科学探索主题科技馆参考设计方案

1、科学探索主题科技馆参考设计方案目录TOC o 1-1 h u HYPERLINK l _Toc9518 1宇宙之奇 PAGEREF _Toc9518 h 1 HYPERLINK l _Toc16068 2 物质之妙 PAGEREF _Toc16068 h 3 HYPERLINK l _Toc30691 3 生命之秘 PAGEREF _Toc30691 h 4 HYPERLINK l _Toc25809 4 运动之律 PAGEREF _Toc25809 h 5 HYPERLINK l _Toc5976 5 声音之韵 PAGEREF _Toc5976 h 7 HYPERLINK l _Toc339

2、5 6 光影之绚 PAGEREF _Toc3395 h 9 HYPERLINK l _Toc22189 7 电磁之奥 PAGEREF _Toc22189 h 11 HYPERLINK l _Toc15834 8 数学之魅 PAGEREF _Toc15834 h 131宇宙之奇本主题展区拟设置以下3个分主题：1.1 宇宙溯源宇宙不是从来就有的，它也有着诞生和成长的过程。20世纪最伟大的天文学成就是发现并证实了宇宙是“动态的、演化的、有起源的、也将有终了的”，本分主题通过展示宇宙的诞生、演化，以及科学家对宇宙未来命运的预测，引领观众关注宇宙一生的命运，了解宇宙大爆炸理论的形成过程，树立科学的宇宙观

3、。拟展示如下内容：创世大爆炸微波背景辐射红移膨胀的宇宙1.2 宇宙的结构宇宙之浩瀚令人敬畏，和我们银河系类似的恒星系统在宇宙中有千千万万。然而，并非像大多数人所想象的那样，宇宙由无数可观测到的星系组成。其实，整个宇宙90%以上是暗物质和暗能量。本分主题引领观众从更加深刻的角度了解宇宙的组成和结构，为宇宙的浩瀚无垠与神秘感到敬畏，从人类对宇宙组成及结构的探索过程受到启发。拟展示如下内容：宇宙有多大寻找宇宙中心认识银河系河外星系太阳系家族彗星之家神秘莫测的黑洞1.3 宇宙的运动在宇宙中，运动是它存在的一种形式。本分主题通过对宇宙中的天体为什么会动？怎样动？科学家如何得知宇宙在动？等一系列问题的揭示

4、，使观众了解天体运动规律，受到科学思想的启迪。展项举例：天体运动（大型展项）：以日地月系统（地球尺寸1.5米）运行的模拟演示为主，以球形星空、环幕演示、激光投影、地台投影、虚拟现实等多种技术手段相配合，通过宇宙外认识规律，地球上体验现象的形式，展示人类在探索天体运动规律中日心说等理论的形成过程，通过对天体运动规律以及由其引发的地球上昼夜交替、四季循环、日食等自然现象的揭示，使观众受到科学思想的启迪，感受天体运动的震撼。“爱因斯坦”说相对论：相对论是宇宙探索的理论基础之一，本展项通过机器人“爱因斯坦”说相对论的方式，从相对论产生的背景、基本观念、实验验证及所引发的重大科学发现，这几个方面对相对论

5、进行介绍，并让观众融入到科学探索之中，从它的形成过程得到启发，为它的重大作用而感到震撼。 体验科里奥利力：科里奥利力是由于地球自转而产生的，本展项通过让观众体验在旋转的圆盘上行走的方式，感受科里奥利力的存在和它所产生的作用，进而启发观众进一步分析地球上出现河岸冲刷不均的原因。此外，拟展示如下内容：开普勒天体运行规律流星雨的成因2 物质之妙本主题展区拟设置以下2个分主题：2.1 了解物质性质 形形色色的物质中有的坚硬、有的柔软、有的气味强烈、有的无色无味这些千差万别的物质，引得人们奇想联翩，更换来无数科学家们的无畏探索，锲而不舍地寻找那些组成物质世界的最基本结构及其性质。本分主题引领观众在探索物

