一、背景
簡介:
空間位于臨平科技館三樓,主題名稱為“實驗樂園”,面積約120平方米。實驗樂園大部分展項為實體非多媒體展項,存在視覺沖擊力不強(qiáng)、對參觀者吸引力不足等問題。本項目將結(jié)合互動多媒體形式,圍繞引發(fā)科學(xué)興趣核心目標(biāo),通過增加體驗性、互動性的多媒體裝置,讓參觀者在趣味玩樂過程中觸摸科學(xué),體驗基礎(chǔ)科學(xué)的力量和魅力,種下熱愛科學(xué)的種子。
目標(biāo):
以趣味方式激發(fā)青少年探索大自然的好奇心,培養(yǎng)面向科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)造力,讓探索成為本能,讓科學(xué)成為習(xí)慣,聚焦“興趣”(激發(fā)好奇心,為探索而求知)、“思維”(放飛想象力,因想象而生新)、“能力”(培養(yǎng)創(chuàng)造力,以實踐引創(chuàng)造)等科普要素。
需求:
(1)符合發(fā)展基礎(chǔ)學(xué)科國家戰(zhàn)略需求。為提升基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展,解決國家重大戰(zhàn)略需求中“卡脖子”的技術(shù)難題,2020年1月15日,教育部制定出臺了《關(guān)于在部分高校開展基礎(chǔ)學(xué)科招生改革試點工作的意見》(也稱“強(qiáng)基計劃”)?!皬?qiáng)基計劃”主要選拔培養(yǎng)有志于服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求且綜合素質(zhì)優(yōu)秀或基礎(chǔ)學(xué)科拔尖的學(xué)生。聚焦高端芯片與軟件、智能科技、新材料、先進(jìn)制造和國家安全等關(guān)鍵領(lǐng)域以及國家人才緊缺的人文社會科學(xué)領(lǐng)域。突出基礎(chǔ)學(xué)科支撐引領(lǐng)作用,重點在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物及歷史、哲學(xué)、古文字學(xué)等相關(guān)專業(yè)。
(2)圍繞“科學(xué)興趣、科學(xué)思維、科學(xué)方法、科學(xué)精神”培養(yǎng)核心科學(xué)素養(yǎng)??v觀科學(xué)發(fā)展史,既是一部先進(jìn)技術(shù)不斷取代落后技術(shù)的歷史,也是一部正確思想與錯誤思想反復(fù)斗爭的歷史。科學(xué)思維包括了解從無到有、從易到難、由簡入繁等科學(xué)思維原則,學(xué)會批判吸收、對比比較、假設(shè)驗證等科學(xué)思維模式,掌握抽絲剝繭、統(tǒng)計分析、分而治之等科學(xué)思維方法?;涌迫た臻g可以通過各種展示方式,指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會在紛繁復(fù)雜的事物中找出內(nèi)在的聯(lián)系,找出規(guī)律性的東西,做學(xué)習(xí)上的探索者。
(3)以內(nèi)容為核心,展示為載體,互動為紐帶,構(gòu)建知識+樂趣體驗空間。科學(xué)內(nèi)容是互動科趣空間的核心,展示形式、交互形式、軟硬件形式等都應(yīng)該圍繞科學(xué)內(nèi)容而服務(wù)。沒有豐富扎實的科學(xué)內(nèi)容,形式再新穎、手段再先進(jìn),展項都是空洞無意義的??茖W(xué)內(nèi)容的策劃也需要把握好深淺之間的度量??茖W(xué)內(nèi)容策劃應(yīng)簡單、明了、清晰的展示出核心科學(xué)內(nèi)涵,指出關(guān)鍵科學(xué)點,給觀眾留下進(jìn)一步探尋的空間。
二、展品內(nèi)容
數(shù)學(xué),物理,化學(xué),生物,地學(xué),天文是自然科學(xué)的六大基礎(chǔ)學(xué)科,強(qiáng)大的基礎(chǔ)科學(xué)研究是建設(shè)世界科技強(qiáng)國的基石。本項目緊扣數(shù)學(xué)、物理、地理等基礎(chǔ)科學(xué),通過互動多媒體等形式,展示出這些基礎(chǔ)學(xué)科的力量與魅力,從而引發(fā)參觀者對基礎(chǔ)學(xué)科的興趣,在青少年心中埋下一顆熱愛基礎(chǔ)科學(xué)的種子。
