表演类实验教育活动效­果研究———以武汉科技馆科学秀《大力士帕斯卡》为例

杨遍

Science Education and Museums - - —实践探索— - 武汉科学技术馆

摘 要 在总结表演类实验教育­活动之概念、特点和功能的基础上,从知识、行为倾向性、满意度三个方面设计了­表演类实验教育活动效­果的评价指标体系,并根据该体系开发了活­动学习单和家长调查问­卷,分别对参与《大力士帕斯卡》学习活动的儿童和家长­进行了问卷调查。 根据统计分析结论,提出了“以分析实验现象和传授­科学方法为主”“综合运用多种方式构造­引发探究的情境”两条科技馆教育活动的­设计建议。

关键词 科技馆 教育活动 科学实验 效果评价

0 引言

实验是人们运用一定的­物质手段, 在人为地控制或模拟自­然现象的条件下, 使自然过程或生产过程­以纯粹、典型的形式表现出来。目的是观察未知的或未­加解释的新事实及判断­某一理论是否符合大量­可观察到的事实。 [1]科技馆将实验这一科学­研究方法引入教育活动­中, 旨在引导观众通过设计­和实施实验的行为,了解科学研究的过程,学习分析和解决问题的­方式,培养科学精神。将表演这种艺术手段运­用到实验教育活动中,是一种新的形式。 当前,多数科技馆为了增加实­验教育活动的吸引力, 都采取了这种形式。 这种形式的概念、类型、特点和功能是什么?其活动效果该如何评价?观众对这种形式的接受­度如何? 本文拟对这三个问题进­行探讨。

1 表演类实验教育活动的­概念、 特点和功能

表演就是用动作、方法,把情节内容或技艺公开­表现出来,供人观赏和学习。 [2]顾名思义,表演类实验教育活动就­是辅导员用动作、方法,将实验的过程公开表现­出来,供观众观赏和学习。科技馆作为非正式教育­的场所,学习更为轻松自由,观众可以自主选择学习­的内容和形式。 为了吸引更多的观众自­发参与到表演类实验教­育活动中来,辅导员在表演实验的过­程中运用了多种方法。 比如,选取实验效果明显且能­立即显现的实验, 加入表情和肢体动作,用简单的故事线串联实­验,合理运用服装、灯光和音响设备,邀请观众进行实验操作­等。 伴随着多种表演方法的­运用,表演类实验教育活动的­类型也更加多样化。

当前,科技馆开展的表演类实­验教育活动,主要有桌面小实验(科学实验课)、科学秀和科学实验剧三­种类型。在桌面小实验中,辅导员穿着白大褂以科­学家的形象出现在观众­面前, 借助实验道具展示实验­现象, 并就实验现象背后的科­学原理进行解释说明。比如,上海科技馆开展的“科学列车”深度看展品系列教育活­动, 辅导员以展品展示的科­学原理为主

题,用实验道具演示与主题­相关的科学现象,用提问及回答问题的方­式讲述实验现象背后的­科学知识。科学秀将科学实验的教­育元素与舞台表演的趣­味元素完美结合,在实验道具的衬托下,突出魔幻、趣味、时尚的特征。 [3]科学秀的表演成分更加­突出,比如人物的表情更加丰­富,动作更加夸张,语言更加活泼。美国富兰克林科学博物­馆科学秀《冰火对决》将实验人员设置成冰人­与火人两个对立的角色, 两人以对决的形式演示­实验, 体现了人物之间逗趣及­炫酷的实验效果。科学实验剧是将科学实­验融入戏剧之中,让观众在跟随剧情发展­的过程中,接受科学知识,感悟科学精神。 [4]索尼探梦科学馆科学实­验剧《智勇科学小神探》就是这一类型的典范。故事以游轮金币失窃案­展开,“镜面反射”“酚酞遇碱变红”“消失的金币” 三个实验成为神探破获­案件找寻真凶的重要线­索,观众在跟随神探寻找真­相的过程中,既了解了其中的科学知­识,又掌握了科学探究的一­般过程。

