文物數字化在博物館教育方面的應用探索

摘 要：文章探討了文物數字化在博物館教育方面的開發與利用。隨著數字技術的飛速發展，文物數字化為博物館教育的發展帶來了新的模式，使“博物館熱”持續升溫。文章簡要回顧了博物館教育形勢的發展歷程，并通過對文物數字技術手段的介紹，以文物數字化課件開發為例，闡述了其對博物館教育的深遠影響。文章還分析了文物數字化在教育應用過程中面臨的問題和困難，并提出了解決策略，以促進文物數字化更好地為博物館教育領域服務。

關鍵詞：文物數字化；博物館教育；技術手段；課件開發

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2025.07.023

文物是人類歷史文化的見證，它們承載著豐富的歷史、文化、藝術和科學信息。然而，由于文物的脆弱性、不可再生性以及分布的局限性，使其在教育領域的廣泛應用受到了一定的限制。隨著數字技術的不斷發展，文物數字化為解決這些問題提供了新途徑。文物數字化不僅可以實現文物的永久保存，還可以突破時空的限制，將文物廣泛應用于教育領域，為學生提供更加豐富、生動和直觀的學習資源。

1 博物館教育的發展與作用

在早期，博物館的功能是簡單的對物品的收藏和保存，教育功能未能普及。直到18世紀末，法國將盧浮宮變為共和國藝術博物館對外開放，使普通民眾也能欣賞到國家寶藏，博物館的社會服務和教育職能日漸凸顯。此后，越來越多的博物館開始向公眾開放，人們有了更多接觸和了解文物、藝術品、科技知識的機會。博物館作為重要的教育機構得到了更多的關注和支持，成為學校教育的重要補充。

如今，隨著數字技術的發展，博物館的展陳理念和教育方式悄然改變，文物拍攝從二維向三維技術的進步，實現了文物從靜止到“活起來”的飛躍。數字技術不僅為文物資源的保護提供了精確的科學依據，還開辟了宣傳與展示中華優秀歷史文化的新途徑。數據顯示，2020年全球超過2000家博物館開發了線上展覽，吸引了遠超傳統參觀者數量的網上觀眾①。文物數字技術的應用，拓展了博物館教育的范圍和影響力，使其在現代社會中發揮多重作用。

1.1 拓展知識體系

博物館擁有豐富的實物資源，涵蓋歷史、文化、藝術、科學等多個領域。它為人們提供了學校教育之外的學習機會，能夠幫助人們深入了解各個學科的專業知識，拓寬知識面。例如，自然歷史博物館通過展示化石、動植物標本等，讓觀眾直觀地學習生物進化、地球科學等方面的知識；科技博物館展示最新的科技成果和科學原理，幫助觀眾緊跟時代步伐，了解前沿科學動態。

1.2 提供多元視角

當數字影像搭上互聯網平臺的快車，就促使博物館文化傳播得以超越時間和空間的局限，與各種各樣的人群相遇，最大限度地拓展文化輻射范圍②。博物館的展品往往來自不同的地區、文化和歷史時期，這使得博物館教育能夠呈現多元的文化視角。觀眾在參觀過程中可以接觸到不同文化背景下人們的生活方式、價值觀和思維方式，從而打破文化隔閡，培養全球視野。

1.3 激發學習興趣

博物館通過精心設計的展覽和互動體驗活動，將教材內容從書本中“請”出來，生動形象地展示在學生面前，能夠激發青少年的學習興趣和探索精神。可以在博物館中設置動手操作區域，如模擬考古挖掘、搭建建筑模型、簡單陶藝制作等，讓孩子們在游戲中學習，鍛煉動手動腦的能力，獲得記憶深刻的體驗。

1.4 豐富教學資源

博物館是一個地區的文化窗口，藏品資源豐富，品類繁多，歷史和藝術價值較高，是學校課堂教學的有效補充。運用數字化教學模式，探索數字技術與博物館教育應用相結合，將這些資源制作成VR引入課堂，能夠促進教學效率的提升和學習興趣的提高。

2 數字技術手段在博物館教育方面的應用

博物館數字化展示是通過數字化采集手段，如利用三維掃描、攝影測量、環拍等技術的綜合應用，采集文物數據信息，在多媒體制作基礎上進行內容制作。特別是在文物展示方面，數字技術極大地提升了珍貴文物的呈現效果。一些具有較高歷史價值、觀賞價值及研究價值的文物，在數字技術的助力下，能夠放大其細節，全方位展示各個角度，超越了傳統說明牌的局限。此外，數字技術還能為文物提供更加詳盡而深入的解說，極大地豐富了觀眾的認知體驗③。

