王 恒

好書評(píng)述

蘊(yùn)含先進(jìn)科學(xué)教育理念的科技館展品寶典
——寫在《探索館展品集》中文版出版之際

王 恒①

探索館的展品設(shè)計(jì)體現(xiàn)了富蘭克·奧本海默的教育思想。設(shè)計(jì)展品起碼有兩點(diǎn)要考慮:展品不僅要揭示許多有趣的自然現(xiàn)象的本質(zhì)，也要為深入理解相關(guān)概念提供一個(gè)知識(shí)構(gòu)架。操作展品就如同做一場(chǎng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)際是將科學(xué)家科研的科學(xué)探究實(shí)踐轉(zhuǎn)化為了觀眾學(xué)習(xí)的科學(xué)探究實(shí)踐?！短剿黟^展品集》不僅是一本展品的設(shè)計(jì)手冊(cè)，還詳盡指出了各個(gè)展品之間的關(guān)聯(lián)。它為我們研究、設(shè)計(jì)、使用展品指出了一條必由之路。

探索館；展品；設(shè)計(jì)；教育

科技館事業(yè)的興旺發(fā)達(dá)在于它的教育，教育又植根于展品。有了能為科技館教育服務(wù)的展品，科技館就有了發(fā)展的基礎(chǔ)?！短剿黟^展品集》中文版就要出版了，它是美國探索館和中國科技館兩館職工共同努力的結(jié)晶?！短剿黟^展品集》中文版的問世是我國科技館界的一件喜事，它必將對(duì)推動(dòng)我國科技館展品的設(shè)計(jì)制作走向一個(gè)新的階段，更使我們對(duì)展品設(shè)計(jì)思路有一個(gè)新的認(rèn)識(shí)，也為科技館的教育活動(dòng)奠定了基礎(chǔ)。

提起探索館的展品，業(yè)內(nèi)人士無人不知，無人不曉，國內(nèi)幾乎所有科技館都有探索館的展品。但是，對(duì)這些展品做過系統(tǒng)研究的人并不多，探索館為何要做這樣的展品?他們?cè)O(shè)計(jì)展品的依據(jù)是什么?我們知之并不多。《探索館展品集》將會(huì)回答我們這些問題。

一、奧本海默、探索館與中國科技館

早在1983年，美國舊金山探索館的創(chuàng)始人、館長富蘭克·奧本海默博士就曾到中國訪問，與中國科技館的同行進(jìn)行了交流。在交流過程中，他發(fā)現(xiàn)中國科技館工作人員對(duì)科學(xué)中心的很多問題認(rèn)識(shí)膚淺，特別是對(duì)展品的認(rèn)識(shí)幾乎是一張白紙，而且這不可能通過一兩次交流、座談就得到解決。本著實(shí)踐出真知的原則，他邀請(qǐng)中國科技館同行前往探索館學(xué)習(xí)、交流，親眼看一看探索館的管理、教育和展品，以便能更好地了解科學(xué)中心。他主動(dòng)承擔(dān)了中國科技館赴美人員在美國的全部費(fèi)用。從此，兩館之間的來往、交流不斷，學(xué)習(xí)探索館同行的經(jīng)驗(yàn)便成了中國科技館那一時(shí)期的一項(xiàng)工作。

遺憾的是，奧本海默回國后不久便去世了，但探索館仍然信守承諾。1987年，筆者與同事有幸到探索館學(xué)習(xí)，均被奧本海默和他的同事們的創(chuàng)業(yè)精神所感動(dòng)。探索館所有的展品都是員工自己設(shè)計(jì)的，每一個(gè)展品都是一項(xiàng)創(chuàng)新，每一個(gè)展品都有科學(xué)依據(jù)，每一個(gè)展品都經(jīng)過了觀眾檢驗(yàn)。為了搜集有關(guān)展品的資料，筆者在學(xué)習(xí)期間，繪制了大量展品的結(jié)構(gòu)圖，抄寫展品的原理。探索館的一位朋友說他們已經(jīng)出版了兩冊(cè)有關(guān)展品的集子，并贈(zèng)送給筆者一套。

中國科技館一期展廳(1988年9月建成開放)中的展品很多都來自這兩冊(cè)英文版《探索館展品集》。當(dāng)時(shí)僅僅是模仿，對(duì)探索館展品的由來、展品之間的關(guān)系、展品與教育的關(guān)系知之甚少，未能充分發(fā)揮展品集的作用。

