肖云
（中国科学院计算机网络信息中心科普教育中心，北京，100190）
摘要：本文是对数字科技馆体验馆设计思路和实践经验的总结。本文首先对数字科技馆的成立背景、现状等进行了简单介绍。然后阐述了体验馆的设计理念和原则，即总体上，体验馆坚持“Hands On，Minds On”理念，让学生通过“做科学”获取新知；同时在内容上注重科学性与趣味性的统一；形式上注重艺术性与时代性的统一；在交互方面坚持KISS原则（keep it simple and stupid）。在此基础上，总结了体验馆的建设思路和实施过程、四种典型的虚拟体验模式。本文着重对科学实验、科学观测、科学应用、科学考察等四种典型的体验馆模式进行了详细介绍，并结合多个实际案例予以论证。最后，本文点出了影响体验馆建设成败最为重要的因素之一——科普团队的建设，并指出其重要作用。
关键词：体验馆虚拟体验模式科学实验科学观测科学应用科学考察
一、引言
1995年，当中国公众对互联网还懵懵懂懂的时候，美国麻省理工学院教授尼葛洛庞帝就在《数字化生存》一书中为我们的数字化生活描绘了一幅灿烂图景：“虚拟现实”、“从游戏中学习”、“图形幻界”……他还指出“信息的DNA”正在迅速取代原子成为人类生活中的基本交换物，数字科技将改变我们的学习、工作、娱乐等生活的方方面面。十五年过去，这些预言大部分成为现实，互联网一片繁荣，各行各业纷纷在互联网安家落户。网络科学传播与普及事业（以下简称网络科普）同样得到飞速发展。
据2008年《中国科普统计》数据显示，截至2006年年底，我国共建成科普网站1465个中国科普统计：2008年版［M］.北京科学技术文献出版社.2008（5）：75，数字化科普资源已有相当不错的基础。但整体来看，我国的网络科普却普遍存在着重复建设、利用率低、科普创作资源匮乏、缺乏互动性、虚拟科技馆游戏性较强等问题。为解决以上问题，在中国科协和中国科学院的主持和领导下，中国数字科技馆自2006年开始启动了虚拟博览馆（A馆）和体验馆（B馆）的建设。
数字科技馆体验馆（B馆）以青少年为主要服务对象，利用先进的媒体技术，为青少年提供跨越时空参与科学实践的虚拟环境。每个体验馆由若干个科学主题与形式鲜明的科学体验区构成；每个科学体验区都是一个完整的基于Web的多媒体人机交互应用。体验馆的目的是借助多媒体手段放大微观的空间与时间或缩小宏观的空间与时间，从而将那些肉眼不可见的自然科技知识展示出来。在提高网络科普吸引力的同时，再现丰富的物质世界和人类探索科学的历程，使网民在接受科学知识的同时，得到科学精神和科学思想的熏陶，了解科学方法、科技知识、社会三者之间的相互作用，强化科普教育的效果。
截至当前，40个体验馆已建设完成，并进入正式运行阶段。从第一批体验馆运行效果看，科学体验馆得到科普界以及公众的一致认同。2007年，中国数字科技馆获得“世界信息峰会大奖”，其中“生态小博士”、“大熊猫探秘”等体验馆受到国内外专家的一致好评。
体验馆能吸引中小学生开展网上探究式学习，在参与中感受科学、在娱乐中学习、在游戏中互动，开辟青少年科技教育的网上第二课堂，对学校正规科学教育进行有益的补充，使孩子们远离不健康的网络内容。对激发青少年学科学、爱科学、用科学的热情，培养其创新意识，提高整个中华民族的科学素质水平和科技创新能力均有着深远的意义。体验馆是科学内涵丰富、体验形式多样的数字虚拟科学乐园；是青少年掌握知识、提高分析问题和解决问题的能力的平台，总结体验馆建设经验，对我们今后的网络科普工作具有很好的示范作用。
二、设计理念和原则
