【摘 要】數(shù)字化背景下，本文以博物館的跨學(xué)科教學(xué)為主題，針對博物館中的數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計與博物館教學(xué)的融合進行研究，對數(shù)字化背景下博物館跨學(xué)科教學(xué)的策略與方法進行分析，概括出數(shù)字技術(shù)在博物館跨學(xué)科教學(xué)中的優(yōu)勢，為數(shù)字時代博物館跨學(xué)科教學(xué)提供思路和方法。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化；博物館教育；跨學(xué)科教學(xué)

【中圖分類號】G434 【文獻標志碼】B

【論文編號】1671-7384（2024）012-035-03

博物館的數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計符合數(shù)字時代的必然趨勢。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等技術(shù)滲入教育領(lǐng)域，為教育領(lǐng)域注入新動能和提供新契機[1]。 2019年，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《中國教育現(xiàn)代化2035》提到，將“加快信息化時代教育變革”列為面向教育現(xiàn)代化的十大戰(zhàn)略任務(wù)之一。2022年，黨的二十大報告提出要“推進教育數(shù)字化”的行動旨要。2023年，習(xí)近平總書記在中共中央政治局第五次集體學(xué)習(xí)時，提出“教育數(shù)字化是我國開辟教育發(fā)展新賽道和塑造教育發(fā)展新優(yōu)勢的重要突破口”論斷[2]。

研究背景

1.博物館的數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計

博物館的三大功能為研究、收藏和教育。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)和數(shù)字化資源的普及，博物館作為重要的社會教育場所，在知識傳播、激發(fā)興趣和培養(yǎng)素養(yǎng)等方面發(fā)揮著重要作用，其教育功能愈發(fā)凸顯，數(shù)字技術(shù)在公眾實地參觀、線上資源共享和館校合作等方面得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)下，教育更側(cè)重于系統(tǒng)化、個性化以及智能化，博物館需要憑借數(shù)字技術(shù)對傳統(tǒng)的教學(xué)模式加以改造和創(chuàng)新，從而滿足每一位學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求。數(shù)字技術(shù)使得教學(xué)模式不再是傳統(tǒng)的、單一的講授式模式，而應(yīng)當(dāng)在技術(shù)層面開展創(chuàng)新，引入虛擬互動設(shè)備等數(shù)字化創(chuàng)新技術(shù)。在教學(xué)方法方面，借助大數(shù)據(jù)分析、了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進度和重點難點突破情況，及時對教學(xué)策略做出調(diào)整，達成個性化教學(xué)。

2.博物館在教育中的獨特價值

習(xí)近平總書記提出“一個博物館就是一所大學(xué)”，這深刻闡明了博物館的重要教育價值。博物館擁有豐富且獨特的教育資源，可以利用博物館展覽、實物展品、數(shù)字化資源開展館校合作課程。比如，自然類博物館，展覽和展品間聯(lián)系緊密，主線為生物的演化歷程，科學(xué)線清晰且呈系統(tǒng)性，適合串聯(lián)式學(xué)習(xí)一個主題的多個知識點[3]。博物館以其獨特的教育資源和環(huán)境，為青少年提供了有別于傳統(tǒng)課堂的學(xué)習(xí)體驗。

3.博物館跨學(xué)科教學(xué)的重要性及需求

跨學(xué)科教學(xué)打破了傳統(tǒng)的學(xué)科界限，能使學(xué)生運用多學(xué)科的知識提升解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，這符合當(dāng)今社會人才培養(yǎng)理念。社會面臨的諸多問題，如環(huán)境治理問題，需要綜合運用多學(xué)科知識解決?？鐚W(xué)科教學(xué)能夠激發(fā)不同學(xué)科間的互動與協(xié)作，拓展教學(xué)的廣度與深度，為教育過程注入新的活力。博物館跨學(xué)科教學(xué)是創(chuàng)新且高效的教育方式，博物館自身包含了豐富的跨學(xué)科資源，且存儲和展示并非按照傳統(tǒng)學(xué)科分類。比如，科學(xué)課程中恐龍化石的內(nèi)容，在館校合作項目中利用自然博物館資源將古生物（恐龍的種類、生活習(xí)性）和地質(zhì)學(xué)（化石形成的地質(zhì)條件）綜合授課，學(xué)生僅需要在一個展廳內(nèi)即可展開學(xué)習(xí)活動。