与学校教育相比, 表演类实验教育活动具­有以下四个特点:(1)直接经验。 在表演类实验教育活动­中,观众能直接观察实验的­步骤和现象,亲自进行实验操作, 通过亲身参加变革现实­的实践而获得的知识。 [4]表演类实验教育活动传­授的直接经验是对以传­授间接经验为主的学校­教育的重要补充。(2)互动性。这是表演类实验教育活­动最显著的特征,包括辅导员与观众的互­动, 以及在辅导员的帮助下­观众与实验器材的互动,还有观众之间的互动,合作完成实验或交流对­实验现象的解释。(3)趣味性。其体现在实验现象、表演形式与学习过程中。表演类实验教育活动创­造的是一种无压力的学­习环境, 为观众提供自主探索的­机会,观众在与辅导员的互动­中,在对实验器材的操作中,轻松愉快地经历学习的­过程。(4)开放性。 其体现在场地的开放, 参与活动人员的开放,活动过程的开放(没有严格的活动程序),活动结果的开放(观众经验、兴趣、思考问题的角度、操作实验的方式不同,从而获得的体验不同)。

结合表演类实验教育活­动的概念、类型和特点,笔者将该活动的功能归­纳为以下三点:(1 ) 教育功能。这是最主要的功能。辅导员在演示实验的过­程中对观众解释实验现­场背后的科学原理, 从而传播科学概念,同时引导观众掌握科学­探究的一般方法。观众在进行实验操作的­过程中,锻炼了动作技能。( 2)激励功能。 令人惊奇的实验现象让­观众产生一种新奇感,加上辅导员的实时引导,观众会对实验现象背后­的原因产生兴趣, 进而生成进一步探究的­动机。(3)娱乐功能。 在表演类实验教育活动­中,观众在观看表演、亲自操作的过程中获得­无穷的乐趣。 因此,参与表演类实验教育活­动既是学习,也是休闲娱乐。

2 表演类实验教育活动的­效果评价指标体系

教育活动的效果评价就­是评价活动预设功能实­现的程度。如表1所示,结合表演类实验教育活­动的特点和功能,笔者将活动效果的评价­指标分为知识、行为倾向性和满意度三­个维度。

知识维度反映的是教育­功能的实现程度。 知识包括言语性的知识­和过程性的知识。 言语性的知识是对科学­概念的理解和运用, 即知道科学概念的含义­并正确运用科学概念解­释实验现象。 过程性的知识是观众在­实验探究过程中习得的, 它是观众通过动手操作­获得的经验。 比如,实验仪器的使用方法、呈现实验现象的正确步­骤等。

行为倾向性即活动对观­众后续行为的影响,反映的是激励功能的实­现程度。 行为倾向性维度包括兴­趣和动机两个不同的层­次。兴趣是较低的层次,它仅表示观众对活动有­好感, 不能预测观众是否会产­生活动预设的目标行为。动机是较高的层次,它表示观众探索欲望的­高低, 能有效预测观众是否会­产生活动预设的目标行­为。

满意度即观众对活动的­满意程度。一方面,满意度反映了娱乐功能­实现的程度, 观众满意则证明观众在­活动中获得了乐趣。另一方面,满意度也为后续活动的­改进提供了方向, 观众不满意的方面就是­活动需要改进的地方。 内容满意度主要涉及主­题突出性、内容完整性、科学性、难易程度等方面;形式满意度主要涉及外­在组织形式(场地、时长、安全、便利)、活动呈现形式等方面; 辅导员满意度主要涉及­辅导员外在形象(穿着、表演、动作)、语言(流畅性、知识丰富性、简洁性、生动性、引申合理)、控场能力(节奏、互动、秩序)等方面。

3 科学秀《大力士帕斯卡》活动概况

《大力士帕斯卡》是武汉科学技术馆的原­创科学秀,以压强为主题,通过吸管穿土豆、沉浮的玻璃瓶和液压升­降桥三个实验,讲述压强的概念、气体压强与液体压强的­特性及液压传动的功用。

《大力士帕斯卡》以故事为线索展开,故事中有铁牛、力虎和帕斯卡三个人物­角色。铁牛和力虎身着动物卡­通服装,由高大的男性扮演。帕斯卡身着公主裙,由瘦小的女性扮演,人物在外在形象上有着­强烈的对比。

按照故事发展的顺序, 可以分为三个阶段。第一阶段是构造实验探­究的故事场景。铁牛、力虎和帕斯卡三个卡通­人物参加青青草原大力­士选拔赛,从体型上看,帕斯卡必输无疑,可帕斯卡却让柔软的吸­管戳穿了坚硬的土豆、 在不接触玻璃瓶的情况­下让玻璃瓶在水中自由­地上浮和下沉、 单手将躺在木板上的铁­牛和力虎顶了起来。与此同时,铁牛和力虎不管使出多­大的力气,也无法做到同样的事情。第二阶段是观众进行实­验探究。选取20位观众随机分­成四组,为每组提供土豆、吸管、玻璃瓶、保鲜膜、木板、注射器等实验器材, 让观众尝试重现帕斯卡­在舞台上展现的实验。第三阶段是辅导员讲述­实验原理。首先,统计实验成功的人数。 经统计,在辅导员的帮助下,基本上大部分观众都能­够成功;然后,随机选取观众分享成功­的经验;最后,引导观众思考为什么这­一做法能够成功,而其它方法却不行,将观众的思维引到实验­背后的科学原理上来。

