表演類實驗教育活動效果研究

摘 要 在總結表演類實驗教育活動之概念、特點和功能的基礎上，從知識、行為傾向性、滿意度三個方面設計了表演類實驗教育活動效果的評價指標體系，并根據(jù)該體系開發(fā)了活動學習單和家長調查問卷，分別對參與《大力士帕斯卡》學習活動的兒童和家長進行了問卷調查。根據(jù)統(tǒng)計分析結論，提出了“以分析實驗現(xiàn)象和傳授科學方法為主”“綜合運用多種方式構造引發(fā)探究的情境”兩條科技館教育活動的設計建議。

關鍵詞 科技館 教育活動 科學實驗 效果評價

0 引言

實驗是人們運用一定的物質手段，在人為地控制或模擬自然現(xiàn)象的條件下，使自然過程或生產過程以純粹、典型的形式表現(xiàn)出來。目的是觀察未知的或未加解釋的新事實及判斷某一理論是否符合大量可觀察到的事實。[1]科技館將實驗這一科學研究方法引入教育活動中，旨在引導觀眾通過設計和實施實驗的行為，了解科學研究的過程，學習分析和解決問題的方式，培養(yǎng)科學精神。將表演這種藝術手段運用到實驗教育活動中，是一種新的形式。當前，多數(shù)科技館為了增加實驗教育活動的吸引力，都采取了這種形式。這種形式的概念、類型、特點和功能是什么？其活動效果該如何評價？觀眾對這種形式的接受度如何？本文擬對這三個問題進行探討。

1 表演類實驗教育活動的概念、特點和功能

表演就是用動作、方法，把情節(jié)內容或技藝公開表現(xiàn)出來，供人觀賞和學習。[2]顧名思義，表演類實驗教育活動就是輔導員用動作、方法，將實驗的過程公開表現(xiàn)出來，供觀眾觀賞和學習。科技館作為非正式教育的場所，學習更為輕松自由，觀眾可以自主選擇學習的內容和形式。為了吸引更多的觀眾自發(fā)參與到表演類實驗教育活動中來，輔導員在表演實驗的過程中運用了多種方法。比如，選取實驗效果明顯且能立即顯現(xiàn)的實驗，加入表情和肢體動作，用簡單的故事線串聯(lián)實驗，合理運用服裝、燈光和音響設備，邀請觀眾進行實驗操作等。伴隨著多種表演方法的運用，表演類實驗教育活動的類型也更加多樣化。

當前，科技館開展的表演類實驗教育活動，主要有桌面小實驗（科學實驗課）、科學秀和科學實驗劇三種類型。在桌面小實驗中，輔導員穿著白大褂以科學家的形象出現(xiàn)在觀眾面前，借助實驗道具展示實驗現(xiàn)象，并就實驗現(xiàn)象背后的科學原理進行解釋說明。比如，上海科技館開展的“科學列車”深度看展品系列教育活動，輔導員以展品展示的科學原理為主題，用實驗道具演示與主題相關的科學現(xiàn)象，用提問及回答問題的方式講述實驗現(xiàn)象背后的科學知識。科學秀將科學實驗的教育元素與舞臺表演的趣味元素完美結合，在實驗道具的襯托下，突出魔幻、趣味、時尚的特征。[3]科學秀的表演成分更加突出，比如人物的表情更加豐富，動作更加夸張，語言更加活潑。美國富蘭克林科學博物館科學秀《冰火對決》將實驗人員設置成冰人與火人兩個對立的角色，兩人以對決的形式演示實驗，體現(xiàn)了人物之間逗趣及炫酷的實驗效果。科學實驗劇是將科學實驗融入戲劇之中，讓觀眾在跟隨劇情發(fā)展的過程中，接受科學知識，感悟科學精神。[4]索尼探夢科學館科學實驗劇《智勇科學小神探》就是這一類型的典范。故事以游輪金幣失竊案展開，“鏡面反射”“酚酞遇堿變紅”“消失的金幣”三個實驗成為神探破獲案件找尋真兇的重要線索，觀眾在跟隨神探尋找真相的過程中，既了解了其中的科學知識，又掌握了科學探究的一般過程。

與學校教育相比，表演類實驗教育活動具有以下四個特點：（1）直接經驗。在表演類實驗教育活動中，觀眾能直接觀察實驗的步驟和現(xiàn)象，親自進行實驗操作，通過親身參加變革現(xiàn)實的實踐而獲得的知識。[4]表演類實驗教育活動傳授的直接經驗是對以傳授間接經驗為主的學校教育的重要補充。（2）互動性。這是表演類實驗教育活動最顯著的特征，包括輔導員與觀眾的互動，以及在輔導員的幫助下觀眾與實驗器材的互動，還有觀眾之間的互動，合作完成實驗或交流對實驗現(xiàn)象的解釋。（3）趣味性。其體現(xiàn)在實驗現(xiàn)象、表演形式與學習過程中。表演類實驗教育活動創(chuàng)造的是一種無壓力的學習環(huán)境，為觀眾提供自主探索的機會，觀眾在與輔導員的互動中，在對實驗器材的操作中，輕松愉快地經歷學習的過程。（4）開放性。其體現(xiàn)在場地的開放，參與活動人員的開放，活動過程的開放（沒有嚴格的活動程序），活動結果的開放（觀眾經驗、興趣、思考問題的角度、操作實驗的方式不同，從而獲得的體驗不同）。

