基于虛擬互動(dòng)的場(chǎng)館展品信息傳播模型構(gòu)建*——以哈佛自然歷史博物館“生命進(jìn)化之樹”虛擬互動(dòng)展品為例

翟俊卿 毛天慧

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基于虛擬互動(dòng)的場(chǎng)館展品信息傳播模型構(gòu)建*——以哈佛自然歷史博物館“生命進(jìn)化之樹”虛擬互動(dòng)展品為例

翟俊卿 毛天慧

（浙江大學(xué) 教育學(xué)院，浙江杭州 310028）

近年來，隨著公眾對(duì)博物館要求的提高、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的日益發(fā)展，運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)提升展品的創(chuàng)造力與吸引力，激發(fā)參觀者的學(xué)習(xí)興趣與熱情，已成為當(dāng)今博物館尤其是科技類博物館的必經(jīng)之路。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其先進(jìn)的動(dòng)態(tài)影像、沉浸式的體驗(yàn)特征、豐富的交互作用成為科技館進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)新與傳播的重要手段。文章從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科技館中的展品應(yīng)用出發(fā)，通過剖析美國哈佛自然歷史博物館中“生命進(jìn)化之樹”虛擬互動(dòng)展品，借以“5W傳播模式”探究虛擬互動(dòng)的場(chǎng)館展品信息傳播要素，探索其如何促進(jìn)參觀者與虛擬展品進(jìn)行深度交互，構(gòu)建基于虛擬互動(dòng)的場(chǎng)館展品信息傳播模型。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；虛擬互動(dòng)展品；信息傳播

一虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與科技場(chǎng)館

隨著終身學(xué)習(xí)、全面學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)型社會(huì)等概念逐漸深入人心，人們開始將關(guān)注的焦點(diǎn)從學(xué)校的正式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向科技館、水族館、植物園、動(dòng)物園等場(chǎng)所的非正式學(xué)習(xí)。與此同時(shí)，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展、博物館基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷完善，公眾對(duì)博物館的要求也在不斷提高。運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)提升展品的創(chuàng)造力與吸引力，激發(fā)參觀者的學(xué)習(xí)興趣與熱情，已成為當(dāng)今博物館尤其是科技類博物館的必經(jīng)之路。傳統(tǒng)的博物館單純以靜態(tài)展品為主，通過文字介紹和講解員解說的方式進(jìn)行信息傳遞。但是，隨著技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的信息傳遞方式已經(jīng)無法滿足公眾日益多元化的參觀學(xué)習(xí)需求。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR）的成熟，促使場(chǎng)館設(shè)計(jì)者可以創(chuàng)設(shè)出集視、聽、觸覺為一體的虛擬環(huán)境，讓參觀者可以通過設(shè)備與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，從而產(chǎn)生逼真的體驗(yàn)和感受[1]。可見，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)無疑使得場(chǎng)館中信息的傳播方式變得煥然一新。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是目前計(jì)算機(jī)信息科學(xué)中的前沿學(xué)科，是整個(gè)信息科學(xué)領(lǐng)域中的新興技術(shù)。它以視頻技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)特質(zhì)進(jìn)行信息資源的三維建模，創(chuàng)造出一個(gè)具有高度真實(shí)性的虛擬環(huán)境，可以為用戶創(chuàng)造出“身臨其境”的感覺，為用戶在探索世界時(shí)由于種種不便造成無法直接觀察的事物提供了觀察條件。正因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有多感知性、創(chuàng)造存在感、自主性和交互性等特點(diǎn)[2]，以其為發(fā)展方向的數(shù)字化展示方式現(xiàn)已成為博物館的主流，數(shù)字媒體藝術(shù)的運(yùn)用為展品提供了多種展示形式，改變了以實(shí)物為主、輔以圖片及模型進(jìn)行說明的傳統(tǒng)展品形式。這些先進(jìn)的多媒體動(dòng)態(tài)影像、互動(dòng)媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，讓虛擬現(xiàn)實(shí)儀器模擬出真實(shí)化的場(chǎng)景，雙向交互替代了枯燥的單向傳達(dá)，為參觀者提供了更為人性化及個(gè)性化的展示服務(wù)[3]。

