科技館激發(fā)青少年科學好奇心的路徑研究

鄒新偉 張娜 張伊晨 李鋒 段飛

摘要好奇心是人的天性。激發(fā)青少年對科學的好奇心，培養(yǎng)他們對科學的興趣，科技館責無旁貸。目前，國內(nèi)科技館對好奇心的研究與實踐還普遍不足。參照相關理論，通過國內(nèi)外實例，總結梳理科技館激發(fā)青少年科學好奇心的實踐與方法，在展教設計中引入故事、問題、情境、現(xiàn)象、體驗、人文、探客要素，同時對好奇心開展理論研究與機制創(chuàng)建，以發(fā)揮科技館在科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)、特別是形成具備科學家潛質的青少年群體方面的作用。

關鍵詞好奇心創(chuàng)新人才培養(yǎng)非正規(guī)教育科技館

0 引言

在“十四五”以及更長時期里，大國競爭加劇和新冠疫情肆虐等多重因素影響下，中國面臨的國內(nèi)外環(huán)境發(fā)生了深刻復雜的變化，我國的經(jīng)濟和社會發(fā)展對加快科技自主創(chuàng)新提出了更為迫切的要求。同時，在新的歷史條件下，需要依靠中國自己的教育體系不斷培養(yǎng)出大批高水平的科技創(chuàng)新人才，以滿足國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略的實施。

如何在新時期培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才，科技館能否在其中擔當一定的角色？習近平總書記2020年9月11日在科學家座談會上指出，“好奇心是人的天性，對科學興趣的引導和培養(yǎng)要從娃娃抓起，使他們更多了解科學知識，掌握科學方法，形成一大批具備科學家潛質的青少年群體”[1]。習近平總書記的講話，為科技創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)和科技館的科學教育指明了方向。國家和部分省市已率先鼓勵開展好奇心驅動的基礎科學研究項目。未來的科技館，可以把“激發(fā)和培養(yǎng)青少年對科學的好奇心”作為傳統(tǒng)科普向人才培養(yǎng)模式轉變[2]的突破口和著力點之一。承載非正規(guī)科學教育重要職能的科技館，如何激發(fā)和培養(yǎng)青少年對科學的好奇心，是值得認真思考和深入研究的課題。

1 激發(fā)青少年科學好奇心的重要意義

好奇心是個體對新異和未知事物想知的傾向，是個體重要的內(nèi)部動機之一。西塞羅（Cicero）曾言，好奇心是“與生俱來的對學習與知識的愛，沒有利益的誘惑”[3]。亞里士多德（Aristotle）認為好奇心是對信息的內(nèi)在渴望[4]。許多偉大的發(fā)明創(chuàng)造都源于科學家的強烈好奇心。正因為對從樹上掉落的蘋果、燒水壺上冒出的蒸汽、搖晃的吊燈充滿了巨大的好奇，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力，瓦特改良了蒸汽機，伽利略發(fā)現(xiàn)了單擺。

作為個體重要的人格特征，好奇心一直受到哲學、教育學和心理學等領域眾多學者的關注，從各個方面對好奇心的概念、本質、發(fā)展特點等進行了研究，形成了不同的理論觀點，對于我們研究科技館如何更好地激發(fā)好奇心，提供了參考依據(jù)。

1.1 能夠保持青少年熱愛科學的原始本能

好奇心的本能論認為，好奇心是人類的天性，人類的許多思索性傾向和科學傾向都植根于好奇心之中，好奇心是一種人類的基本本能[5]。詹姆斯（William James）認為，有一種好奇心即“科學好奇心（scientific curiosity）”，是對一種不一致或者自身知識差距的反應，這是人類特有的本能[6]。

對科學的新奇充滿熱望和向往作為一種人類的原始本能，從童年起就植根于青少年心中。在成長過程中，隨著社會各種誘惑導致吸引力分散，以及學業(yè)壓力對一些興趣愛好帶來的抑制，其對科學的興趣逐漸降低。科技館就要通過激發(fā)青少年的好奇心，喚醒和保持他們熱愛科學的原始本能，對科學始終保有一顆“童心”。

