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摘 要：从设计意图、教育目标、作品创意与预期效果、作品的相关知识及科学原理、示范推广价值、主题情景化科普辅导的思考六方面研究基于主题情景化的青少年科普教育与辅导，以提高学生的科技素养，培养具有现代科技意识的合格人才。
关键词：科普教育；青少年；主题；情景化；人才培养
中图分类号：G245 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2016）30-0029-02
当前，科技馆的展教功能逐渐受到人们的重视，然而多数是被动讲解的展教活动，真正让青少年参观者在体验、探索中学习科普知识的展教活动并不是很多。本案例针对“太空”知识，引入“玩中学”，设计一条“主题体验式”的参观路线，让青少年自主完成“宇宙遨游”主题的体验式参观。以强调注重参观者主动参与、亲身实践和体验领悟的过程，强调参观者在体验探索中主动获取知识，并对其产生兴趣，提高他们的科技素养，以培养具有现代科技意识的合格人才。
一、设计意图
1. 背景概述
改革开放以来，我国科技馆建设事业蓬勃发展，全国已建成各级科技馆五百多座。随着经济全球化、科技与经济、社会关系的日益密切，我国科技馆的科普教育的重点也转变为集中在教育理念的提升上，即“以青少年的科普教育为中心”，把如何通过开展各种科普活动拓展和培养青少年的科技创新能力和科学兴趣、增长其自主探究学习的能力等作为目前科技馆科普教育的重心。在参观科技馆的过程中，学生有更多的机会体验科普展品，使学生在探究实践中逐步形成终身学习的意识和能力。
目前，我国科技馆大多数展品研发还是沿用传统设计思路与观念，大多是展品学科齐全的综合性场馆，展品数量多、范围广，科技馆的展品外形相似、展品设计大同小异缺乏创新，展示形式千篇一律，很多中小型场馆更是没有主题展厅，基本就是展品的罗列展出，辅导形式也就是简单操作和原理介绍，参观者处于被动接受状态。而主题体验式科普展品的设计，可以抓住参观者的兴趣点，在体验的过程中引导参观者自主探索，同时主题式的参观可以形成比较系统的科普知识。主题式教学作为一种抓住参观者的兴趣点，激发参观者的学习热情，引导参观者自主探索，主动参与的轻松、活泼的教学模式，已被广泛应用于课堂教学当中。因此，如何依托“宇宙遨游”主题展品，将主题情景化科技辅导应用于科技场馆教育活动中，进一步有效开发辅导教育活动是本研究主要解决的问题。
2. 理论分析
（1）主题式教学。主题式教学是一种以建构主义学习理论为基础的教学模式。它是将教学主题、教学方法、教学场景和教材内容融为一体，通过对语言、音乐、多媒体等设备的综合运用，所创建的一种轻松、活泼的教学模式。
（2）情景化学习。情景化学习又叫情景认知，在20世纪80年代维果茨基的心理学理论和其他人类学、社会学和认知科学理论的背景下，产生了情景认知理论。该理论认为，知识存在于个体和群体的行动之中，随着个体参与到新的情境中并在情景中进行协商，知识产生了。在情景化学习理论基础上，学者们提出，基于情境认知的学习环境具备以下特征：1）提供真实的情境，反映知识在真实生活中的使用方式。2）提供真实的活动，引导受众参与体验互动。3）提供扮演多种角色的机会，从不同的视角看待问题。4）提供适合的小组学习任务，支持实质的合作建构等。
二、教育目标
1. 知识与技能
一是了解基本的天文常识。二是了解宇航员训练、神舟飞船知识。三是认识万有引力、失重、重力的科学原理及应用。四是培养学生的观察能力和探索能力。
2. 过程与方法
