淺談國內(nèi)科技館傳統(tǒng)科普展品的改進和提高

1、中國科技館發(fā)展基金科技館發(fā)展獎?wù)搲Y料淺談國內(nèi)科技館傳統(tǒng)科普展品的改進和提高合肥通用機械研究所 李小甌 盛業(yè)濤 陳志杰 邢金龍 文孔和淺談國內(nèi)科技館傳統(tǒng)科普展品的改進和提高合肥通用機械研究所 李小甌 盛業(yè)濤 陳志杰 邢金龍 文孔和 摘要：本文就科普場館的科普展品的改進和提高提出了十種方法和手段，并從科普展品的制造、表現(xiàn)形式、造型和展品設(shè)計方法等四個方面予以歸納總結(jié)。提出了應(yīng)使展品具有“工藝品氣質(zhì)”和強調(diào)“人性化”設(shè)計，倡導(dǎo)在展品設(shè)計制造過程中采用發(fā)散思維和逆向思維的方法，同時，有效的技術(shù)交流和溝通，可以使名稱相同的展品做到“與眾不同”。關(guān)鍵詞：科技館 科普 展品 設(shè)計 改進前言當(dāng)今世界，科學(xué)技

2、術(shù)突飛猛進，知識經(jīng)濟已初現(xiàn)端倪，國際競爭日趨激烈。而一個國家的綜合競爭力乃至民族的強盛，很大程度上取決于國民的整體素質(zhì)。作為提高全民素質(zhì)、普及科學(xué)知識的重要手段科學(xué)技術(shù)場館和科普大篷車的建設(shè)在我國已上升到了更加突出的位置，加大投入力度，已勢在必行?？萍紙鲳^與科普大篷車除基建和車體外，最重要的硬件設(shè)施就是科普展品。尤其科技場館的建設(shè)更加離不開科普展品。繼中國科技館二期工程竣工新展廳向社會開放后，緊隨其后開館了安徽科技館和江蘇科學(xué)宮。此后幾年間，陸續(xù)新建的科技館還有江西科技館、山東科技館、黑龍江科技館等一些省級科技館和合肥科技館、佛山科技館、維坊科技館、廈門科技館等市級科技館。上海市更是斥資十幾億

3、興建了規(guī)模空前的“上?？萍拣^”?？萍紙鲳^的建設(shè)開始呈現(xiàn)出新的局面。與之遙相呼應(yīng)的科普展品的設(shè)計和制造也成為科技館及科普展品制造單位所面臨的重要課題之一。一、科普展品縱觀目前業(yè)已開館的科普場館所展示的科普展品，無論其功能或所涉及學(xué)科領(lǐng)域有何不同，都能夠?qū)⑵浞譃槿箢?，即?chuàng)新展品、引進（或模仿）國外科普展品和傳統(tǒng)的經(jīng)典展品。筆者曾參與了許多科技館的建設(shè)工作，認(rèn)為展品設(shè)計是展區(qū)規(guī)劃設(shè)計的核心。在設(shè)計中應(yīng)充分考慮到目前國內(nèi)外現(xiàn)狀，在展項選取時按照經(jīng)典、特色創(chuàng)新和借鑒國外三個原則進行。展區(qū)規(guī)劃中每個板塊均有主展項和輔助展項。對于任何一個展館（或展區(qū)）設(shè)計方案選取的展品，科技館（或業(yè)主）都要與展品設(shè)計和制

4、造單位（或供應(yīng)商）進行有效的溝通，正確的理解和把握該展品的設(shè)計理念、實施的可行性，尤其是創(chuàng)新展品。筆者認(rèn)為，包括傳統(tǒng)的展品創(chuàng)新都離不開二者之間的相互配合。事實上，如果將傳統(tǒng)的經(jīng)典展品加以改進和提高能否納入創(chuàng)新展品的范疇對于科技館和展品設(shè)計與制造單位都有不同的看法和觀念。傳統(tǒng)的經(jīng)典展品如果在表現(xiàn)的科技內(nèi)容和形式上沒有重大突破的話，這種創(chuàng)新最多也只能納入低層次的創(chuàng)新活動。只有在展品的表現(xiàn)內(nèi)容和形式上有了質(zhì)的突破和升華，這樣的展品才能算得上創(chuàng)新展品。關(guān)于創(chuàng)新展品和引進（或模仿）國外科普展品筆者將專門撰寫文章，本文根據(jù)筆者參與科普場館建設(shè)工作的經(jīng)歷，就現(xiàn)有的傳統(tǒng)展品的改進和提高，提出了一些方法和觀念，

