科技藏品的多维信息与多维传播
——以“解密编钟”系列教育活动为例
张文娟 袁 辉①
【摘要】 博物馆越来越重视“教育”目标，关注藏品的“非物质遗产”。科技藏品所承载的知识、过程、方法、态度、价值观以及社会环境等多维信息，是其教育价值所在，是设置和实现其多维教育目标的依据，需要多维的传播和教育形式来实现。中国科技馆基于战国编钟仿制品，开展“解密编钟”系列主题教育活动，通过多维设计，带领观众探索编钟的乐理发声、青铜冶铸、纹饰内涵、历史文化、社会环境等多维信息，为科技藏品的传播提供了新思路。本教育活动采用基于设计的研究方法开发教案，经过实施与评估，证明了多维传播与教育设计框架和案例的有效性。
【关键词】 科技博物馆；科技藏品；多维信息；多维传播；教育活动
一、 科技藏品承载的多维信息
博物馆是一个为社会及其发展服务的、向公众开放的非营利性常设机构，为教育、研究、欣赏的目的征集、保护、研究、传播并展出人类及人类环境的物质及非物质遗产。[1]这是国际博物馆协会2007年通过的《国际博物馆协会章程》中对“博物馆”定义的修订。此前2001年的定义是“博物馆是一个为社会及其发展服务的、向公众开放的非营利性常设机构，为研究、教育、欣赏的目的征集、保护、研究、传播并展出人类及人类环境的物证”。[2]对比两个定义，可以关注到其中的两个重要变化：一是博物馆的办馆目的由“研究、教育、欣赏”变为“教育、研究、欣赏”；二是博物馆征集、保护、研究、传播的对象由“人类及人类环境的物证”变为“人类及人类环境的物质及非物质遗产”。前者表明“教育”成为当代博物馆的首要目标，后者表明博物馆征集、保护、研究、传播的对象由“物”变为了“物与非物”。
2007年的博物馆定义将“教育”调整到博物馆业务目的中的首位，实际上反映了国际博物馆界近年来对博物馆社会责任的强调，反映了对博物馆社会效益的关注，也反映了博物馆在工作态度上采取更外向的选择。[2]而博物馆中科技藏品的“非物质”信息才是其“教育”所要传播的内容。目前，科技藏品尚无准确定义，但从博物馆定义可以看出，科技藏品传递给观众并发生科学教育作用的，不是其作为“实物”的本身，而是其承载的科学知识、科学方法、科学精神、科学思想以及科技与社会、人与自然的关系等“非实物性”信息。对于科学精神、科学思想、科技与社会关系等抽象的“非实物”内容，可通过看得见摸得着的科技文物作为媒介进行阐释，通过讲述其研发者、使用者及其研发、使用过程的故事，使“非实物”信息变得具象、生动、更有说服力。[3]因此，科技藏品所承载的具有教育作用的信息，在使教育成为当代博物馆首要目的的今天，更成为了科技藏品最重要的价值所在。正因如此，当代公共博物馆的发展进入一个百花齐放的时代，出现了很多新样态的博物馆，而主要收藏和展示科技藏品及其衍生展品的博物馆，依然被接纳为博物馆大家庭的成员。
（4）制定基础业务信息库建设实施规划。基础数据信息库需要有组织、有规划地推进建设。公安机关就以“信息主导侦查”理念作动力，规划推进“金盾工程”的有效实施，使得信息化侦查赖以展开的信息资源系统和应用系统开发以及信息采集、加工、组织都取得了显著的成绩。基础信息库的建设应当秉承普遍适用、关联业务、高质量信息作为建设方向，以体现信息数据的基础性、原生性。
中国博物馆协会根据国家文物局发布的《博物馆定级评估办法》(文物博发【2016】15号)，评定并公布了具有国家一级博物馆资质等级的博物馆96家[4]，二级博物馆有97家，三级博物馆有86家[5]。2018年，全国基本符合《科学技术馆建设标准》的科技馆达244家[注] 数据出自中国科技馆调研项目。 ，各地还有几十家科技馆正在建设及筹建中。这些博物馆、科技馆中所收藏、展示的科技藏品、复制品或以科技藏品为原型研发的展品中均承载着多维信息(见表1)。
表1 三种科技展品承载的多维信息 [8]
藏品和展品是信息的载体，并且具有自然和人类社会生活见证物的作用，具有研究、教育及传播价值。[6]科技博物馆展品不仅承载着科学原理、科学知识，还蕴含了科学方法、科学精神、科学思想、科技与社会、人与自然关系等内涵。这些多维信息，都需要通过“教育”传播给公众。[7]