本案例主要涉及天文知识及相关科学原理，案例教学主要采用情景化教学方法，以“体验”形式开展，为参观者创造了情景模拟的学习环境，通过体验加深天文知识的了解，激发参观者对宇宙的兴趣和求知欲。“玩中学”的方法，一方面可以提高参观者的参观热情，另一方面可以提高参观者的观察能力和动手能力，参观中获得的天文知识基本都是通过看、听、体验，充分调动各感官而获得。
3. 情感、态度、价值观
一是激发学生对太空知识的热情和求知欲。二是使学生在参观过程中形成“探索”式的自学模式，并在“玩”中学到科普知识。三是在探索、思考的分析过程中，形成尊重客观事实，尊重科学的态度。
三、作品创意与预期效果
1. 活动主题的选取
关于宇宙的科普知识基本是每个科技馆都涉及的部分，但是有的科技馆是主题展厅，有的科技馆则是部分展品陈列。而宇宙知识对于我们来说是深不可测、触不可及的，如果简单讲解，会让被动接受知识的参观者难以消化，最后变成浏览、拍照，走马观花式的参观。“宇宙遨游”主题情景化的参观，有助于参观者形象生动地学习太空知识，加深对展品内容的理解，也有助于启发参观者对宇宙的思考和遐想。
2. 路线设计与教学基本流程
（1）搭建情景，激发参观者的好奇心。组织一支航天员队伍，模拟一次航天员的太空旅行，先向参观者简单介绍一下宇宙的形成、星系天体等天文知识，作为情境导入。然后由一名科技辅导员扮演航天员队长，介绍整个太空旅行的路线和步骤，并负责辅导和指挥各航天员。
（2）玩中学。1）观看3D科普短片，更加生动形象地了解宇宙奥秘，进一步激发对此次旅行的兴趣。2）走进天体称重展区，了解银河系行星的名称及分布，通过称重体验，得出参观者在每个行星上的不同体重。3）宇航员队长带领队员接受航天员的必备技能训练“三维滚环”，体验航天员在超重情况下天旋地转的感觉，在参观者体验的同时可对航天员的选拔和训练等方面的知识进行扩展。4）经过层层选拔，终于可以踏上太空之旅了，所有参观者穿上宇航服（此处可不穿，简单介绍一下宇航服的相关知识），坐上神舟飞船，体验升空的感觉，神舟飞船中配有视频播放，介绍太空的相关知识。5）承载宇宙飞船登陆月球，模拟月球探索，在月球上寻找水源、样本采集、拍照、记录等，通过月球漫步展品体验失重的感觉。6）参观月地基地，提出人类移居月球的构想，引发参观者思考。7）返回地球，太空旅行即将结束时，向宇航员提问：“为什么地球有引力，月球没有？”可以通过“万有引力”展品进行模拟解释。 四、作品的相关知识及科学原理
1. 天体称重
展区分为模型区和操作区，模型区展示的是八大行星的组成及其运行轨道，在操作区设置三个操作展台，每个展台由一台电脑及体重秤组成，参与者通过多媒体电脑触摸屏，选择想要到达的宇宙星球，便可进行星球之旅，并通过多媒体来了解此星球的各种知识。参与者也可选择“称量体重”按钮，即可显示出自己在此星球的体重并语音播报出来，给人身临其境的感觉。而参观者在每个行星上的体重不同，是因为重力加速度不同。
2. 三维滚环
三维滚环是训练飞行员和宇航员的模拟装置，可以做360°顺时针或逆时针的快速运转，而且可以同时上下前后摆动，主要是用于检查宇航候选者的前庭神经功能，以了解他对震动及眩晕的耐受能力。
3. 神舟飞船
采用计算机三维图像显示技术、自动控制技术等仿真技术，基于真实返回舱的特性，包括前视窗、左右舷窗、仪表照明系统、乘员操纵系统等，运动平台提供空间六自由度运动，模拟神舟飞船的飞行过程，使乘员从视觉上、听觉上和感觉上全面体验飞船从发射准备、发射升空、轨道飞行、返回着陆的整个飞行过程，体验航天飞行的感觉。同时，全面了解环绕地球飞行的载人航天技术，在参与游戏中增长有关宇宙和航天飞行等方面的知识。