6、质的元素性质、结构，以及能级跃迁、放射性元素衰变等的过程中，使观众感受物质世界之妙及科学家在这一探索发现过程中体现出的科学精神和科学思想。展项举例：元素家族：以“与门捷列夫对话”、“过关斩将”两件展品，展现元素周期律的发现、探索过程及元素的性质。推算年代：把讲述碳14衰变性质的内容与其在中国考古发现中的应用相结合,使展项变得生动有趣,激发观众继续探索。金属焰色：通过设计礼花颜色这种生动的形式，使观众了解金属焰色反应的科学内容、体会科学发现的成果在改变人类生活中所起的作用。 可见的光路：介绍胶体中的丁达尔现象，即可在胶体中看到光线的“通路”，展现由物质性质所带来的神奇现象。奇妙的颜料：通过“影像

7、能带走吗？”、“我们美丽的家园” 两件不同表现形式的展品，向观众介绍稀土材料受紫外光激发可发光的性质，展现巧妙利用物质性质带来的美丽景象。善变的软磁体：通过所看到的现象与经验判断不同的方式，介绍软磁材料的性质，引发观众思考。2.2 探寻物质变化我们生活在一个变化和发展的物质世界，本分主题结合物质在各领域的应用，引导观众了解和探寻物质的变化。使观众在探索的过程中感受物质变化的乐趣，激发继续探究的兴趣。展项举例：会变换的画：利用氯化钴的颜色会随着湿度的变化而变化的特点，使同一幅风景画呈现出夏、秋不同的景色。使观众了解物理变化与化学变化的区别，激发观众探索物质世界的兴趣。变色衣：介绍光致变色材料在日

8、光照射或紫外光照射下可变色的特点。电池中的科学：以 “原电池”、“干电池”、“锂电池”三件展品，展现不同电池的工作原理、如何正确选用电池以及电池回收的意义，使观众树立合理利用资源，保护环境的意识。感受芳香：通过嗅觉体验，感受芳香带给人愉悦的同时了解芳香物质合成的过程，使观众体会物质变化的巧妙。3 生命之秘本主题展区拟设置以下3个分主题：3.1 生存与繁衍本分主题通过展示生物多样性、生命与环境中空气、水、营养物质的作用关系和生命的进化、繁衍等内容引导观众梳理对生命的认识，为生物界的博大感到震撼，体会生物与自然和谐关系。展项举例：中国北纬30度生命线（大型展项）：中国北纬30度沿线生物展示，采用实

9、地采集的沿线土壤、植物根系、叶片、花、昆虫等标本情景化布置，展示不同的生态系统与生物的多样性。 同源器官: 通过从鱼类到哺乳类多种生物前肢骨骼这一主线，以及前肢分别用作飞翔、游泳这两条支线观察对比同源器官，寻找进化的轨迹。雏鸡孵化：实时孵化并，并通过蛋壳的小孔拍摄观察孵化中的活体鸡胚胎的发育。生命物质：氧气、水、营养物质对生命组成与活动的作用。细胞世界细胞是生命的基本单位，本分主题引领观众游历细胞世界，观察细胞的结构和功能，认识DNA与遗传，通过趣味、互动的展示方式促进观众对生命微观机制的了解，激发进一步探索的兴趣。展项举例：细胞园：不同细胞形态与结构展示模型展示。细胞工厂：演示细胞内环境和细

10、胞内的生物化学变化。开放细胞实验室：对公众开放，在辅导员辅导下观众可以用显微镜观察不同活体细胞，做些简单的生物实验。DNA与遗传：展示DNA的结构与发挥遗传作用的机制。蛋白质生产线：用机械的方式模拟由DNA编码信息和成蛋白质的过程。3.3 认识自己：本分主题从人的生长发育、人体结构与功能等方面引领观众认识、了解自己。 展项举例：人生命历程（大型展项）：在生命走廊中游历人生命的孕育、诞生、成长、衰老、死亡，认识发育、系统机能，感悟生命。人体感官：通过皮肤感觉、走出黑暗、倾斜街道等展品，揭示自身感官秘密。4 运动之律本主题展区拟设置以下3个分主题：4.1 宏观运动本分主题从启发性强、贴近生活、内容

