兴趣，科学教育的起点

杨梅 鞠鹏 张凌

科普实验是科学思维、科学实验技能和科学基本知识具象化认识的综合体，是最复杂但也最能达到科普效果的方式之一。一般来讲，科普实验的公众关注度比较高，体验比较深刻，有利于开展跨学科的科学知识传播，但科普实验需要一定的科学知识和动手操作能力，对开展的场馆和每次实验的投入也有较高要求，此外，开展一次科普实验的参与体验对象有限，公众参与度略有欠缺。对于科普实验设计者来说，可在科普实验活动过程中观察公众对每个环节的喜好，优化实验难易程度，调整环节中的知识点密度，不断引导公众深入思考，通过“思考—验证—总结反思—修正—验证”的过程逐步引起公众兴趣。

开展以兴趣为导向的科普实验设计，可以通过以下几个方面进行优化与思考。

系统性

围绕目标系统思考并设计科普实验，有利于在有限的实验时间内达成科学教育目标。任何一项科普活动都是科学知识通过媒介向他人的信息传递，但互动往往只重视科普内容本身，而忽略了公众的接受程度。以兴趣为目标，是要把公众从众多选择中吸引过来，由被动影响到主动询问。实验设计可以从生活中的常见现象入手，让公众在初步接触时认为那只是一个有趣的谜题，而不是某项科学定理的验证，降低其参与中“畏难”的壁垒，增加其主动参与解题的意愿。根据参与人群调整课题呈现形式、难度、知识点之间的联系，以及知识点的趣味性“爆点”等，这些精细化的设计和管理往往能达到良好的科技教育效果。以昆明植物研究所开展过的科普实验为例，同样以“植物中的色彩”为主题的科普实验，对于小学2 年级学生，主要以植物提取物对不同织物染出的色彩为主要实验目标，用艳丽的色彩吸引学生，让他们感受到植物中原来有那么多有趣的物质；对于大学二三年级的学生，则通过分离材料将植物提取物分离，在柱层析上呈现出化学成分逐渐分离的过程，由色彩变化带来直观感受，让学生感受到植物化学成分的多样性，以及植物色彩可能是一种混合物的最终呈现；而对于已经工作的人群，则通过展示不同的植物颜色在不同的水质、金属离子、浓度等要素改变的情况下发生的变化，解释鸡尾酒颜色的调配和织物染色原理等。这样以调动兴趣为目的，通过系统设计，同一主题面对不同的公众体验者，均收到了较好的科普效果，达到了科学教育的目的。

可控性

科普实验经过系统设计，在实施中往往会忽略实验节奏的把握。虽然科学实验是一种自由的探索，目标是科学知识的获得，但实现的途径可以更加高效而准确。因此，实验的可控性也十分必要和重要，从何时开始，在何处结束，继续深入是否有安全隐患，回答这些具体细节的问题就是对可控性的回答。可控性并非针对科普实验的结果进行控制，而是控制时间长度、实验难度、知识点密度及各类交叉知识点出现的位置等。在每个阶段设计若干完结点，如遇到特殊情况则就近完结实验，体验者也不会因实验没有成功做完而产生挫败感；如能全部顺利完成，体验者也会在每个节点感受到一段科学小结，强化刚刚经历的科学实验印象。总之，主动选择将可能遇到的问题前置并分类，设计应对方案，尽量降低实验中的不确定性，由此达到知识传递的可控性。在昆明植物研究所开展的“植物中化学成分探究”的高校科学营西部营科普活动中，由于实验环节较多，总体系统设计后，其中植物化学成分分离的实验要求在半天内完成，而实验的前期处理会花费较长时间，如果按照整个环节顺序推进，学生很难看到分离实验的效果。因此为了让学生能整体经历整个实验流程，采用了“步骤倒置”的方式，在将实验原理教授给学生之后，提前对处理好的样品进行色谱层析，随后再按正常实验流程操作，直到处理完前期样品。这时色谱层析样品也基本完成，刚好可以与前期处理进行衔接，保障了实验的整体效果。此外，为了在实验中不过多影响学生注意力，实验采用了分子筛原理的分离材料，实验开始后需要关注的时间比较少；为了缩短层析时间，通过按比例减少层析柱长度和加快流动相速度，将层析时间控制在规定时间以内；为了有一定的对比度，将学生分成多组自选不同的实验材料，进行相同操作的实验。这些围绕实验的“可控性”流程均保障了实验的顺利完成和科学知识的普及。