4. 万有引力
万有引力，就是自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。也就是说，物体的质量越大、距离越短，它们产生的万有引力就会越大。展品“万有引力”的台面呈一个漏斗的形状，可以通过摇动手柄，将钢球提升后自动释放，球从台面边缘沿圆的切线轨道滚出后，沿着以台面中心为一个焦点的椭圆轨迹滚动。由于重力和摩擦力的作用，小球滚动轨迹不断缩小，滚动速度越来越快，但始终为椭圆轨道，最后落入漏斗中心的洞中。这件展品用滚动的钢球模拟行星或地球卫星，漏斗形的台面表面是个双曲线的旋转面，它利用钢球的重力势能模拟太阳系中的万有引力势能，使小球的运动规律接近开普勒三定律，也就是轨道定律、面积定律和周期定律。
五、示范推广价值
“主题式”强调传播科普知识的主题性，获取知识的系统性；“情景化”重视的是“玩中学”，接受知识的主动性，而科技馆正是具备以上两种学习环境特点和要求的非正规学习场所。科技馆内主题展厅内丰富的场馆资源和独特的环境优势能够为参观者提供真实的情景，展品展项也能够为参观者提供可操作的体验和感受，因此围绕主题，选取经典展品，针对展厅展品设计类似“旅游路线”的探索路线，利用一个故事或者一次探险经历将此次参观“包装”成为主题情景化参观，从而将科技馆的教育优势发挥得淋漓尽致。
本教育活动教案是针对“天文知识”开发设计的，主题式参观有助于参观者构成系统化的天文知识；情景化的参观形式，引发兴趣，寓教于乐；体验式的参观方式，引导参观者自己动手，自主构建天文知识，对于研发其他科普展教作品有一定示范、启发意义。
六、主题情景化科普辅导的思考
通过本次主题情景化科普辅导的实践，开拓了展厅教育活动的新模式，有效地提高了参观者的参与情趣，也达到了科普辅导的效果，对于今后展厅内开展科普辅导有一定借鉴意义。但是，有几点问题也是值得教师思考的：一是由于教师所在单位是小型科技馆，没有专门的主题展厅，有关天文的展品都是分布在全馆的各个方位，活动开展过程中的紧凑性表现欠妥，对参观者按照既定路线完成体验参观也是一个考验。二是有主题的展厅大多是相关展品的陈列，展厅内并没有模拟真实场景，而参观的情景化在一定程度上是由一个故事或一次探险勾画的，相对于那种可以模拟真实现场的场景还是稍显逊色，对于有条件的场馆是否可以根据主题建设自助式主题情景化展厅，在建设过程中最好是有相应的氛围布置。在场景的设计下，无论有无科技辅导员引领，参观者都可以按照既定路线顺利完成参观。主题情景化科普辅导就是在普通展品的基础上，增添主题元素和情景化氛围，赋予展品新鲜感，提高参观者的参观热情和挖掘知识的兴趣，通过体验感知知识，将以往参观时被动接受知识转变为主动探知、感知知识。活动也可根据自身条件设计成为“太空遨游”“海底世界”“人与社会”等主题。
七、结束语
当前，科技馆的展教功能逐渐受到人们的重视，但一部分是被动讲解的展教活动，真正让青少年参观者在体验、探索中学习科普知识的展教活动并不是很多。本案例针对“太空”知识，引入“玩中学”，设计了一条“主题体验式”的参观路线，让青少年自主完成“宇宙遨游”主题的体验式参观。同时，强调注重参观者主动参与、亲身实践和体验领悟的过程，强调参观者在体验探索中主动获取知识，并对其产生兴趣，提高学生的科技素养，从而培养具有现代科技意识的合格人才。
参考文献：
[1]郑念.全国科技馆现状与发展对策研究[J].科普研究，2010（06）.
[2]龙金晶.科技馆展教功能发展的社会背景及教育思想研究[J].科普研究，2013（04）.
[3]王守玉.科技馆体验设计研究[D].华中科技大学，2007.