走進(jìn)科學(xué):對科學(xué)技術(shù)發(fā)展史進(jìn)行展示和講解,弘揚科學(xué)精神、宣傳科學(xué)思想、提倡科學(xué)方法、傳播科學(xué)知識,引導(dǎo)觀眾崇尚科學(xué),破除迷信,反對邪教。
數(shù)學(xué)科學(xué):數(shù)學(xué)被譽(yù)為“科學(xué)的皇后”。數(shù)學(xué)的力量不僅在于它解決問題的實用價值,更在于它能幫助人類拓寬視野。在人類幾千年文明史的漫漫征途中,數(shù)學(xué)就像航海家的羅盤一樣,引領(lǐng)我們探索未知的領(lǐng)域,發(fā)現(xiàn)更大的世界,是人類文化中深具想象力及美感的一部分。
物理科學(xué):物理是我們認(rèn)知世界客觀規(guī)律最重要的工具,是所有工程學(xué)科的基礎(chǔ)。從電話的發(fā)明到互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實時通信;從蒸汽機(jī)車的制造成功到磁懸浮列車的投入運行;從晶體管的發(fā)明到高速計算機(jī)技術(shù)的成熟等。這些無不體現(xiàn)著物理學(xué)對社會進(jìn)步與人類文明的貢獻(xiàn)。
地球科學(xué):地球科學(xué)是以地球系統(tǒng)的過程與變化及其相互作用為研究對象的基礎(chǔ)學(xué)科,包括地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、地球化學(xué)、大氣科學(xué)、海洋科學(xué)和空間物理學(xué)以及交叉學(xué)科等。地球科學(xué)是個大題目,縱橫幾萬里,上下數(shù)億年,幾乎輻射到各個科學(xué)領(lǐng)域。
2.1 “走進(jìn)科學(xué)”科普墻
展示主題:
展示科學(xué)技術(shù)發(fā)展史,引導(dǎo)觀眾走進(jìn)科學(xué),崇尚科學(xué),破除迷信,反對邪教。
功能描述:
采用投影拼接顯示方式,將拼接大畫面從前往后投影到墻面上,畫面按照“古代科技時代-蒸汽時代-電氣時代-信息時代-人工智能時代”歷史發(fā)展軸,并沿著空間橫向軸依次展開,每個時代版塊中包含有具有代表性的科學(xué)發(fā)現(xiàn)、科技發(fā)明、科學(xué)裝置、科學(xué)人物等的展示,當(dāng)用戶用交互手柄指向畫面中的元素時,元素會運動起來并講解相關(guān)的科學(xué)知識。例如,畫面中有一個靜止的蒸汽機(jī),當(dāng)用戶用手柄指向畫面中該處時,蒸汽機(jī)就燃燒煤炭,產(chǎn)生蒸汽,并生成電能,并科普蒸汽機(jī)的改進(jìn)者瓦特以及蒸汽時代。又例如:畫面中有一個電燈泡,當(dāng)用戶用手柄指向畫面中該處時,電燈泡發(fā)光,并電燈的原理,發(fā)明者愛迪生,以及電氣時代。
“走進(jìn)科學(xué)”科普墻
硬件參數(shù):
4000流明激光投影機(jī)4臺,支架4套;控制主機(jī)1臺,4通道融合軟件,配置為CPU I7,內(nèi)存8G,固態(tài)硬盤128G,Windows10,內(nèi)置音箱,4套交互手柄。
軟件參數(shù):
互動展示軟件1套,功能包括實時感應(yīng)、交互解析、邏輯控制、動畫計算、特效渲染等,內(nèi)容包含“古代科技時代-蒸汽時代-電氣時代-信息時代-人工智能時代”20個代表性科學(xué)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)、科技發(fā)明、科學(xué)裝置、科學(xué)人物(可以是第一發(fā)明者,也可以是著名的改進(jìn)者、首次提出者、代表性人物等)等的展示,具體知識點包括但不限于:
1) 古代科技時代-火藥(孫思邈)。
