衍生現實技術介入科技博物館科學普及功能探析

薛敬軒，李敏敏

（四川美術學院，重慶 401331）

1 科技博物館科學普及的嬗變

1.1 傳統科技館科學普及

最早的科技館以其收藏職能為主，沒有脫離博物館源自貴族典藏的習慣，主要以靜態藏品為主要研究對象，旨在為城市精英進行科學啟蒙和教育。蒙丘爾·康韋在1882 年出版的《南肯辛頓游記》中清晰地展示了圍繞南肯辛頓博物館成立的知識興趣點，因為有系統地組織起來的藝術品能夠展示文化差異和變化的各個方面。這種興趣是有些令人反感的，它清楚地表明了一種知識帝國主義的形式，把殖民地領土并入一套統一的社會發展法律體系[1]。

20 世紀后半葉，博物館面臨著一種觀念問題，即文物應該脫離最初所有權與使用背景，在另一種具有更高權威的意義背景下展出。此時科技館受到年輕群體青睞，基礎多媒體技術已經實現展陳的動靜結合，傳統參觀者展教模式開始變化。且主要針對城市人口開展科學普及教育，相應的教育目標、方法與策略也呈現這類人群的需求特征。

21 世紀的頭十幾年內，信息技術更迭為科技博物館展陳的互動性、多層次性提供了新的可能，且“人主導”的科技展覽意識已成共識。互動展陳方式已普遍應用，通信技術與電子訊息流通發展作為這個時代的主要技術特色，一方面對展陳傳感方式進行迭代升級；另一方面有利于提升溝通交流，也越來越強調科技展陳的社區互動的理念與方式。此外，20 世紀80 年代以來，國際上對科普目標從單純知識獲得轉向科學知識及科學方法論與精神意識等方面的躍遷，科技館通過加深展覽展陳主題的理論研究，進而加強對于觀眾科學綜合素質的提升，以此回應STEM 以及與科研機構互動關系轉變。

1.2 當下科技館與科學普及需求

2007 年國際博物館協會將教育作為博物館的首要職能，即強調博物館科普功能對提升社會層面的綜合文化素質水平方面的作用。國家文物局于2023 年8 月18 日發表的《國家文物局關于進一步提升博物館講解服務工作水平的指導意見》中強調講解服務相關的問題，提及其服務質量與水平的提升與規范，以滿足當下的文化需求供給。可見當下博物館在推進文化事業、文化產業以及提高社會文明程度和文化傳播力等方面承擔著更為廣泛的公共角色與責任。

當下的科技博物館的展陳技術較為普遍的應用虛擬現實等技術作為科普展陳的手段。在新時代下如何運用互聯網技術優化博物館服務水平，使之走上科普發展之路，是目前推動博物館持續健康發展的關鍵問題[2]。科技館應以學術研究為基點，批判性視角與社會問題聯動，注重協同共創，結合新型技術應用于科學普及，以此滿足大眾文化需求。

2 衍生現實技術

2.1 技術迭代現狀

展陳技術不斷進步，多媒體技術突破二維模型局限，3D 技術成為展陳的一項底層技術支撐，使得全景投影、全息投影、3D 投影等技術得以應用。交互技術的發展從初始的AR 轉向VR、MR 熟練應用，為展陳由實轉虛提供路徑。人工智能更具人性化，成為科技館科普體驗中交互的補充。交互技術結合物聯網，借助產品實現展陳傳播的跨時空化，突破時空與效率限制，提高科普覆蓋率。

2.2 衍生現實技術特點

衍生現實技術基于跟蹤注冊技術，而有別于傳統單向、機械性的交互感受，包含增強現實、虛擬現實與混合現實（即AR、VR 和MR）。早期該技術應用集中在AR 上，采用智能識別技術體系，將識別方式同展品架構，結合3D 影像進行互動，重新定義觀眾與展品的關系。VR 技術進一步增強觀眾展教體驗。MR 應用尚處于起步階段，主要圍繞AR、VR 進階性應用，并結合其他技術與媒介打造虛實世界。科普教育在5G 時代又有了線下與線上以及二者結合的形態。目前，博物館主流的交互設計模式有：手勢觸控、動作捕捉、眼動追蹤、多模態互動、游戲互動[3]。

