為了充分利用場館資源，提高科技館展覽資源對公眾的科學傳播效用，展教人員深挖展品展項的科學內(nèi)涵及教育效果，形成適合在地殼探秘巖礦長廊現(xiàn)場實施的科學列車教育活動項目。所謂“科學列車”其實是一個移動教室，列車上放置教育活動所需要的展教具和資料等，位于地殼探秘巖礦長廊展項旁，觀眾體驗展項的同時即可參與教育活動?！捌卟蕦毷笨茖W列車的教育內(nèi)容不限于展品本身，以實驗演示、互動游戲、教師講解等多樣化形式，對寶石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)引起的貓眼現(xiàn)象、星光現(xiàn)象等外部表象進行科學詮釋。

設(shè)計思路

巖礦長廊里的礦石展品琳瑯滿目，但缺乏對每個礦石的具體介紹，缺乏針對某一礦石的深入剖析。為幫助大家更充分地利用展區(qū)資源并作拓展延伸，科技館設(shè)計了介紹寶石光學特性的科學列車項目?；顒又?，教師對巖礦長廊內(nèi)相關(guān)展品展項進行深入講解。講解之后，開始聚焦具體的礦石，講授寶石的光學效應?；顒舆^程中通過師生互動、小實驗等，讓觀眾在掌握科學知識的同時感受到學習的快樂。

實施條件

寶石：磷灰石貓眼石、矽線石貓眼石、人造貓眼石、天然星光藍寶石、人造星光紅寶石各1枚。

工具：顯微鏡設(shè)備1套、白板1塊、油性筆1支、手電筒1支、放大鏡1枚、任務卡若干。

實施過程

活動導入

科技館教師結(jié)合巖礦長廊展區(qū)的礦石展品進行開場講解，然后帶領(lǐng)大家參觀并介紹地殼探秘展區(qū)內(nèi)巖礦長廊所展出的寶石原石。教師向觀眾提問“有哪些是大家耳熟能詳?shù)膶毷N類”，之后進一步提出“寶石與其他礦石的區(qū)別是什么”的問題，帶著這些問題指引觀眾們通過觀察展區(qū)的寶石原石，了解廣義上關(guān)于寶石的概念，同時通過觀察原石內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形狀特征，引入關(guān)于寶石品質(zhì)體的概念。由于品質(zhì)體的寶石內(nèi)部有規(guī)則的幾何結(jié)構(gòu)，因此光線照射到寶石內(nèi)部，便會發(fā)生反射、折射、漫散射、干涉、衍射等一系列變化，產(chǎn)生各種神奇的寶石光學效應。

正式活動

觀察3顆貓眼石的貓眼效應現(xiàn)象觀眾通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，在自然光環(huán)境下，實驗用的磷灰石貓眼石、矽線石貓眼石、人造貓眼石并沒有明顯的外觀特征，僅僅是3顆普通的弧面型寶石。而當教師將手電光照射到寶石上之后，便會在3顆寶石內(nèi)部出現(xiàn)一條明亮的光帶，并且光帶會隨著手電光線射入角度的改變，出現(xiàn)移動和張開、閉合的現(xiàn)象，宛如夜間貓的眼睛一般，這種現(xiàn)象被稱為寶石的貓眼效應。

說明“貓眼效應”的形成機理教師首先帶領(lǐng)觀眾用顯微鏡觀察寶石內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部具有大量密集而且排列規(guī)則的針狀包裹體，之后教師以展板結(jié)合實物演示的形式，說明貓眼效應形成的光學原理。觀眾比較實驗用的3顆貓眼寶石的眼線寬度，會發(fā)現(xiàn)橙色的較寬，并且眼線十分稀疏，之后教師通過在黑板上畫原理圖解釋寶石的切磨高度對于眼線寬度的影響。將橙色貓眼石暫時拿走，觀察剩余2顆，比較各自眼線的位置，觀眾發(fā)現(xiàn)矽線石貓眼石比磷灰石貓眼石眼線居中，教師通過畫圖說明其中的原理。然后，教師通過圖文展示不同寶石所切磨而成的貓眼石，并讓觀眾猜測這些貓眼石分別是什么寶石。這些寶石都能在奇妙的礦物晶體展示窗里找到。最后，教師引導觀眾找出3顆寶石中的人造貓眼石，從顏色、眼線、側(cè)面的蜂窩狀結(jié)構(gòu)3個方面進行判別，教會觀眾掌握一定的鑒別方法。

