北京耀华国际学校-亦庄校区 | 自制光谱仪、等离子体实验：耀中耀华行星科研项目的硬核之旅（下）

吴晓姝副教授给同学们上课

令她感到惊喜的是，耀中耀华的同学们在项目推进过程中展示出了非常强的解决问题的能力和相互合作的精神。

她以文章开头提到的光谱仪的校准为例，这个校准的过程需要极大的耐心和协作。

“需要一个很精巧的角度才能看到那一条光谱，可能你的手移动半毫米，然后那条光谱就没有了，” 她解释道。为了找到恰当的位置，有的同学调试了十五分钟之久。

拧紧虚拟的螺丝

将学习者带入真实情境，应对真实挑战，几乎是耀中耀华所有校外学习项目的出发点之一。本次行星科学项目也不例外。

项目第四天，学生们在理解了光谱仪的工作原理并亲手制作了光谱仪之后，进入了一项新的任务——利用光纤光谱仪进行等离子体测量。

曹雨田副教授介绍等离子体测量的过程

曹雨田副教授是这一实验的指导老师。在讲解中，他将等离子体气体实验总结为“管中窥碧霄”，因为通过实验，可以模拟极端环境、解析未知现象，并验证探测数据，从而加深对行星大气的理解。

实验过程中，同学们被分为两人一组。曹老师先将待测气体通入密闭腔体并使其击穿放电，随后，一名同学手持光纤探头对准发光区域采集发光信号，另一名同学则负责操作电脑端，记录光谱仪的数据。

在获取数据后，同学们需要将测得的谱线与美国国家标准与技术研究院（NIST）的原子光谱数据库进行比对，以确定元素的种类。

尽管曹老师已经做了相关知识讲解，但在这一步，有的同学依旧遇到了难题。光谱仪记录的数据应该如何整理？应该选择哪一段波长进行匹配？

NIST的数据库又该怎么使用？这时候，有的同学选择老方法——向教授提问，有的则转向AI求助。

“希望大家在探索和完成课题的过程中，能够掌握我们进行科学分析的思路。这种解决问题的方法不仅适用于物理和数学，还能广泛应用于工科、医科、理科，甚至文科。其实，解决问题的思路在各个领域都是相通的，” 曹老师说道。

临港耀华的Ray在这个过程中收获了“意外之喜”。参加项目之前，她以为天体物理和行星科学只是和数据打交道，远没有想象中的浪漫。然而在实际参与后，她发现调试设备、获取数据以及分析数据的过程“还挺有意思的”。

此外，一直对自己的理科缺乏信心的她，通过这次项目重新认识了自己的能力，也更有信心在物理学科上投入更多热情。

对此，曹老师有一个很好比喻。“接触久了之后，数据也是很具象的东西，有的人做实验需要拧螺丝，把装置弄好，我处理数据，虽然只是面对电脑，但其实本质上是一样的，是在把虚拟的螺丝拧紧。”

未来教育部的张怡老师全程参与了天文科学进阶科研项目规划及落地。她表示，让学生们体验真实的科研生活也是项目的一部分初心。

“这5天其实也让同学们体会到了真实的科研生活。科研并非想象中的那样严格、枯燥。在这里，大家不仅能进行科研工作，还能结交志同道合的朋友，与实验室里的伙伴们像亲人一样相处。”

Jasmine为自己做的光谱仪取了一个昵称：炫彩功德箱。离开中山大学时，她特意将光谱仪装进小袋子，和自己的大件行李分开，以防压坏。

“当学生真正去解决问题时，他们反倒可能会建立起自信心，找到自己的能量点。这样的经历会激发他们的内在兴趣。

我觉得兴趣非常重要，先知道美好的愿景是什么样子的，才有动力去努力，”吴老师感慨道。

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