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        科技展品信息化:讓科學(xué)實(shí)踐更“好玩”

        2012-11-10 02:02:58陳筠
        華東科技 2012年1期
        關(guān)鍵詞:好玩實(shí)驗(yàn)者科技館

        文/陳筠

        科技展品信息化:讓科學(xué)實(shí)踐更“好玩”

        文/陳筠

        為了培養(yǎng)現(xiàn)代社會(huì)所需的創(chuàng)新人才,對青少年科技創(chuàng)新的普及性教育越來越得到各級(jí)政府的重視,擁有科技館的城市越來越多,科技大篷車等流動(dòng)科普宣傳展示的的形式也得到越來越多的認(rèn)可。在青少年科普工作取得了一定成績,科普場館設(shè)施在大城市已經(jīng)達(dá)到一定規(guī)模,但青少年仍普遍被各級(jí)升學(xué)考試左右的今天,如何使科普場館的科技創(chuàng)新普及教育功能更有效,更完備,更深入人心,從而使之真正成為學(xué)校教育不可或缺的補(bǔ)充,成為現(xiàn)代科技人才成長的搖籃,是廣大科普工作者應(yīng)該認(rèn)真考慮的問題。

        現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,改變了我們的生活,改變著我們的教育模式。青少年對數(shù)字產(chǎn)品發(fā)展的敏感和關(guān)注,使我們十分自然地意識(shí)到,現(xiàn)代青少年科技展品的信息化設(shè)計(jì),極有可能成為解決各種問題的有效而關(guān)鍵性的途徑。

        科技展品信息化設(shè)計(jì)將成必然

        科技展品的信息化設(shè)計(jì)是未來普適計(jì)算時(shí)代的必然,也是現(xiàn)代教育發(fā)展的必須。

        普適計(jì)算的思想最早由前Xe rox PARC首席科學(xué)家Mark Weiser在1991年提出。這一思想從20世紀(jì)90年代后期開始得到廣泛關(guān)注和接受,許多相關(guān)的研究計(jì)劃紛紛啟動(dòng),目前已成為國際上一個(gè)蓬勃發(fā)展的研究熱點(diǎn)。普適計(jì)算概念強(qiáng)調(diào)和環(huán)境融為一體的計(jì)算,而計(jì)算機(jī)本身則從人們的視線里消失。在普適計(jì)算的模式下,人們能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、以任何方式進(jìn)行信息的獲取與處理。普適計(jì)算的核心思想是小型、便宜、網(wǎng)絡(luò)化的處理設(shè)備廣泛分布在日常生活的各個(gè)場所和各種設(shè)備器具中,人機(jī)交互更自然,人間交互更隨意。目前,普適計(jì)算尚處于研究與部分運(yùn)用階段,推動(dòng)普適計(jì)算研究的力量來自三個(gè)方面:學(xué)術(shù)界、政府部門和產(chǎn)業(yè)界。大都市科技館,肩負(fù)展示科技前沿,開啟青少年智慧,培養(yǎng)未來人才重任,不妨將未來科技展品的設(shè)計(jì)上,深入考慮普適計(jì)算的理念并充分利用其先進(jìn)技術(shù)。

        強(qiáng)調(diào)體驗(yàn)式教育的科技展品,利用現(xiàn)代信息技術(shù),完全可以讓青少年在人機(jī)交互中更加沉浸,更獲感悟;也完全可以讓展示突破科技館的物理空間和時(shí)間限制,大幅度提升展品的教育效益;更完全可以將展品社會(huì)教育功能和學(xué)校教育密切融為一體,體現(xiàn)未來教育環(huán)境的靈活和泛在,而人類世界正在迎接普適計(jì)算的時(shí)代,科技展品的信息化設(shè)計(jì)應(yīng)基于普適計(jì)算的理念。

        科學(xué)實(shí)踐探索,應(yīng)該更有趣味性

        一些傳統(tǒng)的科技展項(xiàng),在許多科技館都有類似的展品,如擊鼓駐波、鋼管琴、拱橋積木、手搖發(fā)電等,這些項(xiàng)目很受小觀眾歡迎,但是動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的過程缺乏探索,往往是敲敲聽個(gè)聲,搭搭看個(gè)結(jié)果,搖搖看個(gè)燈亮便心滿意足?!皼]有探索行為的科技教育,我們的科普已經(jīng)不科學(xué)了”??萍拣^的實(shí)踐探索,應(yīng)該有趣味性,讓孩子們感覺到玩的快樂,但是這種探究的玩與游樂園的玩不同,它不是純粹追求刺激性的快樂,也不是簡單地滿足好奇心,而是追求探索后成功的快樂,滿足不斷地發(fā)現(xiàn),不斷地探索,一步步深入揭秘的愿望。因而,為了能夠一步步讓實(shí)驗(yàn)者有所新發(fā)現(xiàn),一步步引導(dǎo)其探究下去,原來不少實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目究需要再設(shè)計(jì)。