4.數(shù)字技術(shù)在博物館教學(xué)中的應(yīng)用困境

博物館資源豐富，但一些博物館在進行數(shù)字技術(shù)應(yīng)用時，并沒有充分對博物館教學(xué)進行研究分析，制作出來的產(chǎn)品千篇一律、缺乏特色，應(yīng)針對各類博物館的自身特色，設(shè)計開發(fā)教育數(shù)字化產(chǎn)品。數(shù)字技術(shù)在博物館教學(xué)中只是輔助手段，文物、標本等展品仍是博物館的主體，博物館教學(xué)應(yīng)采用基于實物的自主探究學(xué)習(xí)模式，不能用現(xiàn)代化的操作設(shè)備完全替代傳統(tǒng)的教學(xué)過程，需要在教學(xué)過程某一環(huán)節(jié)引入數(shù)字技術(shù)，以呈現(xiàn)更加多元化的教學(xué)手段，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。

博物館中的數(shù)字技術(shù)應(yīng)用與博物館教學(xué)的融合

1.博物館中的數(shù)字技術(shù)應(yīng)用

目前，博物館的陳列展覽在很多方面已經(jīng)采用了數(shù)字技術(shù)手段，如觸摸屏技術(shù)、投影映射技術(shù)等。其中，觸摸屏技術(shù)作為一種操作便捷的人機互動技術(shù)，深受學(xué)生喜愛。觸摸屏系統(tǒng)中的科學(xué)內(nèi)容以博物館藏品為基礎(chǔ)，通過更加生動形象的語言、通俗易懂的操作形式，向公眾進行展示、講解，力求在輕松的氛圍中幫助學(xué)生理解展示內(nèi)容，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。博物館還借助互聯(lián)網(wǎng)直播平臺開展云游博物館等教育活動，學(xué)生足不出戶就可以游覽各地博物館，收獲全新的博物館參觀體驗和專業(yè)化導(dǎo)覽。

國家自然博物館作為一所“科普文化與新媒體技術(shù)重點實驗室”的依托單位，在科普文化與新技術(shù)研究方面具有得天獨厚的條件。在常規(guī)數(shù)字解決方案的基礎(chǔ)上，引入開發(fā)了一套三維虛擬互動技術(shù)。該技術(shù)主要利用自然博物館采集的數(shù)字化資源成果，以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為主導(dǎo)，結(jié)合科普課程教具箱的使用，設(shè)計制作科普教學(xué)課程，并配以高端3D展示終端，在博物館常設(shè)活動以及館校合作活動中予以應(yīng)用。三維虛擬互動教學(xué)設(shè)備依托Z-SPACE顯示屏，并配以電子筆、3D眼鏡等，構(gòu)成虛擬全息3D顯示設(shè)備，這是三維虛擬互動科普教學(xué)課程的主要教學(xué)設(shè)備。

2.數(shù)字技術(shù)應(yīng)用與博物館教學(xué)融合的可行性與必要性

博物館能夠借助在線教育平臺實施遠程教學(xué)，采用虛擬展覽、科普講座等活動形式，打破空間和時間的限制，使公眾能夠隨時隨地參與到博物館教育活動。這有利于將博物館教育拓展到更為廣泛的區(qū)域和人群，涵蓋偏遠地區(qū)的學(xué)生以及行動不便的人群，從而實現(xiàn)教育資源最大化分配。與此同時，線上教育平臺可以提供個性化的學(xué)習(xí)服務(wù)，依照公眾的興趣愛好、年齡等因素推薦適宜的學(xué)習(xí)內(nèi)容。先進的數(shù)字技術(shù)為博物館教學(xué)營造出沉浸式、互動式的體驗。虛擬現(xiàn)實技術(shù)引領(lǐng)公眾仿若身臨其境般走入古墓內(nèi)部探險；增強現(xiàn)實技術(shù)將虛擬的動物信息疊加于實物標本之上，讓人直觀地知曉動物的知識和生存環(huán)境等信息。數(shù)字技術(shù)極大地豐富了博物館教學(xué)的形式與手段，增強了博物館教育對學(xué)生的吸引力和感染力，有效避免了走馬觀花式的低效參觀。