二哈佛自然歷史博物館“生命進(jìn)化之樹”虛擬互動(dòng)展品

進(jìn)化是生命科學(xué)中的核心概念，但公眾對(duì)進(jìn)化的概念理解較為模糊。在西方，由于宗教信仰等原因，人們對(duì)進(jìn)化概念的接受度較低，再加上博物館項(xiàng)目存在著互動(dòng)時(shí)間短、靜態(tài)陳述和動(dòng)態(tài)過程結(jié)合困難等問題，如何向公眾傳達(dá)進(jìn)化這一復(fù)雜的科學(xué)概念成為博物館的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)[4]。“生命進(jìn)化之樹”虛擬互動(dòng)展品是哈佛自然歷史博物館中極具代表性的一個(gè)展品[5]。它成功地將大量科學(xué)數(shù)據(jù)以可視化的方式展現(xiàn)出來，從而為進(jìn)化概念的學(xué)習(xí)提供了一種有效的互動(dòng)方式。該展品共包含70000個(gè)物種生命的進(jìn)化過程，以大型科學(xué)數(shù)據(jù)庫和先進(jìn)的視覺化技術(shù)作為支撐，通過圖像縮放互動(dòng)接口，在多點(diǎn)觸控屏幕上探索物種進(jìn)化的歷程。參觀者從35億年前的生命起源處開始，用自主觸控的方式在屏幕上緩慢移動(dòng)，最終可以觀看到目前世界上現(xiàn)存的眾多物種是如何進(jìn)化而來的。

圖1 “生命進(jìn)化之樹”多點(diǎn)觸控屏幕

“生命進(jìn)化之樹”虛擬互動(dòng)展品主要利用了名為DeepTree的互動(dòng)式桌面應(yīng)用系統(tǒng)。DeepTree是一個(gè)用以展示70000個(gè)物種間譜系關(guān)系進(jìn)化樹的可視化互動(dòng)應(yīng)用，包括三個(gè)部分：①主要展示區(qū)，允許參觀者縮放和移動(dòng)整個(gè)進(jìn)化樹。該區(qū)域利用分形原理布局算法，當(dāng)參觀者縮放時(shí)就會(huì)有物種進(jìn)化分支出現(xiàn)。分形設(shè)計(jì)能夠降低視覺提示的復(fù)雜度，充分描述龐大的物種數(shù)量。分形設(shè)計(jì)有別于傳統(tǒng)靜態(tài)描述，后者往往通過限制物種數(shù)量來簡化進(jìn)化樹承載的信息。②一幅沿屏幕右側(cè)開始出現(xiàn)的滾動(dòng)圖片，它包括了一個(gè)含有200個(gè)物種的集合，用來表示重要的進(jìn)化種群。當(dāng)畫面展開后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)標(biāo)識(shí)物種在樹中的位置。③與第二部分相關(guān)的一個(gè)功能，參觀者可以比較圖像中任意兩個(gè)物種，一旦通過點(diǎn)擊將其激活，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)顯示這兩個(gè)物種共同的祖先。如果參觀者想進(jìn)一步了解這些物種的族譜，可以從另一屏幕看到和它們相關(guān)的、簡化后的進(jìn)化樹，其中含有描述這兩個(gè)物種出現(xiàn)差異的時(shí)間信息和進(jìn)化標(biāo)志。

三 “生命進(jìn)化之樹”虛擬互動(dòng)展品的信息傳播要素

虛擬互動(dòng)展品作為傳播方式的一種，目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的有效傳遞。美國耶魯大學(xué)Harold Lasswell教授提出了5W信息傳播模式：Who（誰）、say What（說了什么）、in Which channel（用什么媒介）、to Whom（向誰說）、with What effect（產(chǎn)生什么效果），用來描述信息傳播的主要要素[6]。5W信息傳播模式反映了組成信息傳播過程的5個(gè)要素，具體包括：

1 傳播主體

傳播主體是整個(gè)傳播活動(dòng)的起點(diǎn)，負(fù)責(zé)確定傳播過程，搜集、篩選和梳理所需要傳播的信息，同時(shí)制定相應(yīng)的傳播策略[7]。近年來，科學(xué)傳播不再局限于單一的主體，而是呈現(xiàn)出通力合作的趨勢(shì)。在“生命進(jìn)化之樹”虛擬互動(dòng)展品案例中，傳播主體需要內(nèi)容提供方、硬件提供方和內(nèi)容制作方共同合作，如表1所示。多方參與的傳播主體體現(xiàn)了在引入新興技術(shù)后，科技館的傳播主體呈現(xiàn)出行業(yè)之間整合發(fā)展、內(nèi)容資源高度聚集的特點(diǎn)。