2) 古代科技時代-指南針(沈括)。
3) 古代科技時代-造紙術(shù)(蔡倫)。
4) 古代科技時代-印刷術(shù)(畢昇)。
5) 蒸汽時代-蒸汽機(jī)(瓦特)。
6) 蒸汽時代-蒸汽機(jī)車(史蒂芬孫)。
7) 蒸汽時代-蒸汽輪船(富爾頓)。
8) 蒸汽時代-車床(莫茲利)。
9) 電氣時代-電磁感應(yīng)(法拉第)。
10) 電氣時代-發(fā)電機(jī)(法拉第)。
11) 電氣時代-電燈(愛迪生)。
12) 電氣時代-飛機(jī)(萊特兄弟)。
13) 信息時代-計算機(jī)(圖靈)。
14) 信息時代-虛擬現(xiàn)實(Facebook收購Oculus)。
15) 信息時代-量子通訊(潘建偉)。
16) 信息時代-北斗衛(wèi)星(孫家棟)。
17) 人工智能時代-人機(jī)大戰(zhàn)(AlphaGo擊敗李世石)。
18) 人工智能時代-無人駕駛(特斯拉)。
19) 人工智能時代-意念控制(馬斯克)。
20) 人工智能時代-智能機(jī)器人(波士頓動力)。
2.2 “百變大師”互動屏
展示主題:
展示數(shù)學(xué)幾何形體之美和幾何趣味問答,引發(fā)觀眾對數(shù)學(xué)科學(xué)的興趣。
功能描述:
大屏幕下方有三個小觸摸屏,每個小觸摸屏可獨立操作,用戶在一個觸摸屏上,首先選擇拍照拍下自己的人臉,然后可以用畫筆或者道具給自己的人臉圖像修飾,例如粘貼一個卡通胡子,或者佩戴兩個卡通耳朵,然后可以將人臉作品輸入到大屏幕中的動態(tài)幾何空間中,這是人臉圖像就會出現(xiàn)在一個幾何體的多個面上,并且?guī)缀误w會隨時間運動和變化,小屏幕對該幾何體提出問題,用戶進(jìn)行選擇回答,大屏幕會展示正確答案,幾何體隨后展開并顯示幾何體的面數(shù)、面積、體積、相似實體等科普知識,產(chǎn)生趣味的互動效果。
“百變大師”互動屏
硬件參數(shù):
65寸液晶顯示一體機(jī)1臺,主機(jī)配置為CPU I7 2.0GHz,內(nèi)存4G,固態(tài)硬盤128G,Windows10,內(nèi)置音箱;22寸電容觸摸一體機(jī)3臺,主機(jī)配置為CPU I5 1.6GHz,內(nèi)存4G,固態(tài)硬盤128G,Windows10,1080pX30fps全高清高分辨率攝像頭;千兆6口交換機(jī)1套;一體機(jī)均采用鈑金烤漆機(jī)箱。
軟件參數(shù):
互動展示軟件1套,功能包括實時拍攝、動態(tài)編輯、紋理映射、幾何變換、動畫設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)龋瑑?nèi)容包含10個幾何形體的趣味科普展示和問答,具體知識點包括但不限于:
1) 長方體:可展開六個面,問答并展示面數(shù)、表面積或體積。
2) 正方體:可展開六個面,問答并展示面數(shù)、表面積或體積。
3) 三棱錐:可展開四個面,問答并展示面數(shù)、表面積或體積。
4) 四棱錐:可展開五個面,問答并展示面數(shù)、表面積或體積。
5) 三棱柱:可展開五個面,問答并展示面數(shù)、表面積或體積。
6) 六棱柱:可展開八個面,問答并展示面數(shù)、表面積或體積。
7) 四棱臺:可展開六個面,問答并展示面數(shù)、表面積或體積。
8) 圓柱:可展開三個面,問答并展示面數(shù)、表面積或體積。
9) 圓錐:可展開兩個面,問答并展示面數(shù)、表面積或體積。
10) 球體:不展開,問答并展示表面積或體積。
2.3 “狂熱粒子”體感屏
展示主題:
展示物理粒子、物理作用、物理變化等科學(xué)知識,引發(fā)觀眾對物理科學(xué)的興趣。
功能描述:
體驗者站在屏幕前,系統(tǒng)會用某種粒子以動態(tài)方式構(gòu)建體驗者的外形或骨骼,并且粒子外形會隨體驗者的運動而運動,支持兩個玩家,根據(jù)不同類型的粒子,會呈現(xiàn)不出同的視覺效果,例如如果是電子,體現(xiàn)電子繞原子核轉(zhuǎn)動,并且會講解電子的科普知識;如果是中子,就可以展示中子參與控制核聚變過程,即由兩個較輕的原子核聚合成較重的原子核的過程,這也是“人造太陽”的重要原理
