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、對參觀者吸引力不足等問題。本項目將結合互動多媒體形式，圍繞引發(fā)科學興趣核心目標，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，體驗基礎科學的力量和魅力，種下熱愛科學的種子。

目標：

以趣味方式激發(fā)青少年探索大自然的好奇心，培養(yǎng)面向科學技術領域的創(chuàng)造力，讓探索成為本能，讓科學成為習慣，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)展基礎學科國家戰(zhàn)略需求。為提升基礎學科發(fā)展，解決國家重大戰(zhàn)略需求中“卡脖子”的技術難題，2020年1月15日，教育部制定出臺了《關于在部分高校開展基礎學科招生改革試點工作的意見》(也稱“強基計劃”)?！皬娀媱潯敝饕x拔培養(yǎng)有志于服務國家重大戰(zhàn)略需求且綜合素質(zhì)優(yōu)秀或基礎學科拔尖的學生。聚焦高端芯片與軟件、智能科技、新材料、先進制造和國家安全等關鍵領域以及國家人才緊缺的人文社會科學領域。突出基礎學科支撐引領作用，重點在數(shù)學、物理、化學、生物及歷史、哲學、古文字學等相關專業(yè)。

（2）圍繞“科學興趣、科學思維、科學方法、科學精神”培養(yǎng)核心科學素養(yǎng)。縱觀科學發(fā)展史，既是一部先進技術不斷取代落后技術的歷史，也是一部正確思想與錯誤思想反復斗爭的歷史?？茖W思維包括了解從無到有、從易到難、由簡入繁等科學思維原則，學會批判吸收、對比比較、假設驗證等科學思維模式，掌握抽絲剝繭、統(tǒng)計分析、分而治之等科學思維方法。互動科趣空間可以通過各種展示方式，指導學生學會在紛繁復雜的事物中找出內(nèi)在的聯(lián)系，找出規(guī)律性的東西，做學習上的探索者。

（3）以內(nèi)容為核心，展示為載體，互動為紐帶，構建知識+樂趣體驗空間。科學內(nèi)容是互動科趣空間的核心，展示形式、交互形式、軟硬件形式等都應該圍繞科學內(nèi)容而服務。沒有豐富扎實的科學內(nèi)容，形式再新穎、手段再先進，展項都是空洞無意義的?？茖W內(nèi)容的策劃也需要把握好深淺之間的度量?？茖W內(nèi)容策劃應簡單、明了、清晰的展示出核心科學內(nèi)涵，指出關鍵科學點，給觀眾留下進一步探尋的空間。

二、展品內(nèi)容

數(shù)學，物理，化學，生物，地學，天文是自然科學的六大基礎學科，強大的基礎科學研究是建設世界科技強國的基石。本項目緊扣數(shù)學、物理、地理等基礎科學，通過互動多媒體等形式，展示出這些基礎學科的力量與魅力，從而引發(fā)參觀者對基礎學科的興趣，在青少年心中埋下一顆熱愛基礎科學的種子。

走進科學：對科學技術發(fā)展史進行展示和講解，弘揚科學精神、宣傳科學思想、提倡科學方法、傳播科學知識，引導觀眾崇尚科學，破除迷信，反對邪教。

數(shù)學科學：數(shù)學被譽為“科學的皇后”。數(shù)學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)學就像航海家的羅盤一樣，引領我們探索未知的領域，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：物理是我們認知世界客觀規(guī)律最重要的工具，是所有工程學科的基礎。從電話的發(fā)明到互聯(lián)網(wǎng)絡實時通信；從蒸汽機車的制造成功到磁懸浮列車的投入運行；從晶體管的發(fā)明到高速計算機技術的成熟等。這些無不體現(xiàn)著物理學對社會進步與人類文明的貢獻。

地球科學：地球科學是以地球系統(tǒng)的過程與變化及其相互作用為研究對象的基礎學科，包括地理學、地質(zhì)學、地球物理學、地球化學、大氣科學、海洋科學和空間物理學以及交叉學科等。地球科學是個大題目，縱橫幾萬里，上下數(shù)億年，幾乎輻射到各個科學領域。

2.1 “走進科學”科普墻

展示主題：

展示科學技術發(fā)展史，引導觀眾走進科學，崇尚科學，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發(fā)現(xiàn)、科技發(fā)明、科學裝置、科學人物等的展示，當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的科學知識。例如，畫面中有一個靜止的蒸汽機，當用戶用手柄指向畫面中該處時，蒸汽機就燃燒煤炭，產(chǎn)生蒸汽，并生成電能，并科普蒸汽機的改進者瓦特以及蒸汽時代。又例如：畫面中有一個電燈泡，當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。

“走進科學”科普墻

硬件參數(shù)：

4000流明激光投影機4臺，支架4套；控制主機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、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個代表性科學的科學發(fā)現(xiàn)、科技發(fā)明、科學裝置、科學人物（可以是第一發(fā)明者，也可以是著名的改進者、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（蔡倫）。

4)       古代科技時代-印刷術（畢昇）。

5)       蒸汽時代-蒸汽機（瓦特）。

6)       蒸汽時代-蒸汽機車（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（法拉第）。

10)   電氣時代-發(fā)電機（法拉第）。

11)   電氣時代-電燈（愛迪生）。

12)   電氣時代-飛機（萊特兄弟）。

13)   信息時代-計算機（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)學幾何形體之美和幾何趣味問答，引發(fā)觀眾對數(shù)學科學的興趣。

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1臺，主機配置為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3臺，主機配置為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1套；一體機均采用鈑金烤漆機箱。

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、動畫設計、網(wǎng)絡傳輸?shù)?，?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、物理變化等科學知識，引發(fā)觀眾對物理科學的興趣。

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、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成的，分子由原子構成。

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)，物理學家查德威克發(fā)現(xiàn)。

5)       電子：帶一個單位負電荷，物理學家約湯姆遜發(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形式。

4)       核聚變：輕原子核結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 “地球寶藏”互動桌

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，當化石或寶石被完全展現(xiàn)后，會展示這種古生物復活的樣子，或者這種礦物的科普知識，并科普相關的地球科學知識。

“地球寶藏”互動桌

硬件參數(shù)：

42寸液晶2*1拼接一體機1臺，主機配置為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；一體機采用鈑金烤漆機箱。

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、地球結構）

1)       地球誕生：星云假說、太陽系形成、地球形成、月球形成。

2)       地球結構：大氣圈、水圈、生物圈、地殼、地幔、地核。

三、展項清單