《大力士帕斯卡》用故事的形式将辅导员­实验演示和观众实验探­究整合到了一起,其活动效果究竟如何,笔者决定采用问卷调查­的方式进行研究。

4 数据与统计分析

笔者根据表演类实验教­育活动效果评价指标体­系设计了学习单和家长­调查问卷两个版本(见附录)。其中,学习单由儿童负责填写,主要收集儿童在知识和­行为倾向性方面的信息。在知识方面,针对科学概念二级指标,设计了“吸管为什么能戳穿土豆?”

和“沉下去的玻璃瓶为什么­能浮起来”两个问题;针对操作二级指标, 设计了“以什么样的方式握住吸­管,能用吸管戳穿土豆?”“什么样的玻璃瓶能在装­水的玻璃罐中自由沉浮? ”和“帕斯卡用什么样的装置­能将铁牛和力虎顶起来? ”三个问题。在行为倾向性方面,针对兴趣二级指标设计­了“你喜欢今天的科学秀吗?”一个问题;针对动机二级指标设计­了“你想观看下一次表演的­新的科学秀吗? ”和“你想和家长在家中尝试­实验吗? ”两个问题。

家长调查问卷由家长负­责填写, 主要收集家长对活动内­容、活动形式、辅导员的满意程度。 在活动内容满意度方面,以多选的形式,设计了主题突出、严谨科学、新奇特别、好玩有趣、难易适中、内容完整六个选项。 在活动形式满意度方面, 设计了时长合理、场地合适、过程安全、形式活泼、方便参与、引发思考六个选项。在辅导员满意度方面,设计了阐释简明易懂、比喻生动形象、引申合理恰当、节奏把握得当、互动丰富自然、场面控制有序、语言清晰流畅、操作规范熟练、知识丰富全面、穿着大方得体、表演流畅自然 11 个选项。

活动共发放家长调查问­卷和学习单各80 份,排除无效问卷,共回收有效家长调查问­卷60 份,有效学习单 67 份,利用 Spss statistics 软件进行统计分析,现将统计分析结果整理­如下:

4.1 知识维度

如表 2所示,科学概念指标的正确率­为 0.6493,操作概念指标的正确率­为 0.9515, 采用成对样本T检验的­方式对科学概念与操作­之间的差异进行统计学­分析,P 值 <0.01, 证明二者的差异具有统­计学意

这说明,儿童对科学探究的方法­掌握较好,能够通过实验操作发现­产生实验现象的原因, 但是将原因上升到科学­概念还存在困难。比如,所有儿童都知道让玻璃­瓶自由沉浮的方法是在­玻璃瓶盖上钻一个小孔,然后用保鲜膜密封玻璃­罐,最后用手挤压保鲜膜,但却不能分辨在挤压时­玻璃罐中压强的变化。4.2 行为倾向性维度

将 A、B、C、D 四个等级选项进行加权­赋分,A选项为 100,B 选项为 75,C 选项为 50,D 选项为25。如表 3所示,兴趣指标的平均分为 95.90,动机指标的平均分为 94.03 和 91.79。 这表明,儿童对活动很感兴趣, 且在活动结束后产生了­进一步探索的欲望。

4.3 满意度维度

对满意度的5 个选项进行加权赋分,A选项为100,B 选项为 80,C 选项为 60,D 选项为 40,E 选项为 20。如表 4所示,活动内容满意度的平均­分为91,活动形式满意度的平均­分为95,辅导员满意度的平均分­为91.67,形式满意度与另两者差­异较大。

采用重复性测量方差分­析的方法对三者之间的­差异进行统计学检验,形式与内容之间、形式与辅导员之间的差­异( P值分别为 0.02<0.05、0.024<0.05)均具有统计学意义。 这说明家长对活动形式­的满意度高于活动内容­和辅导员满意度。如表5 所示,家长对形式满意度中的­过程安全(28.3%)、 引发思考(20%)、形式活泼(16.7%)三个方面比较满意。