5、供廣大讀者參考。二、傳統(tǒng)科普展品的改進和提高的意義大多數(shù)的科技館在展品征集階段都會有這樣的觀念：為什么展品設(shè)計和制造單位所提供的設(shè)計方案中有相當(dāng)多的項目是雷同的呢？是否對設(shè)計采用了簡單的羅列和“克隆”呢？這里不排除由于我國科普產(chǎn)業(yè)才剛剛起步，無論從設(shè)計理念和從業(yè)人員素質(zhì)都有待于提高等因素有可能導(dǎo)致這一現(xiàn)狀產(chǎn)生。事實上，如何加快吸取國外先進設(shè)計理念和技術(shù)也是科技館和展品設(shè)計制造單位所面臨的共同課題。但是，在現(xiàn)有設(shè)計理念、技術(shù)和制造工藝的基礎(chǔ)上，能否做到對現(xiàn)有展品的設(shè)計概念和檔次的提升，也是科普產(chǎn)業(yè)的重要工作之一。在科技館展區(qū)設(shè)計階段，除了有一些展項是第一次在某個科技館中提出外，有相當(dāng)一部分的展品

6、雖然名稱似乎是與已建好的其它科技館有些雷同，但在展品詳細設(shè)計階段，充分的注意有關(guān)設(shè)計細節(jié)、采用的技術(shù)處理手段和制造工藝流程，也同樣會使這些展品完全脫離人們原有的傳統(tǒng)概念，使展品得到新的生命，真真做到了“與眾不同”。因而，改進和提高傳統(tǒng)的科普展品，其意義在于除了提高科普展品的可靠性外，最大限度的避免科普場館之間的雷同現(xiàn)象，使每個科普場館就科普展品而言，做到各有特色。三、手段和方法下面筆者結(jié)合參與科普場館的建設(shè)活動所取得的心得，對展品的設(shè)計和制造提出了如下方法和觀點：1、提高制造工藝水平傳統(tǒng)的展品采用了大量的木制結(jié)構(gòu)，表面采用防火板、塑鋁板或噴漆（或烤漆）加以裝飾。這樣的工藝是很難滿足現(xiàn)代科技館的

7、要求，存在著如尖角、脫落、變色、磕碰等問題。按照目前材料和加工工藝發(fā)展的水準(zhǔn)，采用大理石臺面和鋼架結(jié)構(gòu)并結(jié)合傳統(tǒng)的制造技術(shù)，就可以完全的解決上述存在的問題。案例1：鋼結(jié)構(gòu) 圖片1 爸爸的鼻子 圖片2 差速器案例2：石木結(jié)構(gòu) 圖片3 磁力線 圖片4 柔和的電擊2、展品檔次的提升科技館采用的展品重要的要求之一就是互動性強，但是，這并不是意味著展品就可以不強調(diào)精細的做工和造型。如果能夠?qū)⒄蛊吩O(shè)計和制造出具有“工藝品氣質(zhì)”的效果，將會大大的提高科普場館這一特殊教育領(lǐng)域的檔次和氛圍，是實現(xiàn)科普展品精品化的方法之一。案例：展品“旋轉(zhuǎn)鏡”本文所舉的案例是傳統(tǒng)的展品“旋轉(zhuǎn)鏡”（見圖片5）。通過如下幾各方面的改

8、進和提高，嘗試著實現(xiàn)小展品的精品化（見圖片6）。1）采用透明的有機玻璃制作旋轉(zhuǎn)本體，使觀眾能夠清楚的看到光路的三次反射原理，同時，整個旋轉(zhuǎn)體顯示出剔伶剔透的玉質(zhì)感；2）采用大理石臺面和鋼結(jié)構(gòu)支架，使得展臺與具有玉質(zhì)感的旋轉(zhuǎn)體完美結(jié)合，形成了一個完整的展品；3）由于旋轉(zhuǎn)體的不對稱結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的展品觀眾旋轉(zhuǎn)時非常費力，不能夠在任意角度停止。在采用特殊處理手段后，觀眾可以輕松自如的操作旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)并可以在任意角度停止。 圖片5 圖片63、展品功能的深化和改進有相當(dāng)多的展品具有一定的潛能，通過技術(shù)手段的提高和表現(xiàn)形式的改變，能夠擴展展品的功能和增加展品與觀眾的親和力。案例1：無弦琴“無弦琴”是科技館常見的