“狂熱粒子”體感屏
硬件參數(shù):
42寸1行4列液晶拼接屏1套,主機(jī)配置為CPU I7 2.0GHz,內(nèi)存8G,固態(tài)硬盤128G,Windows10,音箱1套,拼接器1套;Kinect for Windows 2.0體感攝像頭1臺;定制墻面支架1套。
軟件參數(shù):
互動展示軟件1套,功能包括實時感應(yīng)、骨骼追蹤、邏輯控制、物理計算、特效渲染等,內(nèi)容包含10個物理粒子和物理作用的趣味科普知識展示,具體知識點包括但不限于:
5種物理粒子:
1) 分子:所有物質(zhì)都是由分子和原子構(gòu)成的,分子由原子構(gòu)成。
2) 原子:原子核和原子壁組成,質(zhì)子和中子組成原子核,電子組成原子壁。
3) 質(zhì)子:原子核內(nèi)帶一個單位正電荷的粒子,物理學(xué)家盧瑟福發(fā)現(xiàn)。
4) 中子:一種能使其他物質(zhì)具有放射性的物質(zhì),物理學(xué)家查德威克發(fā)現(xiàn)。
5) 電子:帶一個單位負(fù)電荷,物理學(xué)家約湯姆遜發(fā)現(xiàn)
5種物理作用:
1) 重力:物體由于地球的吸引力而受到的力叫重力。
2) 彈力:受外力作用發(fā)生形變,若撤去外力物體恢復(fù)原來形狀的力。
3) 核裂變:分裂成兩個或多個質(zhì)量較小的原子的一種核反應(yīng)形式。
4) 核聚變:輕原子核結(jié)合成較重原子核時釋放出巨大能量。
5) 光的反射:光在不同物質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來物質(zhì)的現(xiàn)象。
2.4 “地球?qū)毑亍被幼?span>
展示主題:
展示巖石、礦物、化石、寶石、地球、良渚玉器等知識,引發(fā)觀眾對地球科學(xué)的興趣。
功能描述:
模擬地質(zhì)考察、化石挖掘、尋找礦藏等趣味互動方式,支持多人同時參與,用戶在觸摸電子屏幕上用虛擬工具,鑿開一塊塊的石頭,石頭中的秘密隨機(jī)出現(xiàn),石頭中隱藏的可能是一個古生物化石,也可能是一個埋藏地底的寶石或礦產(chǎn),也可能是一個知識彩蛋,當(dāng)化石或?qū)毷煌耆宫F(xiàn)后,會展示這種古生物復(fù)活的樣子,或者這種礦物的科普知識,并科普相關(guān)的地球科學(xué)知識。
“地球?qū)毑亍被幼?span>
硬件參數(shù):
42寸液晶2*1拼接一體機(jī)1臺,主機(jī)配置為CPU I7 2.0GHz,內(nèi)存4G,固態(tài)硬盤128G,Windows10,內(nèi)置音箱,拼接器1套;定制紅外觸摸屏1套;一體機(jī)采用鈑金烤漆機(jī)箱。
軟件參數(shù):
互動展示軟件1套,功能包括動作解析、邏輯控制、交互計算、特效渲染等,內(nèi)容包含化石、巖石、礦物、寶石(包含良渚玉器)、彩蛋等20個地球科學(xué)的趣味科普知識展示,具體知識點包括但不限于:
6種化石(展示化石樣貌、復(fù)原生物、地質(zhì)年代等)
1) 三葉蟲化石(云南澄江生物群)。
2) 貴州龍化石(貴州興義生物群)。
3) 魚龍化石(貴州關(guān)嶺生物群)。
4) 中華龍鳥化石(遼寧熱河生物群)。
5) 披毛犀化石(甘肅和政生物群)。
6) 黃河巨龍化石(甘肅蘭州劉家峽)。
12種巖石、礦石和寶石(展示樣貌、特征、成因等)
1) 火成巖是什么?(花崗巖)。
2) 沉積巖是什么?(石灰?guī)r)。
3) 變質(zhì)巖是什么?(片麻巖)。
4) 金屬礦物:赤鐵礦,鋼鐵冶金工業(yè)主要的原料。
5) 非金屬礦物:高純石英,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要原料。
6) 珍貴寶石-鉆石。
7) 珍貴寶石-紅寶石。
8) 珍貴寶石-藍(lán)寶石。
9) 良渚玉器:玉琮。
10) 良渚玉器:玉璧。
11) 良渚玉器:玉璜。
12) 良渚玉器:三叉形器。
2個彩蛋(展示地球誕生、地球結(jié)構(gòu))
1) 地球誕生:星云假說、太陽系形成、地球形成、月球形成。