        這樣就需要借助數(shù)字顯示裝置引導(dǎo)其一步步發(fā)現(xiàn)問題,深入探究。如擊鼓駐波實(shí)驗(yàn),當(dāng)實(shí)驗(yàn)者用鼓槌敲擊后,可有即時(shí)文字提示,觀察什么,再嘗試什么;當(dāng)實(shí)驗(yàn)者得出初步結(jié)果時(shí)可引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)者做進(jìn)一步半定量以致定量的測試性實(shí)驗(yàn);也可引導(dǎo)學(xué)生做改變聲源的實(shí)驗(yàn)。在學(xué)生對駐波較為了解時(shí),可繼續(xù)引導(dǎo)其研究駐波應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)。

        同時(shí)借助數(shù)字技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測實(shí)驗(yàn)。目前的實(shí)驗(yàn)是鼓槌一聲敲擊后,玻璃管中輕質(zhì)小球按駐波的波腹波節(jié)重新周期性地疏密排列。這一現(xiàn)象說明什么,未必知道,也未必會(huì)進(jìn)一步思考。若使用聲傳感器和計(jì)算機(jī)接口,可測出整個(gè)玻璃管中聲波能量的分布曲線,從而知道居然聲音在這樣的管道中傳播,會(huì)出現(xiàn)有的地方聲音消失,從而對駐波更為了解。

        數(shù)字技術(shù)能夠激勵(lì)青少年不斷探究。未來的科技館門票可設(shè)計(jì)為IC卡,持卡者某個(gè)實(shí)驗(yàn)探究到一定程度,可憑卡進(jìn)入下一高級(jí)探索區(qū)實(shí)驗(yàn),也可憑卡自動(dòng)發(fā)放實(shí)驗(yàn)器材或獎(jiǎng)品。而數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù),則可集中監(jiān)控實(shí)驗(yàn)裝置是否正常運(yùn)行。

        虛實(shí)設(shè)計(jì)相結(jié)合

        目前,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已廣泛運(yùn)用于航空航天、軍事、設(shè)計(jì)、體育、娛樂等領(lǐng)域,也逐步運(yùn)用于各類學(xué)校教育。作為信息技術(shù)的一項(xiàng)重要運(yùn)用,其教育功能,已得到廣泛認(rèn)可。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是模擬人在自然環(huán)境中的視、聽、動(dòng)等行為的人機(jī)交互技術(shù),其逼真的虛擬環(huán)境使實(shí)驗(yàn)者在多感官感知下提高沉浸感、臨場感,從而能更為專注于實(shí)踐研究;其操作的隨意性使實(shí)驗(yàn)者感受探究的自主感;設(shè)計(jì)良好的學(xué)習(xí)引導(dǎo),將使實(shí)驗(yàn)者減少探索的盲目性,提高研究的成功率。科普教育涉及面廣,上天入地,探微究深,利用虛擬技術(shù),是教育的重要方式。

        科技館的展品設(shè)計(jì)同樣也可虛實(shí)結(jié)合。部分實(shí)驗(yàn)可開發(fā)網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn),幫助青少年更好地探究實(shí)驗(yàn)原理,激發(fā)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的興趣。如手搖發(fā)電機(jī),其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何,為什么會(huì)發(fā)電,怎樣才能發(fā)更多的電??萍拣^的科學(xué)商品,可與網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)相關(guān),如提供自制手搖發(fā)電機(jī)組件,自制手搖發(fā)電充電器組件等。

        探索交互的多元化

        科技探索交互的形式原本就是多樣化的。學(xué)生的研究需要師長的指點(diǎn),需要相互交流;也需要和實(shí)驗(yàn)設(shè)備、計(jì)算機(jī)等交互。為學(xué)生提供多元化交互設(shè)計(jì),為其創(chuàng)造多元化交流環(huán)境,是科學(xué)普及的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)技術(shù)為信息的交互提供了無所不在的溝通。