觀察星光現(xiàn)象在自然光照下，實驗中用的天然星光藍寶石和人造星光紅寶石并沒有明顯的外觀特征，僅僅是2顆普通的弧面型寶石，而當用手電光照射寶石表面后，寶石上出現(xiàn)了六射的星光現(xiàn)象，并會隨著光線的移動而移動，這種現(xiàn)象叫做星光效應。之后讓觀眾用顯微鏡觀察寶石表面，發(fā)現(xiàn)包裹體排列不局限于1個方向，而是呈現(xiàn)3組方向按照一定角度排列。觀察完畢后，教師通過圖示結(jié)合寶石標本說明星光效應的形成機理。講解完畢，再讓觀眾比較2顆星光寶石，其中有1顆為合成星光寶石。觀眾可以從內(nèi)部包裹體、星線形狀、中心寶光3個角度進行鑒定。

任務卡

教師可給觀眾發(fā)放巖礦長廊探索任務卡，觀眾在后續(xù)參觀過程中可以結(jié)合科學列車的講解進行深度參觀。任務卡上的任務如下。

尋找展區(qū)內(nèi)的寶石類礦物在自主探索的過程中，觀眾以貼紙連連看的形式將相應的寶石類礦物貼紙貼在礦物名稱旁，完成尋找寶石礦物的任務。觀眾可根據(jù)寶石定義的4大特征進行尋找，展區(qū)內(nèi)有鉆石、祖母綠、紅寶石、水晶、鋰輝石、海藍寶石、螢石、綠柱石、孔雀石、瑪瑙、碧璽等寶石類礦物。

觀察寶石礦物的整體形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，區(qū)分晶質(zhì)體寶石與非晶質(zhì)體寶石

這個任務可作為貼紙連連看環(huán)節(jié)的補充小貼士。觀眾可根據(jù)寶石的內(nèi)外部特征，結(jié)合晶質(zhì)體概念，區(qū)分哪些是品質(zhì)體寶石，哪些是非品質(zhì)體寶石。在上述寶石類礦物中，孔雀石和瑪瑙為非品質(zhì)體寶石，瑪瑙具有特別的放射狀同心圓結(jié)構(gòu)。

哪些晶質(zhì)體寶石發(fā)育得較為完整，這與寶石的品質(zhì)是否有聯(lián)系

這個任務的開展形式是知識小問答。在展區(qū)的品質(zhì)體寶石中，鉆石、祖母綠、水晶、綠柱石類晶體發(fā)育較完全，其內(nèi)部有固定的幾何排列結(jié)構(gòu)，外部形狀也呈現(xiàn)幾何狀。其中綠柱石為六方柱狀、水晶為六方柱錐狀、鉆石為八面體等。晶體發(fā)育得越完全，寶石品質(zhì)越好，內(nèi)部相對純凈，人們通常從寶石的原石狀態(tài)就可以評判出寶石品質(zhì)的優(yōu)劣。

活動特點

活動對地殼探秘展區(qū)巖礦長廊區(qū)域的展品進行深度剖析，針對寶石這一生活中觀眾感興趣的話題進行深挖，并且將探究型、體驗型學習方法貫穿始終，更好地發(fā)揮了展覽資源的教育作用?；顒幼層^眾在探究和動手體驗的過程中學習寶石的相關(guān)科學知識，如地質(zhì)學、光學、材料學等諸多學科的綜合型知識，知識點豐富，適合不同類型人群進行學習。引導觀眾通過觀察現(xiàn)象探究其中的科學原理，觀眾在后續(xù)參觀過程中可進行更有深度的思考與學習。

【基地簡介】

上海科技館是國內(nèi)大型綜合性科學技術(shù)博物館，以“自然、人、科技”為主題，是全國重要的科普教育基地和精神文明建設(shè)基地。上?？萍拣^由位于浦東新區(qū)世紀大道的科技館、靜安區(qū)北京西路的自然博物館和臨港新城滴水湖區(qū)域的天文館（建設(shè)中）組成。

科技館建筑面積10.06萬平方米，由11個風格各異的主題展區(qū)、4個高科技特種影院、3個古今中外科學家及其足跡的藝術(shù)長廊、2個主題特展和若干個臨時展廳構(gòu)成，2001年12月18日正式對外開放。開館至今吸引了超過4500萬全國各地和海外觀眾，年均觀眾接待量達300萬人次，被《TEA/AECOM 2017年主題公園報告和博物館報告》列為世界上觀眾量最多的20個博物館中的第6名。上海自然博物館始建于1956年，是我國最早的自然博物館之一。新館于2015年4月正式開放，建筑面積4.5萬平方米，展示教育總面積約3.2萬平方米，有3大板塊10個展區(qū)，是一座融展示與教育、收藏與研究、文化與休閑、科學與藝術(shù)于一體的現(xiàn)代化自然博物館。滴水湖畔的上海天文館計劃于2020年建成開放，總用地面積約5.86萬平方米、總建筑面積3.8萬平方米。