9、展品之一（見圖片7），主要用來展示光電效應(yīng)，造型可以多種多樣。如果將無弦琴展品發(fā)光（或接受光）的展臺表面配上鋼琴面板的裝飾，同時在電子線路上輔以專業(yè)音樂板，配以調(diào)音控制、伴奏控制開關(guān)等，經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆糯筇幚?，就可以使得會彈奏電子琴或鋼琴的觀眾在該展品上能夠“彈奏”他所喜歡的樂曲，使得該展品更加“人性化”，與觀眾具有很強的親和力，大大增強了展品的操作性和激發(fā)了觀眾的參與熱情（見圖片8）。 圖片7 圖片8 圖片9更進一步的正如在下面“4、展品表現(xiàn)手段的改變”章節(jié)中所敘述那樣，可以將展品“無弦琴”改變成采用計算機多媒體系統(tǒng)的操作表現(xiàn)形式（見圖片9）。案例2：氣泡“氣泡”是科技館最常見的展品之一（見圖片

10、10），主要是用來展示波義耳定律。 該展品存在的主要問題是：氣源設(shè)備（氣筒）容易受到損傷，壽命太短，同時無法對比不同粘度流體中氣泡的狀態(tài)。改進方案1：將氣筒換成工業(yè)用的汽缸，同時為了增加觀賞性，可在透明的流體液柱內(nèi)放置一個可懸浮的潛水員模型。這樣就可以保證氣源設(shè)備的壽命，并可根據(jù)觀眾操作時供氣量的大小，潛水員模型可以上下運動（見圖片11）。改進方案2：將氣筒換成工業(yè)用的氣泵，采用開關(guān)控制，同時為了增加對比性，采用三液柱的表現(xiàn)形式，每個液柱內(nèi)放置的液體粘度不一樣。這樣就可以提高氣源設(shè)備的壽命，觀眾也可以對不同粘度下氣泡上升的過程進行對比（見圖片12）。 圖片10 圖片11 圖片12案例3：一筆畫

11、傳統(tǒng)的展品“一筆畫”（見圖片13）設(shè)定了統(tǒng)計觀眾用套圈走完一個行程碰到軌跡的次數(shù)，很顯然，如果作為觀眾之間比賽的話，僅僅統(tǒng)計次數(shù)是不夠的，應(yīng)該評判次數(shù)的同時，評判觀眾所花費的時間。只有這樣，才能夠綜合評判觀眾在時間、次數(shù)上的勝敗。下面共有三張圖片，通過觀察圖片13和圖片14兩張圖片可以看出，傳統(tǒng)的展品“一筆畫”只有一個數(shù)碼顯示器來統(tǒng)計次數(shù)（見圖片13），而改進后的展品“一筆畫”（見圖片14）則有兩個數(shù)碼顯示器，可以同時統(tǒng)計次數(shù)和時間。更進一步的正如在下面“4、展品表現(xiàn)手段的改變和5、展品的造型”章節(jié)中所敘述那樣，通過圖片15能夠看出，可以將展品“一筆畫”改變成采用觀眾操作模擬的畫筆來畫出光電圖

12、板給出的圖形這一操作表現(xiàn)形式，并在展品的造型上也與原展品完全不一樣了。 圖片13 圖片14 圖片154、展品表現(xiàn)手段的改變科技館展示的展品有許多可以通過表現(xiàn)手段的改變可以獲取更好的效果。如利用現(xiàn)代計算機多媒體技術(shù)取代傳統(tǒng)的電子儀表演示系統(tǒng)，使得整個系統(tǒng)的可靠性得到了進一步的提高，展品所擁有的信息量得到了進一步的擴展；再如將電動系統(tǒng)改成為手動系統(tǒng)，增強了觀眾的參與性，也改變了演示效果。案例1：聲音三要素傳統(tǒng)的展品“聲音三要素”采用頻率計、示波儀和電平指示器來表現(xiàn)聲音的三要素：聲強（音量）、音調(diào)和音色（見圖片16）。如果將該展品通過計算機多媒體系統(tǒng)來進行演示的話（見圖片17），觀眾不但可以僅僅通過

13、計算機顯示屏就可以了解到聲音的三要素，同時，由于采用了計算機系統(tǒng)，不僅僅擴充了展品的信息量（借助于多媒體系統(tǒng)），使觀眾了解了更多有關(guān)聲音的知識，還從知識的深度上得到了擴充（例如該展品可以顯示頻譜）。更進一步的可以將展品“聲音三要素”造型進行重新設(shè)計（見圖片18）。 圖片16 圖片17 圖片18案例2：奔騰的畫中馬展品“奔騰的畫中馬”一般情況下采用電動的表現(xiàn)形式（見圖片19），觀眾按下開關(guān)后觀察旋轉(zhuǎn)筒體上畫面的改變，展示的人的視覺暫留現(xiàn)象（電影放映原理）。如果將電機帶動的轉(zhuǎn)筒改變成為觀眾自己手動旋轉(zhuǎn)筒體的話（見圖片20），不但增強了可操作性，還可以使觀眾自己了解到速度快慢對畫面的影響程度（為什么