結合表演類實驗教育活動的概念、類型和特點，筆者將該活動的功能歸納為以下三點：（1）教育功能。這是最主要的功能。輔導員在演示實驗的過程中對觀眾解釋實驗現(xiàn)場背后的科學原理，從而傳播科學概念，同時引導觀眾掌握科學探究的一般方法。觀眾在進行實驗操作的過程中，鍛煉了動作技能。（2）激勵功能。令人驚奇的實驗現(xiàn)象讓觀眾產生一種新奇感，加上輔導員的實時引導，觀眾會對實驗現(xiàn)象背后的原因產生興趣，進而生成進一步探究的動機。（3）娛樂功能。在表演類實驗教育活動中，觀眾在觀看表演、親自操作的過程中獲得無窮的樂趣。因此，參與表演類實驗教育活動既是學習，也是休閑娛樂。

2 表演類實驗教育活動的效果評價指標體系

教育活動的效果評價就是評價活動預設功能實現(xiàn)的程度。如表1所示，結合表演類實驗教育活動的特點和功能，筆者將活動效果的評價指標分為知識、行為傾向性和滿意度三個維度。

知識維度反映的是教育功能的實現(xiàn)程度。知識包括言語性的知識和過程性的知識。言語性的知識是對科學概念的理解和運用，即知道科學概念的含義并正確運用科學概念解釋實驗現(xiàn)象。過程性的知識是觀眾在實驗探究過程中習得的，它是觀眾通過動手操作獲得的經驗。比如，實驗儀器的使用方法、呈現(xiàn)實驗現(xiàn)象的正確步驟等。

行為傾向性即活動對觀眾后續(xù)行為的影響，反映的是激勵功能的實現(xiàn)程度。行為傾向性維度包括興趣和動機兩個不同的層次。興趣是較低的層次，它僅表示觀眾對活動有好感，不能預測觀眾是否會產生活動預設的目標行為。動機是較高的層次，它表示觀眾探索欲望的高低，能有效預測觀眾是否會產生活動預設的目標行為。

滿意度即觀眾對活動的滿意程度。一方面，滿意度反映了娛樂功能實現(xiàn)的程度，觀眾滿意則證明觀眾在活動中獲得了樂趣。另一方面，滿意度也為后續(xù)活動的改進提供了方向，觀眾不滿意的方面就是活動需要改進的地方。內容滿意度主要涉及主題突出性、內容完整性、科學性、難易程度等方面;形式滿意度主要涉及外在組織形式（場地、時長、安全、便利）、活動呈現(xiàn)形式等方面;輔導員滿意度主要涉及輔導員外在形象（穿著、表演、動作）、語言（流暢性、知識豐富性、簡潔性、生動性、引申合理）、控場能力（節(jié)奏、互動、秩序）等方面。

3 科學秀《大力士帕斯卡》活動概況

《大力士帕斯卡》是武漢科學技術館的原創(chuàng)科學秀，以壓強為主題，通過吸管穿土豆、沉浮的玻璃瓶和液壓升降橋三個實驗，講述壓強的概念、氣體壓強與液體壓強的特性及液壓傳動的功用。

《大力士帕斯卡》以故事為線索展開，故事中有鐵牛、力虎和帕斯卡三個人物角色。鐵牛和力虎身著動物卡通服裝，由高大的男性扮演。帕斯卡身著公主裙，由瘦小的女性扮演，人物在外在形象上有著強烈的對比。

按照故事發(fā)展的順序，可以分為三個階段。 第一階段是構造實驗探究的故事場景。鐵牛、力虎和帕斯卡三個卡通人物參加青青草原大力士選拔賽，從體型上看，帕斯卡必輸無疑，可帕斯卡卻讓柔軟的吸管戳穿了堅硬的土豆、在不接觸玻璃瓶的情況下讓玻璃瓶在水中自由地上浮和下沉、單手將躺在木板上的鐵牛和力虎頂了起來。與此同時，鐵牛和力虎不管使出多大的力氣，也無法做到同樣的事情。第二階段是觀眾進行實驗探究。選取20位觀眾隨機分成四組，為每組提供土豆、吸管、玻璃瓶、保鮮膜、木板、注射器等實驗器材，讓觀眾嘗試重現(xiàn)帕斯卡在舞臺上展現(xiàn)的實驗。第三階段是輔導員講述實驗原理。首先，統(tǒng)計實驗成功的人數(shù)。經統(tǒng)計，在輔導員的幫助下，基本上大部分觀眾都能夠成功;然后，隨機選取觀眾分享成功的經驗;最后，引導觀眾思考為什么這一做法能夠成功，而其它方法卻不行，將觀眾的思維引到實驗背后的科學原理上來。