1.2 能夠調動青少年探索科學的內(nèi)在驅力

好奇心的驅力論認為，好奇心是一種原始驅力，“人類本能地想了解我們周圍的世界”，這種原始的“生物內(nèi)驅力”能激發(fā)探索行為。對有機體（蟑螂、猴子再到人類）行為研究發(fā)現(xiàn)，當他們的感官輸入被剝奪時，他們會尋找信息以滿足“對信息的渴望”。這種好奇心引發(fā)的探索得以促使有機體將不確定的不愉快性降到最低[7]。功能性磁共振成像（fMRI）研究發(fā)現(xiàn)，好奇心越強，大腦中負責預期回報、錯誤預測和記憶的區(qū)域活躍度就越高，參與者愿意為獲得答案消耗的資源越多，而且他們以后記住這些信息的可能性越大[8]。

好奇心作為一種內(nèi)在動機，是人類試圖搞清楚世界的傾向性反應，是由與預期不一致所引起的。科技館通過多種方式“挑戰(zhàn)”青少年現(xiàn)有的心智模式，有效激發(fā)他們的好奇心，提升其學習科學的動力，強化其探索科學的愿望。

1.3 能夠培養(yǎng)青少年投身科學的品格特質

20世紀后半葉以來，更多研究者從人格特質出發(fā)探討好奇心。他們并不否定好奇心的動機狀態(tài)屬性，認為狀態(tài)好奇心表現(xiàn)是短暫的、變化不定的，而特質好奇心表現(xiàn)為穩(wěn)定的、持久的人格特征[9]。美國課程再設計中心的比亞利克（Maya Bialik）等將好奇心視為品格素養(yǎng)的重要內(nèi)容，是21世紀品格教育6種主要品質之一，并將其與正念、勇氣、修復力、德行、領導力一起構成的品格教育視為21世紀關鍵和必要的權利[10]。

好奇心是科學工作者必備的品格特質，正是由于牛頓、愛因斯坦這些科學家對自然強烈的好奇心，才引領我們步入了科學時代。基礎研究的發(fā)展常常受到阻礙、難以持續(xù)，很重要的原因就是自由水平或物質壓力等導致好奇心被扼殺和磨滅。科技館通過激發(fā)青少年的科學好奇心，有利于其培育科學精神，具備科學家潛質，形成龐大的科學家“后備軍”，推進中國科技創(chuàng)新發(fā)展。

2 科技館激發(fā)青少年科學好奇心的現(xiàn)狀

科技館作為普及科學知識、傳播科學思想和科學方法的重要平臺，是面向公眾尤其是青少年開展經(jīng)常性、群眾性科普展覽教育活動的重要陣地，對提高國民科學素質、培養(yǎng)青少年的科學興趣，使青少年具備科學家潛質發(fā)揮著重要作用。有學者認為，好奇心是一種習得性內(nèi)驅力，具有后天可塑性的一面。作為重要的非正規(guī)科學教育機構，科技館必須把激發(fā)和培養(yǎng)青少年科學好奇心作為重要使命，既區(qū)別于學校的正規(guī)科學教育，又對學校教育進行有益補充。

從國內(nèi)科技館現(xiàn)狀看，對這方面的研究和實踐還普遍不足：有的缺乏相應的教育理念，注重科學原理和知識的介紹，忽視“四科”（科學知識、科學精神、科學思想和科學方法）的完整性教育體系構建，忽視青少年對科學魅力的感受和科學創(chuàng)造的過程探究;有的不根據(jù)自己的功能、層級地位、地域特點和資源情況因地制宜地確定展覽主題和內(nèi)容定位，“展示教育目標往往沒有明確的科學概念，導致許多展覽的主題意識是空洞的、沒有具體科學內(nèi)涵的”[11]，盲目模仿和照搬其他兄弟場館的展覽，造成“千館一面”現(xiàn)象;有的對展覽內(nèi)容解讀和闡述過于理性，通俗性不足，簡單拼湊展品展項，缺乏邏輯性、故事性和情節(jié)性，提不起青少年關注的興趣;有的展示手段落后、創(chuàng)新不足，展項的參與性和互動性不夠，缺乏感官沖擊力和藝術感染力，難以調動青少年認真探究的欲望;還有的重“展”輕“教”，開展的教育活動也往往內(nèi)容空洞、形式雷同，效果差強人意等。