11、生动的角度出发，通过对牛顿定律的形成过程，以及重心、流体运动、振动、转动惯量、能量守恒与转换等内容的展示，为观众提供探索宏观物体运动规律的实践情境，使观众受到科学思想和创新精神的启迪，感受科学探索的乐趣。 展项举例：牛顿的启示： 本部分内容以苹果落地的启示再现牛顿的思考，惯性定律等展品生动的展示牛顿运动定律的含义。流动的科学：以水为载体，通过由水中沉浮、船吸、流速与压强、射流投球、小孔出流五个部分组成的展品组，展示流体科学中的科学内容。追稳：通过空中自行车、骑车走钢丝探秘、锥体上滚？等展品组合为观众提供了一个探寻物体稳定性的情境。振动：通过蛇形摆、共振舞台、弹簧摆三件展品的组合，以神奇的现象，

12、激发观众对机械振动的科学内容的探索兴趣。转动惯量：通过设计车轮的质量分布、探索转动惯量对运动规律的影响。4.2 微观运动本分主题以微观粒子运动无法满足宏观物体运动规律为切入点，通过对普朗克等科学家在量子理论领域开创、发展的艰辛过程，以及光电效应、原子结构及其运动变化规律的展示，引领观众进入一个完全不同于宏观世界的微观运动世界，使观众在探究微观粒子运动规律的同时，受到科学思想的启迪。拟展示如下内容：探寻微观粒子运动运动的粒子世界光电效应量子化的能级4.3 人体运动（体育运动）当今，体育运动已受到各国公众的广泛关注，尤其是将要举办的北京2008年奥运会，更是在中国掀起了体育运动的热潮。本分主题以提

13、倡科学运动，促进全民健身为目标，展示体育运动中的科学规律以及科技在体育运动中的作用等内容，使观众在参与和体验过程中，探究体育运动中的奥秘，领悟科技对体育运动的积极影响，感受体育带给人们的快乐。展项举例：体育项目中运动规律展示：通过机器人动作模拟和大屏幕中的动画演示运动规律相配合的方式，介绍相关体育运动项目中蕴涵的科学规律。有氧运动：通过展示什么是有氧运动？以及关于需氧量等科学内容，使观众在了解体育知识的同时，加深对科学运动的理解，树立科学运动的观念。鲨鱼皮游泳衣：鲨鱼皮中蕴含的科技。高尔夫球：高尔夫球面的设计原理。激光瞄准测试：通过真实体验射击运动员的训练，以及体会最新技术在射击训练中的应用，

14、使观众领悟科技对体育运动积极影响的同时，探究射击运动中蕴含的科学规律。5 声音之韵本主题展区拟设置以下2个分主题：5.1 声与音本分主题通过对比的方式引发观众的进一步思考；通过对声音本质的揭示，使观众得到知识，受到启发；通过为观众提供对周围声音感受的情境，调动观众的情感，引领观众探究声音世界的奥秘。展品举例： 寂静与喧闹：本展品介绍波在自由场空间里传播与在扩散声场中传播的不同特点，运用对照比较的表现手法，突出被表现事物的本质特征，加强艺术效果和感染力。力图增加参观者的感知度。墙面上有些按扭，参观者可以试着按一下，听听这里的音乐和歌声吧。水中声音：声音在水中传播，体验声音在水中的传播效果；通过比

15、较声音在水中与空气中的传播不同之处，感受其中的道理，并通过“寻找声音的源头”展示手段，了解声音传播过程中的能量损耗情况。变化的声音：展示多普勒效应 敲管听音：声音在不同介质中的传播比较 隔“岸”听声：声音聚焦 有线传声：声在金属中的传播 悦耳之音：声音反射 声音的元素：人体的声音与共鸣喉咙结构 耳听为实：双耳效应 声音的透视：声音如同视觉空间中的透视一样，近大远小的视觉法则在声音中依然有效。精选、体验这些在日常生活中每天都会遇到的物理现象。1， 通过音、视频素材，由观众截取感兴趣的片段，了解、体验声音透视 与前景、背景的关系。2， 由观众参与声音设计，前景与背景意味着你选择重要的声音作为前景，

