興趣，科學(xué)教育的起點(diǎn)

楊梅 鞠鵬 張凌

科普實(shí)驗(yàn)是科學(xué)思維、科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)基本知識(shí)具象化認(rèn)識(shí)的綜合體，是最復(fù)雜但也最能達(dá)到科普效果的方式之一。一般來講，科普實(shí)驗(yàn)的公眾關(guān)注度比較高，體驗(yàn)比較深刻，有利于開展跨學(xué)科的科學(xué)知識(shí)傳播，但科普實(shí)驗(yàn)需要一定的科學(xué)知識(shí)和動(dòng)手操作能力，對(duì)開展的場館和每次實(shí)驗(yàn)的投入也有較高要求，此外，開展一次科普實(shí)驗(yàn)的參與體驗(yàn)對(duì)象有限，公眾參與度略有欠缺。對(duì)于科普實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者來說，可在科普實(shí)驗(yàn)活動(dòng)過程中觀察公眾對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的喜好，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)難易程度，調(diào)整環(huán)節(jié)中的知識(shí)點(diǎn)密度，不斷引導(dǎo)公眾深入思考，通過“思考—驗(yàn)證—總結(jié)反思—修正—驗(yàn)證”的過程逐步引起公眾興趣。

開展以興趣為導(dǎo)向的科普實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以通過以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化與思考。

系統(tǒng)性

圍繞目標(biāo)系統(tǒng)思考并設(shè)計(jì)科普實(shí)驗(yàn)，有利于在有限的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)達(dá)成科學(xué)教育目標(biāo)。任何一項(xiàng)科普活動(dòng)都是科學(xué)知識(shí)通過媒介向他人的信息傳遞，但互動(dòng)往往只重視科普內(nèi)容本身，而忽略了公眾的接受程度。以興趣為目標(biāo)，是要把公眾從眾多選擇中吸引過來，由被動(dòng)影響到主動(dòng)詢問。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以從生活中的常見現(xiàn)象入手，讓公眾在初步接觸時(shí)認(rèn)為那只是一個(gè)有趣的謎題，而不是某項(xiàng)科學(xué)定理的驗(yàn)證，降低其參與中“畏難”的壁壘，增加其主動(dòng)參與解題的意愿。根據(jù)參與人群調(diào)整課題呈現(xiàn)形式、難度、知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，以及知識(shí)點(diǎn)的趣味性“爆點(diǎn)”等，這些精細(xì)化的設(shè)計(jì)和管理往往能達(dá)到良好的科技教育效果。以昆明植物研究所開展過的科普實(shí)驗(yàn)為例，同樣以“植物中的色彩”為主題的科普實(shí)驗(yàn)，對(duì)于小學(xué)2 年級(jí)學(xué)生，主要以植物提取物對(duì)不同織物染出的色彩為主要實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，用艷麗的色彩吸引學(xué)生，讓他們感受到植物中原來有那么多有趣的物質(zhì)；對(duì)于大學(xué)二三年級(jí)的學(xué)生，則通過分離材料將植物提取物分離，在柱層析上呈現(xiàn)出化學(xué)成分逐漸分離的過程，由色彩變化帶來直觀感受，讓學(xué)生感受到植物化學(xué)成分的多樣性，以及植物色彩可能是一種混合物的最終呈現(xiàn)；而對(duì)于已經(jīng)工作的人群，則通過展示不同的植物顏色在不同的水質(zhì)、金屬離子、濃度等要素改變的情況下發(fā)生的變化，解釋雞尾酒顏色的調(diào)配和織物染色原理等。這樣以調(diào)動(dòng)興趣為目的，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同一主題面對(duì)不同的公眾體驗(yàn)者，均收到了較好的科普效果，達(dá)到了科學(xué)教育的目的。

