袁輝

摘 要：科技館作為重要的非正規(guī)科學教育場所，是學校教育的有益補充，其通過自身的獨特性發(fā)揮著重要的教育功能。本文通過對常設展品計時工具——日晷及水運儀象臺的介紹，初探了古代計時工具的構造及功能，同時以期為了解科技館的展示方式和教育形式提供參考。

關鍵詞：科技館；教育；計時工具

中圖分類號：G26 文獻標識碼：A 收稿日期：2016-02-17

一、科技館教育特點

科技館教育具有系統(tǒng)化、連貫性、直觀參與性等特點，在科技館，展品的布局方面通常采取學科歸類的方式，相同知識點的展品會集中在一定區(qū)域內展示，因此對某一學科感興趣的觀眾可進行系統(tǒng)學習。每個展品之間都有一定的主線貫穿，或是時間或是人物，以便于知識點的融會貫通。另外，科技館的知識學習有別于課堂學習，其直觀參與性和課堂學習以知識點記憶為主，科技館則是手腦并用，邊動手邊動腦，提倡“做中學”。

二、古代計時工具初探

1.日晷

日晷是一種古老的計時儀器，幾大文明古國，如埃及、中國、希臘和羅馬，都有使用日晷計時的記載。日晷的種類有很多，有赤道式日晷、水平式日晷、等高儀日晷、地球儀式日晷、反射日晷等。赤道式日晷由銅制的指針和石制的圓盤組成。銅制的指針叫作“晷針”，垂直地穿過圓盤中心。石制的圓盤叫作“晷面”，安放在石臺上，呈南高北低，使晷面平行于赤道面，這樣，晷針的上端正好指向北天極，下端正好指向南天極。在晷面的正反兩面刻畫出子、丑、寅、卯等12個大格，每個大格代表兩個小時。當太陽光照在日晷上時，晷針的影子就會投向晷面，太陽由東向西移動，投向晷面的晷針影子也慢慢地由西向東移動，于是，移動著的晷針影子好像是現(xiàn)代鐘表的指針，晷面則是鐘表的表面，以此來顯示時刻。每年春分以后看盤上面的影，秋分以后看盤下面的影。日晷只要適當?shù)卣{整晷針的傾斜角度，與地球的自轉軸平行，就能在不同的緯度上使用。觀眾參觀展品后會激發(fā)其興趣點，隨后可參加相應的動手制作教育活動，通過親手組裝日晷，了解其構造、組成及各部分的功能，制作完成后還可以現(xiàn)場報時，掌握日晷的計時原理并檢驗制作的準確性。

鑒于技術的局限性，日晷計時只能精確到時辰，無法顯示刻。下面接著學習另一種更精密的可記錄時、刻、分的計時工具——水運儀象臺。

2.水運儀象臺

水運儀象臺建于北宋元祐年間，距今900多年，臺址位于北宋京城汴京（今河南省開封）。它是一座大型的天文鐘，集計時報時、天文觀測和星象顯示三項功能于一體，總高度將近12米，臺底7米見方，堪稱當時世界上最先進，技術綜合程度最高的大型機械裝置。這座天文鐘的結構分為三層：頂層為渾儀，用于觀測星空，上方的屋形面板在觀測時可以揭開；中層為渾象，用于顯示星空；底層為動力裝置及計時、報時機構，通過齒輪傳動系統(tǒng)與渾儀、渾象相聯(lián)，使這座三層結構的天文裝置環(huán)環(huán)相扣，達到與天體同步運行的目的。

水運儀象臺正面的底層為塔形報時裝置，塔的最上層有3個木人，中間著綠衣者每到一刻擊鼓一聲，右側穿紅衣者每到時初搖鈴一次，左側紫衣木人每到時正叩鐘一下；最下兩層為夜間值更者，舉牌顯示更點，并敲擊金鉦告訴人們某個更點已至。整個報時裝置巧妙地利用了多個小木人，鐘、鼓、鈴、鉦四種樂器，不僅可以顯示時、刻，還能報昏、旦時刻和夜晚的更點。水運儀象臺以水為動力，但并非只是簡單地用水沖擊水輪，而是通過精巧的機械設計，利用流量穩(wěn)定的水流實現(xiàn)等時精度很高的回轉運動，借以計時。水運儀象臺的機械傳動裝置類似現(xiàn)代鐘表的擒縱器，英國的李約瑟認為其“很可能是歐洲中世紀天文鐘的直接祖先”。觀眾可以通過互動參與和觀看多媒體的方式，深入了解水運儀象臺的結構原理、功能、作用、歷史價值以及中國古人先進準確的計時方法，并可進入水運儀象臺的內部觀看其原理演示；如果觀眾對原理感興趣，可一并參觀另一件展品——現(xiàn)代擒縱器，以進一步感受古人的聰明智慧。

科技館將枯燥、抽象的課本知識以生動、直觀、互動的形式展現(xiàn)出來，能有效彌補學?？萍冀逃牟蛔?，解決學校和課堂教育不易解決的問題。

參考文獻：

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