16、同时将其他声音撤至背景。也可现场采集制作。声音的舞蹈：观众参观展品时，对麦克风发出声音。这些声音模拟信号，通过计算机对它进行处理，将它转换成为声波的电信号，这些声波信号经过放大后，形成变化磁场。声音“有形磁场”会使一个圆形平板钢丝振动起来，钢丝按声音的节奏舞动起来。声音与频率：直观展示声音与频率的关系。同心圆上的圆孔均匀排列，当金属盘高速旋转时，不同同心圆上的声孔的线速度不同，因而当高压气流流动产生的声音也不同。高压气流由观众键盘操作，可弹奏出奇妙的音乐。并通过多媒体显示和记录。 悬浮的铜块：展示声悬浮透视海洋噪声：利用设置在玻璃缸中的声纳（声音接收器），接收模拟到的水下噪声，即把反射到的不同

17、声波信号“翻译”成光学上的颜色，并用各种色彩表示出来。展品设置水下不同发声装置，比如潜艇的动力声，水花声等等。海底“探测”：该展品通过新颖的展示手段来传播利用声纳技术如何诸如测量、定位、寻找等应用技术原理。把声音留住：介绍声音的储存 探测金属内部：展示超声应用5.2 乐音与噪声根据人对声音的生理感受，声音可分乐音与噪声，乐音使人愉快，噪声使人烦躁。本分主题为观众创造了一个体验乐音与噪声的情境，让观众在体验中理解其中的真正含义；通过对噪声的危害、治理和利用等内容的展示，启发观众的思考。展品举例：声图：了解语声特性,渲染声音的魅力。神奇的做曲家:该展品将机械运动与音乐节奏相结合，音乐节奏带动机械体

18、与发音物体相碰撞发声，因而产生优美旋律。乐曲可由观众自行创作组合音阶与合弦。音乐平台: 体验美妙音乐音乐与大脑：通过对音乐的欣赏，比较音乐家与自己大脑区有什么不同。组合与拆分: 感受音乐的变化，探索其中规律。，展品由观众通过按键来选择一些经典音乐曲目片段，或歌曲、清唱片段，还可通过旋轮调节音量（反映响度的变化）、调节音调。，观众通过对麦克风说话、唱歌，把音乐作为背景来进行乐音迭加（也可不迭加），探索音的规律。画面与声音: 使观众从新的角度思考我们认识的声音。与色彩一样，运用声音的精妙的物理公式并不总是可以转译为同等精妙的感知。因而，我们的定义常建立于感知的而不是严格的物理现象与过程。比如，观众

19、通过选择自己喜欢的图片或一小段视频，来配上和谐的乐音。也可在根据四周搭建的动态场景，结合声音和画面的内部结构使它们平衡等。管弦乐队: 建立独立的听音室，设立一个管弦乐队的阵容，观众可以在乐队中穿梭体会每个乐器所处位置的听音情况。全息音效: 体验人声、雨声、惊雷声，一切就耳畔萦绕。利用全息音响还原录制时的真实场景的声源，配合虚拟现实技术，让人产生身临其境的感觉。“全息”音响运用最新的数字音频技术，创造出逼真的音响效果。“全息”小屋设置出、入门声纹识别系统。大自然之声: 需设计具有科学与艺术结合的自然场景与氛围，使观众在这里探索丰富多彩的大自然之音。在这个区域里使观众无论走到那个地方均可听到自然界

20、里各种不同的声响；在互动区里，设有色彩、温度、语音录入，使观众去选择调制你所喜欢的音乐，体验科学与艺术的乐趣。声音和噪声：声音和噪音都是可听到的空气和其它材料的振动。在美学上，声音和噪音的区分因素是其传播目的。声音是有目的的、有组织的。噪音在本质上是随机的，同一可听到的震动可能有时是声音，有时是噪音。参与体验声音与噪音的变换。噪声的利用: 利用有源消声技术主动地实现对一些噪声的消除。实际采用的办法是：从噪声源本身着手，设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来。6 光影之绚本主题展区拟设置以下4个分主题：6.1 探寻光的本质和规律光是一种自然现象，是一种运动不息的能量。本分主题从观众易于接近、理解和