结合战国编钟仿制品承载的多维信息，“解密编钟”系列教育活动将教学目标确定为四个方面：
二、 科技藏品的多维传播与教育目标
二是建立社会资本建设以奖代补机制。研究出台社会资本参与河湖治理、日常管护等工作的“以奖代补”管理办法。对社会资本投入有利于河湖健康治理和保护的项目，制定相关以奖代补办法，鼓励社会资本共同参与河湖健康建设。武汉、宜昌、襄阳等条件合适的地区，可探索以规划和项目为载体，以土地开发、抵押贷款、PPP筹融资为手段，撬动引导社会资本、银行资金投入，实现河湖管护与开发、官方主导与民间参与协调发展的新路子。
正是由于科技藏品中承载了知识、过程、方法、态度、价值观以及社会环境等多维信息，基于科技藏品的传播和教育也需要有多维目标，引导观众去探索科技藏品所具有的多维信息。
张新文强调，全省发展改革系统要继续发扬顾大局、善担当的优良传统，与时俱进、加压奋进，展现新面貌，实现新作为，按照“五个一流”的要求，全力打造政治型、学习型、创新型、廉洁型机关，为决胜全面建成小康社会，开创新时代现代化强省建设新局面作出新的更大贡献。
以中国科技馆“华夏之光”展厅战国编钟仿制品为例，其材质、工艺、装饰等方面蕴含着物理、化学、工程学、艺术、文化等方面知识，其价值在于让公众了解在特定的历史背景和技术水平下，如何改进工艺、改善音质、美化装饰等背后的故事信息；同时编钟的规制及其制造、使用，还反映了当时的社会关系与文化。让观众通过科技藏品资源，融合获取更多信息，成为科技主题教育活动设计开发的新挑战。
当代科学教育改革，将教育目标划分为多维。如我国教育部2001年颁布的《基础教育课程改革纲要(试行)》提出了三维教学目标：“知识与技能”“过程与方法”“情感态度和价值观”；我国教育部2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》提出了四维课程目标：“科学知识”“科学探究”“科学态度”“科学、技术、社会与环境”。这些样的目标表现出对过程、方法、态度、社会与环境的重视，这是由社会需求决定的科学教育与博物馆教育发展的大趋势。
(一) 科学知识目标
1. 掌握以编钟为代表的古代乐器发声原理及乐理知识；
2. 掌握古代青铜器的图案设计与浇铸工艺流程；
3. 了解编钟的历史文化背景及发展脉络；
老年患者年龄较大，肺组织和器官老化，免疫力下降，并常伴有不同程度的慢性呼吸系统疾病，可导致术后肺部感染的高发病风险。肺癌术后肺部感染的病因较为复杂，主要与患者本身及围手术期，手术方式等因素有关[5-6]。另外，呼吸衰竭是肺癌手术患者更严重的并发症之一，由于老年人术后疼痛导致咳嗽减少，痰液不能排除，可影响通换气功能而导致呼吸功能受限，引发呼吸衰竭，患者的生命受到严重威胁[7-9]。因此，在护理过程中，积极预防术后并发症非常重要。通过早期术前指导，心理护理，加强呼吸管理和饮食干预等，可提高患者舒适度，规避呼吸衰竭风险因素，改善血气和肺功能，减少并发症的发生[10-12]。
4. 了解十二平均律在现代乐器调音定音中的应用；
5. 了解木版水印技艺的原理知识与应用；
2.把“写”的空间留给学生。在课堂上让学生写自己想写的东西，让学生成为学习的主人。如学习了一篇课文或课外读物后，可写几个美词佳句，也可以写对某个问题的看法，还可以写读后感等，长此以往，学生的能力必定大有提高。
6. 了解技术改变世界，推动人类社会发展进步。
(二) 科学探索目标
1. 对比分析、探究音质与材料、形状的关系；
消化氮、沉积氮以及蛋白生物学价值显著增加，表明日粮氮利用率随着蛋白质水平的提高或RPFA的补充而提高，这与肉牛日增重、蛋白质消化率以及血浆总蛋白和白蛋白浓度提高的结果相一致。随着日粮蛋白质水平的提高，试验牛采食氮增加了23.6%，但总氮排泄量和沉积氮分别增加了8.6%和53.6%，由此可知，沉积氮的增加主要是由于蛋白质利用率的提高，这一结果与Broderick[1]和Chanthakhoun等[25]的报道相一致。同样，Wejdemar[8]通过体外试验也发现，叶酸的添加提高了氨态氮的利用率。Wang等[9]报道，肉牛瘤胃微生物蛋白合成量随RPFA的添加而增加。