《大力士帕斯卡》用故事的形式將輔導員實驗演示和觀眾實驗探究整合到了一起，其活動效果究竟如何，筆者決定采用問卷調查的方式進行研究。

4 數(shù)據(jù)與統(tǒng)計分析

筆者根據(jù)表演類實驗教育活動效果評價指標體系設計了學習單和家長調查問卷兩個版本（見附錄）。其中，學習單由兒童負責填寫，主要收集兒童在知識和行為傾向性方面的信息。在知識方面，針對科學概念二級指標，設計了“吸管為什么能戳穿土豆？”和“沉下去的玻璃瓶為什么能浮起來”兩個問題;針對操作二級指標，設計了“以什么樣的方式握住吸管，能用吸管戳穿土豆？”“什么樣的玻璃瓶能在裝水的玻璃罐中自由沉浮？”和“帕斯卡用什么樣的裝置能將鐵牛和力虎頂起來？”三個問題。在行為傾向性方面，針對興趣二級指標設計了“你喜歡今天的科學秀嗎？”一個問題;針對動機二級指標設計了“你想觀看下一次表演的新的科學秀嗎？”和“你想和家長在家中嘗試實驗嗎？”兩個問題。

家長調查問卷由家長負責填寫，主要收集家長對活動內容、活動形式、輔導員的滿意程度。在活動內容滿意度方面，以多選的形式，設計了主題突出、嚴謹科學、新奇特別、好玩有趣、難易適中、內容完整六個選項。在活動形式滿意度方面，設計了時長合理、場地合適、過程安全、形式活潑、方便參與、引發(fā)思考六個選項。在輔導員滿意度方面，設計了闡釋簡明易懂、比喻生動形象、引申合理恰當、節(jié)奏把握得當、互動豐富自然、場面控制有序、語言清晰流暢、操作規(guī)范熟練、知識豐富全面、穿著大方得體、表演流暢自然11個選項。

活動共發(fā)放家長調查問卷和學習單各80份，排除無效問卷，共回收有效家長調查問卷60份，有效學習單67份，利用SPSS Statistics軟件進行統(tǒng)計分析，現(xiàn)將統(tǒng)計分析結果整理如下：

4.1 知識維度

如表2所示，科學概念指標的正確率為0.6493，操作概念指標的正確率為0.9515，采用成對樣本T檢驗的方式對科學概念與操作之間的差異進行統(tǒng)計學分析，P值<0.01，證明二者的差異具有統(tǒng)計學意義。

這說明，兒童對科學探究的方法掌握較好，能夠通過實驗操作發(fā)現(xiàn)產生實驗現(xiàn)象的原因，但是將原因上升到科學概念還存在困難。比如，所有兒童都知道讓玻璃瓶自由沉浮的方法是在玻璃瓶蓋上鉆一個小孔，然后用保鮮膜密封玻璃罐，最后用手擠壓保鮮膜，但卻不能分辨在擠壓時玻璃罐中壓強的變化。

4.2 行為傾向性維度

將A、B、C、D四個等級選項進行加權賦分，A選項為100，B選項為75，C選項為50，D選項為25。如表3所示，興趣指標的平均分為95.90，動機指標的平均分為94.03和91.79。這表明，兒童對活動很感興趣，且在活動結束后產生了進一步探索的欲望。

4.3 滿意度維度

對滿意度的5個選項進行加權賦分，A選項為100，B選項為80，C選項為60，D選項為40，E選項為20。如表4所示，活動內容滿意度的平均分為91，活動形式滿意度的平均分為95，輔導員滿意度的平均分為91.67，形式滿意度與另兩者差異較大。

采用重復性測量方差分析的方法對三者之間的差異進行統(tǒng)計學檢驗，形式與內容之間、形式與輔導員之間的差異（P值分別為0.02<0.05、0.024<0.05）均具有統(tǒng)計學意義。這說明家長對活動形式的滿意度高于活動內容和輔導員滿意度。如表5所示，家長對形式滿意度中的過程安全（28.3%）、引發(fā)思考（20%）、形式活潑（16.7%）三個方面比較滿意。