表1 科技館虛擬互動(dòng)展示中的各個(gè)傳播主體

2 傳播內(nèi)容

科技館的傳播內(nèi)容一般是最基本的科學(xué)知識(shí)，也就是科教知識(shí)元敘事[8]。在動(dòng)態(tài)虛擬互動(dòng)展品中，科學(xué)知識(shí)不再以簡單的文字或圖片等形式出現(xiàn)，而是以復(fù)雜的圖像文本與視音頻有效結(jié)合的形式呈現(xiàn)給參觀者，加入3D技術(shù)后的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還能營造出遠(yuǎn)勝于視頻的逼真場(chǎng)景。更重要的是，參觀者對(duì)知識(shí)的感知需要調(diào)動(dòng)其視覺、聽覺和觸覺一起進(jìn)行互動(dòng)。在互動(dòng)的過程中，參觀者可以對(duì)傳播內(nèi)容進(jìn)行主動(dòng)的選擇與控制，通過與屏幕交互來積極參與整個(gè)探究過程，因此改變了傳統(tǒng)的被動(dòng)接受科學(xué)知識(shí)的狀態(tài)。此外，傳播內(nèi)容的敘事角度也發(fā)生了一定變化——傳統(tǒng)的文字或圖片往往采用第三人稱的敘述方式，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶來的人機(jī)互動(dòng)更適合采用以參觀者視角為第一人稱的敘事場(chǎng)景。

“生命進(jìn)化之樹”虛擬互動(dòng)展品依托于大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，使得70000個(gè)物種資料成為參觀者自由選擇學(xué)習(xí)的對(duì)象。同時(shí)，傳播內(nèi)容的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與科學(xué)知識(shí)有效結(jié)合，可以吸引參觀者的注意力，增強(qiáng)展品的可視性和互動(dòng)性。如在“查看物種關(guān)系”和“尋找物種”兩個(gè)功能組塊中，參觀者點(diǎn)擊后，屏幕上就會(huì)出現(xiàn)從進(jìn)化樹上一個(gè)物種節(jié)點(diǎn)飛向另一個(gè)物種節(jié)點(diǎn)的畫面，飛翔時(shí)間視種間關(guān)系的遠(yuǎn)近而定。這樣的動(dòng)畫效果不僅生動(dòng)有趣，還有助于參觀者根據(jù)飛翔時(shí)間的長短來判斷種之間的關(guān)系，促進(jìn)他們對(duì)進(jìn)化概念的理解。可見，將科學(xué)實(shí)踐和理論知識(shí)的客觀內(nèi)容與參觀者的主觀視角相結(jié)合，能夠激發(fā)參觀者對(duì)科學(xué)的興趣，參觀者所感知到的不僅僅是媒介內(nèi)容，更是一段基于科學(xué)知識(shí)和實(shí)踐的元敘事內(nèi)容。在人機(jī)交互的過程中，參觀者通過探究性學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)元敘事內(nèi)容的發(fā)散，最終改變對(duì)科學(xué)知識(shí)的認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)展品信息的傳播目的。

3 傳播媒介

虛擬互動(dòng)展品主要以人機(jī)交互的方式完成對(duì)科學(xué)知識(shí)的客觀傳播，而基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的人機(jī)交互媒介一般具有沉浸性的特征。沉浸式媒介的沉浸效應(yīng)主要包括感知系統(tǒng)的沉浸和行為系統(tǒng)的沉浸[9]。其中，感知系統(tǒng)的沉浸往往包括參觀者在視覺、聽覺和觸覺上的沉浸。虛擬互動(dòng)展品可以通過建模和可視化技術(shù)，在感知系統(tǒng)上影響受眾對(duì)信息的接收。行為系統(tǒng)的沉浸則體現(xiàn)在虛擬互動(dòng)展品對(duì)參觀者表達(dá)系統(tǒng)（如行為、語言等）的影響。“生命進(jìn)化之樹”虛擬互動(dòng)展品在感知系統(tǒng)的沉浸上主要通過視覺和觸覺，讓參觀者在多點(diǎn)觸控屏幕上通過點(diǎn)擊進(jìn)化樹或拖拽功能滑塊來獲得文字和圖片信息。在感知系統(tǒng)的沉浸上，設(shè)計(jì)者需要把握參觀者的知識(shí)接受邏輯。如參觀者在查看某一類物種進(jìn)化的過程后，設(shè)計(jì)者通過為他們提供“查看物種關(guān)系”的功能模塊，引導(dǎo)他們對(duì)概念進(jìn)行遷移，以深化他們對(duì)概念的理解。而在行為系統(tǒng)的沉浸上，設(shè)計(jì)者需要把握參觀者的行為操作習(xí)慣。如在某一環(huán)節(jié)知識(shí)結(jié)束進(jìn)入下一環(huán)節(jié)時(shí)，設(shè)計(jì)者需要考慮參觀者之間可能存在的操作沖突，以及由此對(duì)認(rèn)知帶來的負(fù)面影響。因此，在“尋找物種”等環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)者采用滑塊拖拽而非觸控響應(yīng)的互動(dòng)方式，以留給參觀者充足的討論決策時(shí)間，并通過相互交流來增強(qiáng)他們對(duì)進(jìn)化知識(shí)的理解。