2.3 科技館科普優勢與技術契合

科技館收藏是其獨特資源，也是科技館科學普及的特色所在，線上線下展陳是科技館最主要的傳播方式。科技館展品主要包含標本類別的靜態陳列型展品；科技文物、材料、機械設備等實物或模型，以及動、靜或動靜結合展陳方式的展品和動態展陳下的展品。展覽中結合展陳主題的語境可以把教育活動設計為一場科學實驗，同探究式、引導式的教學模式結合，從而將知識獲取方式從間接轉變為直接。

因技術增強了觀眾學習體驗氛圍感與直觀性，展品、體驗過程與學習模式是增長共進的關系，所以衍生現實技術可以使觀眾對直接經驗獲取更高效。正因此契合所在，如若當下的衍生現實技術無法更好地為科普教育服務，反而是弱化收藏與展陳優勢而失去其主要的競爭力。

3 衍生現實展陳同科普體驗的路徑結合

20 世紀80 年代以來科學普及目標與追求的轉變，博物館教學目標有了更加具體的內容層次，分別包括知識與技能、過程與方法，以及情感、態度、價值觀。對于科學普及的內容層次的追求不僅僅是當下博物館科普工作從傳統單向、說教式供給的知識模式的一種變化，還是對博物館知識傳播過程中對STS 等科學文化內涵追求的回應。基于上述衍生技術的內涵，將分別結合該教學目標的三個層次，進行分層分析衍生技術路徑同博物館科普的融合過程。

3.1 展品延展，放大鏡式觀察

知識與技能——科技知識，如作用方與反作用力定律、遺傳中的相似性與差異性等，獲取、處理、運用信息與知識的技能和實驗、觀察、計算、操作、制作等技能[4]。第一層教育目標主要對展品提出的要求集中于其自身的觀察所得出的結論，包含了科學原理、科學知識等。在VR 技術的支持下，展品不僅可以突破傳統觀看的細節不足的限制，還可以被虛擬技術還原得更為細致完整。

在2022 年故宮的“V 故宮”項目中還原了乾隆皇帝的理想退休場所“倦勤齋”，3D 技術結合故宮建筑數據，使用VR 眼鏡便可沉浸其中。VR 技術將建筑內飾特色修復，集中東五間、西四間的內檐部裝飾。藏品細節得到精確放大，科普體驗不再局限固定距離而無法具身感受。VR 復原后觀眾能重新細致觀看東五間的竹黃工藝制作的裝飾和雙面繡，以及西四間的170 平方米的通景畫。曾經倦勤齋的通景畫破損嚴重，VR 技術一定程度上彌補展品歷史的缺憾。修復后的通景畫又可以1∶1 還原于VR 世界中，從而將其形色質感、歷史故事呈現。VR 技術的應用不僅提高了文物的展陳效果，還可以消解傳統博物館文物保護和文物展陳之間的矛盾。

3.2 沉浸接觸，跨時空式在場

過程與方法——科學探索過程，包括發現問題、提出猜想或假設、設計方案和制定計劃、實驗和收集證據、分析歸納、交流討論、評估總結、得出結論等階段性過程；科學的學習方法、研究方法和科學實驗、科學考察的方法等。在第二層教育中，更注重展品傳達科學家經歷的過程，實用的方法以及理論、產品、技術等被發現發明的環境。單純的觀察進一步轉化為對過程的捕捉，意味著同一展陳景觀下的展品需要發生聯系，以向觀眾傳達“獲取”這一流程的內容。衍生現實技術更新展覽視聽語言，觀眾可以多方位、多感知、多層次地體驗各種科學場景，技術使其身臨其境已可以完全實現。此外，在物聯網的背景下，觀眾的科學普及在場感得到時空的突破，在場感是指在經由技術創造的虛擬環境中具備的主觀心理感受，往往體現在與虛擬對象互動時產生與真實對象互動時的心理相似性[5]。衍生現實下的展陳基于物，超越物得到心理相似性而增強觀眾科普中的知識獲取力度。