14、電影放映要求每秒24幀）。 圖片19 圖片205、展品的造型隨著科技館事業(yè)的蓬勃發(fā)展，對展品的內(nèi)外在的質(zhì)量要求也不斷的提高，這不但要求展品有好的內(nèi)在質(zhì)量，也要求展品要有好的外觀甚至于具有一定意義的造型，以滿足科普場館在內(nèi)容和展項上的和諧統(tǒng)一。案例1：彈跳摸高圖片21是傳統(tǒng)的展品“彈跳摸高”，圖片22是具有造型的展品“彈跳摸高”，通過兩張圖片的對比，不難看出，新設(shè)計的展品由于整個展品造型是由一個巨手托舉籃球配以鋪設(shè)地膠的跑道和背部的彩色噴繪圖，使展品與整個展館的氛圍相吻合，給參觀者帶來了視覺上的沖擊和享受。同時，由于采用了觸摸式面板和防誤判設(shè)置，從整體上提升了展品的層次。 圖片21 圖片22案例

15、2：無形殺手展品“無形殺手”（見圖片23）是一個用計算機多媒體系統(tǒng)向觀眾介紹吸煙的危害性及相關(guān)知識。若采用傳統(tǒng)的計算機多媒體系統(tǒng)框架，則顯得非常單調(diào)、乏味。如采用圖片所示造型設(shè)計，通過簡單的香煙盒展臺和香煙狀的椅子，清楚的向觀眾傳達了這樣的信息：本展品與香煙有關(guān)。案例3：腳反應(yīng)時間展品“腳反應(yīng)時間”（見圖片24）是測試觀眾反應(yīng)時間的。如采用傳統(tǒng)的鋼架結(jié)構(gòu)和紅綠燈表現(xiàn)，可以達到同樣的測試效果，但是，整個展品同樣顯得沒有生命、死板。如采用圖片所示造型設(shè)計，通過一個模擬賽艇或賽車的外觀造型，輔助以計算機多媒體系統(tǒng)，使整個展品充滿了活力，大大激發(fā)了觀眾的參與熱情。 圖片23 “腳反應(yīng)時間” 圖片24

16、“無形殺手”6、采用特殊的表現(xiàn)手法有些展品可以通過一些特殊的表現(xiàn)手法，如特技音效、特技煙效和特技光效等的表現(xiàn)形式和手法，給觀眾帶來視覺和聽覺上的沖擊。案例：火山噴發(fā)傳統(tǒng)的展品“火山噴發(fā)”采用的是臺式的表現(xiàn)形式，規(guī)格尺寸為2×2米，高度為1米。如果我們采用了如下的表現(xiàn)形式：本展品由采用聲光電自動控制的火山立體模型（規(guī)格尺寸為5×6米，高度為3米）、多媒體演示系統(tǒng)、動感平臺、實物標(biāo)本及圖片文字等組成?，F(xiàn)場模擬火山噴發(fā)的壯麗景觀。本展品場景主要為火山噴發(fā)演示的主山體及附屬山體。用昏暗天空為背景，以動感平臺及聲效、燈光、煙火來表現(xiàn)火山噴發(fā)中濃煙滾滾，山體震動，熔巖四溢及緩緩從山口流

17、出至冷卻的前后一系列完整過程。對比一下不難看出，這將會給觀眾帶來什么樣的效果和感覺。 圖片25 上?？萍拣^的“火山噴發(fā)” 圖片26黑龍江科技館的“火山噴發(fā)”7、展品的大型化有些展品是可以通過放大的手段，給展品帶來新意。使得整個展品具有一定的聲勢。案例：動量守恒傳統(tǒng)的展品“動量守恒”采用的是直徑小于10厘米的鋼球作為碰撞體（見圖片27）。如果將碰撞體直徑擴大到22厘米，采用七九個球形碰撞體，使得整個展品尺寸達到了2200×700×2300mm（長×寬×高），這樣的展品擺在基礎(chǔ)學(xué)科展區(qū)是非常吸引人的（見圖片28）。在澳大利亞科普大篷車巡回展示時，為了能夠吸引