可控性

科普實(shí)驗(yàn)經(jīng)過系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在實(shí)施中往往會(huì)忽略實(shí)驗(yàn)節(jié)奏的把握。雖然科學(xué)實(shí)驗(yàn)是一種自由的探索，目標(biāo)是科學(xué)知識(shí)的獲得，但實(shí)現(xiàn)的途徑可以更加高效而準(zhǔn)確。因此，實(shí)驗(yàn)的可控性也十分必要和重要，從何時(shí)開始，在何處結(jié)束，繼續(xù)深入是否有安全隱患，回答這些具體細(xì)節(jié)的問題就是對(duì)可控性的回答?？煽匦圆⒎轻槍?duì)科普實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行控制，而是控制時(shí)間長度、實(shí)驗(yàn)難度、知識(shí)點(diǎn)密度及各類交叉知識(shí)點(diǎn)出現(xiàn)的位置等。在每個(gè)階段設(shè)計(jì)若干完結(jié)點(diǎn)，如遇到特殊情況則就近完結(jié)實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)者也不會(huì)因?qū)嶒?yàn)沒有成功做完而產(chǎn)生挫敗感；如能全部順利完成，體驗(yàn)者也會(huì)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)感受到一段科學(xué)小結(jié)，強(qiáng)化剛剛經(jīng)歷的科學(xué)實(shí)驗(yàn)印象?？傊?，主動(dòng)選擇將可能遇到的問題前置并分類，設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)方案，盡量降低實(shí)驗(yàn)中的不確定性，由此達(dá)到知識(shí)傳遞的可控性。在昆明植物研究所開展的“植物中化學(xué)成分探究”的高?？茖W(xué)營西部營科普活動(dòng)中，由于實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)較多，總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，其中植物化學(xué)成分分離的實(shí)驗(yàn)要求在半天內(nèi)完成，而實(shí)驗(yàn)的前期處理會(huì)花費(fèi)較長時(shí)間，如果按照整個(gè)環(huán)節(jié)順序推進(jìn)，學(xué)生很難看到分離實(shí)驗(yàn)的效果。因此為了讓學(xué)生能整體經(jīng)歷整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，采用了“步驟倒置”的方式，在將實(shí)驗(yàn)原理教授給學(xué)生之后，提前對(duì)處理好的樣品進(jìn)行色譜層析，隨后再按正常實(shí)驗(yàn)流程操作，直到處理完前期樣品。這時(shí)色譜層析樣品也基本完成，剛好可以與前期處理進(jìn)行銜接，保障了實(shí)驗(yàn)的整體效果。此外，為了在實(shí)驗(yàn)中不過多影響學(xué)生注意力，實(shí)驗(yàn)采用了分子篩原理的分離材料，實(shí)驗(yàn)開始后需要關(guān)注的時(shí)間比較少；為了縮短層析時(shí)間，通過按比例減少層析柱長度和加快流動(dòng)相速度，將層析時(shí)間控制在規(guī)定時(shí)間以內(nèi)；為了有一定的對(duì)比度，將學(xué)生分成多組自選不同的實(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行相同操作的實(shí)驗(yàn)。這些圍繞實(shí)驗(yàn)的“可控性”流程均保障了實(shí)驗(yàn)的順利完成和科學(xué)知識(shí)的普及。

科學(xué)性

除了教育機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)對(duì)公眾開展科普活動(dòng)，越來越多商業(yè)機(jī)構(gòu)也瞄準(zhǔn)了公眾科學(xué)教育市場。從業(yè)者眾多是好事情，說明大家認(rèn)可科學(xué)教育的發(fā)展趨勢(shì)并愿意投身其中。但一些從業(yè)者更多看中投資帶來的收益，而忽略了項(xiàng)目開展的初衷是為了提升公民科學(xué)素質(zhì)，這樣不利于科學(xué)教育市場的長遠(yuǎn)發(fā)展。增加科學(xué)教育項(xiàng)目中的科學(xué)性，回歸科學(xué)探索本質(zhì)，盡管會(huì)影響一部分商業(yè)利益，但能夯實(shí)其科學(xué)內(nèi)核。科學(xué)性為專業(yè)的教育機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)賦予了更多內(nèi)涵，將最新的科學(xué)研究成果通過專業(yè)的科普管道輸送給公眾，在青少年中埋下科學(xué)探索的“好奇種子”，讓有志于利用科學(xué)知識(shí)創(chuàng)造發(fā)明、開發(fā)應(yīng)用的人發(fā)掘到知識(shí)財(cái)富。