之后，在不斷地學(xué)習(xí)和實(shí)踐中，筆者逐漸了解了奧本海默創(chuàng)建探索館的思想。他要?jiǎng)?chuàng)建一座科學(xué)中心的想法源于他在中學(xué)教學(xué)的經(jīng)歷。奧本海默原本是一個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，20世紀(jì)50年代受到美國“麥卡錫主義”的迫害被迫離開了科研機(jī)構(gòu)，被“下放”到科羅拉多州，在一所中學(xué)任教。在這里，他把一些科研用的實(shí)驗(yàn)裝置改造成為教具，用實(shí)物進(jìn)行教學(xué)，這其實(shí)就是他設(shè)計(jì)展品的起點(diǎn)。他提倡學(xué)生獨(dú)立思考，親自動(dòng)手，到實(shí)踐中去學(xué)習(xí)，從觀察和體驗(yàn)中獲得直接經(jīng)驗(yàn)。

1965年，奧本海默開始了他的歐洲之旅，其目的是探索一種新的教育方式。他參觀了倫敦科學(xué)館、德意志博物館、巴黎發(fā)現(xiàn)宮，發(fā)現(xiàn)能夠參與、體驗(yàn)的展品更能引起觀眾的興趣和思考，因?yàn)檫@樣可以獲得直接經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐是人類認(rèn)識(shí)大自然的重要手段，也是大眾理解科學(xué)的重要手段。他深信這樣一種新的教育形式一定能夠增進(jìn)和發(fā)展大眾理解科學(xué)的能力。于是他開始構(gòu)思一種新的教育方法，建立科學(xué)中心的想法在他的腦海里形成了。

奧本海默的這些思想就貫徹在探索館的展品之中。

二、探索館的展品研發(fā)思路

探索館的展品不同于通常博物館的展品，不是歷史文物、自然標(biāo)本、工業(yè)機(jī)械的原件，而是為了教育的目的而研發(fā)制作的。它的設(shè)計(jì)有什么依據(jù)嗎?是憑空而來的嗎?當(dāng)然不是。因?yàn)樘剿黟^是一個(gè)為觀眾創(chuàng)造從實(shí)踐中學(xué)習(xí)的地方，其展品既是從實(shí)踐中學(xué)習(xí)科學(xué)的條件，也是源于科學(xué)的實(shí)踐。

曾有人問奧本海默:“展品的設(shè)想是從哪里來的?”他的回答是:“探索館的不少展品是由實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備或教學(xué)演示設(shè)備改造而成的，一些身邊的事物和自然現(xiàn)象也成為展品的來源”。[1]也就是說，這些展品來源于科學(xué)實(shí)驗(yàn)、自然考察和科學(xué)教育的實(shí)踐。奧本海默還認(rèn)為:“日常生活中的事物和經(jīng)歷可以作為許多展品設(shè)計(jì)的良好起點(diǎn)——展品越是貼近觀眾個(gè)人的經(jīng)歷，就越能激發(fā)觀眾自己提出問題并作出結(jié)論”。

下面來看一看探索館是怎樣研制展品的。1987年，筆者在探索館實(shí)習(xí)時(shí)有幸聽到第一個(gè)設(shè)計(jì)“龍卷風(fēng)”展品的奈德·科恩講述研發(fā)這個(gè)展品的過程。

1984年11月25日美國舊金山海灣上出現(xiàn)了龍卷風(fēng)，引起了當(dāng)?shù)鼐用竦年P(guān)注，并拍下了龍卷風(fēng)的照片。這件事引起了科恩的思考:能不能將這種壯觀的自然景象制成展品，再現(xiàn)在觀眾面前?科恩開始設(shè)計(jì)這個(gè)展品。

制作這樣的展品，體量要大一些，太小了觀眾無法觀看，因此設(shè)計(jì)這個(gè)展品的高度在2.5～3米；要產(chǎn)生龍卷風(fēng)的效果，必須有一種眼睛能夠看得見的氣體旋轉(zhuǎn)，此外還必須有使氣體旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力設(shè)備。首先是要解決模擬龍卷風(fēng)的氣體，科恩看見賣冰棍的冰箱在開門時(shí)有一股白色的氣體飄出了，這是遇冷的水蒸汽。他認(rèn)為用水蒸汽作為模擬龍卷風(fēng)的氣體比較合適。在制作過程中科恩對(duì)水蒸汽的來源做過多次實(shí)驗(yàn)，用過電加熱器加熱水，也用過干冰，但都因價(jià)格昂貴或效果不佳而作罷，后來發(fā)現(xiàn)商店出售的超聲波加濕器產(chǎn)生水蒸汽比較合適，最終選用了超聲波加濕器。