2. 贯穿钟铃发展历史，培养综合学习的思维方法；
3. 在互动游戏中了解比较、推理、类比等思维方法；
将图1的四边形OABC中的矢量等式r= b+ a- c的两边作自身的点积(数量积)有：rr= bb+ aa+ cc+ 2(ba- bc- ac)，即r2= b2+ a2+ c2+ 2(bacφ- bccφ∓ψ- accψ)，[(b2+ a2+ c2- r2)/ 2+ bacφ] /c= acψ+ bcψ∓φ，
基于科技藏品的多维教学是在教学过程中全方位整体设计教学方法、教学内容、教学空间，更好发挥教师的主导作用，使学生在认知、情感等方面的自主构建得以充分体现(见图1)。[9]多维教学以知识的多元联系为出发点，讲究时空上的拓展，内容上的纵横开放，教学手段上的多样化，学生思维的多样化等的综合效益，从而使整个教学过程形成一种全方位的、多维的质感和动感。[10]
5. 知道科学探究需要围绕已提出和聚焦的问题设计研究方案，运用科学探究解决简单问题。
(三) 科学态度目标
1. 了解所学的科学知识在日常生活中的应用；
2. 实事求是，敢于表达个人见解，勇于修正个人观点；
温湿度独立控制空调系统分为湿度控制系统和温度控制系统两部分(图1)，湿度控制系统将新风进行深度除湿至绝对含湿量8 g/kg(A)以下承担湿负荷，温度控制系统利用高温冷源通过干式风机盘管、干式空调箱或者辐射毛细管将室内空气降温后承担室内的热负荷。
3. 大胆质疑，善于从不同角度思考分析问题。
(四) 科学、技术、社会与环境目标
1. 乐于参加观察、实验、制作等科学活动；
2. 了解科学技术对人类生活方式和思维方式的影响；
3. 了解在特定历史环境下人类对产品的不断改进以适应不断增加的需求。
多维且层次分明的教学目标是本次教学活动设计的出发点，也是评估本次教学活动是否成功的依据。根据目的性原则，教学活动的设计、实施、改进等过程都是为实现教学目标服务的。多维的传播和教育目标为多维的传播和教育内容设计与实施指明了方向。
三、 科技藏品的多维传播与教育内容
4. 发展学习能力、思维能力、实践能力、创新能力以及沟通交流能力；
为引导观众全方位多角度学习青铜编钟的相关科技文化知识，避免以往单一化分学科学习所造成的片面理解，“解密编钟”系列课程采用了多维教学设计：深入挖掘展厅编钟展品的科技文化内涵，内容设计多维；多手段吸引观众参与，形式设计多维；传统与创新相结合，方法设计多维；线上线下多维打造，工具设计多维；重视科学思想、方法和精神的传播，理念设计多维；科技馆与博物馆合作，科技与历史文化有机结合，合作方式多维；活动设计面向多层次观众，受众分析多维；广泛宣传与使用信息化报名管理系统，组织方式多维。
2014年高考江苏卷优秀作文《书中自有颜如玉》，文中以排比铺陈的形式罗列了李清照、卓文君、王昭君式的青春，无可非议地论证了论点“青春是一种情怀，一种状态”；而后又以杜拉斯80岁时依然自信青春不老一例探寻她身上的青春魅力根源所在。这说明：只要将同类论据组合起来，一样可以使材料熠熠生辉。
图1 多维传播/教育模式示意图 [9]
“华夏科技学堂”主题教育活动的对象以儿童为主，重点面向8～12岁年龄段的儿童。根据皮亚杰认知发展理论，这个年龄段的儿童正处于从具体运算阶段向形式运算阶段转化的时期，能够进行简单的逻辑推理，认知活动需要具体事物的支持。陪同儿童观众来参加活动的家长观众，也是教育对象，活动设计考虑他们的参与需求。
“解密编钟”系列课程采用多维设计，分四次课程开展(见表2)。
第一课：参观华夏之光展厅“战国编钟”等相关展品，探索学习乐理知识；
第二课：科技与历史交融，参观大钟寺博物馆，了解与钟有关的历史文化知识；
部分教师忽略演示实验教学效果的评估，仅仅在课堂做相关实验，究竟学生在实验中是否有所学、有所获，则缺乏足够的考虑.结果教师虽然完成了演示实验，但实验效果并未充分发挥出来.另外，部分教师不注重演示实验教学反思，无法及时发现与优化实验教学中的不足.
