表演类实验教育活动效果研究

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，使自然过程或生產过程以纯粹、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义。

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。

5 启示

5.1 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驟，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.

作者簡介：杨遍（1990—），男，从事表演类科学教育活动的开发和实施工作，E-mail： cutebianbian@163.com。