如何形成氣旋?科恩采用四周是曲面的圍板，頂部安裝抽風(fēng)機(jī)。為了使觀眾能夠看清楚氣流的變化，把圍板分成兩塊，一塊用透明的有機(jī)玻璃，一塊是黑色的板。在兩個(gè)曲面圍板的端部，各有一個(gè)垂直的噴氣管，管上有一排小孔，水蒸汽自管中噴出，沿有機(jī)玻璃板及黑色板的曲面流動(dòng)，上面的抽風(fēng)扇把水蒸汽柱抽走，形成“龍卷風(fēng)”的漩渦。與有機(jī)玻璃相對(duì)稱的黑色板能把白色的“龍卷風(fēng)”襯托得非常清楚。觀眾透過有機(jī)玻璃板，宛如看到真的龍卷風(fēng)，還可以通過兩個(gè)曲面之間的空隙觸摸到水蒸汽。經(jīng)過一年多的努力，科恩制成了“龍卷風(fēng)”這一展品。

“龍卷風(fēng)”這個(gè)展品來自于自然現(xiàn)象，經(jīng)過探索館工作人員之手又回到廣大觀眾中間，這就是探索館設(shè)計(jì)展品的初衷和最后的歸宿。

另外，還有一件展品——“變壓器”，觀眾在操作時(shí)就好像在進(jìn)行一組科學(xué)實(shí)驗(yàn)。許多人認(rèn)為只需簡單地從變壓器的一端輸入電流而從另一端輸出就可以了。但是電流實(shí)際上經(jīng)過了兩次轉(zhuǎn)換:首先，電流被轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)；然后，磁場(chǎng)又被轉(zhuǎn)換回電流。該展品還展示了人們只能變換交流電，而不能變換直流電，因?yàn)榇渭?jí)線圈只對(duì)變化的磁場(chǎng)有響應(yīng)。觀眾通過這樣的方式改變磁場(chǎng):反復(fù)開關(guān)初級(jí)線圈的直流電，或者在接通初級(jí)線圈電流的狀態(tài)下滑動(dòng)次級(jí)線圈使它反復(fù)進(jìn)出初級(jí)線圈的磁場(chǎng)。他們還在展品上拴了一個(gè)普通的條形磁鐵，觀眾可以移動(dòng)這個(gè)條形磁鐵進(jìn)出次級(jí)線圈；這會(huì)產(chǎn)生和使用初級(jí)線圈同樣的反應(yīng)，從而證明了一個(gè)電磁鐵的磁場(chǎng)和一個(gè)永磁鐵的磁場(chǎng)是等效的。

為了使觀眾操作這些展品就如同科學(xué)家做一場(chǎng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，奧本海默要求探索館制作的展品必須不惜成本，營造出一種“與科學(xué)家真實(shí)的工作環(huán)境一模一樣的氛圍”，“每個(gè)展覽都要圍繞學(xué)習(xí)者來進(jìn)行設(shè)計(jì)，以幫助學(xué)習(xí)者自主地進(jìn)行發(fā)現(xiàn)與探索”。[2]奧本海默認(rèn)為，探索館的展品起碼有兩點(diǎn)要考慮:科學(xué)不僅揭示了許多有趣自然現(xiàn)象的本質(zhì)，也為我們深入理解相關(guān)概念提供一個(gè)知識(shí)構(gòu)架。這兩點(diǎn)，不正是科學(xué)家們?cè)诳茖W(xué)實(shí)驗(yàn)中獲得的認(rèn)知和實(shí)現(xiàn)科學(xué)認(rèn)知的思路嗎?操作展品就如同做一場(chǎng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)際是將科學(xué)家科研的科學(xué)探究實(shí)踐轉(zhuǎn)化為了觀眾學(xué)習(xí)的科學(xué)探究實(shí)踐。這與2013年美國《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》所主張的“基于實(shí)踐的探究式學(xué)習(xí)”[3]的最新科學(xué)教育理念不謀而合。

探索館的工作人員正是沿著這條思路設(shè)計(jì)他們的展品。

三、《探索館展品集》帶來的啟示

《探索館展品集》并非只是一個(gè)制作展品的手冊(cè)，手冊(cè)中還詳盡指出了各個(gè)展品之間的關(guān)聯(lián)。《探索館展品集》特別指出:“盡管本展品集針對(duì)創(chuàng)建單獨(dú)的展品，但是探索館展品發(fā)展的焦點(diǎn)卻在于創(chuàng)建特定概念的展品組。盡管單獨(dú)的展品可能有趣并且具有很強(qiáng)的吸引力，但它們頂多只能提供一個(gè)關(guān)于某個(gè)概念或理念的淺顯介紹。而通過相關(guān)的展品組，我們的觀眾將有機(jī)會(huì)體驗(yàn)來自不同視角的概念，這樣為進(jìn)一步深入理解相關(guān)概念提供了一個(gè)知識(shí)架構(gòu)?！雹賀on Hipschman.Exploratorium pathways:the colors of light.Exploratorium CookbookⅢ:a construction manual for Exploratorium exhibits.Appendixⅶ.