第三课：科技与绘画艺术交融，探索古代器物图案及画作中的科学；体验木版水印，感受传统工艺；
第四课：探索青铜器浇铸工艺，了解现代应用；开放式创作，充分尊重、鼓励和发挥亲子的原创力。
四次课程既相互联系，又相对独立。每次课程均为一个独立系统，因而观众既可单独报名其中一次课程，也可参加整个系列课程，以达到多角度知识的融会贯通。
建国后，为使各级行政机关履行职责有法可依，行政组织法制建设迅速展开。1949年12月2日通过了《中央人民政府政务院及所属各机关组织通则》，同年12月16日通过了《大行政区人民政府委员会组织通则》。随后又制定了《省人民政府组织通则》《市人民政府组织通则》《县人民政府组织通则》《乡（行政村）人民政府组织通则》等。这些法律规范使《中国人民政治协商会议共同纲领》和《中华人民共和国中央人民政府组织法》的规定进一步具体化，明确了各级行政机关的产生方式、组织机构和职权，其中特别是对于各级政府权限的规定、组织机构的设置，对政府行政管理活动的监督等，都包含了依法行使行政职责的广泛内容。
根据本项目的教学目标、知识特点和主题类教学活动的特征和原则，本教育活动有针对性地设计了不同阶段的教学方案，采用多维手段吸引观众参与融入课程。在第一课中，以科学猜谜引入，继而在实验中探究编钟结构、大小、合金比的不同对振动发声的影响，动手敲响玲珑鼓与编钟，对比感受古今艺术的美妙与差异，充分体现了STEAM教育理念；第二课中，走进博物馆，重温钟铃文化发展历史，观看古曲演奏，感受中外交流融合；第三课中，以任务驱动，探索编钟图案的奥秘，体验木版水印的工艺之巧；第四课中，将科技馆学习与家庭学习相结合，家长参与辅助手模体验制作，并通过用模具制作雪糕将课堂体验延伸，促进观众了解古代青铜器铸造工艺的本质。将实验探究、猜谜解密、手模制作、乐器演奏、木版水印、互动游戏等元素有机融入课程，在每期活动中均设置“亮点”环节，使课程节奏有张有弛，有助于观众把握活动重点。
表2 “解密编钟”多维教学活动设计分课程简介
四、 科技藏品的多维传播与教学形式
科技藏品所蕴含的多维信息，根据多维传播与教育目标、教育活动的多维传播与教育内容，需要通过多维传播与教学形式的载体加以实现(见表3)。
表3 “解密编钟”多维教学设计与传统教学设计的对比
活动中多采用能激发观众兴趣、符合观众认知发展规律，以及充分调动活动主体积极性的教学方法和教学策略，在创设情境、动手探究、总结点拨、参与互动、启发情感等过程中，多维融合运用讲授法、讨论法、直观演示法、任务驱动法、参观教学法、现场教学法、自主学习法等教学方法，使观众愿意主动学习。教学过程多采用任务驱动法，充分发挥自主性和原创力，如以生活中的材料创作出多音调的乐器。充分发挥展厅资源优势，采用参观教学法与现场教学法，“华夏之光”展厅相关展品可供观众操作体验，与大钟寺古钟博物馆合作，以其独特的厚重历史内涵作为科技馆课程的有效补充。结合科技史，梳理编钟结构演变史，增加古代青铜器拓片、漆画和汉画像石内容，运用讲授法引导观众思考历史与社会发展，以增进观众对科技文物文化内涵与考古研究的了解。在探究发声原理时，引导观众透过实验探究，体会科学实验方法。在手模制作中，引导观众观察、对比与总结，培养科学思维。其中，教学策略的重点在于让观众进行古今科技融合理解与探索，亮点在于通过游戏互动加深多层次观众对教学主题的不同程度的理解。
本项目需要进行教学活动工具的选择和开发，包括展品资源的利用，博物馆资源的整合，实验教具、游戏道具、学习单、二维码、宣传资料等的设计，以实现集成开发的探索和尝试。
实验教具方面，需要设计出形象生动、色彩活泼、简单易操作的实验工具或组合，方便儿童观众进行操作和探索科学原理；动手体验方面，研究设计浇筑石膏手模，简化体验工艺流程；游戏道具为游戏互动环节服务；有趣活泼、思路清晰的学习单，指导学生逐步探索；二维码是信息化工具，用于集合数字化资源，帮助公众在活动后进一步拓展资源，采用多媒体技术和网络平台，实现与观众线上互动，观众可带问题来参加活动，活动后也可以与科技教师继续互动，以延长活动的时效性，同时方便观众对活动的反馈。