“动手—动脑”（Hands-on，Minds-on）是许多西方国家小学科学教育的基本教学思想。美国通过对近1000个小学课堂及13000名学生长达15年的考察，得出结论认为“Hands-on，Minds-on”的教学思想，能使学生在科学技能和创造力方面有实质性的进步。我国网络科普目前基本还停留在“纸面媒体视屏化”的低水平上，缺少交互、参与、动态等现代网络的特点。为弥补中国网络科普的这一重大缺陷，体验馆引进“动手—动脑”（Hands-On，Minds-On）的教学理念，为青少年提供网络“做科学”（Do Science）的模拟环境，通过实践来检验自己对科学知识和方法的运用能力，培养创造性思维。这种“Hands-On，Minds-On”的教育理念贯穿于体验馆建设的始终，体现了体验馆的核心理念。
在遵循以上设计理念的前提下，体验馆建设遵循以下一些原则：
1.在内容上兼顾多方面统一
首先，注重知识表达的科学性与准确性统一。实践过程的设计必须科学严谨，符合事物发展规律，无论其表现载体是文字、图形还是动画，其表述均需具备科学性和准确性，需要与现实生活场景相符合。比如，所有动画、文字、图片内容必须与现实情况吻合；需注重语言表达的准确性，不能夸张或放大科学事实；剧本设计需符合生活逻辑。例如，在原始森林里不能出现电灯泡，热带雨林里不能出现沙漠生长的动物和植物L；等等。其次，注重知识性与趣味性的统一。知识性是基础，如果体验馆游戏性质过于强烈而知识性不够，将变得过于幼稚化，达不到科普教育的目的。但若过于强调知识性，忽略了内容和形式的趣味性，也起不到应有的作用。
2.在形式上应注重艺术性和时代性
科学与艺术是紧密不可分的，著名的教育学家蔡元培曾经说过“科学与艺术并重”，体验馆只有具备艺术性才能保持长久生命力。在网络快餐时代，如果不能提供良好的用户视觉体验，即使内容再精彩，也会被忽略进而淘汰掉。同样，应赋予体验馆时代色彩，在人物形象、色彩、线条等方面应尽量采取现代的审美标准和设计方式，尽量符合目标用户的审美观和使用习惯。
3.在交互方面采取KISS原则（keep it simple and stupid）
结合目标用户的学习习惯、操作习惯设计体验区，尽量简化操作和参与过程，注重良好的用户体验，着力于体验过程的可用性和易用性。
三、体验馆建设流程
体验馆的建设是一个长期的过程。为了保证体验馆建设达到预期目标，在具体实施过程中，将体验馆建设过程分为选题调研、选题策划、项目申报与论证、脚本设计与资源组织、开发实现、整合服务和验收等若干环节。
选题环节最为关键，关系到体验馆建设的成败，重点解决主题设立的问题，确定体验馆究竟要展现何种内容。体验馆的选题方向包括基础科学、现代科技和现实生活的相关内容等。
选题策划阶段需确定体验馆的表现形式、脚本、界面设计、人物形象等。这是个多学科协作的过程，需要策划编辑、科普作家、美术设计师、相关专业的科学家多方面人员的参与。凝练体验区主题思想、设计体验过程、进行互动方式的初步创意、制定技术路线均在这个阶段完成。最后还要广泛征求用户和专家的意见，形成体验区建设方案并开发样例。
项目申报与论证阶段需要将选题调研报告、建设方案与样例，提供给专家审核论证；方案被论证通过后即可立项。
脚本设计与资源组织阶段需编写内容脚本大纲，完成全部体验过程的设计，精心组织最能表现主题思想的资源。
开发实现是开发设计人员完成产品的过程。按照一般软件项目管理的方法，项目开发也可以按不同的过程走，比如瀑布式、迭代式、原型式、增量式等，其主要目的在于对阶段性成果的测试，提高开发的效率和项目成功率。
集成和验收是体验馆建设的最后环节。在验收前需对产品进行全面测试和试运行。这个过程既能纠正产品在设计上、实施上的偏差，也能通过目标群体的反馈，一定程度地获知产品的适用性和接受程度。