[4]伍新春，谢娟，尚修芹，季娇.建构主义视角下的科技场馆学习[J].教育研究与实验，2009（06）.
关键词：科普教育；青少年；主题；情景化；人才培养
中图分类号：G245 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2016）30-0029-02
当前，科技馆的展教功能逐渐受到人们的重视，然而多数是被动讲解的展教活动，真正让青少年参观者在体验、探索中学习科普知识的展教活动并不是很多。本案例针对“太空”知识，引入“玩中学”，设计一条“主题体验式”的参观路线，让青少年自主完成“宇宙遨游”主题的体验式参观。以强调注重参观者主动参与、亲身实践和体验领悟的过程，强调参观者在体验探索中主动获取知识，并对其产生兴趣，提高他们的科技素养，以培养具有现代科技意识的合格人才。
一、设计意图
1. 背景概述
改革开放以来，我国科技馆建设事业蓬勃发展，全国已建成各级科技馆五百多座。随着经济全球化、科技与经济、社会关系的日益密切，我国科技馆的科普教育的重点也转变为集中在教育理念的提升上，即“以青少年的科普教育为中心”，把如何通过开展各种科普活动拓展和培养青少年的科技创新能力和科学兴趣、增长其自主探究学习的能力等作为目前科技馆科普教育的重心。在参观科技馆的过程中，学生有更多的机会体验科普展品，使学生在探究实践中逐步形成终身学习的意识和能力。
目前，我国科技馆大多数展品研发还是沿用传统设计思路与观念，大多是展品学科齐全的综合性场馆，展品数量多、范围广，科技馆的展品外形相似、展品设计大同小异缺乏创新，展示形式千篇一律，很多中小型场馆更是没有主题展厅，基本就是展品的罗列展出，辅导形式也就是简单操作和原理介绍，参观者处于被动接受状态。而主题体验式科普展品的设计，可以抓住参观者的兴趣点，在体验的过程中引导参观者自主探索，同时主题式的参观可以形成比较系统的科普知识。主题式教学作为一种抓住参观者的兴趣点，激发参观者的学习热情，引导参观者自主探索，主动参与的轻松、活泼的教学模式，已被广泛应用于课堂教学当中。因此，如何依托“宇宙遨游”主题展品，将主题情景化科技辅导应用于科技场馆教育活动中，进一步有效开发辅导教育活动是本研究主要解决的问题。
2. 理论分析
（1）主题式教学。主题式教学是一种以建构主义学习理论为基础的教学模式。它是将教学主题、教学方法、教学场景和教材内容融为一体，通过对语言、音乐、多媒体等设备的综合运用，所创建的一种轻松、活泼的教学模式。
（2）情景化学习。情景化学习又叫情景认知，在20世纪80年代维果茨基的心理学理论和其他人类学、社会学和认知科学理论的背景下，产生了情景认知理论。该理论认为，知识存在于个体和群体的行动之中，随着个体参与到新的情境中并在情景中进行协商，知识产生了。在情景化学习理论基础上，学者们提出，基于情境认知的学习环境具备以下特征：1）提供真实的情境，反映知识在真实生活中的使用方式。2）提供真实的活动，引导受众参与体验互动。3）提供扮演多种角色的机会，从不同的视角看待问题。4）提供适合的小组学习任务，支持实质的合作建构等。
二、教育目标
1. 知识与技能
一是了解基本的天文常识。二是了解宇航员训练、神舟飞船知识。三是认识万有引力、失重、重力的科学原理及应用。四是培养学生的观察能力和探索能力。
2. 过程与方法
本案例主要涉及天文知识及相关科学原理，案例教学主要采用情景化教学方法，以“体验”形式开展，为参观者创造了情景模拟的学习环境，通过体验加深天文知识的了解，激发参观者对宇宙的兴趣和求知欲。“玩中学”的方法，一方面可以提高参观者的参观热情，另一方面可以提高参观者的观察能力和动手能力，参观中获得的天文知识基本都是通过看、听、体验，充分调动各感官而获得。
