以具身性设计赋能深度科普体验

  奥本海默以探索馆开创科技馆的科学中心模式，使科技馆迈进第三个世代。自那以后，动手（hands-on）、互动（interactive）就成了科学中心在展示理念上区别于其他科技馆的最显著，也最引以为傲的标志。科学中心以公众教育为己任，须结合国际先进教育理念开展科普展教研实践。动手探究的互动体验设计既是广东科学中心自建馆以来一直遵循的展教设计原则，也成为其最为首要、最为专长的展教设计面向。广东科学中心在近年来丰富的展馆展览设计实践基础上，结合国际先进科学教育理念，将奥本海默建构的科学中心展品的动手互动模式发展为综合调动观众多感官参与、并由感知上升至认知的身心体验完整链条。这种由生理体验到心理状态、行动生成的过程与4e具身心智（具身的、嵌入的、生成的、延展的）理论相契合。这一过程深刻体现了认知根植于身体、发生于环境、延伸于工具、生成于交互的具身认知理念。

  具身性（embodied）设计：自然博物，感官交互—万物皆可互动

  身体与心智密切相关。具身性是心智部分地由宽泛的（外在于神经系统的）身体的结构与功能构成，强调思维是动态的、系统的身心互动的结果。观众在科技馆参观过程中，其思维与科技馆展示情境中的身体紧密相依，表现出身心一体性。认知并非只是在脑神经系统中的表征的操作，认知最初是在活的身体界面上进行的，身体的物理和生理属性，如，身体姿势、肌肉重量、皮肤、感觉器官等，是认知形成的基础条件。观众受到视觉、听觉上的刺激，被展品展示的现象所吸引，移步展品面前，调动更多的身体感官参与展品体验、获得即时反馈，从而形成与展品的互动。

  具身互动体验设计不仅适用于经典的科技馆基础学科展品（如，早期探索馆的展品），在2025年建成开放的“逐梦星辰”“探秘海洋”两大新馆，广东科学中心拓宽了科学中心的展示对象，纳入了先于科学中心出现的科技馆、自博馆、天文馆的展示对象，在更加宏阔的视野下阐释自然、人类、科技、文明四大主题及其相互关系。采用具身互动的展示设计，让原本在天文馆中无法触及的星系天体、自博馆中无缘交互的海洋生物，变得可观、可触、可探、可思。

  如，“逐梦星辰”馆“我们是唯一的吗？”展品用两个具象化的科技馆展品来回答这个问题：①一个装有大圆筒的装置中，一万个珠子代表人类肉眼可见的恒星。其中绿色珠子表示可能存在生命的恒星系统，仅一颗的红色珠子代表已知存在生命的太阳系；②通过望远镜模型可见，可以看到一个像针孔一样的小亮点，代表相对于整个太空，哈勃望远镜一次可观测到的区域大小，但就是在针孔这么小的观测区域内竟包含约一万个星系，而每个星系中都有数以百亿计的恒星。观众在摇动滚筒寻找唯一的红色珠子，透过望远镜观看小亮点的过程中具身地参与互动，基于体验，探寻问题的答案。

  图1 “逐梦星辰”展馆“我们是唯一的吗？”展项

  嵌入性（embedded）设计：海尽枢宇，列星相鉴—空间美学造境

  具身认知视角下，认知过程不仅遵循“身心一体”的具身性原则，而且依赖于认知发生的具体情境，表现为身体置于外部环境中的“嵌入性”，心理过程注定只能在主体大脑外的特定环境中运行--离开了合适的“环境脚手架”，心理过程就无法实现其“设计意图”，或者无法充分发挥其“设计水准”。嵌入性在科技馆展品设计中体现为情境化，以及近年来兴起的、亦是未来发展方向的沉浸式。根据2023年AECOM联合主题娱乐协会TEA（Themed Entertainment Association）发布的《2022全球主题公园和博物馆报告》，博物馆展示的新特点首先便是展示内容更加沉浸化：“博物馆观众的注意力持续时间正在缩短，对独特、吸睛的体验更有兴趣。因此许多博物馆将资金投资在更沉浸式的展示内容上”。

  沉浸式空间美学造境也成就了“逐梦星辰”“探秘海洋”两馆的嵌入性体验。星辰与大海，自古以来便是人类探索与梦想的两大永恒主题，激发着人类的勇气与智慧，共同构成了人类探索未知的磅礴空间。广东科学中心结合前沿科技与艺术表达，在暗环境中打造出极具沉浸感的宇宙与深海世界，以沉浸式体验为舟、科学精神为帆，将宇宙的浩瀚与海洋的神秘精心编织成一幅壮丽的文明图景。通过空间美学的营造，再现星辰与海洋各自展馆的物理、环境特色，通过“海天一色、星桥相连”的布展设计巧妙地将两大展馆进行了衔接，并通过光影、数字交互技术和独特的布展结构，营造出“俯瞰大海，仰望星空”的震撼体验。

  值得指出的是，这种沉浸式设计不仅是将身体置入环境中的嵌入式布展设计，还包括心理层面的体验考量。作为一种心理状态，沉浸（flow）指的是人们在进行某些活动时完全投入到情境当中，集中注意力，过滤掉所有不相关的知觉，在人机互动上，沉浸以在活动中完全专注和活动中被引导出来的心理享受为主要特征。整体暗环境的展厅布展设计不仅吻合海洋、宇宙两大主题的物理环境特性，还减少了无关视觉信息、自动过滤次要干扰（如，手机屏幕、他人动作），迫使观众视线聚焦于展品光照区，促使观众进入沉浸式的心流状态。

