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