21、体验的基点出发，通过对光的基本特性、规律、自然界中奇光异彩的现象等的探讨，使观众体会探索与发现过程中的乐趣，在参与中获得知识，激发观众去探寻光世界中的奥秘。展项举例：探寻光的本质：展示在光学发展历史中的几个重要实验和相应的物理学家。光学迷宫：采用创新的展示手段，通过焦点的妙用、窥视无穷、幻象、多变的风景、万花筒、奇妙的通道六件展品及多个平面镜、角镜、哈哈镜等组合，展示一系列光的基本特性和规律。光学梦幻剧场：通过场景、道具、幻象、幻影人、真人、特技、音效、灯光等手段的配合，演示虹、海市蜃楼、霞、晨光和暮色、月光、南极白光等自然现象的成因及传说中的故事。6.2 现代光学与应用20世纪80年代以来，

22、现代光学与光子学的迅猛发展，促进了当代科技、国防、经济的发展和人民物质水平的提高。通过对现代光学知识与应用的展示，使观众了解现代光学的发展的同时使之感受到现代光学给人们生活带来的变化。展项举例：神奇激光：通过激光测准、激光治疗、激光乐器、激光切割、激光育种、激光通信、激光武器、激光音乐等几方面来展示激光与普通光的区别，激光特性、应用与发展。使观众了解激光的神奇何在，揭开激光的奥秘。全息体验：通过全息走廊、完整信息、与像合影 、看谁打得准、动手做 、留下身影等展品，展示全息的知识、原理以及最先进的技术应用。以全新的视角、直观的方式、观众参与的手段设计，使观众在玩中体会、了解激光全息的知识，获取新

23、的技术，启发观众的好奇心、求知欲。光的利用：向观众介绍微光、红外紫外、射线、射线、光纤、光存储、光显示、太阳能等知识与应用，感受现代光学的发展。6.3 奇妙的有色世界色彩作为一种最普遍的审美形式，存在于我们日常生活的衣、食、住、行、用之中。本分主题以牛顿分光实验为切入点，通过情景互动和参与的方式向观众展示光与颜色、三原色、生活中的颜色等知识。使观众在参与中认识色彩现象是客观存在的，是有规律的，体会、探寻五彩缤纷世界背后的奥秘。展项举例：光与色：该展品组以牛顿分光实验为切入点，通过情景互动和参与的方式来展示光的色散、光与颜色、气体的颜色及彩虹。颜色探秘：通过调节三原色盘上红、绿、蓝三种颜色的比例

24、和选择自动或手动来旋转道威棱镜，观看颜色变化的过程，找出变化规律，从中了解视觉暂留的现象。色标树：了解颜色的三要素。生活中的颜色：从颜色与颜料、光致发光、巧用化妆品、光盘彩晕、钻石异彩、叶绿素与光合作用等方面展示颜色与生活的密切关系，学会用颜色理论指导生活，提高生活质量，给我们的生活增加色彩。6.4 视觉感受眼睛是接受物体发射、反射或散射的光。本分主题从人眼的视觉形成开始，通过视（色）觉缺失和立体视觉、动物视觉游戏、视觉暂留、对光的反应测试、非常视觉体验（视错觉）等展项的展示，引导观众了解眼睛是怎样看物体的，体会视觉缺失带来的痛苦，认识千奇百怪的动物视觉，经过非常视觉体验调动视觉感官，启发观众