成就感

公眾更加關(guān)注身邊的事務(wù)，能主動(dòng)尋求問題的科學(xué)答案，科學(xué)傳播不是娛樂，但娛樂宣傳中的底層邏輯科學(xué)教育可以借鑒。如各類游戲都是通過完成任務(wù)獲得虛擬回報(bào)獲得感官上的刺激，并形成正反饋，刺激游戲者不斷探索?？茖W(xué)教育中也有這樣的成就感，如在科普實(shí)驗(yàn)中成功地發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象，并通過實(shí)驗(yàn)探索找到了答案，獲得心理上的滿足，但難點(diǎn)在于如何設(shè)計(jì)難度適中又能引起公眾共鳴和興趣的實(shí)驗(yàn)。盡管有難度，但借鑒其他領(lǐng)域的宣傳方式，探索以科學(xué)教育為內(nèi)核的新的教育模式，至少在科普領(lǐng)域形成以科學(xué)為內(nèi)核，其他手段為輔助的特色形式，將對(duì)整個(gè)科學(xué)教育的發(fā)展起到助推作用。

科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合度

科學(xué)知識(shí)的傳遞需要實(shí)驗(yàn)操作的承載，比如一個(gè)植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)，還需要用到冷凝濃縮系統(tǒng)和層析系統(tǒng)，這不僅是科學(xué)知識(shí)的傳播，還需要通過動(dòng)手親歷，因而融入了一些技術(shù)要素，這正好與近年來對(duì)科學(xué)和技術(shù)的共同重視相契合。社會(huì)的發(fā)展也需要大量的技術(shù)人才，教育改革中也提出了加強(qiáng)職業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)?？破諏?shí)驗(yàn)既有科學(xué)知識(shí)作為理論基礎(chǔ)，又有技術(shù)操作作為實(shí)踐手段，可以在科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合中扮演“鏈接”與“試點(diǎn)”的角色。積極推進(jìn)科普實(shí)驗(yàn)中的創(chuàng)新，將為未來教育的發(fā)展不斷探索出“新大陸”。

目標(biāo)性

可以根據(jù)不同的體驗(yàn)人群調(diào)整科普實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)性。盡管科學(xué)教育本身已經(jīng)有了清晰明確的定義，但在實(shí)際操作中可以調(diào)整不同的核心要素比例因地制宜地形成符合科普實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)。將體驗(yàn)科學(xué)思維、培養(yǎng)科學(xué)精神與態(tài)度為實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，通過設(shè)計(jì)科普實(shí)驗(yàn)探尋問題的答案，而不只是追求基礎(chǔ)知識(shí)的驗(yàn)證；如果實(shí)驗(yàn)失敗，要分析失敗的原因，進(jìn)而體會(huì)科學(xué)探索并非一帆風(fēng)順，培養(yǎng)正確的科學(xué)態(tài)度。

特色的實(shí)驗(yàn)場地

一個(gè)合適的科普創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)場所，應(yīng)該具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：多個(gè)學(xué)科方向，可以進(jìn)行學(xué)科交叉的科普實(shí)驗(yàn)；具有特色和特長，有足夠的科研積淀；場地合理，可以有多個(gè)場景和環(huán)境以適應(yīng)不同實(shí)驗(yàn)的切換，增強(qiáng)體驗(yàn)者對(duì)科普實(shí)驗(yàn)的記憶點(diǎn)。以昆明植物研究所為例，其科學(xué)單元屬于生命科學(xué)領(lǐng)域，學(xué)科方向囊括了植物學(xué)、化學(xué)、藥學(xué)、生態(tài)學(xué)等，形成了以植物研究為核心的多學(xué)科并存、跨學(xué)科交叉的科研體系；其既擁有野外臺(tái)站、植物園等宏觀科學(xué)研究及科普基地，也具有植物化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、標(biāo)本館、西南野生生物種質(zhì)資源庫等微觀科學(xué)研究場館；學(xué)科雖然不豐富但具有特色、“長板”明顯；場地雖然有限但有從野外到實(shí)驗(yàn)室的足夠縱深。