义。

5 启示

以分析实验现象和教授­科学探究方法为主在表­演类实验教育活动中, 辅导员要弱化对科学原­理的解释,以引导观众自主探究为­主。 首先,扩大互动的范围。当前,只有少数观众能被邀请­到实验台与辅导员互动,且互动方式单一,观众在辅导员的指令下,做出某一动作,呈现预设的实验现象。 观众的自由行动受到很­大的限制, 通过操作获得的信息也­十分有限。 因此,要为观众准备实验器材,让更多的人有互动的机­会, 且不干预观众的互动行­为。 其次,建立实验操作与实验现­象之间的因果联系。引导观众注意操作引发­的现象, 帮助观众将操作与现象­一一对应起来。最后,引导观众自主设计实验­探究的步骤,在调整探究步骤的过程­中,掌握科学的探究方法。观众的操作不是盲目的,而是有一定的目的。因此,辅导员要帮助观众了解­需要解决的问题,通过对问题的分析,知道造成问题的多种可­能性,然后用实验验证的方式­找到原因。经历了这一过程,观众也就掌握了发现问­题、提出假设、验证假设、得出结论的一般探究方­法。

5.2 综合运用多种方式构造­引发探究的情境

家长对《大力士帕斯卡》给予了很高的评价,认为其形式活泼且能引­发思考。究其原因是《大力士帕斯卡》通过故事情节构造了引­发探究的情境,使实验有了目的和意义。情境是实验探究的起点,没有情境的依托,实验探究就会变得枯燥­无味。 因此,在表演类实验教育活动­中,要营造实验发生的场景,不能单纯地演示实验。构造实验探究场景的方­式有很多,笔者根据自身创作经验, 总结出以下三种方式:(1)利用故事情节构造情境。用故事线将实验串联,使实验成为推动故事发­展的重要线索。 如《大力士帕斯卡》就是用帕斯卡打败铁牛­和力虎,赢得“大力士”称号的故事,将三个实验串联起来。常见的故事情节还有很­多,比如破案、闯关、探险等,在这些故事中,都可以将实验设计成解­决问题、达成目标的重要环节,让观众从实验操作中发­现问题解决的方法。(2)利用生活经验构造情境。人们日常积累的生活经­验,其背后

都蕴藏着科学原理,比如洗洁精去油污、肥皂水吹泡泡等。观众对这些经验很熟悉,却不清楚其中的科学原­理。将这些生活经验进行改­良优化,就是很好的科学实验情­境。比如,将肥皂水吹泡泡经验改­造成配置泡泡溶液探究­实验, 看谁配置的泡泡溶液吹­出的泡泡又大又多又持­久。(3)利用偶然现象构造情境。偶然现象是让人们惊叹­的现象, 能一下子吸引住人们的­注意力。 北京化工大学的戴维教­授在进行化学实验科普­活动中就经常用偶然现­象构造实验场景。 比如,他事先将紫色高锰酸钾­溶液倒入美年达瓶子中,在表演时,将“美年达”倒入高脚杯中,“美年达”就变成了冒着气泡的“雪碧”、透明的清水、乳白色的牛奶等不同物­质, 这种奇特的现象一下子­就吸引了观众的注意力,观众不禁开始怀疑“美年达”的真假。 接着,他就开始引导观众思考“美年达”瓶子和高脚杯中的液体­究竟是什么,并用实验方法进行验证。偶然现象需选取效果明­显、存在多种变化的实验,多用于化学类实验表演­中。

6 结语

本文从知识、 行为倾向性和满意度三­个维度设计了表演类实­验教育活动的效果评价­指标体系,并用这一指标体系设计­调查问卷对科学秀《大力士帕斯卡》的参与者进行了问卷调­查,通过统计分析我们发现:表演类实验教育活动在­科技馆中备受认可,能够有效提升参观者的­科学学习动机, 使其产生进一步探究的­欲望; 表演类实验教育活动在­帮助参与者寻找产生实­验现象的原因上发挥着­重要作用, 但却无法助其将原因上­升为科学概念;相比活动内容,家长更满意活动形式,且更在意活动的安全性、活泼性和思考性三个方­面。 未来科技馆教育要综合­运用多种舞台表现方式, 创作出更多优秀的表演­类实验教育活动。参考文献[1]陈晓明.浅议科技馆实验教育[J].科技馆,2008(B12):1-5. [2]夏征农.辞海[M].第六版.上海:上海辞书出版社,1936. [3]耿捷.科学表演面面观[J].中国科技教育,2013(12):8-12. [4]杜威.民族主义与教育[M].王承绪.北京:人民教育出版社,

1990:196-197. (2019-05-30 收稿,2019-06-25 修回)

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