情境教学法在科普剧场剧目设计中的应用——上海科技馆 “相对论剧场”更新改造的实践与思考

熊世琛 吴晓雷

一、引言

作为非正规教育场所，科技馆是面向公众的社会教育体系中的重要组成部分，承担了一定的社会教育功能，从教育内容的广度、深度和表现形式上对正规教育进行延伸和补充，对于公众科学素养的提升起着积极的推进作用。科技馆作为科学教育的重要组成部分，具有情境化的教育资源优势，注重互动参与过程的体验和感悟，是科学教育不可或缺的重要基地。

科技馆中的科普剧场是较受公众欢迎的展示形式。公众可以通过体验剧场中创设的故事性剧情和逼真的视觉效果，在潜移默化中了解科学知识、接受科学思想，从而达到受教育的目的。科普剧场在表达科学理念或较为复杂的科学概念等内容时，具有独特的优势。科普剧场通常以一个故事为主线，巧妙融合科学知识与剧情的发展，让公众通过情感与认知的相互作用，认识科学原理和知识。[1]但是，剧场在建造之初，由于考虑更多的是科学内容如何与高科技的展示技术进行结合，让观众感受到 “新”“奇”“特”的展示体验，而以一些华而不实的剧情和过度使用的展示技术组成剧目，往往忽视剧场的科普教育基本目的。如何更好地将内容、氛围和体验方式融合，为公众更好地理解展示内容服务，是科普剧场在剧目设计中需要思考的问题。

情境教学法是目前科普教育中普遍运用的一种情境化教育手段，提供特定情境，通过调动人的原有认知结构的某些线索，经过思维的内部整合作用，使人顿悟或产生新的认知结构，起到一种唤醒或启迪智慧的作用。[2]

科普剧场的剧目大都描写一个特定的情境，而一个情境便是一个整体。情境教学正是从这个具体的整体出发，把知识、能力、智力、情感综合起来进行教学。对于科普剧场的剧目而言，其中包含着需要抒发的情感以及需要传达的知识等。所有这些，都是剧情、展示手段、环境氛围营造互相融合以一定的表现形式展现在公众的面前。[3]从这一点上来说，情景教学法的确适用于科普剧场的剧目设计。

本文以上海科技馆 “相对论剧场”剧目升级为案例，分析剧目如何进行情境化设计，尝试总结情境教学法在科普场馆剧场剧目设计的方法。上海科技馆近期对 “相对论剧场”进行了升级改造，其中最重要的目的就是希望在保留原展示技术的情况下，通过对剧目的升级，使剧场的科普教育效果得以提升。

二、基于情境教学法的剧目设计

(一)科普剧场剧目设计运用情境教学法的作用

情境教学法是指:在教学过程中有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的情境，通过形象生动的具体场景，引起学生一定的态度体验，从而帮助学生理解教学内容，并使学生的心理机能得到发展的教学方法。情境教学法的核心在于激发学生的情感。诸如榜样作用、生动形象的语言描绘、游戏、故事、戏剧、视频、绘画、音乐、体操、角色扮演、诗歌朗诵、旅游观光等，都是寓教学内容于具体形象的情境之中，其中也就必然存在着潜移默化的暗示作用。[4]

1.营造情境化场景，激发科学学习兴趣

剧目设计中的情境，指的就是剧目中体现出来的行为环境、认知环境和情感环境。在剧目设计中建立良好的教学情境模式，需要具备丰富的科学内容和生动的剧情设计，巧妙地将科学知识以问题的形式进行转化，能够在教学中提升公众的求知欲望，通过教学情境来引导公众的情感，不断帮助公众强化对剧目中科学内容学习的兴趣。

2.方便公众对于科学内容的理解

在剧目设计中应将科学问题与剧情相结合，并将有科学内涵的情境融入其中，在激发好奇心、求知欲的同时，更能展示出完善的知识背景，使公众充分了解知识的来龙去脉。如将剧情设计与科学认知的重要时间节点相关联，能够让公众从不同的角度和层次思考问题，帮助公众完善知识建构。

3.引发知识拓展和迁移

在剧目设计中通过展示技术和氛围设计营造剧情效果的情境设计，能够让公众在情境中更好地拓展和迁移科学知识，能够让公众多角度地了解知识的本质及其与生活实际的联系，达成公众对科学知识拓展迁移的教育目的。

(二)上海科技馆相对论剧场的剧目设计

上海科技馆的 “相对论剧场”位于三楼“探索之光”展区，于2005年对外开放，采用幻影成像结合真人表演的形式，通过浅显易懂的方式向观众解释相对论，展示形式生动活泼，深受广大观众的喜爱。但是，原相对论剧场的剧目通过相对论 “双生子佯谬”的思想实验将剧情延伸开来:通过爱因斯坦脑中假想的一对双生兄弟，其中一个跨上宇宙飞船进行接近光速的长程太空旅行，而另一个则留在地球上；结果当旅行者回到地球后，发现自己比留在地球的兄弟更年轻。剧中更多是通过 “现在”到“过去”的时空，阐述相对论的相关原理，和公众的联系度不强，更多是故事的演绎，在剧情内容设计中未能将知识转化为问题化情境。经过13年的运行，相对论剧场启动更新改造，尝试通过情境教学法的设计改进多媒体科普剧场的剧目演示效果，提升剧场的科普传播效果。相对论作为一个关于时空与引力的抽象理论，普通公众难以理解，较难用展览、特别是参与体验式的展示方式表现。另一方面，相对论本是高等物理范畴的理论，相关的正规教育课程主要设置在高中和大学。而在非正规教育场所中，存在年龄层次不同、教育背景迥异的受众人群，受众面比较广泛，观众无法在短时间内理解原理及其诠释的自然规律。为了解决这个问题，设计团队进行了多方面的努力，创设剧场的 “教学情境”。