3.數(shù)字技術(shù)在博物館教學(xué)中的應(yīng)用

故宮博物院推出了線上數(shù)字故宮平臺，通過3D展示等技術(shù)，公眾能夠在線鑒賞故宮的雄偉建筑和珍貴文物。故宮還開發(fā)了適合學(xué)生在線學(xué)習(xí)的系列互動課程和游戲，如“故宮建筑的秘密”，將歷史、藝術(shù)、建筑等多學(xué)科知識加以融合。通過利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)推出的故宮VR體驗，成為歷史、語文等課程教學(xué)的輔助資源，能夠讓學(xué)生置身于宮殿之中，感受威嚴的建筑和厚重的歷史。

數(shù)字技術(shù)下博物館跨學(xué)科教學(xué)的策略與方法

以國家自然博物館三維虛擬互動教學(xué)課程為例，具體闡述數(shù)字技術(shù)下博物館跨學(xué)科教學(xué)的策略與方法。

1.確定跨學(xué)科主題，整合學(xué)科知識與博物館資源

教師需要分析研究各學(xué)科的課程標準，從學(xué)科間的交叉點和共同關(guān)注點切入。借由館校合作課程對學(xué)生展開問卷調(diào)查，通過數(shù)據(jù)分析和學(xué)習(xí)行為跟蹤，探尋學(xué)生的興趣點。例如，在策劃昆蟲主題課程時，結(jié)合八年級上學(xué)期生物、語文和美術(shù)的教材內(nèi)容，剖析出適宜跨學(xué)科教學(xué)的內(nèi)容。生物學(xué)科涵蓋昆蟲知識；語文學(xué)科名著導(dǎo)讀《昆蟲記》系法布爾多年觀察所著，兼具昆蟲知識與高超寫作技巧；美術(shù)學(xué)科第四單元詳細闡述展覽構(gòu)成要素及布置等內(nèi)容，為展覽制作給予知識和技能的支撐。生物與語文知識存在相關(guān)性，美術(shù)又能夠提供技術(shù)支持，這使學(xué)生以小小策展人身份策劃昆蟲主題展覽的跨學(xué)科項目具備了可行性。又如，國家自然博物館動物展廳以動物演化歷程作為展覽布展的主線，生物學(xué)教材中涉及的節(jié)肢動物（昆蟲）均在展覽中有所展示。展廳學(xué)習(xí)有助于學(xué)生系統(tǒng)地梳理知識，回憶過往課程，復(fù)習(xí)遺忘的內(nèi)容，對比混淆之處，進而構(gòu)建知識體系。

2.授課環(huán)節(jié)融入數(shù)字化教學(xué)活動

三維虛擬互動教學(xué)課程采用新型三維虛擬互動教學(xué)系統(tǒng)，將課堂教學(xué)、三維互動、展廳學(xué)習(xí)這三部分有機地結(jié)合，為學(xué)生營造多維的自主探究學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生分組使用昆蟲三維課件進行自主學(xué)習(xí)，通過放大細微結(jié)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)觀察正腹面、解剖微觀結(jié)構(gòu)等一系列的操作，對昆蟲的身體結(jié)構(gòu)，如觸角、足、翅等進行全方位的縱向?qū)Ρ葘W(xué)習(xí)。通過閱讀知識背景等資料，提煉出有用的信息用于后期展覽設(shè)計的文字內(nèi)容，解剖的局部結(jié)構(gòu)圖還能直接作為展覽配圖。各學(xué)科間通過三維虛擬互動教學(xué)系統(tǒng)相互融合，為學(xué)生完成策劃昆蟲主題展覽提供了強大支持。

3.完善教學(xué)評估

建立科學(xué)合理的評估機制，才能對數(shù)字技術(shù)在博物館跨學(xué)科教學(xué)中的效果進行評估和反饋。評價內(nèi)容包括學(xué)生的學(xué)習(xí)成果、教師的教學(xué)效果以及數(shù)字資源的利用情況等。博物館跨學(xué)科教學(xué)課程主要采用表現(xiàn)性評估方式，通過觀察學(xué)生在展廳的學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂的問答反饋、三維虛擬互動教學(xué)系統(tǒng)的操作狀態(tài)等，實現(xiàn)評估指標的多元化，以便了解學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解掌握程度，從而隨時調(diào)整教學(xué)策略。

數(shù)字技術(shù)在博物館跨學(xué)科教學(xué)中的優(yōu)勢

1.豐富教學(xué)資源

借助數(shù)字技術(shù)，博物館能夠?qū)⑽奈飿吮?、歷史資料、藝術(shù)作品等以多媒體的形式予以展現(xiàn)，為跨學(xué)科教學(xué)提供豐富的素材來源。數(shù)字技術(shù)能夠?qū)⒍鄬W(xué)科的知識和內(nèi)容有機地整合起來，提供跨學(xué)科的學(xué)習(xí)資源。這些素材能夠直接作為課程學(xué)習(xí)包交付學(xué)校，作為校內(nèi)教育的課程補充或者延伸。

