数字科技馆展品中地质时间尺度的访客参与模式：对非正式科学教育(NHM)及数字展品设计的启示

这篇研究通过混合方法分析了加拿大西部自然历史博物馆(NHM)中数字地质时间展品(DeLVE)的访客参与模式。研究发现71组访客交互中75%表现出认知/情感投入，验证了数字展品在促进科学学习中的潜力。研究创新性地将定性观察数据转化为定量框架(Fredricks三维度模型)，为博物馆数字展品评估提供了新范式，对STEM教育工作者和展品设计师具有重要参考价值。

　　

数字科技馆中的地质时间教育探索

Abstract
自然科学博物馆的数字化展品正成为STEM教育的新兴载体。加拿大不列颠哥伦比亚大学团队在贝蒂生物多样性博物馆(BBM)开展的这项研究，通过改编自Serrell的观察协议，记录了71组访客与数字地质时间展品(DeLVE)的交互行为。采用收敛式混合方法分析显示，大多数交互行为同时包含认知和情感投入要素，为数字展品设计提供了实证依据。

Introduction
自然历史博物馆(NHM)作为非正式科学教育场所，其数字化展品对培养公众地学素养具有独特价值。然而现有研究多聚焦传统展品，对数字展品如DeLVE（采用嵌套时间轴可视化技术）的访客行为研究匮乏。本研究基于Fredricks三维度参与框架（行为、情感、认知），填补了这一空白。

Evaluating science exhibits
博物馆评估领域长期依赖停留时间等单一指标。本研究创新性地整合Barriault的访客参与框架，通过记录表情、手势等微观行为，捕捉到52%访客完全忽略展品、仅6%深度交互的差异化模式。特别值得注意的是，在交互群体中观察到显著的内容讨论行为，这为"时间指标反映学习效果"的传统观点提供了新证据。

Theoretical framework
研究采用Fredricks三维度模型：行为维度通过点击次数、阅读比例量化；情感维度记录微笑/皱眉等微表情；认知维度则捕捉如"这段恐龙时期比我想象的短"等对话内容。这种多维度观测成功识别出38组（53%）存在明确认知投入的访客单元。

Methods
在13小时的观察中，研究者开发了创新性的"行为编码速记法"：

• 量化指标：交互时长（46%超过2分钟）、点击深度（23%点击少于半数内容）
• 质化指标：将"指向屏幕并解说"编码为认知投入，"大笑"编码为积极情感
  特别设计了"社交互动"观测项，发现家庭组中成人-儿童的引导行为显著影响参与深度。

Results
数据揭示三个关键发现：

1. 时间-效率悖论：26%的2-5分钟交互者实际探索内容不足50%，质疑单纯用时长衡量效果
2. 群体差异：家庭组占72%，但成人主导型群体展示更系统的内容探索模式
3. 技术障碍：多组访客因界面导航问题提前终止交互，提示数字展品需优化用户体验

Discussion
研究发现数字展品能有效触发情境兴趣（situational interest），这通过：

• 认知投入：20组访客主动讨论时间尺度概念
• 情感投入：8组表现出兴奋情绪
• 社交催化：家庭组中观察到的"你看这个冰河时期！"等对话
  但研究也警示，11%的交互包含挫败体验，主要源于界面设计缺陷。

Implications
对三类实践者具有启示：

1. 研究者：建议采用"视频回放+行为编码"提升观察效度
2. 设计师：数字展品应设置明确导航线索，如DeLVE后期版本增加的"事件跳转"功能
3. 教育者：博物馆参观前开展预学习可提升学生交互质量

Conclusion
这项研究证实数字展品能有效支持地学概念的博物馆学习，但需要：

• 更精细的评估工具（如整合眼动追踪）
• 更人性化的交互设计
• 更系统的教师培训方案
  为STEM教育在数字时代的转型提供了重要案例参考。