5 啟示

5.1 以分析實驗現(xiàn)象和教授科學探究方法為主

在表演類實驗教育活動中，輔導員要弱化對科學原理的解釋，以引導觀眾自主探究為主。首先，擴大互動的范圍。當前，只有少數(shù)觀眾能被邀請到實驗臺與輔導員互動，且互動方式單一，觀眾在輔導員的指令下，做出某一動作，呈現(xiàn)預設的實驗現(xiàn)象。觀眾的自由行動受到很大的限制，通過操作獲得的信息也十分有限。因此，要為觀眾準備實驗器材，讓更多的人有互動的機會，且不干預觀眾的互動行為。其次，建立實驗操作與實驗現(xiàn)象之間的因果聯(lián)系。引導觀眾注意操作引發(fā)的現(xiàn)象，幫助觀眾將操作與現(xiàn)象一一對應起來。最后，引導觀眾自主設計實驗探究的步驟，在調整探究步驟的過程中，掌握科學的探究方法。觀眾的操作不是盲目的，而是有一定的目的。因此，輔導員要幫助觀眾了解需要解決的問題，通過對問題的分析，知道造成問題的多種可能性，然后用實驗驗證的方式找到原因。經歷了這一過程，觀眾也就掌握了發(fā)現(xiàn)問題、提出假設、驗證假設、得出結論的一般探究方法。

5.2 綜合運用多種方式構造引發(fā)探究的情境

家長對《大力士帕斯卡》給予了很高的評價，認為其形式活潑且能引發(fā)思考。究其原因是《大力士帕斯卡》通過故事情節(jié)構造了引發(fā)探究的情境，使實驗有了目的和意義。情境是實驗探究的起點，沒有情境的依托，實驗探究就會變得枯燥無味。因此，在表演類實驗教育活動中，要營造實驗發(fā)生的場景，不能單純地演示實驗。構造實驗探究場景的方式有很多，筆者根據(jù)自身創(chuàng)作經驗，總結出以下三種方式：（1）利用故事情節(jié)構造情境。用故事線將實驗串聯(lián)，使實驗成為推動故事發(fā)展的重要線索。如《大力士帕斯卡》就是用帕斯卡打敗鐵牛和力虎，贏得“大力士”稱號的故事，將三個實驗串聯(lián)起來。常見的故事情節(jié)還有很多，比如破案、闖關、探險等，在這些故事中，都可以將實驗設計成解決問題、達成目標的重要環(huán)節(jié)，讓觀眾從實驗操作中發(fā)現(xiàn)問題解決的方法。（2）利用生活經驗構造情境。人們日常積累的生活經驗，其背后都蘊藏著科學原理，比如洗潔精去油污、肥皂水吹泡泡等。觀眾對這些經驗很熟悉，卻不清楚其中的科學原理。將這些生活經驗進行改良優(yōu)化，就是很好的科學實驗情境。比如，將肥皂水吹泡泡經驗改造成配置泡泡溶液探究實驗，看誰配置的泡泡溶液吹出的泡泡又大又多又持久。（3）利用偶然現(xiàn)象構造情境。偶然現(xiàn)象是讓人們驚嘆的現(xiàn)象，能一下子吸引住人們的注意力。北京化工大學的戴維教授在進行化學實驗科普活動中就經常用偶然現(xiàn)象構造實驗場景。比如，他事先將紫色高錳酸鉀溶液倒入美年達瓶子中，在表演時，將“美年達”倒入高腳杯中，“美年達”就變成了冒著氣泡的“雪碧”、透明的清水、乳白色的牛奶等不同物質，這種奇特的現(xiàn)象一下子就吸引了觀眾的注意力，觀眾不禁開始懷疑“美年達”的真假。接著，他就開始引導觀眾思考“美年達”瓶子和高腳杯中的液體究竟是什么，并用實驗方法進行驗證。偶然現(xiàn)象需選取效果明顯、存在多種變化的實驗，多用于化學類實驗表演中。

6 結語

本文從知識、行為傾向性和滿意度三個維度設計了表演類實驗教育活動的效果評價指標體系，并用這一指標體系設計調查問卷對科學秀《大力士帕斯卡》的參與者進行了問卷調查，通過統(tǒng)計分析我們發(fā)現(xiàn)：表演類實驗教育活動在科技館中備受認可，能夠有效提升參觀者的科學學習動機，使其產生進一步探究的欲望;表演類實驗教育活動在幫助參與者尋找產生實驗現(xiàn)象的原因上發(fā)揮著重要作用，但卻無法助其將原因上升為科學概念;相比活動內容，家長更滿意活動形式，且更在意活動的安全性、活潑性和思考性三個方面。未來科技館教育要綜合運用多種舞臺表現(xiàn)方式，創(chuàng)作出更多優(yōu)秀的表演類實驗教育活動。

參考文獻

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作者簡介：楊遍（1990—），男，從事表演類科學教育活動的開發(fā)和實施工作，E-mail： cutebianbian@163.com。