創(chuàng)新的動機與個體的價值取向緊密相關。創(chuàng)新動機可分為兩種不同類型：好奇心與功利心[12]。好奇心源于內(nèi)在價值，追求的是情感上的滿足;功利心來自外部評價，論文、專利、獎勵確實能夠成為科學研究的強大動力，但功利心難以驅動真正的創(chuàng)新，尤其是顛覆性創(chuàng)新，因為這些創(chuàng)新的源頭在于基礎研究。中國的基礎教育還是以追求考試成績和升學率的傳統(tǒng)教育占統(tǒng)治地位，教育改革的進度和效果，遠不及社會的期望和預計。傳統(tǒng)灌輸式教育，是培養(yǎng)青少年的好勝心和功利性，而不是好奇心。同時，在升學率等巨大壓力下，以追求好的考試成績?yōu)槟繕说闹R記憶為主的學習，可能抹殺了青少年個體天生的好奇心，甚至扼殺其創(chuàng)造力。

以人為本的科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，需要構建好奇心驅動的科教融合體系。這就需要在基礎教育階段，加強以激發(fā)和培養(yǎng)好奇心為目標的科技館等非正規(guī)教育與學校教育的融合發(fā)展，從基礎教育階段開始，加強對青少年科學好奇心的培養(yǎng)。

3 科技館激發(fā)青少年科學好奇心的優(yōu)勢

3.1 創(chuàng)新理念

科學教育作為科技館的核心功能已經(jīng)成為業(yè)界的共識。縱觀世界科技館的發(fā)展歷史，其發(fā)展過程就是科學教育理念觀念不斷創(chuàng)新的過程。1996年，美國推出其歷史上第一部《國家科學教育標準》，強調要保持學生的科學好奇心，幫助學生發(fā)展三種科學和理解能力，以之為基礎逐漸形成了“知識與技能，過程與方法，情感、態(tài)度、價值觀”的“三維化”科學教育目標，得到廣泛認可和接受。

2000年建成開放的英國 At-Bristol 科學中心，是歐洲著名的互動型科技館。該館在2017年完成了展館理念的升級，更名為“我們是好奇的人”，建館立意也改為“好奇心是驅動藝術和科學探究的引擎。我們生而就有好奇心。好奇心是美妙答案的種子，這些答案引發(fā)深度學習和全新發(fā)現(xiàn)。擁抱新的視野，建立一種好奇心的文化。”建構并傳播獨具特色的好奇心文化，由“讓所有人接觸到科學”向“建立好奇心文化”的展館理念變化，成為了好奇心影響下科技館自我變革的典范。廣東科學中心為了培養(yǎng)青少年對科學探索和技術創(chuàng)新的好奇和興趣，自主開發(fā)了“科學觀察工具”臨時展覽和“創(chuàng)意機器人進校園”教育活動，獲國內(nèi)首個亞太科學中心協(xié)會（ASPAC）創(chuàng)意科學展項獎（2014年）和創(chuàng)意科學傳播獎（2013年）。

科技館在公眾非正規(guī)科學教育和青少年“創(chuàng)新能力培養(yǎng)”中的重要角色定位，具備區(qū)別于學校教育的巨大優(yōu)勢，這也是科技館的價值所在。必須在理解科技館本質、特征的基礎上，研究、學習和借鑒世界先進科學教育理論，探索適合我國國情與現(xiàn)狀的科技館教育理念，將激發(fā)和培養(yǎng)科學好奇心作為科技館新時代發(fā)展的重要使命和內(nèi)在動力。

3.2 創(chuàng)新機制

從世界科技館發(fā)展的歷程來看，政府對于科技館教育機構性質的認定，對于其教育效果的評判，對其定位和發(fā)展至關重要。建議各級政府充分認識科技館作為教育機構的社會角色，在終身教育、創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的重要地位，將其納入國家整個教育體系之中，給予與學校教育類似的財政經(jīng)費、人才培養(yǎng)等政策支持，以充分發(fā)揮其培養(yǎng)科學家“接班人”的獨特優(yōu)勢。