值得注意的是，体验馆建设涉及大量信息应用技术的研究和开发工作。包括系统的协同检索、数字资源版权保护、科普资源的数字化、三维虚拟建模、高质量实时渲染、游戏引擎开发等技术。这些技术将为我们日后的网络科普工作提供极大的帮助。
四、典型的虚拟体验模式
在现实生活中，我们可以通过天文望远镜观测太空，可以利用烧杯和试管做实验，可以到南极、珠穆朗玛峰探险，还可以手工制作飞机模型。在互联网上，我们同样可以做这些事情，这就是本文所说的虚拟体验活动。
所谓虚拟科学体验活动是指通过网络开展的科学实践活动，不同于现实的科学实践活动，这种活动在虚拟环境中进行，用户只需通过鼠标和键盘操作即可参与。下面将结合实例对网络科学实验、科学观测、科技应用和科学考察等四种虚拟体验活动模式进行详细阐述。
1.科学实验
科学实验模式是指通过设定一系列特定的实验情境，让用户主动进行虚拟实验制作，解决相关问题，培育动手能力。体验区可模拟真实的实验环境，并为用户提供必要的实验指导。其目的在于结合中小学课程教育和青少年兴趣爱好，培养其动手能力和科学探究精神。例如，在中国数字科技馆（www.cdstm.cn）《水土保持》体验馆中，用户可通过手动设定植被、地面坡度、降雨量等因素来模拟现实水土流失的状况。通过这个过程，可以对影响水土流失的各方面因素及其作用有深层次的理解。在《微生物世界》的科普模拟实验，用户通过网络体验使用显微镜观测微生物的全过程。
2.科学观测
科学观测体验模式指通过远程控制观测仪器或模拟观测过程等手段，引导用户用科学的方法对自然现象进行观察和记录、思考与交流，给用户提供科学观察的平台。
以中国数字科技馆的《迁徙的鸟》体验馆为例，该馆不但具有视频观测功能，而且还具有全球卫星定位系统观测（GPS）功能，即利用GPS系统观测青岛湖各种鸟类的分布区域以及迁徙情况，扩大了人们的观测视角。同时，人们还可以在实时观测迁徒鸟的时候，开展主题观测，从动物行为学的角度更深入地了解鸟类。
增加观测过程中用户的参与性是科学观测模式的另一特点。以《大熊猫探秘》体验馆为例，用户不但能通过网络观测大熊猫，而且还能远程控制摄像头在线拍摄大熊猫，大大增加了观测过程的趣味性。利用这种基于WebCam的观察系统，用户只需轻点鼠标即可跨越时空控制四川卧龙保护区的摄像头，在专家的指导下进行大熊猫行为观测和相关研究。
3.科学应用
科学应用模式下用户通过操作虚拟互动展品，在虚拟世界中体验科学，加深对科学知识的理解，提高综合运用科技知识解释和解决的能力。
4.科学考察
现实生活中的科学考察往往危险性高，成本高，且通常只有专业科考人员才能参与。虚拟科学考察体验模式通过模拟真实的科学考察，让用户足不出户体会科考的乐趣。通过模拟游戏带领用户去南北极、热带丛林、沙漠戈壁等地球上独具特色的地理区域甚至史前世界进行虚拟游历，了解独有的生态、动植物、风土人情，体会和实践科学探险精神。
例如，在中国数字科技馆《亲近北极体验馆》，用户可以观察北极的冰川、化石以及动物植物，还可以建立自己的冰川风观测站。
中国数字科技馆《神龙架密境寻踪》游戏通过角色扮演的方式让用户走进神秘的神龙架，经历种种冒险活动，学习和了解当地特有的动物、植物、气候特征。
五、结束语
体验馆是融科学性、趣味性、艺术性、技术性于一体的网络科学知识传播传播形式，是一种高度复杂的网络媒体形式。因此，体验馆的建设需组建一个包括项目策划人员、科普专家和教育人士、科学家、艺术指导、软件开发人员、多媒体设计与制作人员在内的工作团队。从体验馆建设初期的选题阶段开始就由多方面工作人员的参与、项目策划和讨论，团结协作，紧密配合，直到高效准确地完成体验产品。可以说，打造一支优秀的团队，是科普工作的重中之重。科普活动本身，其设计和实施的每一个环节，都充满了科学性、乐趣，只有优秀的团队才能创造出真正具有科学精神和科学内涵的科普作品。