        科技展示中,許多展品經(jīng)過精心設(shè)計(jì),有趣而令人尋味。這些展品是否開辟些網(wǎng)上交流區(qū),利用些微博等手段,使其教育功能拓展到館外,探究得以在參觀后延續(xù)下去。如柱面鏡實(shí)驗(yàn),參觀者都覺得很有趣,但是到底如何成像,什么光學(xué)規(guī)律,未必知道,未必有辦法了解透徹。如果網(wǎng)上提供討論和指導(dǎo),提供研究探索的軟件,并提供制作柱面鏡的方法,學(xué)生就可以用自己的照片做成柱面鏡成像實(shí)驗(yàn)。

        普適計(jì)算的提出與研究的進(jìn)展,使人們看到信息通訊技術(shù)使教育環(huán)境在發(fā)生著變化,聯(lián)系校外和校內(nèi)的教育體驗(yàn)的場所也在不斷地?cái)U(kuò)大,體驗(yàn)的形式也在發(fā)生根本性變化。到處存在的小型的或看不見的計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò),使教育體驗(yàn)環(huán)境從距離、時(shí)間、空間的角度增強(qiáng)了靈活性。這種學(xué)習(xí)體驗(yàn)環(huán)境是泛在環(huán)境,可以給學(xué)習(xí)者提供最優(yōu)化的,以學(xué)習(xí)者為中心的定制性學(xué)習(xí)體驗(yàn)環(huán)境。

        未來的科學(xué)教育應(yīng)該存在于泛在的學(xué)習(xí)環(huán)境之中,因而科學(xué)教育的泛在環(huán)境設(shè)計(jì)應(yīng)逐步深入考慮。未來學(xué)校將越來越突破有限的學(xué)校的物理環(huán)境范圍,擴(kuò)展為電子學(xué)習(xí)技術(shù)環(huán)境,與地域社會(huì)各種機(jī)構(gòu)、團(tuán)體、場館等共同構(gòu)成生態(tài)化的學(xué)習(xí)環(huán)境。校外科學(xué)教育環(huán)境必然與學(xué)校教育一樣,成為青少年接受教育的重要場所。

        探索科技展品信息化后的教育模式

        基于普適計(jì)算的科技產(chǎn)品信息化,將構(gòu)建一個(gè)科學(xué)教育的泛在環(huán)境。對青少年而言,科技館教育和學(xué)校教育都是其學(xué)習(xí)的重要場所。學(xué)校教師都了解學(xué)校大綱中涉及的知識(shí)和能力教育,在科技館中,與哪些展品的探索體驗(yàn)相關(guān);這些展品哪些可以在某些時(shí)段“流動(dòng)”到就近的場所讓學(xué)生實(shí)踐,哪些可在網(wǎng)上探究討論;哪些可以有實(shí)驗(yàn)器材做相關(guān)小實(shí)驗(yàn);從哪里可以了解到這些知識(shí)已被應(yīng)用到某些發(fā)明創(chuàng)造,甚至是我們學(xué)生自己的發(fā)明,等等。

        學(xué)生在社會(huì)科學(xué)教育的場館中,在被精心設(shè)計(jì)的信息化展品面前,可以極為個(gè)性化地自主學(xué)習(xí),盡情探究,并與其他學(xué)習(xí)伙伴和教師專家交流。這類學(xué)習(xí)是學(xué)校學(xué)習(xí)的組成,被學(xué)校和社會(huì)認(rèn)可。而學(xué)校對科技教育資源的利用,教師對科技展品的理解,學(xué)生對科技展品的探究,可以通過科技展品的信息系統(tǒng)有所反映,可以通過數(shù)據(jù)挖掘得到反饋。

        可以說,科技展品的信息化設(shè)計(jì)涉及展品設(shè)備本身的展示方式設(shè)計(jì)和展示的教育模式設(shè)計(jì),通過展示的數(shù)字監(jiān)測設(shè)計(jì)、展品的虛實(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)、交互的多元化設(shè)計(jì)、教育的泛在環(huán)境設(shè)計(jì),現(xiàn)代青少年科技展品的信息化設(shè)計(jì)將成為普適計(jì)算時(shí)代的必然,符合信息社會(huì)發(fā)展趨勢,將有利于現(xiàn)代信息社會(huì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng),有益于教育的開放性、公平性發(fā)展。

        作者就職于上??萍拣^

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