2019 年，湖南省博物館和湖南移動共同打造了全球第一個5GXR 博物館。5G 技術速度和3D 全息視頻拍攝、3D 全息直播演出、5GXR、NGIE 技術等的結合，湖南省博物館可以走出湖南省，走進社區、高校、商場等地方。觀眾借助VR 眼鏡，可以隨時隨地漫游于兵馬俑和金字塔之中，挖掘古跡的秘密。原研哉在《設計中的設計》中強調過五感設計的發展趨勢，科技館科學普及通過衍生現實技術使得大眾體驗從觀感轉向聲感、觸感、味覺和嗅覺上。衍生現實技術支撐著博物館科普的五感展陳體驗，不僅拓展博物館存在的邊界，還將觀眾的身份從旁觀者轉變為歷史的參與者，完成知識感受與獲取的過程，比起傳統二維媒介的感受更為豐滿。

3.3 精神追求，展覽教育耦合

情感、態度、價值觀——科學態度、科學思想、科學的認識論和方法論、科學的價值觀、對科技與社會關系的認識、對人與自然關系的認識等，其中包括好奇心、尊重實證、批判的思考、對變化的世界敏感、理性精神、求真求實精神、探索精神、創新精神、團隊精神等。第三層教育目標主要針對科學普及的精神追求，包含科學精神傳達和觀眾情感滿足。當下科技博物館展教效果仍存在不足，正如國際著名科技博物館專家詹姆斯·布雷德伯恩批評的那般，展陳思路局限在“科學性、知識性與趣味性結合、互動性、體驗性”上，正因如此科技館展教價值就無法實現。而高水準的學術研究是科技館展教的起點，為了更加良好的科普體驗，以精神為目標，追求展教耦合是必然的選擇。策展思路需要基于新的跨學科科學理念與要求背景下，考慮科普展陳的理論點切入、敘事結構建構等問題。

2015 年西班牙巴塞羅那海事博物館推出“7 艘船，7 段口述史”半永久性展覽。從不同時代的7 艘船、7個小人物與7 個故事描述人類、科技與社會的關系，且進一步揭示航海技術、國家歷史等內容。展覽的7個部分采用視頻媒介結合實物與模型進行展示，巴塞羅那海事館選擇了多個獨特的切入角度，即由歷史上或現代社會中與大多數觀眾所處社會階層想接近的人物作為主角，來講述這“7 段口述史”[6]。展覽價值在于對人及人相關的社會、歷史背景的關注，以此脫離物品關注的展陳模式，促進觀眾歷史知識與生活風貌的理解。同時，視頻與展品構成聯系，建立起展區相關的大時代樣貌與小人物命運的結合。以小人物講述大時代的故事，作為這次展覽在展教耦合實踐上的匠心獨到之處。于當下的反思價值不僅僅在于展教耦合所采取的切入點與科普傳播敘事性建構，還提醒著當下科學博物館的策展人，技術媒介的升級并不該成為展品理論研究到科學精神傳播和觀者情感認同的阻礙。即應該關注科普展教的技術與藝術的融合，學理研究與敘事建構的結合，從而讓科技館教育功能更好地符合跨學科背景下的教育要求。

4 結語

衍生現實技術滲透進博物館，不僅重塑博物館展陳的形態，也在改變觀眾的行為。從某種角度來解讀2022 年國際博物館協會對博物館定義中的一些相關概念與行為的強調，例如“可及性”“多樣性”“社區參與”等，技術的進步也在擁簇著這些內容的涌現。

在梅洛·龐蒂看來，身體的直覺本性對感覺材料進行了構建和塑造，人類較高的思想過程也是建立在身體的直覺框架基礎上的，可以將其理解為“思想不是依據自身，而是依據身體來思考”。在此意義上，衍生技術放大的不是展陳本身，而是展陳過程中的觀眾身體。技術將不斷發展，科技館仍需時刻保持對知識理論、新技術媒介及其應用問題的關注，從而時刻優化博物館科普工作，帶來更好的觀眾體驗。