1.创设问题情境——科学知识的问题化

在剧目中设置有效的问题引导公众随着剧情的演绎同步思考，能够有效提升传播效果。以相对论剧场为例，在科学知识的选取上，既要考虑相对论基本原理的展示及经典思想实验的诠释，还要注重新的科学热点现象与科学原理的结合，引发观众的共鸣。

首先，要依据相对论剧场科学内容的主旨，提出剧场演示的 “核心问题”，抓住内容的主线或灵魂，提出一个能够贯穿主体内容、体现核心要旨的 “问题”。在基础内容的选取上，主要选取狭义相对论与广义相对论中的经典实验作为剧场的基本科学内容，如:狭义相对论对时空关系的论述，广义相对论的时钟变慢、光线引力偏折、双生子佯谬等实验。[5]此外，爱因斯坦于1916年基于广义相对论预言了引力波的存在，而近几年对引力波的探测有了突破性进展，这项成果也是剧场需要通过新的展示技术着重表现的科学内容。

其次，通过比较、立足整体、向外拓展，提出 “拓展性的问题”。除了相对论相关的内容，拓展了人工智能的发展、神经网络的使用、亚光速飞行器以及各尖端领域的应用场景，为观众带来对科学、对未来生活的畅想，激发观众对科学的兴趣。

2.创设体验情境——科学问题的情境化

情境活动在特设的人物与事件情境中，有声音、有形象、有动作、有情感，在充分调动各种感官的基础上，让教育内容更具直观性、趣味性，增加科学内容的可达性。[6]

相对论的剧目从故事阐述的角度考虑，以“科幻”的形式讲科学，设定了一个时空场景，打开观众的想象空间，不局限于同一时空。与此同时，剧情设计也将我国航天技术的发展和对未来生活的想象纳入其中，通过视觉的方式传递给观众。这是一个介绍未来的故事，也是人类以科学研究为基础，不断探索宇宙的发展过程。通过问题及剧情的设定，让观众通过沉浸式体验的感知，思考时空关系。最后，在此基础上重新提出问题，反问观众，让观众带着问题离开剧场。

故事剧情设计梗概如下:主人公小艾乘坐一艘亚光速飞行器，前往X行星。他一边向M博士学习相对论一边应对旅行中的种种困难。在离X行星还有一光年的距离时，他们的飞行器突然遭遇陨石流；不幸的是在联系地球的时候，发现地球也遭遇了伽玛暴的威胁。当M博士向小艾详细讲解了狭义相对论和黑洞以后，小艾觉得地球的处境非常危险，于是他想要回到地球。但是盲目地利用引力弹弓效应导致飞船偏离航线很远。M博士又向小艾讲解广义相对论和引力波，小艾终于意识到他犯的错误有多严重。这时候他不得不在回地球和去X行星之间做选择，最终他选择回到地球。但由于时间在不同速度参照系下流逝速度不同，当他到达地球的时候发现地球已过去了30多年，而他只航行了400多天。变老的M博士安慰小艾:他的任务并不算完全失败，因为探测器已经到达了X行星。与此同时，博士交给小艾一个新的探索任务。

3.创设感知情境——效果的有效营造

环境设计方面，因为内容中设定了相对论原理的具体内容，有大量的科学术语以及学科交叉领域的科学名词和概念。为了解决观众不熟悉科学概念的问题，整个剧场被分割为排队等候区、预演区和剧场演出区。排队等候区设置了关于科学原理、科学术语、科学概念的介绍；预演区设置了对本次剧场表演内容、人物以及剧情中描述的科学现象的介绍，使观众在观影前事先预热，熟悉剧场的关键信息。在观众进入预演区时，设计了一个 “候舱”环节，观众可以通过人脸识别技术，将自己的图像信息录入系统。这个环节起到的作用是使观众产生仪式感，同时也将观众的信息设计为剧场结束后的彩蛋，系统会随机抽取观众的图像信息投射在屏幕上，并配合语音向这些观众提出问题。剧场演出区域为了营造观众进入飞行舱的体验感，设计了演出区域两侧的环境投影，播放和主屏幕同步的演示内容，同时使用了荧光涂料，配合灯光营造飞行舱神秘的内舱环境。

此外，随着展示技术的发展，剧场利用4K高清显示技术替代原来的投影。该技术提升了视频画质和图像的色彩饱和度，利用幻影成像技术，形成了全息的投影人像，保证了多层舞台道具与全息人像之间无缝衔接，创造更好的画面沉浸感。表1体现的就是笔者在剧场改造过程中考虑到的知识、剧情、效果等元素的转化。

表1 相对论剧场改造的设计思考

四、结论

科普场馆中的剧场在剧目策划方面，需要考虑“教学情境”的设计，一是教学内容设计，即剧情脚本的设计；二是教学方式设计，其表现形式包含演员表演、多媒体技术、剧场环境、演示效果等设计:在教学内容的设计上要注重“知识问题化，问题情境化”，通过精准的内容策划和巧妙的内容设计将知识转化为问题融入情境中，引领公众在一个又一个问题情境中领悟知识，达到对知识掌握和迁移的教育目的；在环境氛围等表现形式的设计上，主要体现“效果烘托情境，技术服务内容”，通过演员表演、多媒体技术、剧场环境、灯光色彩、音响效果等元素，根据剧情内容中问题情境的需要，营造相应的教学情境、环境氛围和教育内容的体验感，以强化疑问、悬念、探究线索、违背常识等手段，达到情境化教育的效果。通过这次科技馆剧目的设计，希望对科技馆同类改造提供全新的思路。