2.1 三維掃描技術

三維掃描是運用高速激光掃描測量的技術手段，速度快、精度高，不接觸文物就可以獲取被測文物的立體尺寸數據和紋飾信息（圖1）。三維掃描主要包括前期現場數據采集（外業）和后期數據處理（內業）部分。外業主要指利用手持三維掃描儀進行點云采集工作；內業主要指點云數據拼接、誤差的提取和修正、坐標系的轉換、降噪與抽稀、彩色點云賦值（貼圖）、重要斷面提取等后期對點云的一系列技術處理。后期數據制作流程如圖2所示。

高精度三維掃描與重建技術被主要應用于博物館藏品的數字化進程，在保護文物的同時拓展博物館的數字藏品庫，為博物館未來的智慧化應用提供豐富且真實的數字內容基礎。

2.2 攝影測量技術

攝影測量通過采集文物的色彩、紋理、尺寸等數據（圖3），并在此數據基礎上進行三維建模，制作正射影像和三維展示影像，可用于文物的研究、保護和展示等。它的主要原理是對文物各個角度的照片序列進行計算，匹配每張照片在空間的位置，利用建模工具創建三維模型。基于攝影測量的三維模型有自動紋理的功能，足以滿足博物館宣教服務需求，且使用成本低，對文物無損害。攝影測量數據采集和處理流程如圖4所示。

2.3 環拍

文物環拍（圖5）先將文物置于轉盤上，通過手動或電動旋轉進行拍攝。小型文物環繞全景拍攝單張像素大于4200萬，拼接可達到百億像素級。圖像24位真色彩標準還原，拍攝角度小于10°，一件完整的文物環繞拍攝由36×3=108張照片組成，圖片焦點清晰準確、質感強、無死角、無錯位、無瑕疵，觀看時旋轉過渡自然平滑真實。

通過以上技術手段，以博物館具有特色的文化資源為基礎，利用虛擬現實技術，結合先進的教學理念與專業智慧教學終端，采用交互、動漫、圖片、視頻等方式，研發多角度展示文物信息、文物背后故事的多媒體教學課件。通過與配套教材進行數字化內容制作與互動性環節設計，吸引更多青少年、兒童來到博物館進行參觀學習，亦可定期走進校園進行展示，同時開展線上宣傳，豐富學生的業余生活。近年來，三維文物展示技術已廣泛應用于博物館的觸摸式設備上，極大地豐富了展陳形式，給觀眾帶來了煥然一新的體驗。與此同時，文物數字化教育課件正逐步成為推動博物館教育發展的強大潛力所在。

3 文物數字化展示教育課件的開發

通過將采集的文物數字化信息進行加工、制作，并與觸摸設備完美匹配，借助照片墻、時間軸、3D微展示等多種學習內容，實現文物三維模型的放大、縮小查看，圖文介紹，細節、紋飾等重要部位的特效展示等，讓觀眾全方面了解文物的前世今生。下面以鄂倫春民族博物館開發制作的文物數字化教育課程為例（4節課）。

鄂倫春民族博物館位于內蒙古呼倫貝爾市鄂倫春自治旗，國家三級博物館，收藏著鄂倫春民族文物、歷史文物、動物標本等，其中的樺皮、獸皮文物保留著質樸與天然的藝術氣息。基本陳列“興安嶺上鄂倫春”全面展示了鄂倫春的歷史文化、民俗民風，以及他們在黨的民族政策的關懷下，同全旗各族人民相互交融、共同建設美麗家園的奮斗歷程。本課程以展覽內容為依托，運用數字技術，讓學生更加直觀地了解家鄉歷史文化。

3.1 第一節課：鄂倫春族的歷史發展

課程時間設置：5分鐘左右。

課程內容簡介：通過互動式跨屏交互的數字時間軸形式、知識圖譜形式展示鄂倫春族的歷史發展、重要事件和人物關系，主要目的是通過直觀的、可交互的數字化觸控形式展現鄂倫春的歷史發展脈絡。在線下研學時，社教人員可通過觸控對鄂倫春族的歷史做整體性的介紹，同時可對某一節點可以進行點擊查看，日常開放模式下，游客也可自由點擊查看。