25、思考，激发观众探究现象背后的原因。展项举例：可动眼球模型：晶状体可调的大型眼球模型，通过调整晶状体位置模拟人眼具备的可视功能。守株待兔：通过演示“守株待兔”的故事、体验视（色）觉缺失和立体视觉，了解人眼的视觉功能。你能看到吗？：通过空中成像的方式体验视觉暂留现象。对光的反应测试：通过测试比赛，了解自身对光信号的反应时间。千奇百怪的动物视觉：通过配对游戏，了解不同动物视觉的区别及动物眼睛的特殊作用。非常视觉体验：通过人的视觉感官、视觉测试、视觉错觉、视觉游戏及现场互动体验非常视觉。7 电磁之奥本主题展区拟设置以下3个分主题：7.1 自然界中的电与磁自然界中存在着无数美妙、神奇的现象，其中很多都与

26、电和磁有关，人们正是为这些奇妙的自然现象所吸引，才不断地对大自然进行着执着的探索。本分主题通过向观众展示自然界中各种奇异的电磁现象，激发他们的好奇心和求知欲。展项举例：绮丽的极光：利用真空高压放电管和磁球演示极光的成因。地球的磁场：向观众介绍地磁场的知识及其对生命的重大意义。希望观众被地磁场各种神秘的未解之秘所吸引，激发起他们对科学的兴趣。居里点：利用有趣的手段介绍铁磁质的居里点及其在地磁探索中的作用。细菌罗盘：展示趋磁菌在磁场中的有趣行为，探索现象背后的奥秘。宇宙射线：使神秘的宇宙射线现身，看看它们在磁场中是如何运动的。大爆炸的余音：介绍宇宙3K微波背景辐射的相关知识，让观众亲耳听听发生在约

27、150亿年前的宇宙大爆炸留给我们的声音。7.2 电磁实验室关于电磁的研究是从实验室开始的，电磁学早期的重要发现和发明都是科学家不以功利为目的的研究成果，这些科学研究充分体现了人类的探索精神和创新意识。本分主题通过营造一个开放式的实验室场景，以启发性、互动性相结合的展示手段，再现电磁学发展史上的著名实验，使观众了解科学家们的科学探索过程，感受他们不惧挫折、勇往直前的科学精神，体会其中所蕴涵的科学思想和科学方法，引领观众展开自己的科学探索。展项举例：奇妙的磁流体：通过“磁流体刺猬”、“磁液爬竿” 、“漂浮的玻璃” 、“跳舞的磁液” 四件展品的组合，展示磁流体在磁场中的各种有趣现象，好像变得有生命了

28、一样，通过生动的手段展示磁力线、磁场及磁流体的知识。静电：人类对电与磁的深入研究正是从静电开始的。本展品组通过静电发生器、静电滚球、带电的瓶子（莱顿瓶）三件展品的组合，向观众介绍静电的科学内容。电磁相互作用：以科学家揭示电磁间相互作用的探索历程为背景，通过一系列经典实验向观众展示电与磁之间相互作用的基本原理，及科学家们探索过程中所蕴涵的科学思想和方法。寻找电磁波：利用简单的实验设备使无影无形，却又无处不在电磁波现身，并由现象了解它的基本属性。7.3 电的产生、传输和应用电能的开发和应用使人类的生产、生活发生了根本性的变革，电几乎渗透到现代生活中的每个角落。电能既是一种易于传输的工业动力，同时，

29、又是极为有效可靠的信息载体。本分主题以情景化的设计及布展模式，使观众了解电是如何运送着现代社会发展所必需的能量和信息的。展项举例：电从哪里来？：营造海洋、河流、山脉及发电厂的场景，配合多媒体投影演示，向观众介绍多种多样的发电方法，使观众加深对能量转化与守恒的认识，并了解各种方法的利弊，增强节能意识。变压器：通过“互感线圈”、“模拟输电”两件展品向观众介绍变压器的原理及其在输电过程中的重要作用。无线输电：完全不接触的两只线圈即使隔着其它物体，仍能够实现电力的传输，使观众体验到高新技术所带来的神奇。直流电机原理：向观众介绍直流电机的基本工作原理和关键部件，展示直流电机的可逆性，使观众通过实际的操作，感受能量转换的过程。旋转的金蛋：利用生动有趣的展示方式介绍三相感应电动机的工作原理。电动机扬声器