  图2 “逐梦星辰”“探秘海洋”双馆布展

  延展性（extended）设计：奇景奇境，多元相遇—数字赋能体验

  延展性是嵌入性的进一步发展。嵌入性关注的是身体与环境之间的依存关系，环境是身体所处的情境，身体与其互动中形成体验、并塑造个体的认知；延展性关注的是身体与环境之间的构成关系，环境不仅是客观的情境，而成为了身体的延展，主体通过对外部环境施加影响，让环境为其分担了一部分工作，从而使环境从仅仅是“存在”转化为了“可用”。所谓延展性，就是说心理过程并非完全位于有机体头脑内部，而是以各种方式向外延展至环境之中。

  这种将技术作为感官延伸的延展认知设计，已不是首次尝试的“初探”，这种延展设计的思路早已贯穿广东科学中心的展览建设实践，进而形成了一种科普展示的设计理念。早在2012年广东科学中心自主研发的 “用眼看世界-科学观察工具展”（获2014年亚太地区科学中心协会ASPAC“最佳展品创意奖”，是国内展览首次获得该奖项），以“看”为切入点，从“看”的需求出发，引出人类为克服视觉局限，发明望远镜、显微镜、夜视镜、内窥镜等科学观察工具，将工具作为身体的延伸，人类主动利用科学观察工具，从而看得更远、更小，看见肉眼无法看见的世界，不断探索新世界。

  图3 “用眼看世界--科学观察工具展”展览现场

  这种将技术工具作为身体延伸的延展认知展示设计理念在今年开放的两大新馆中得到了更深入的应用。在“逐梦星辰”“探秘海洋”两馆中，宇宙、海洋的物理空间在很大程度上是普通观众无法抵达的，也难以用裸眼观看到的，为了展现这些非人类视角下的景象，航天、航空器、深潜器，望远镜、探测仪等科学观察工具，在某种程度上，成为了人类身体的延展，赋能观众超越人类感官，邂逅并体验不曾遇到的奇观。当科普展馆进入智能AI纪元，广东科学中心用数字技术重构认知——用投影创造会呼吸的海洋、用动态捕捉实现人鲸共舞、用体感交互让观众推动恒星命运。研发出多模态感知沉浸式数字交互展示技术，集成激光雷达高精度定位与空间计算、分布式触觉传感阵列及群体行为追踪框架，达成触觉反馈-视觉渲染-声场重建的多维度毫秒级协同响应，构建跨模态感知增强空间，应用于星际漫游、深海环境和生物流体动力学演绎等展示场景，实现多模态感知、实时交互与深度沉浸的融合体验。

  图4 “逐梦星辰”展馆的“星际漫游”剧场

  生成性（enacted）设计：思维火花，智慧星光—动态装置冥想

  具身性强调认知/心智形成的有机体内部（及界面）的生理环境、嵌入性强调有机体外部的物理环境，而生成性强调的则是有机体所处的社会、文化等在世环境。生成性是指构成心理过程的除神经激活模式外，还有整个有机体的活动--心智部分地由有机体对外部世界的作用（以及外部世界对有机体的反作用）构成。生成性强调认知不是一个预先给予的心智对预先给予的世界的表征，而是在“在世存在”（being-in-the-world）施行的多样性作用的历史的基础上的世界和心智的生成,知识不是存储在心智中，而是在世界的交往互动中发展的，任职者身处世界中，与其实践的世界彼此蕴含在相互生成的过程中。这在科技馆展品体验中，也可理解为一种观众基于感官体验和既有经验的意义生成。

  2024年建成开放的“数理万象”展馆以“像科学家一样思考”为核心主旨，并将其集中体现在“思维火花”这一标志性展品的设计上。该展品是一个大型机电艺术装置，位于展馆中央，展馆其他展示内容以此为中心呈辐射状分布。装置由两部分组成，一部分是由2000多颗灯珠组成的阵列，若隐若现，既像大脑轮廓又像宇宙星辰。另一部分是多组可动的机械结构，包括活塞、齿轮、连杆、人偶、机械花、尖端放电装置等，这些机械元件依次运转，并相互影响而形成整体传动的机巧装置，寓意着人类一代又一代的不断努力和探索，迸发出的思维火花，推动着社会进步发展，带领人类飞向更高更远的未来。

  图5 “数理万象”展馆的“思维火花”展项

  可见，生成智能提供了不止于体验的、更加丰富的意义生成。这种意义的生成，是个人体验与既有经验的有机结合，生成的是浇灌了个人过往、结合当下感受、面向未来的，且与个体密切相关的独特意义与价值。这种生成性的设计，对科技馆传播科学思想、弘扬科学精神，由知识灌输到价值引领的转变来说尤为关键。“思维火花”作为该馆的标志性展品，不仅将该馆的核心主旨进行了具象化的呈现与表达，更重要的是，它吸引观众主动构建科学的意义，引发观众关于科学思想与精神等更深层次的科学内涵的反身性思考。这类科学动态雕塑类展品超越了传统科技馆展品再现科学现象的目标和功能，激发观众好奇心与探求欲、激荡观众想象力，是值得进一步挖掘与探索的未来科技馆展品。

  （作者：张娜，系广东科学中心研究员）