“針對(duì)某個(gè)單一概念提供一組展品，能讓博物館成為一個(gè)非常靈活的教學(xué)環(huán)境。展品可以‘周日觀光’的形式為家庭觀眾所用，或者以教學(xué)道具的形式為大學(xué)教授或中小學(xué)校教師用于教學(xué)。這種多變的應(yīng)用形式想要通過任何一個(gè)展區(qū)的單一展品示例來進(jìn)行選擇性地展示是不可能的?！雹赗on Hipschman.Exploratorium pathways:the colors of light.Exploratorium CookbookⅢ:a construction manual for Exploratorium exhibits.Appendixⅶ.

這就指出了展品設(shè)計(jì)的一個(gè)很重要的原則，不能只針對(duì)單獨(dú)的展品進(jìn)行設(shè)計(jì)，而要對(duì)某一概念設(shè)計(jì)一組展品。因?yàn)檎蛊肥菫榱私逃O(shè)計(jì)的。

奧本海默在探索館曾主持設(shè)計(jì)和展出了18件有關(guān)共振和駐波的展品，這樣就能夠?qū)ⅰ安ā钡母拍罴右詳U(kuò)展，觀眾在參觀之后，就能夠“理解水波、聲波、光波等波之間的共同原理?！雹僦袊萍拣^內(nèi)部資料.《美國探索館論文集》，2012:35.奧本海默將“波”的概念具體到空氣柱共振、繩索共振、金屬板共振、橡皮膜共振、桿共振、彈簧共振及水造波機(jī)、機(jī)械造波機(jī)等。“波”的概念是抽象的，而這些展品既具體又通俗，貼近觀眾的生活。概念就是通過這些展品回到了觀眾身邊。[4]

探索館展品設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要原則是，展品的源頭是科學(xué)史的重大事件，因?yàn)檎蛊肥强萍拣^最主要的教育手段，觀眾通過與展品的互動(dòng)，在實(shí)踐中獲得直接經(jīng)驗(yàn)，這就要求展品必須與真實(shí)的科學(xué)事件相關(guān)聯(lián)，由真實(shí)的科學(xué)事件演化而來。

凡是對(duì)科學(xué)中心展品有比較深入研究的人都會(huì)發(fā)現(xiàn)，無論何種展品必然在科技史的長河中會(huì)有一席之地，如果找不到位置，這個(gè)展品就不能存在。一般人們?cè)谠O(shè)計(jì)單個(gè)展品時(shí)并不在意這個(gè)問題，但是在設(shè)計(jì)系列展品時(shí)，這個(gè)問題就突出了。因?yàn)檫@時(shí)展品之間的關(guān)系就顯現(xiàn)出來了，要把握展品之間的關(guān)系，就必須在科技史中去找依據(jù)，否則就把握不住展品之間的關(guān)系。

探索館電磁展區(qū)展品系列就是一個(gè)例子。整個(gè)展區(qū)展品的布局就是一個(gè)電磁發(fā)展史的縮影，展品不僅與電磁發(fā)展史各個(gè)階段對(duì)應(yīng)，而且電磁發(fā)展史中的關(guān)鍵點(diǎn)，如奧斯特實(shí)驗(yàn)和法拉第電磁感應(yīng)定律，都有大量的展品與之相對(duì)應(yīng)，成為展覽的重點(diǎn)。這是一個(gè)以科技史引導(dǎo)展品研制的典型實(shí)例?！短剿黟^展品集》中有關(guān)電和磁的展品共有30多個(gè)，其中僅與磁學(xué)或電學(xué)有關(guān)的只有10個(gè)，其余20多個(gè)與電學(xué)和磁學(xué)都有關(guān)系。探索館用了20多個(gè)展品來表現(xiàn)人類的這一重大發(fā)現(xiàn)，可謂重視有加。可見探索館的展品與科技史是遙相呼應(yīng)的。

《探索館展品集》不僅告訴你展品如何制作，還告訴你通過用一些簡單的生活用品亦可以制作出與探索館展品有大致相同作用的“物品”，以達(dá)到類似的效果。這就告訴了觀眾，科學(xué)的道理就在你身邊，科學(xué)的道理與你戚戚相關(guān)。