科学性

除了教育机构、科研机构对公众开展科普活动，越来越多商业机构也瞄准了公众科学教育市场。从业者众多是好事情，说明大家认可科学教育的发展趋势并愿意投身其中。但一些从业者更多看中投资带来的收益，而忽略了项目开展的初衷是为了提升公民科学素质，这样不利于科学教育市场的长远发展。增加科学教育项目中的科学性，回归科学探索本质，尽管会影响一部分商业利益，但能夯实其科学内核。科学性为专业的教育机构、科研机构赋予了更多内涵，将最新的科学研究成果通过专业的科普管道输送给公众，在青少年中埋下科学探索的“好奇种子”，让有志于利用科学知识创造发明、开发应用的人发掘到知识财富。

成就感

公众更加关注身边的事务，能主动寻求问题的科学答案，科学传播不是娱乐，但娱乐宣传中的底层逻辑科学教育可以借鉴。如各类游戏都是通过完成任务获得虚拟回报获得感官上的刺激，并形成正反馈，刺激游戏者不断探索。科学教育中也有这样的成就感，如在科普实验中成功地发现一个现象，并通过实验探索找到了答案，获得心理上的满足，但难点在于如何设计难度适中又能引起公众共鸣和兴趣的实验。尽管有难度，但借鉴其他领域的宣传方式，探索以科学教育为内核的新的教育模式，至少在科普领域形成以科学为内核，其他手段为辅助的特色形式，将对整个科学教育的发展起到助推作用。

科学与技术的结合度

科学知识的传递需要实验操作的承载，比如一个植物化学实验，还需要用到冷凝浓缩系统和层析系统，这不仅是科学知识的传播，还需要通过动手亲历，因而融入了一些技术要素，这正好与近年来对科学和技术的共同重视相契合。社会的发展也需要大量的技术人才，教育改革中也提出了加强职业技术人才的培养目标。科普实验既有科学知识作为理论基礎，又有技术操作作为实践手段，可以在科学与技术的结合中扮演“链接”与“试点”的角色。积极推进科普实验中的创新，将为未来教育的发展不断探索出“新大陆”。

目标性

可以根据不同的体验人群调整科普实验的目标性。尽管科学教育本身已经有了清晰明确的定义，但在实际操作中可以调整不同的核心要素比例因地制宜地形成符合科普实验的目标。将体验科学思维、培养科学精神与态度为实验目标，通过设计科普实验探寻问题的答案，而不只是追求基础知识的验证；如果实验失败，要分析失败的原因，进而体会科学探索并非一帆风顺，培养正确的科学态度。

特色的实验场地

一个合适的科普创新实验场所，应该具备以下几个特点：多个学科方向，可以进行学科交叉的科普实验；具有特色和特长，有足够的科研积淀；场地合理，可以有多个场景和环境以适应不同实验的切换，增强体验者对科普实验的记忆点。以昆明植物研究所为例，其科学单元属于生命科学领域，学科方向囊括了植物学、化学、药学、生态学等，形成了以植物研究为核心的多学科并存、跨学科交叉的科研体系；其既拥有野外台站、植物园等宏观科学研究及科普基地，也具有植物化学国家重点实验室、标本馆、西南野生生物种质资源库等微观科学研究场馆；学科虽然不丰富但具有特色、“长板”明显；场地虽然有限但有从野外到实验室的足够纵深。