉眼可以看得到，在离月亮不远的位置，有颗一闪一闪，发黄光的点，就是蟹状星云的一部分。复合型超新星遗迹则聚合了壳层型和实心型的主要特征，这类源中心有致密天体提供能量，且外层呈现抛射物质与星际介质作用产生的壳层结构。

除了有丰富的理论知识，针对学生对色彩的敏感，可以给学生看有关的图，增加学生对科谱知识的关注。上面两张图是超新星遗迹的X射线观测图。

蟹状星云超新星遗迹、船帆座超新星遗迹和天鹅座环是天空中极亮的几个X射线和射电射天体。它们也是最著名和被研究得最为深入的超新星遗迹。

蟹状星云超新星遗迹[2]是1731年，英国天文爱好者贝维斯在金牛座方向发现的一个云状物。1942年，荷兰天文学家奥尔特证认蟹状星云就是中国宋代天文学家在1054年发现的超新星遗迹留下的遗迹。蟹状星云在最近几十年内成了最重要的天体之一。它在射電天文学、X射线天文学、γ射线天文学、宇宙起源等研究中都占有特别重要的位置。它是目前唯一确定的极高能宇宙线点源。在已知的几百个脉冲星中，蟹状星云包含的脉冲星提供的信息最为丰富。

船帆座超新星遗迹距[3]地球约800光年，它是天空中最亮的X射线源之一。1970年，X射线天文学刚起步时，帕尔米里等就用探空火箭携带的探测器发现来自船帆座超新星遗迹 X射线辐射。船帆座超新星遗迹的角直径大，X射线亮度高和距离近等特点使之成为在最小空间尺度上研究超新星遗迹热力学结构和演化以及冲击波和周围物质作用的一个最好实验室。船帆座超新星遗迹的亮度分布极不均匀，最亮的北部比西南要亮500倍。

综上所述，科普知识教育活动的科学开展对学生学习是必要的，而且是重要的。我们必须认识到科普知识教育的重要性，以科学的规划为基础，运用现代教育理念与教学方法进行科普知识教育活动，为学生生活技能的培养奠定基础[4]。从前要接触天文很难，现在触手可及，除了参加天文爱好者协会，学生们也可以从手机上下载虚拟天文馆，只要对准天空，就可以显示该区域的各种星辰，感受天空的魅力。

参考文献：

[1] 徐春娴，朱清棋译，宇宙线入门[M]. 北京科学出版社， 1987

[2] Aschenbach B， et al. Nature[J]， 1995， 373： 587

[3]Koyama K， et al. Nature[J]， 1995， 378：255

[4]李海威. 针对学生年龄特点柯旭的开展学生科普知识教学活动[J]. 教改资讯， 2009， 10