4 受眾

在虛擬互動(dòng)展覽中，參觀者通過多點(diǎn)互動(dòng)屏幕可以自主查看并探索生物進(jìn)化的整個(gè)流程，從而獲得直接的科學(xué)經(jīng)驗(yàn)。在此過程中，科學(xué)知識(shí)仍然以體系化的方式呈現(xiàn)，但參觀者不再像傳統(tǒng)方式那樣被動(dòng)接受，而是主動(dòng)地將知識(shí)建構(gòu)成個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)性認(rèn)知。這就需要設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)虛擬互動(dòng)時(shí)充分考慮參觀者的認(rèn)知特點(diǎn)和心理狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)信息傳播的目的。

“生命進(jìn)化之樹”虛擬互動(dòng)展品的設(shè)計(jì)者為了讓參觀者能夠主動(dòng)地將觸摸屏幕所展示的知識(shí)邏輯轉(zhuǎn)化為個(gè)人的認(rèn)知，從參觀者的認(rèn)知心理出發(fā)對(duì)其進(jìn)行了有效的引導(dǎo)[10]。具體引導(dǎo)策略包括：①通過有吸引力的展示屏幕和活動(dòng)，來吸引參觀者的注意；②通過界面功能設(shè)計(jì)，讓參觀者在學(xué)習(xí)中進(jìn)行概念遷移；③利用滑塊拖拽觸控，促進(jìn)參觀者之間的合作互動(dòng)行為。事實(shí)上，利用滑塊拖拽觸控可以將參觀者個(gè)體之間的行為聯(lián)系起來，從而達(dá)到更大范圍的社群傳播目的，如表2所示。

表2 “生命進(jìn)化之樹”虛擬互動(dòng)展品中通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)傳播目的舉例說明

5 傳播效果

傳播效果指的是傳播活動(dòng)對(duì)受眾在思想觀念和行為方式等方面產(chǎn)生的影響。是否達(dá)到傳播的效果體現(xiàn)了整個(gè)傳播活動(dòng)的質(zhì)量。從目的上看，傳播效果不僅直接體現(xiàn)在受眾個(gè)體上的直接傳播，還有二級(jí)傳播。二級(jí)傳播指的是信息到達(dá)受眾后，并不意味著結(jié)束，受眾之間的交流、受眾觀念改變后外化的行為因素都會(huì)影響并傳遞給更多人，從而產(chǎn)生社會(huì)效果。

參觀者在操作“生命進(jìn)化之樹”虛擬互動(dòng)展品之后，其對(duì)物種進(jìn)化概念的理解較之前有了顯著提高，說明基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的互動(dòng)展覽具有良好的傳播效果。而參觀者的概念轉(zhuǎn)變會(huì)通過語言和行為的外化，影響到其之后的日常生活及與他人的相處。

四基于虛擬互動(dòng)的場(chǎng)館展品信息傳播模型

參照“5W”信息傳播模式，場(chǎng)館中虛擬互動(dòng)展品的信息傳播實(shí)際上是由傳播主體通過虛擬互動(dòng)展品到達(dá)參觀者的過程。傳播主體將科學(xué)理論與實(shí)踐知識(shí)融入到虛擬互動(dòng)展品中，虛擬互動(dòng)展品再將這些知識(shí)信息傳遞給參觀者。基于虛擬互動(dòng)的場(chǎng)館展品信息傳播過程往往會(huì)受到一些因素的干擾，這些干擾因素分為外部和內(nèi)部兩個(gè)部分：外部干擾因素主要源于展品所處的外界環(huán)境，如展品在場(chǎng)館中陳列的位置、展品自身的可互動(dòng)性，以及其他游客的干擾等；內(nèi)部干擾因素主要源于參觀者自身產(chǎn)生的逆反信息，也就是個(gè)體在接觸、接受信息傳播的過程中，采取了與傳播主體愿望相反方向的態(tài)度[11]。逆反心理可能與傳播本身有關(guān)，也可能和個(gè)體心理有關(guān)。如高強(qiáng)度的刺激雖然能在瞬間引起參觀者的關(guān)注，但有時(shí)也會(huì)造成過猶不及的效果。同時(shí)，傳播過程中的信息流動(dòng)方向也可以從參觀者流向傳播主體，即對(duì)信息的反饋。通過反饋，傳播者可知曉參觀者是否真正接受了預(yù)期所要傳播的知識(shí)信息。反饋直接或間接地反映了參觀者的信息接收動(dòng)機(jī)、需求和心態(tài)，也為設(shè)計(jì)者如何調(diào)整虛擬互動(dòng)展品中的技術(shù)和設(shè)計(jì)元素提供參考。

