学生在学习抽象的化学概念时常常面临困难——这些概念缺乏足够的具象支撑，学生难以将看不见的微观过程与日常经验联系起来。如何让“看不见”的化学变得“可触摸”？一项发表于《Journal of Science Education and Technology》的最新研究提供了一个新思路：让学生通过编程机器人，把科学史故事“演”出来。
该研究由台湾科技大学、台中教育大学和东吴大学的研究团队共同完成，提出了“基于机器人的故事驱动情境创作”模式。研究以60名八年级学生为对象，将他们分为两组：实验组使用机器人进行科学史故事演绎，对照组采用常规的屏幕视频制作方式。经过五周、共15节课的教学实验，结果显示，机器人组的学业成绩、故事创作质量、深层学习动机和深度学习策略均优于视频组。其中，深层动机的提升尤为显著。
科学教育长期面临一个两难困境：一方面，抽象概念缺少情境支撑，学生难以真正理解；另一方面，课程内容繁多，教师没有足够时间深入探讨科学发现背后的故事。将科学史融入教学可以帮助学生理解科学知识是如何在社会与文化情境中产生的，但传统的讲授方式往往让学生停留于机械记忆。
与此同时，数字故事创作虽能提升参与度，但多数仍停留在二维屏幕操作层面，学生的肢体参与和认知加工深度有限。而机器人提供了一种新的可能——它不仅是播放工具，更是学生表达科学理解的“替身”。
如下图所示，机器人组的任务分为五个环节：教师引导、阅读科学史文本、将故事拆解为结构板（包括背景、目标、困难、努力、转折、结论等要素）、编写对话脚本并编程机器人进行演绎、最后向全班展示并回答问题。
学生在编程过程中，需要将电离理论等抽象概念转化为机器人的动作、手势、表情、空间移动和语音。例如，有学生设计了机器人左右移动并配合双手分离的动作，象征水溶液中离子 dissociation 的过程。这种将看不见的化学变化转化为可见、可动的三维物理行为的过程，研究者称之为“具身转导”。
对照组则使用相同的科学史素材和故事结构，但最终以视频剪辑方式呈现作品。
两类故事均围绕电解质的电离理论展开，涉及拉瓦锡、阿伦尼乌斯和索伦森三位科学家的研究历程。
研究结果显示，在控制了前测成绩后，机器人组在学业成就上显著优于视频组，效果量达到中等水平。在故事创作质量方面，机器人组的得分也更高，尤其在“创新想法”和“资源利用”这两个体现多模态表达的维度上优势明显。
更值得关注的是动机与策略层面的差异。机器人组的深层动机得分显著高于对照组，效果量达到较大水平；深度学习策略方面，机器人组同样表现更优。深层动机指的是学生因内在兴趣和对理解的追求而投入学习，而非为了外部奖励；深度学习策略则指学生运用综合、精细加工和自我提问等认知策略来构建理解。
访谈数据揭示了差异背后的机制。机器人组学生普遍提到，编程过程迫使他们“拆解科学家的故事和思维方式”，站在科学家的视角思考问题。有学生说：“我觉得机器人代表我在说话，所以我想把它做得好看、生动。”还有学生表示：“我会思考机器人的动作、图像和情绪如何配合科学家想要表达的内容，这样机器人才能讲得更清楚。”
相比之下，视频组学生更多提到“写脚本帮助我记住科学概念”“和同学讨论很有趣”等偏向记忆保留和协作乐趣的体验。两组学生都表现出较高的参与热情，但认知加工的深度存在明显差异：机器人组侧重“应用”与“换位思考”，视频组更多停留在“记忆”与“合作”层面。
研究者指出，机器人本身并非关键，关键在于它要求学生将抽象知识“翻译”成可编程的具体行为，这一过程本身即是深度学习。但实施此类教学需要充分的时间保障——完整的机器人故事创作涉及文本阅读、故事分析、脚本写作、编程调试、排练与展示等多个环节，适用于项目式或探究式教学单元，而非单节课的演示活动。
此外，教师的引导角色至关重要。教师需要帮助学生理解“为什么这个机器动作能代表这个科学概念”，而不仅是教会他们操作机器。学校层面也需提供稳定的硬件、技术支持、评估量规和教师培训。
该研究为短期实验，机器人带来的高参与度在一定程度上可能源于“新鲜感效应”。研究者建议未来开展更长时间的追踪研究，检验这种效果的持续性。此外，机器人编程对部分学生存在技术门槛，小组合作中偶尔出现任务分配不均的现象。
但整体而言，这项研究为化学教学提供了一个具体可行的新思路：将科学史、故事创作与机器人编程三者结合，让抽象概念通过学生的双手“可编程、可表演”，从而真正进入学生的认知深处。对于教师而言，这或许意味着一种新的备课方向——不只是准备知识讲解，而是设计一场学生与机器共同完成的科学叙事。当学生把科学史故事转化为机器人的每一个动作和表情时，科学便不再是记忆的对象，而成为可以“演”出来的理解。