3. 情感、态度、价值观
一是激发学生对太空知识的热情和求知欲。二是使学生在参观过程中形成“探索”式的自学模式，并在“玩”中学到科普知识。三是在探索、思考的分析过程中，形成尊重客观事实，尊重科学的态度。
三、作品创意与预期效果
1. 活动主题的选取
关于宇宙的科普知识基本是每个科技馆都涉及的部分，但是有的科技馆是主题展厅，有的科技馆则是部分展品陈列。而宇宙知识对于我们来说是深不可测、触不可及的，如果简单讲解，会让被动接受知识的参观者难以消化，最后变成浏览、拍照，走马观花式的参观。“宇宙遨游”主题情景化的参观，有助于参观者形象生动地学习太空知识，加深对展品内容的理解，也有助于启发参观者对宇宙的思考和遐想。
2. 路线设计与教学基本流程
（1）搭建情景，激发参观者的好奇心。组织一支航天员队伍，模拟一次航天员的太空旅行，先向参观者简单介绍一下宇宙的形成、星系天体等天文知识，作为情境导入。然后由一名科技辅导员扮演航天员队长，介绍整个太空旅行的路线和步骤，并负责辅导和指挥各航天员。
（2）玩中学。1）观看3D科普短片，更加生动形象地了解宇宙奥秘，进一步激发对此次旅行的兴趣。2）走进天体称重展区，了解银河系行星的名称及分布，通过称重体验，得出参观者在每个行星上的不同体重。3）宇航员队长带领队员接受航天员的必备技能训练“三维滚环”，体验航天员在超重情况下天旋地转的感觉，在参观者体验的同时可对航天员的选拔和训练等方面的知识进行扩展。4）经过层层选拔，终于可以踏上太空之旅了，所有参观者穿上宇航服（此处可不穿，简单介绍一下宇航服的相关知识），坐上神舟飞船，体验升空的感觉，神舟飞船中配有视频播放，介绍太空的相关知识。5）承载宇宙飞船登陆月球，模拟月球探索，在月球上寻找水源、样本采集、拍照、记录等，通过月球漫步展品体验失重的感觉。6）参观月地基地，提出人类移居月球的构想，引发参观者思考。7）返回地球，太空旅行即将结束时，向宇航员提问：“为什么地球有引力，月球没有？”可以通过“万有引力”展品进行模拟解释。 四、作品的相关知识及科学原理
1. 天体称重
展区分为模型区和操作区，模型区展示的是八大行星的组成及其运行轨道，在操作区设置三个操作展台，每个展台由一台电脑及体重秤组成，参与者通过多媒体电脑触摸屏，选择想要到达的宇宙星球，便可进行星球之旅，并通过多媒体来了解此星球的各种知识。参与者也可选择“称量体重”按钮，即可显示出自己在此星球的体重并语音播报出来，给人身临其境的感觉。而参观者在每个行星上的体重不同，是因为重力加速度不同。
2. 三维滚环
三维滚环是训练飞行员和宇航员的模拟装置，可以做360°顺时针或逆时针的快速运转，而且可以同时上下前后摆动，主要是用于检查宇航候选者的前庭神经功能，以了解他对震动及眩晕的耐受能力。
3. 神舟飞船
采用计算机三维图像显示技术、自动控制技术等仿真技术，基于真实返回舱的特性，包括前视窗、左右舷窗、仪表照明系统、乘员操纵系统等，运动平台提供空间六自由度运动，模拟神舟飞船的飞行过程，使乘员从视觉上、听觉上和感觉上全面体验飞船从发射准备、发射升空、轨道飞行、返回着陆的整个飞行过程，体验航天飞行的感觉。同时，全面了解环绕地球飞行的载人航天技术，在参与游戏中增长有关宇宙和航天飞行等方面的知识。
4. 万有引力