“5W”信息傳播模式實(shí)際上和虛擬互動(dòng)展品信息的基本傳播模式所表達(dá)的內(nèi)容是一致的，本質(zhì)上都是設(shè)計(jì)師通過虛擬互動(dòng)展品向觀眾傳播展品背后所承載的科學(xué)知識(shí)，兩者只是在形式上有所不同。基于此，本研究將“5W”信息傳播模式結(jié)合干擾和反饋后，構(gòu)建出基于虛擬互動(dòng)的場(chǎng)館展品信息傳播模型，如圖2所示。

圖2 基于虛擬互動(dòng)的場(chǎng)館展品信息傳播模型

在基于虛擬互動(dòng)的場(chǎng)館展品信息傳播模型中，傳播主體將科教知識(shí)元敘事通過大數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)及其它技術(shù)封裝在虛擬的展示中。虛擬互動(dòng)展品的沉浸性特征，使它能夠通過感官系統(tǒng)的沉浸與行為系統(tǒng)的沉浸兩種方式影響參觀者的心理機(jī)制與行為機(jī)制，從而將科學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)并內(nèi)化吸收。在虛擬互動(dòng)展示中，受眾之間還可以相互交流，最終使得信息在社群中得以廣泛傳播。此外，信息的反向流動(dòng)決定了參觀者可以將接收到的信息反饋給傳播者，并由傳播者借此檢驗(yàn)傳播的效果。而在這一過程中，信息的傳播會(huì)受到參觀者自身因素、傳播因素及其它外界因素的干擾。

借助基于虛擬互動(dòng)的場(chǎng)館展品信息傳播模型，設(shè)計(jì)者可以了解基于虛擬互動(dòng)的場(chǎng)館展品信息是如何傳播的，更重要的是，傳播主體尤其是內(nèi)容提供方和內(nèi)容制作方可以了解到信息的傳播過程中會(huì)受到哪些因素的影響，從而進(jìn)一步探索如何利用參觀者的心理機(jī)制和行為機(jī)制、源自參觀者的反饋來不斷完善展品，解決內(nèi)部和外部干擾因素對(duì)參觀者學(xué)習(xí)造成的影響。

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編輯：小西

Information Communication Model based on the Visualization of Interactive Exhibits in Museums——Investigating the “Interactive Tree of Life” Visualization at Harvard Museum of Natural History

ZHAI Jun-qing MAO Tian-hui

Nowadays, with the increasing public demand for museum development and the advancement of Virtual Reality (VR) technology, it is indispensable for museums, especially science museums, to apply modern digital technology in the interest of promoting the quality of museum exhibits and inspire visitors’ learning. With its advanced dynamic images, immersive experience characteristics and rich interaction, VR technology has become a useful tool for museums to develop science communication and to promote exhibit innovation. This paper investigated the practical application of VR technologies in museums based on the case of the interactive Tree of Life visualization at Harvard Museum of Natural History. Meanwhile, the present article analyzed the communication elements of this interactive information visualization exhibit with “5W communication model”, so as to look into its organization in promoting deeper interaction between visitors and virtual exhibits. Moreover, the information communication model based on interactive information visualization exhibit was built in the paper.

virtual reality technology; interactive information visualization exhibit; information communication

G40-057

A

1009—8097（2018）04—0061—06

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.04.009

本文受浙江大學(xué)中央高校基本業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)“家庭旅游體驗(yàn)及收益研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2017XZA228）、浙江大學(xué)文科教師教學(xué)科研發(fā)展專項(xiàng)項(xiàng)目“科普工作者的職業(yè)身份認(rèn)同”（項(xiàng)目編號(hào)：104000-541903/023）資助。

翟俊卿，副教授，博士，研究方向?yàn)榉钦角榫持械目茖W(xué)學(xué)習(xí)，郵箱為jqzhai@zju.edu.cn。

2017年6月1日