《探索館展品集》是一本展品探索的手冊(cè)，人們?cè)陂喿x這本書的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)，它還留有許多可以發(fā)揮和創(chuàng)造的空間。如果你有關(guān)于新展品的好主意，可以把你的方案發(fā)給探索館，他們希望從那里汲取你的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)意。這是因?yàn)閵W本海默始終把自己看成是一個(gè)試探摸索的探索者，他認(rèn)為觀眾在這里也是在摸索中體驗(yàn)，同樣是一個(gè)探索者。設(shè)計(jì)展品同樣也是探索，他建立起來的科學(xué)中心就是“探索館”嘛。

現(xiàn)在出版的《探索館展品集》中文版共有201件展品。每件展品的說明分為三個(gè)部分?！罢蛊访枋觥辈糠趾喴榻B這件展品想要展示什么和觀眾如何操作；“展品制作”部分包括了如何制作探索館展廳里的那些展品的細(xì)節(jié)；最后一部分“評(píng)論與思索”，給出了探索館在這件展品上遇到的問題，該部分也推薦了這件展品可能的改進(jìn)方法。這些改進(jìn)思路之所以放在最后這部分而不是制作細(xì)節(jié)部分，是因?yàn)檫@些想法尚未經(jīng)過實(shí)驗(yàn)。

《探索館展品集》中還包括一條“路線圖”。路線圖是一個(gè)實(shí)地參觀指南，可以輔助小學(xué)教師組織安排在探索館的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。路線圖可以讓孩子們踏上寬松組織的“尋寶之旅”，引導(dǎo)他們體驗(yàn)一系列相關(guān)的展品，而不是“放羊”，任他們?cè)趫?chǎng)地里隨意參觀。

《探索館展品集》里給出的“展品設(shè)計(jì)備忘錄”是在展品制作過程中需要記住的一些重要事項(xiàng)的清單。被列入清單的大部分條目是因?yàn)樘剿黟^在過去的一個(gè)或更多展品中都忽視了它們。在制作展品前瀏覽一遍本清單，可以省時(shí)間、省錢，還避免受到某些挫折。備忘錄給出了展品制作的一些細(xì)節(jié)。

《探索館展品集》還引入了探索館出版的《工作原型》雜志里的簡短摘錄，它是適用于所有探索館展品開發(fā)的基本原則，也展現(xiàn)出探索館展品的特性。

探索館是科學(xué)中心類科學(xué)博物館的開創(chuàng)者之一，它設(shè)計(jì)的展品在很多國家的科學(xué)中心都有展出，《探索館展品集》可以說是集中了探索館展品的精華，它的出版對(duì)我國科技館事業(yè)的發(fā)展，特別是展品的研制具有很大的作用，希望每一位科技館人都能從中受益。

[1]奧本海默.展品的構(gòu)思與設(shè)計(jì)[J].科技館，2008 (4):31.

[2]羅伯特·賽姆帕.試驗(yàn)樣板法——淺論探索館展項(xiàng)之設(shè)計(jì)[M]//科技館研究文選.北京:中國電影出版社，1998:373.

[3]Hubert Dyasi，Derek Bel.劉潤林譯.透視科學(xué)中的探究及工程與技術(shù)中的問題解決——以實(shí)踐、跨學(xué)科概念、核心概念的視角[J].中國科技教育，2017 (1):15－19.

[4]王恒.科技博物館展覽的基本概念結(jié)構(gòu)[J].自然科學(xué)博物館研究，2016，1(2):42.

A Valuable Book Containing Advanced Scientific Education Concepts for Science and Technology Museums'Exhibits——Written on the Publication of Exploratorium Cookbook I，II＆III's Chinese Version

Wang Heng

Exploratorium Cookbook I，II＆III are handbooks of exhibits which always carried out the educational concepts of Frank Oppenheimer.There are at least two things to consider in the production of exhibits:the exhibits not only reveal the nature of many interesting phenomena，but also provide us with the outline of conceptual thinking.Operating an exhibit is just like doing a scientific experiment，in fact，it delivers the scientific inquiry practice from the scientists to the audience learning.Exploratorium Cookbook I，II＆III are not only designing manuals of exhibits，but also detailed descriptions of the links between the exhibits.The books point out the only way for us to research，design and use the exhibits.

Exploratorium，exhibit，design，education

①王 恒:中國科技館研究員；研究方向:科技博物館展覽、教育；通訊地址:北京市朝陽區(qū)北辰東路5號(hào)；郵編:100012；Email:maoshi2008＠aliyun.com。