“逆向思维”碰撞“街头科学狂欢”——北京师范大学第四届物理学科科普开放日点燃青少年科学薪火

2025年5月23日至24日，正值全国科技活动周之际，北京师范大学第四届物理学科科普开放日系列活动成功举办。活动由物理与天文学院主办，《大学物理》期刊、北京师范大学基础教育发展管理部、中国核学会射线束技术分会以及中国辐射防护学会放射生态分会协办。围绕“探究物含妙理，感悟科学魅力”主题，活动通过实验室探秘、院士科普讲坛、街头科学狂欢等丰富形式，为北京师范大学、北京师范大学第三附属中学、昌平附属学校、良乡附属中学、第二附属中学等200余名大中学生及数千名科学爱好者呈现了一场科学与实践交融的盛宴。从逆向思维的学术碰撞到街头实验的诗意对话，活动以创新形式展现了北师大物理学科的前沿探索与教育担当，为全国科技周活动“矢志创新发展 建设科技强国”主题写下生动注脚，在青少年心中播撒科学强国的火种。

实验室探秘：触摸科学脉动，解码科研一线

5月23日下午，活动以“实验室探秘”率先启动。在演示实验室中，来自四所北师大附中的学生们化身“小小科学家”，通过动手操作力电经典实验、探究声音本质、探寻光的奥秘，将抽象的物理理论转化为触手可及的实践成果。在教师指导下，同学们观察实验现象、总结交流，既感受到实验成功的喜悦，也深刻体会到课本公式背后凝结的科学探索之艰辛。与此同时，学生们还走进多尺度自旋物理教育部重点实验室、射线束技术教育部重点实验室等科研重地，近距离接触尖端实验设备，聆听专业人员讲解设备原理及前沿应用。这种沉浸式体验不仅让学生们对物理学研究方法有了直观认知，更激发了他们对科学探索的热情，为未来学术生涯埋下创新的种子。

△实验室探秘

格物问道：院士领衔，破解“反问题”科学密码

5月23日下午，北京师范大学物理学科共同体木铎金声讲坛暨京师物天科普大讲坛在北京师范大学曾宪梓教学楼502教室拉开帷幕。著名物理学家、中国科学院院士、清华大学物理系教授陈难先先生以《逆向思维：从“病态问题”到科学突破》为题，为大家带来了一场兼具学术深度与科普魅力的精彩报告。

                                              △陈难先院士讲座                                        △科普讲坛现场

陈难先院士从爱因斯坦“提问比解题更重要”的哲思切入，通过跨界案例揭示逆向思维的颠覆性力量：从X射和CT技术突破医学成像局限、二战中SOFAR球利用深海声导层实现潜艇救援，到COBE卫星逆向解析宇宙大爆炸证据，再到AI时代“算力与能耗”的反向博弈，层层拆解“病态问题”如何催生科学革命。“反问题是创新的催化剂”，陈难先院士强调，“从开普勒分析第谷数据总结行星定律，到今日破解超高速飞行热障难题，科学史证明‘倒推逻辑’往往能开辟新领域。”他鼓励学生：“面对‘卡脖子’难题，不妨多问‘如果反过来会怎样’。”

△现场互动交流

现场交流环节，学生们围绕学习方法与思维培养踊跃提问。陈难先院士以“思维破界”为主线，强调物理学习需融合经典理论与生活实践，鼓励学生接纳“暂时不解”，通过实验、跨学科联想等路径实现认知跃迁；并寄语青少年“以好奇心为终身燃料，让每个‘为什么’化作照亮未知的星火”。正如陈难先院士总结所言：“当你对课本结论多问一句‘反过来是否成立’，对生活现象多想一次‘为什么不能这样’，创新的火种便已悄然点燃。”这场思维风暴，不仅让抽象理论化作可触可感的探索乐趣，更在青少年心中播下“以非常规思维解非常规难题”的科学信念。

为深化科普合作，推动学科共同体建设，物理与天文学院特聘陈难先院士为中国物理学会科普教育基地特聘科普专家。这份聘书不仅是一份荣誉，更是一份责任，感谢陈院士对科普事业的卓越贡献，期待未来让科学之光照亮更多求知者的前行之路。

△领导嘉宾合影                                        △学生代表献花致敬

实验一条街：街头科学狂欢，全民共享奇趣

5月24日，物理学科科普开放日依托“物穷天理 核聚星辰”物理与天文学院第一届文化节一条街活动，现场设置了实验体验与科普互动两大板块。在实验体验区，参与者通过小孔成像触摸古人智慧，见证光线的直线传播如何勾勒千年光影；借助凸凹透镜感受虚实交错的视觉变焦；用烧杯透镜观察水滴聚焦星光的奇妙现象；通过食用油隐身术解密全反射原理，目睹玻璃棒在油中“消失”的魔法。此外，三棱镜色散将白光分解为斑斓光谱，牛顿环与薄膜干涉用彩色条纹揭示光的波动本质，水波干涉与衍射则通过波纹叠加演绎波动现象的千姿百态。这些科学的语言让大家直观感受光学的诗意逻辑，生动诠释波动与能量的科学密码。科普互动区聚焦前沿科学，日珥镜观测揭开太阳黑子与核聚变的能量之谜，光谱分析实验破译恒星成分的“化学指纹”，光电效应演示重现量子理论的奠基瞬间，阿秒光脉冲展台更以2023年诺贝尔奖成果为引，解读如何用“超高速快门”捕捉电子运动的微观世界。这些自然界的诗篇带领公众叩问宇宙与粒子的奥秘。活动现场，孩子们在志愿者的讲解引导下亲手操作体验，探寻触摸间，让科学不再是课本上的公式，而是触手可及的奇妙体验。我们相信每一束光的轨迹，都指向未来；每一次实验的启迪，都在撒播科学的火种。

△实验一条街现场

作为中国物理学会科普教育基地、北京市“明天小小科学家”培育基地，北京师范大学物理与天文学院始终致力于推动大中小学科学教育协同发展。物理与天文学院副院长、基础教育物理学科共同体秘书长、《大学物理》期刊主任桑海波表示：“科普是科技创新的土壤，物理学科共同体是打破学段壁垒、贯通科研与育人的链条，本届开放日系列活动以‘逆向思维’为纽带，既展现了高校在前沿领域的探索魄力，更通过科普实践将创新基因注入基础教育，点燃了青少年的科学梦想，为科技强国建设注入了更多源头活水。”

△物理与天文学院副院长、基础教育物理学科共同体秘书长、《大学物理》期刊主任桑海波主持活动

随着实验一条街的欢声笑语渐息，北京师范大学第四届物理学科科普开放日圆满落幕。这场科学与人文交织的盛会，不仅让公众领略了物理的深邃与趣味，更以生动实践诠释了“矢志创新发展”的时代命题。未来，北京师范大学物理与天文学院将持续推进“科研-科普-育人”三位一体发展模式，依托中国物理学会科普教育基地等平台，打造更多元、更开放的科普生态。正如那些在实验中绽放的星光与波纹，每一份对科学的热情都将汇聚成推动民族复兴的澎湃动能——以今日之启迪，铸明日之栋梁；以此刻之探索，赴科教强国的星辰征途。

△合影