2.增強學(xué)習(xí)體驗

數(shù)字技術(shù)賦能下，博物館的教學(xué)過程互動性得以強化，數(shù)字展示方式和新穎的教學(xué)工具能夠吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)習(xí)興趣。相較于傳統(tǒng)的展廳講解學(xué)習(xí)模式，通過互動游戲、虛擬導(dǎo)覽、三維虛擬互動等途徑，寓教于樂，更能增進學(xué)生對知識的理解和記憶。三維虛擬互動科普教學(xué)課程，通過對對象進行旋轉(zhuǎn)、放大及拼裝組合等一系列操作，可以虛擬地移動教學(xué)對象、拆分植物果實、組裝恐龍骨架、解剖昆蟲軀體等，從而進行多視角的觀察學(xué)習(xí)。學(xué)生親自操作、親身感受，遠比空洞抽象的說教更具說服力，能夠讓學(xué)生快速接受并掌握所學(xué)知識，且記憶更為深刻。

3.知識點直觀呈現(xiàn)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入新媒體環(huán)境，開辟出了一條新的科普教學(xué)途徑，把難以講述、難以理解的知識點轉(zhuǎn)化為直觀的影像加以呈現(xiàn)。技術(shù)能夠提取博物館中重點且珍貴的文物、標本進行數(shù)字化設(shè)計，彌補了利用文物或標本進行教學(xué)時出現(xiàn)的體積過大不易搬運、體積太小不夠清晰、使用過程中出現(xiàn)損壞等諸多缺陷。

4.科研成果生動再現(xiàn)

在博物館教學(xué)中經(jīng)常會出現(xiàn)已經(jīng)滅絕的生物類型，如恐龍、古人類，這些恰是學(xué)生極為感興趣的內(nèi)容，他們渴望了解恐龍滅絕的原因、人類的祖先是誰等問題?？梢岳脭?shù)字技術(shù)將滅絕的物種重現(xiàn)，模擬它們的個體或生存環(huán)境，將深奧的學(xué)術(shù)名詞變?yōu)橥ㄋ滓锥目破照Z言。三維虛擬互動科普教學(xué)課程中就有博物館的科研團隊基于對標本和化石的研究自行設(shè)計的一套科普短片，如“人類起源和發(fā)展”課件，通過動畫呈現(xiàn)五個階段人的特征、生活場景（采集、狩獵、使用工具、穿衣、殯葬等活動）及其演化過程。課件不僅介紹了人類的進化歷程，而且把各個時期人類的特點及生活環(huán)境都進行了描述，使學(xué)生既了解了生物學(xué)的相關(guān)知識，又深切體會到了任何生物都不能脫離環(huán)境而獨自生存。

5.形成虛實結(jié)合的科普教學(xué)模式

“虛”指利用數(shù)字技術(shù)開發(fā)的課件或FLASH動畫，“實”指能夠配合現(xiàn)有的實驗、講座、科普教具箱，甚至博物館展廳展覽等常規(guī)教學(xué)手段。虛實結(jié)合，教學(xué)形式多樣化激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鞏固了所學(xué)知識。在介紹植物的蒸騰作用時，實驗操作可以用紅墨水代替水對植物導(dǎo)管進行染色，但是植物內(nèi)部導(dǎo)管的分布主要靠教師教授和學(xué)生理解，借助三維虛擬互動科普教學(xué)系統(tǒng)對植物內(nèi)部進行“解剖”，讓抽象的概念和理論變得直觀化、形象化。

博物館中的文物、標本，見證了歲月變遷、歷史發(fā)展。利用數(shù)字技術(shù)讓博物館“活起來”，已經(jīng)成為博物館新的流量密碼。數(shù)字技術(shù)為博物館跨學(xué)科教學(xué)提供了新的機遇與挑戰(zhàn)。通過整合課程資源、數(shù)字資源，創(chuàng)新教學(xué)方法、優(yōu)化博物館課程，建立評估機制等策略，充分發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢，才能提高博物館跨學(xué)科教學(xué)的質(zhì)量和效果，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

參考文獻

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作者單位：國家自然博物館

編 輯：仲玉維