此外，教学理念、合作方式、受众分析、组织方式等方面的多维设计均为受众的主动探索、主动发现、主动建构服务，通过多维的学习与互动，实现古代科技文物的科技、历史、文化内涵的多维解读。
五、 结语
“解密编钟”系列多维教育活动的探索尝试，达到了参观科技馆与参观博物馆“1+1>2”的教育效果，为古代科技藏品的教育活动的设计开发提供了新的模式。系列活动共发出观众问卷320张，回收有效问卷306份。数据显示，95%的受访者认为参与系列课程有助于对编钟乐理、历史发展、青铜冶铸工艺、图案纹饰等内容的全面理解，支持开展系列课程，进行多维解读；观众对课程趣味性评分的平均值为93.1分，对活动的知识收获评分平均值为90.89分，表现出对多维传播与教学形式的更高程度认可。
以某件科技藏品为载体，以系列课程的模式进行多维教育活动设计开发，集合多方面科学技术内涵，全方位深入剖析，是对于博物馆科技藏品主题教育活动的有效探索。根据开发实施经验可知，在多维设计开发的过程中，需要全面把握多维传播/教育目标、多维传播/教育内容、多维传播/教学形式等方面，注意深入挖掘科技藏品承载的知识、过程、方法、态度和价值观、社会环境等信息，多手段吸引观众参与，传统与创新相结合，线上线下多维打造，尤其重视科学思想、方法和精神的传播，加强科技馆与博物馆合作，面向多维观众研究设计，广泛宣传与利用数字化信息化手段。结合教育活动评估结果，有针对性地改进多维传播/教育活动方案，使活动内容、活动形式更加符合多维传播/教育目标的预期效果，以多维模式将科技文物中所蕴含的科技、文化、艺术等多领域知识传递给观众。
基于科技藏品开展多维科学教育活动设计与实施，有助于受众更加全面理解藏品/展品的科技与历史文化内涵，以实现良好的科学教育效果。此外，“科技馆+博物馆”的尝试具有一定的推广价值，各地科技馆可与当地博物馆合作，以科技馆擅长的探究式科学教育手段带领观众解读博物馆中的古代科技文物。
④资料来源于杏坛人民政府网：http：//www.shunde.gov.cn/xingtan/zjxt/。
参考文献
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[10]王永军.“立体化教学模式”在小学数学教学中的构建与实践[J]. 数学教学通讯, 2017(28): 32-33.
① 张文娟：中国科技馆助教；研究方向：科普教育；通讯地址：北京市朝阳区北辰东路5号；邮编：100012；Email：191466602@qq.com；
袁 辉：中国科技馆讲师；研究方向：科普教育；Email：415270496@qq.com。
引用格式： 张文娟,袁辉. 科技藏品的多维信息与多维传播——以“解密编钟”系列教育活动为例[J].自然科学博物馆研究,2019(3):21-27.[Zhang Wenjuan,Yuan Hui. Multidimensional Information and Multidimensional Communication of Science and Technology Collections——Taking the Thematic Education Activity Explore Chimes’ Mystery as an Example [J].Journal of Natural Science Museum Research,2019(3):21-27.].DOI:10.19628/j.cnki.jnsmr.2019.03.003
(编辑： 王青)