2) 地球結(jié)構(gòu):大氣圈、水圈、生物圈、地殼、地幔、地核。
三、展項清單
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序號 |
展項名稱 |
展項描述 |
數(shù)量 |
單位 |
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“走進(jìn)科學(xué)”科普墻 |
功能:采用體感互動投影方式展示科學(xué)技術(shù)發(fā)展史,引導(dǎo)觀眾走進(jìn)科學(xué),崇尚科學(xué),破除迷信,反對邪教。。 硬件:4000流明高清激光超短焦投影機(jī)4臺,支架4套;控制主機(jī)1臺,4通道融合軟件,配置為CPU I7 ,內(nèi)存8G,固態(tài)硬盤128G,Windows10,內(nèi)置音箱,4套交互手柄。 軟件:定制互動展示軟件1套,功能包括實時感應(yīng)、動作解析、邏輯控制、動畫計算、特效渲染等,內(nèi)容包含“古代科技時代-蒸汽時代-電氣時代-信息時代-人工智能時代”20個代表性科學(xué)發(fā)現(xiàn)、科技發(fā)明、科學(xué)裝置、科學(xué)人物等的展示。 |
1 |
套 |
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2 |
“百變大師”互動屏 |
功能:采用實時拍照、紋理映射和幾何計算等方式展示數(shù)學(xué)幾何形體之美和趣味,引發(fā)觀眾對數(shù)學(xué)科學(xué)的興趣。 硬件:65寸液晶顯示一體機(jī)1臺,主機(jī)配置為CPU I7 2.0GHz,內(nèi)存4G,固態(tài)硬盤128G,Windows10,內(nèi)置音箱;22寸電容觸摸一體機(jī)3臺,主機(jī)配置為CPU I5 1.6GHz,內(nèi)存4G,固態(tài)硬盤128G,Windows10,1080pX30fps全高清高分辨率攝像頭;千兆6口交換機(jī)1套;一體機(jī)均采用鈑金烤漆機(jī)箱。 軟件:定制互動展示軟件1套,功能包括實時拍攝、動態(tài)編輯、紋理映射、幾何變換、動畫設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)龋瑑?nèi)容包含10個幾何形體的映射、展開、面積、體積等科普展示和問答。 |
1 |
套 |
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3 |
“狂熱粒子”體感屏 |
功能:采用體感互動和實時動畫方式展示物理粒子、物理作用、物理變化等科學(xué)知識,引發(fā)觀眾對物理科學(xué)的興趣。 硬件:42寸1行4列液晶拼接屏1套,主機(jī)配置為CPU I7 2.0GHz,內(nèi)存8G,固態(tài)硬盤128G,Windows10,音箱1套,拼接器1套;Kinect for Windows 2.0體感攝像頭1臺;定制墻面支架1套。 軟件:定制互動展示軟件1套,功能包括實時感應(yīng)、骨骼追蹤、邏輯控制、物理計算、特效渲染等,內(nèi)容包含物理粒子和物理作用等10個物理趣味科普知識展示 |
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“地球?qū)毑亍被幼?span> |
功能:模擬地質(zhì)考察、化石挖掘、尋找礦藏等趣味互動方式,展示巖石、礦物、化石、寶石、地球結(jié)構(gòu)等知識,引發(fā)觀眾對地球科學(xué)的興趣。 硬件:42寸液晶2*1拼接一體機(jī)1臺,主機(jī)配置為CPU I7 2.0GHz,內(nèi)存4G,固態(tài)硬盤128G,Windows10,內(nèi)置音箱,拼接器1套;定制紅外觸摸屏1套;一體機(jī)采用鈑金烤漆機(jī)箱。 軟件:定制互動展示軟件1套,功能包括動作解析、邏輯控制、交互計算、特效渲染等,內(nèi)容包含6種化石、12種巖石、礦物、寶石(含良渚玉器)、2種彩蛋等20個地球科學(xué)的趣味科普知識展示。 |
1 |
套 |