對于科技館自身而言，一方面要對自身的本質屬性及職責使命有更清晰的認識，另一方面要深刻洞察時代特征對科技館發(fā)展提出的要求和呈現(xiàn)的趨勢，主動應變，積極求變，在隊伍建設、考核評價、資源投向等方面探索建設新的制度機制，引導形成科技館培養(yǎng)激發(fā)青少年科學好奇心的新能力、新優(yōu)勢。

4 科技館激發(fā)青少年科學好奇心的創(chuàng)新舉措

4.1 展覽開發(fā)

從好奇心的理論研究[13]得知，好奇心與預期不一致之間存在一個倒 U 形的關系，違背期望的程度越高，好奇心越強。可以通過制造預期背離，將青少年導向“知識缺口（差）”，激發(fā)和培養(yǎng)好奇心。在科技館展覽開發(fā)中，可以采用的方法有：呈現(xiàn)矛盾[14]、探究式學習和基于問題的學習等[15]。研究者認為，學生對某個主題重視程度越高，學生對所知信息的自信程度越高，這個“知識差”就越大，產(chǎn)生的好奇心可能就越大[16]。因此，參照相關理論，我們可以得到激發(fā)青少年科學好奇心的路徑，如圖1所示。

4.1.1 故事和問題，激發(fā)好奇心

創(chuàng)設一個好的故事和問題，是吸引青少年并激發(fā)好奇心的利器。

廣東科學中心的“科學觀察工具”臨時展覽，以“看”為切入點，以“科學觀察工具”為載體，以突破人類視覺局限提升觀察能力為展示故事線，分成“視覺的奧秘”、“大開眼界”和“‘聲音看得見’活動區(qū)”3個展區(qū)。展覽以獨特的視角和線索，展示人類如何掙脫自身生理局限發(fā)明系列科學觀察工具的故事，超出了青少年的一般認知，激起他們強烈的探尋欲望。英國布里斯托（Bristol）科學中心新設的“好奇心展區(qū)”有個“泡沫問題”展項。它模擬并解答百慕大神秘三角“無故”沉船之謎。觀眾操作一個小船通過不斷冒出泡沫的區(qū)域，小船就下沉“消失”，并進一步了解到是因為冒氣泡的區(qū)域，流體的密度明顯下降，導致小船不同部分受到的浮力不均勻導致小船傾覆下沉。

對解答著名的百慕大神秘三角問題的好奇心，將驅使觀眾去探索科學的真相。

正如上述案例一樣，科技館的展覽或展項線索若能構建一個引人入勝的故事，或能解答一個一般人不知道答案的問題，將可以很好地激發(fā)觀眾的好奇心。

4.1.2 生動情境，激發(fā)好奇心

美國自然歷史博物館近期開發(fā)的“神秘的海洋（Unseen Oceans）”巡展，主題是探索新技術是如何幫助科學家研究海洋和生活在其中的生物的。該展覽有若干逼真海洋環(huán)境的設置，如通過平行的平面鏡和燈光一起營造海洋的深邃，海洋深度與相應海洋生物標本的形象陳列，以及立面與地面立體投影加海水波浪聲音讓人置身海邊沙灘等。根據(jù)情境教學法理論，有目的創(chuàng)設以形象為主體的生動情境和精彩問題，可以激發(fā)受眾的好奇心，通過上述設計，讓人有身臨其境的感受，激發(fā)青少年對神秘海洋的好奇心。

4.1.3 新奇現(xiàn)象，激發(fā)好奇心

基礎學科領域，特別是科技館的經(jīng)典性物理方面的展項，可以創(chuàng)設許多讓一般青少年觀眾“意外”的現(xiàn)象，激發(fā)他們進一步探究科學的好奇心。