交互形式：采用觸控時間軸形式。

內容數量：時間軸1套。

3.2 第二節課：狩獵生活場景展示

課程時間設置：10分鐘左右。

課程內容簡介：基于三維建模搭建鄂倫春族狩獵生活的場景，展示鄂倫春族古老的建筑斜仁柱，文物器具的使用場景。例如，還原弓箭、獵刀、吊鍋的使用情境，展示狍角帽、狍皮衣、樺皮箱等生活用品的使用，還原吸鹿哨場景，播放吸鹿哨的聲音，使人如同走進了大森林，身臨其境地感受森林游獵生活。

交互方式：VR設備及觸控大屏。

交互形式：采用VR互動程序、大屏互動等形式。

內容數量：1套。

3.3 第三節課：珍貴文物微展示

課程時間設置：5～10分鐘。

課程內容簡介：選擇5件珍貴文物，采用數字化手段將其重要細節做觸控放大特寫處理（圖6、圖7），文物主要的細節特征可通過觸摸屏點擊后進行放大，并配有專業語音講解。社教人員可通過點擊觸控屏的方式，引導開展文物的介紹，激發青少年學習興趣。

交互方式：觸控大屏。

交互形式：采用觸控互動程序等形式。

內容數量：5件文物。

對文物的基礎文字信息、基本的高度、長度等信息進行介紹。

每件文物均有獨有的特征特寫，點擊特征點后，文物會放大到特征點位，并在需要描繪的位置出現流光的紋路效果。每件文物支持多個特征點，具體交互點需根據實際要求進行增加或減少。

3.4 第四節課：非遺制作

課程時間設置：5分鐘左右。

課程內容簡介：將非遺傳承人制作樺皮盒、狍角帽的視頻整合到課件中（圖8），社教人員可通過觸控點擊播放視頻，讓學生們觀看文物是如何制作出來的。如一件樺皮盒的制作需要切劃、剝皮、蒸煮、壓平、剪裁、刻花、壓邊、縫合等十幾道工序。通過數字化的文物展示和教育活動，能夠讓學生更加深入地了解中華優秀文化遺產，感受多姿多彩的民族文化。

交互方式：觸控大屏。

交互形式：采用視頻形式。

內容數量：視頻1個。

4 文物數字化在博物館教育應用中存在的問題

4.1 技術設備和網絡環境的限制

文物數字化的應用需要一定的技術設備支持，如內存大、性能高的計算機及VR設備、高清顯示設備等。同時，還需要穩定、高速的網絡環境來保證文物數字化資源的傳輸和共享。然而，在一些地區，尤其是偏遠和經濟落后地區，可能存在技術設備不足和網絡環境不穩定的情況，限制了文物數字化在教育領域的廣泛應用。

4.2 數字化文物資源的質量和版權問題

數字化文物資源的質量參差不齊，有些資源可能存在分辨率低、色彩失真等問題，影響學習效果。此外，數字化文物資源的版權問題也需要引起重視。在使用數字化文物資源時，需要確保資源的來源合法，避免引起版權糾紛。

4.3 社教人員的信息技術素養和教學能力

文物數字化在教育領域的應用需要社教人員具備一定的信息技術素養和教學能力。如熟練掌握數字化設備的使用方法、數字化資源的制作和整合技巧等。然而，目前部分社教人員的信息技術素養和教學能力還不能滿足文物數字化教學的需求，需要加強培訓和學習。

5 結語

文物數字化在博物館教育領域的應用前景廣闊。它不僅豐富了展覽形式，開闊了學生的視野，而且對于激發學習興趣、提高教學效率、促進教育公平等方面作用非凡。未來，通過加強技術設備和網絡環境建設、提高資源質量和規范版權管理、采購經驗豐富的系統運行維護服務商提供優質服務、加強師資培訓等策略，可以有效地解決這些問題，使博物館教育力量得到更加充分的發揮。

注釋

①鞏慶華.博物館的社會教育角色：博物館公眾參與與文化傳播[J].文物鑒定與鑒賞，2024（13）：102-105.

②毛若寒，鄭寬.試論博物館數字影像技術應用的現狀與轉向[J].中國博物館，2022（3）：55-60，140.

③韋堅.科技賦能，數字化技術釋放博物館教育的力量：以云南省博物館為例[J].文物天地，2023（3）：48-50.