18、更多的觀眾，科普人員不惜代價，將該展項帶在車上巡回展示。 圖片27 圖片288、展品的大型化并與布展結(jié)合有些展品不但可以進行大型化處理，還可以與布展工作結(jié)合，使其不僅僅成為一項優(yōu)秀的展品，還成為一個好的布展手段和形式。實際上，有些展品無論其尺寸大小，都可以和布展工作有效的結(jié)合在一起。案例1：聲聚焦傳統(tǒng)的展品“聲聚焦”（見圖片29）和經(jīng)過一定放大處理的相似的該展品見圖片30。設(shè)想一下，如果我們采用如下的設(shè)計方案會有什么樣的結(jié)果呢？1）仿照北京地壇的回音壁按照1：4左右的比例建造（直徑約16米）；2）該展項既是大型展項，又是聲學(xué)展區(qū)的主要環(huán)境，展項與布展有機結(jié)合；3）在大型展項回音壁中的適當(dāng)位置，

19、設(shè)置聲學(xué)實驗室、多媒體演示和查詢系統(tǒng)。 圖片29 圖片30 香港科技館的“聚音亭”案例2：輝光球（板）輝光球（板）是科技館常見的傳統(tǒng)展品，常見的表現(xiàn)形式是將其單件或幾件安置在展臺上。這樣的表現(xiàn)形式是拘泥于傳統(tǒng)的單件展品概念。事實上，如果將該展品成組或連成一片，將會完全改變原展品的風(fēng)格，甚至可以和布展工作完美的結(jié)合。如下圖片所示的是上?？萍拣^的展品“輝光球”（見圖片31）和國外某科技館的展項“輝光墻”（見圖片32）。尤其是后者可以說是展品的大型化與布展結(jié)合的好范例。 圖片31 上海科技館的“輝光球” 圖片32 國外某科技館的“輝光墻”9、展品表現(xiàn)形式錯誤的修正由于受到設(shè)計思想、技術(shù)和制造等因素等

20、制約，目前在科技館中尚有部分傳統(tǒng)展品存在著采用了不符合實際的表現(xiàn)形式。就展品本身而言，是一項適合于科技館的好展項。如果從各方面綜合考慮加以解決，將使這些展項重新煥發(fā)出新的生命。案例：渦旋和龍卷風(fēng)展品渦旋和龍卷風(fēng)雖然從表現(xiàn)形式上似乎是與客觀自然現(xiàn)象一致，但是實際上其形成渦旋和龍卷風(fēng)的表現(xiàn)過程與自然現(xiàn)象不一致，容易誤導(dǎo)參觀者。傳統(tǒng)的展品“渦旋”見圖片33。通過合理的設(shè)計和制造，上述展品是可以完全真實再現(xiàn)渦旋和龍卷風(fēng)的形成過程和表觀現(xiàn)象。見圖片34。 圖片33 圖片3410、展品設(shè)計中的發(fā)散思維和逆向思維對于科技館傳統(tǒng)的展品如果僅僅拘泥于固定的設(shè)計思維方式，將很難脫離現(xiàn)有的表現(xiàn)模式，使展品陷入重復(fù)模

21、仿的圈子內(nèi)。因而，建立起展品設(shè)計中的多向思維是十分重要的，這將使科技館展品建設(shè)中脫離雷同和“克隆”。但是，這些設(shè)計必須依賴于設(shè)計制造單位和科技館的有效溝通，取決于科技館場地、資金等的具體要求。案例1：懶惰管傳統(tǒng)的展品“懶惰管”采用的是讓金屬或非金屬板片通過磁性管柱，通過觀察不同材料板片在磁性管柱中的運動速度（快慢），向觀眾展示電磁感應(yīng)現(xiàn)象。但是困擾該展品的是由于觀眾極有可能將鐵性板片（如：一元的硬幣）放入磁性管柱中，從而造成堵塞，影響展品的正常功能。見圖片35。如果采用逆向思維的方式，將磁性管柱改成不同材料或相同材料但內(nèi)壁形狀不一樣，而觀眾只是將磁性板片放入管柱中，則可以同樣的演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象，不會產(chǎn)生管柱堵塞現(xiàn)象。見圖片36。更進一步的思考，如果將該展品設(shè)計成鐘擺形式，那么，不同材料制作的鐘擺在磁場中擺動的速度是不一樣的。見圖片37。 圖片35 圖片36 圖片37案例2：秋千“秋千”也是科技館常見的展品之一，無論是多維旋轉(zhuǎn)秋千還是電磁秋千。如下圖片和圖示。圖片38是中國科技館的展品“旋轉(zhuǎn)秋千”，如果換一種設(shè)計思想，在場地條件允許的前提下，采用如圖片39（國外某科技館）所示的大型展項“旋轉(zhuǎn)秋千”（整體采用的是