美國探索館的“光島”利用展項特制的白光通過三棱鏡、凹透鏡、凸透鏡、濾光鏡、平面鏡等發(fā)生的光學現(xiàn)象，讓觀眾激發(fā)探究光學的好奇心。

英國布里斯托科學中心的“好奇探索區(qū)”設置的“伯努力升力”展項，是通過互動參與探究物理學規(guī)律的項目。觀眾將圓盤懸停在出風口下方，將圓盤的平面部分向上推到出風口下面，直到它自己“留”在那里，在圓盤和空氣出口之間有一個小的間隙。觀眾注意空氣是被吹出來的而不是被吸入的，圓盤能夠“平衡”地懸在空中，這個“奇特”現(xiàn)象，激發(fā)觀眾的好奇心去探索其背后的原因—伯努力升力。

4.1.4 奇特體驗，激發(fā)好奇心

根據(jù)情境教學法，在科技館內(nèi)創(chuàng)設高新科技的“新、奇、特”體驗項目，可以激發(fā)青少年對高新技術和背后科學原理的好奇心和興趣，從而增加他們探索科學、勇攀高峰的動力。

例如遼寧科技館的互動展項“360°自行車”，觀眾踏上固定在軌道上的齒輪單車，可控制單車的速度實現(xiàn)360°環(huán)路騎行，可以使觀眾感受在太空騎行的感覺。中國科技館的“三維滾”環(huán)展項，一直是觀眾最喜歡體驗的項目之一。觀眾將充當“宇航員”在三個自由度空間旋轉中體驗航天員在太空中工作的感覺。以上兩個航天類體驗項目可以激發(fā)觀眾對航天員在太空工作狀況的好奇心，從而提高觀眾對航天科技的興趣。

4.1.5 人文經(jīng)典，激發(fā)好奇心

博物館展品的“真”和“歷史經(jīng)典”，結合科技館展品的交互性，科技館與博物人文融合可以更好激發(fā)青少年對科學的好奇心。

廣東科學中心“嶺南科技縱橫”展館的互動展項“最早的舵”，采用東漢陶船復原模型有機結合新媒體技術，觀眾左右搖動手柄，控制陶船模型中舵的擺動，觀察含舵的船底鏡面影像與多媒體中舵在水中的流體力學結合實時現(xiàn)象，探索舵是如何影響水流、控制船的前行方向，互動方式生動有趣。采用博物館的復原實體模型的展陳手法融合科技館的互動教育手法，提高對青少年的吸引力，激發(fā)青少年對嶺南歷史、文化與科技了解的好奇心，激發(fā)他們對家鄉(xiāng)科技文化的成就感和自豪感。

4.2 教育活動

探客教育活動，目標是培養(yǎng)想象力、實驗動手能力和創(chuàng)造力。也是一種 STEM 教育（STEM 教育，科學 Science，技術 Technology，工程 Engineering，數(shù)學 Mathematics）。 STEM 教育特別提倡個性化和創(chuàng)造力的發(fā)展，同時也特別提倡學科之間的整合和融合。 STEM 教育中每個需要學生解決的問題，是比較接近真實實際的問題，它可以鍛煉學生的思維能力，探究的并不是已知結果的問題，心理學上把這種有明顯的邊界條件和操作路徑的問題稱之為定義優(yōu)良的問題。很多未知結果的、接近真實的問題，生活中發(fā)生的大多數(shù)問題需要應用多種學科的知識來共同解決。

探客活動的項目中，每個人都能做出“自己的作品”來，不斷實踐解決未知問題和對“自己的作品”的成就感，能激發(fā)他們的好奇心。例如 STEM 課程項目“小車”，用傳統(tǒng)的木工來做一個小車，并進行小車比賽。用一個小的液氮瓶當做噴射型的動力，來比賽看誰的車跑得快。在這個過程中，比賽結果的挑戰(zhàn)，和完成每一步自己作品的成就感，能激發(fā)青少年的好奇心，也可以培養(yǎng)他們的創(chuàng)造力：比如，你的車想設計成什么樣的外形？你的車為什么要做成這個樣子？它的背后會承載哪些科學的知識，比如說，流體