万有引力，就是自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。也就是说，物体的质量越大、距离越短，它们产生的万有引力就会越大。展品“万有引力”的台面呈一个漏斗的形状，可以通过摇动手柄，将钢球提升后自动释放，球从台面边缘沿圆的切线轨道滚出后，沿着以台面中心为一个焦点的椭圆轨迹滚动。由于重力和摩擦力的作用，小球滚动轨迹不断缩小，滚动速度越来越快，但始终为椭圆轨道，最后落入漏斗中心的洞中。这件展品用滚动的钢球模拟行星或地球卫星，漏斗形的台面表面是个双曲线的旋转面，它利用钢球的重力势能模拟太阳系中的万有引力势能，使小球的运动规律接近开普勒三定律，也就是轨道定律、面积定律和周期定律。
五、示范推广价值
“主题式”强调传播科普知识的主题性，获取知识的系统性；“情景化”重视的是“玩中学”，接受知识的主动性，而科技馆正是具备以上两种学习环境特点和要求的非正规学习场所。科技馆内主题展厅内丰富的场馆资源和独特的环境优势能够为参观者提供真实的情景，展品展项也能够为参观者提供可操作的体验和感受，因此围绕主题，选取经典展品，针对展厅展品设计类似“旅游路线”的探索路线，利用一个故事或者一次探险经历将此次参观“包装”成为主题情景化参观，从而将科技馆的教育优势发挥得淋漓尽致。
本教育活动教案是针对“天文知识”开发设计的，主题式参观有助于参观者构成系统化的天文知识；情景化的参观形式，引发兴趣，寓教于乐；体验式的参观方式，引导参观者自己动手，自主构建天文知识，对于研发其他科普展教作品有一定示范、启发意义。
六、主题情景化科普辅导的思考
通过本次主题情景化科普辅导的实践，开拓了展厅教育活动的新模式，有效地提高了参观者的参与情趣，也达到了科普辅导的效果，对于今后展厅内开展科普辅导有一定借鉴意义。但是，有几点问题也是值得教师思考的：一是由于教师所在单位是小型科技馆，没有专门的主题展厅，有关天文的展品都是分布在全馆的各个方位，活动开展过程中的紧凑性表现欠妥，对参观者按照既定路线完成体验参观也是一个考验。二是有主题的展厅大多是相关展品的陈列，展厅内并没有模拟真实场景，而参观的情景化在一定程度上是由一个故事或一次探险勾画的，相对于那种可以模拟真实现场的场景还是稍显逊色，对于有条件的场馆是否可以根据主题建设自助式主题情景化展厅，在建设过程中最好是有相应的氛围布置。在场景的设计下，无论有无科技辅导员引领，参观者都可以按照既定路线顺利完成参观。主题情景化科普辅导就是在普通展品的基础上，增添主题元素和情景化氛围，赋予展品新鲜感，提高参观者的参观热情和挖掘知识的兴趣，通过体验感知知识，将以往参观时被动接受知识转变为主动探知、感知知识。活动也可根据自身条件设计成为“太空遨游”“海底世界”“人与社会”等主题。
七、结束语
当前，科技馆的展教功能逐渐受到人们的重视，但一部分是被动讲解的展教活动，真正让青少年参观者在体验、探索中学习科普知识的展教活动并不是很多。本案例针对“太空”知识，引入“玩中学”，设计了一条“主题体验式”的参观路线，让青少年自主完成“宇宙遨游”主题的体验式参观。同时，强调注重参观者主动参与、亲身实践和体验领悟的过程，强调参观者在体验探索中主动获取知识，并对其产生兴趣，提高学生的科技素养，从而培养具有现代科技意识的合格人才。
参考文献：
[1]郑念.全国科技馆现状与发展对策研究[J].科普研究，2010（06）.
[2]龙金晶.科技馆展教功能发展的社会背景及教育思想研究[J].科普研究，2013（04）.
[3]王守玉.科技馆体验设计研究[D].华中科技大学，2007.
[4]伍新春，谢娟，尚修芹，季娇.建构主义视角下的科技场馆学习[J].教育研究与实验，2009（06）.