力學的知識，如何減少空氣的阻力，才能使你的車跑得比較快等。

一段時期以來，國內(nèi)外許多著名的科技館（科學中心）都十分重視通過探客教育來培養(yǎng)青少年對科學的興趣和創(chuàng)造力培訓，例如美國探索館開發(fā)的“工匠工作坊”項目和加拿大蒙特利爾科學中心的“創(chuàng)造力工廠”項目。加拿大蒙特利爾科學中心設置的“晾衣繩挑戰(zhàn)”項目，創(chuàng)造了一個機器，讓它通過整條繩子保持平衡，并盡量快速地讓載重的機器滑過繩子。每個青少年在家里都能遇到類似的挑戰(zhàn)，需要綜合運用材料、電機、控制器、力學等學科的知識去解決問題。這個項目可以引起他們的興趣和好奇心。

科學也是一個不斷犯錯、不斷修正、不斷假設、不斷驗證的過程。青少年天生是有這種能力的。通過探客活動不斷的“科學實踐”，可以激發(fā)他們對科學的好奇心，鍛煉學生的思維能力，保證他們將來在科學上的可持續(xù)性發(fā)展。

4.3 理論研究

科技館可以在好奇心形成機制方面開展心理學、教育學基礎理論研究。同時，通過在觀眾參觀展覽和參加教育活動過程中的好奇心影響因素評量分析，研究好奇心在不同年齡段、不同性別、不同職業(yè)觀眾對象的表現(xiàn)規(guī)律，并研究展項和教育活動的學科類別、科學知識難易程度、不同組合感官刺激、趣味性等方面因素對好奇心高低的影響等。終端具有記錄觀眾參觀展項互動數(shù)據(jù)的新型科技館中控系統(tǒng)，將使此類觀眾評量分析和研究更便利、更準確。

進行科技館如何激發(fā)科學好奇心的理論研究，將有利于指導好奇心驅動科技館發(fā)展的工作實踐。

5 結論

好奇心既是一種特質（品格），也是一種狀態(tài)（對情境的敏感性）;它既是內(nèi)在驅動，也是外在暗示（刺激誘發(fā)）的反應。“通往創(chuàng)造性的第一步就是好奇心和興趣的培養(yǎng)”，好奇心是創(chuàng)造性思維的源泉。

科技館作為重要的非正規(guī)科學教育場所，要把激發(fā)和培養(yǎng)青少年科學好奇心作為重要教育理念和使命，通過在展覽和教育活動中創(chuàng)設生動情境、探究新奇現(xiàn)象、提供奇特體驗、融合博物人文、開展探客活動等，發(fā)揮特有優(yōu)勢、實現(xiàn)更大作為。

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（2021-6-15收稿，2021-11-2修回）

作者簡介：鄒新偉（1967—），男，廣東科學中心，博士，高級工程師，研究方向：科技館展示創(chuàng)意與策劃，E-mail：979904352@qq.com。

Research on the? Path of Science and Technology? Museum to Stimulate Young? People's Scientific Curiosity// ZOU Xinwei， ZHANG Na， ZHANG Yichen， LI Feng， DUAN Fei

First-Author's Address? Guangdong Science Center， Guangdong Guangzhou 510006， E-mail：979904352@qq .com

Abstract? Curiosity is a human nature . How to stimulate and maintain the scientific curiosity of youngpeople， as well as cultivate their interest in science is the responsibility of science and technological museums . Domestic science and technological museums are generally in lack of research and practice of curiosity . Under the guidance of relevant theories， scientific and technological museums' practices and? methods? are? summarized and? sorted out from the? perspective? of curiosity's? stimulation. It? is suggested? to? introduce? elements? such? as? stories，? problems，? situations，? phenomena，? experiences， humanities? and? explorations? into? scientific? and? technological? museums' exhibition? and? education designs， meanwhile to carry out theoretical studies and supportive mechanism of curiosity， so as to give? full? play? of? scientific? and? technological? museums' role? in? the? cultivation? of? scientific? and technological? innovation talents，? especially? to? promote? the? formation? of a? large? number? of young people with the potential to be future scientists .

Keywords? curiosity，? innovative? talents? cultivation，? informal? education，? Science? and? technologicalmuseum