一、背景
简介：
空间位于临平科技馆三楼，主题名称为“实验乐园”，面积约120平方米。实验乐园大部分展项为实体非多媒体展项，存在视觉冲击力不强、对参观者吸引力不足等问题。本项目将结合互动多媒体形式，围绕引发科学兴趣核心目标，通过增加体验性、互动性的多媒体装置，让参观者在趣味玩乐过程中触摸科学，体验基础科学的力量和魅力，种下热爱科学的种子。
目标：
以趣味方式激发青少年探索大自然的好奇心，培养面向科学技术领域的创造力，让探索成为本能，让科学成为习惯，聚焦“兴趣”（激发好奇心，为探索而求知）、“思维”（放飞想象力，因想象而生新）、“能力”（培养创造力，以实践引创造）等科普要素。
需求：
（1）符合发展基础学科国家战略需求。为提升基础学科发展，解决国家重大战略需求中“卡脖子”的技术难题，2020年1月15日，教育部制定出台了《关于在部分高校开展基础学科招生改革试点工作的意见》(也称“强基计划”)。“强基计划”主要选拔培养有志于服务国家重大战略需求且综合素质优秀或基础学科拔尖的学生。聚焦高端芯片与软件、智能科技、新材料、先进制造和国家安全等关键领域以及国家人才紧缺的人文社会科学领域。突出基础学科支撑引领作用，重点在数学、物理、化学、生物及历史、哲学、古文字学等相关专业。
（2）围绕“科学兴趣、科学思维、科学方法、科学精神”培养核心科学素养。纵观科学发展史，既是一部先进技术不断取代落后技术的历史，也是一部正确思想与错误思想反复斗争的历史。科学思维包括了解从无到有、从易到难、由简入繁等科学思维原则，学会批判吸收、对比比较、假设验证等科学思维模式，掌握抽丝剥茧、统计分析、分而治之等科学思维方法。互动科趣空间可以通过各种展示方式，指导学生学会在纷繁复杂的事物中找出内在的联系，找出规律性的东西，做学习上的探索者。
（3）以内容为核心，展示为载体，互动为纽带，构建知识+乐趣体验空间。科学内容是互动科趣空间的核心，展示形式、交互形式、软硬件形式等都应该围绕科学内容而服务。没有丰富扎实的科学内容，形式再新颖、手段再先进，展项都是空洞无意义的。科学内容的策划也需要把握好深浅之间的度量。科学内容策划应简单、明了、清晰的展示出核心科学内涵，指出关键科学点，给观众留下进一步探寻的空间。
二、展品内容
数学，物理，化学，生物，地学，天文是自然科学的六大基础学科，强大的基础科学研究是建设世界科技强国的基石。本项目紧扣数学、物理、地理等基础科学，通过互动多媒体等形式，展示出这些基础学科的力量与魅力，从而引发参观者对基础学科的兴趣，在青少年心中埋下一颗热爱基础科学的种子。
走进科学：对科学技术发展史进行展示和讲解，弘扬科学精神、宣传科学思想、提倡科学方法、传播科学知识，引导观众崇尚科学，破除迷信，反对邪教。
数学科学：数学被誉为“科学的皇后”。数学的力量不仅在于它解决问题的实用价值，更在于它能帮助人类拓宽视野。在人类几千年文明史的漫漫征途中，数学就像航海家的罗盘一样，引领我们探索未知的领域，发现更大的世界，是人类文化中深具想象力及美感的一部分。
物理科学：物理是我们认知世界客观规律最重要的工具，是所有工程学科的基础。从电话的发明到互联网络实时通信；从蒸汽机车的制造成功到磁悬浮列车的投入运行；从晶体管的发明到高速计算机技术的成熟等。这些无不体现着物理学对社会进步与人类文明的贡献。
地球科学：地球科学是以地球系统的过程与变化及其相互作用为研究对象的基础学科，包括地理学、地质学、地球物理学、地球化学、大气科学、海洋科学和空间物理学以及交叉学科等。地球科学是个大题目，纵横几万里，上下数亿年，几乎辐射到各个科学领域。
2.1 “走进科学”科普墙
展示主题：
展示科学技术发展史，引导观众走进科学，崇尚科学，破除迷信，反对邪教。
功能描述：
采用投影拼接显示方式，将拼接大画面从前往后投影到墙面上，画面按照“古代科技时代–蒸汽时代–电气时代–信息时代–人工智能时代”历史发展轴，并沿着空间横向轴依次展开，每个时代版块中包含有具有代表性的科学发现、科技发明、科学装置、科学人物等的展示，当用户用交互手柄指向画面中的元素时，元素会运动起来并讲解相关的科学知识。例如，画面中有一个静止的蒸汽机，当用户用手柄指向画面中该处时，蒸汽机就燃烧煤炭，产生蒸汽，并生成电能，并科普蒸汽机的改进者瓦特以及蒸汽时代。又例如：画面中有一个电灯泡，当用户用手柄指向画面中该处时，电灯泡发光，并电灯的原理，发明者爱迪生，以及电气时代。
“走进科学”科普墙
硬件参数：
4000流明激光投影机4台，支架4套；控制主机1台，4通道融合软件，配置为CPU I7，内存8G，固态硬盘128G，Windows10，内置音箱，4套交互手柄。
软件参数：
互动展示软件1套，功能包括实时感应、交互解析、逻辑控制、动画计算、特效渲染等，内容包含“古代科技时代–蒸汽时代–电气时代–信息时代–人工智能时代”20个代表性科学的科学发现、科技发明、科学装置、科学人物（可以是第一发明者，也可以是著名的改进者、首次提出者、代表性人物等）等的展示，具体知识点包括但不限于：
1) 古代科技时代–火药（孙思邈）。
2) 古代科技时代–指南针（沈括）。
3) 古代科技时代–造纸术（蔡伦）。
4) 古代科技时代–印刷术（毕昇）。
5) 蒸汽时代–蒸汽机（瓦特）。
6) 蒸汽时代–蒸汽机车（史蒂芬孙）。
7) 蒸汽时代–蒸汽轮船（富尔顿）。
8) 蒸汽时代–车床（莫兹利）。
9) 电气时代–电磁感应（法拉第）。
10) 电气时代–发电机（法拉第）。
11) 电气时代–电灯（爱迪生）。
12) 电气时代–飞机（莱特兄弟）。
13) 信息时代–计算机（图灵）。
14) 信息时代–虚拟现实（Facebook收购Oculus）。
15) 信息时代–量子通讯（潘建伟）。
16) 信息时代–北斗卫星（孙家栋）。
17) 人工智能时代–人机大战（AlphaGo击败李世石）。
18) 人工智能时代–无人驾驶（特斯拉）。
19) 人工智能时代–意念控制（马斯克）。
20) 人工智能时代–智能机器人（波士顿动力）。
2.2 “百变大师”互动屏
展示主题：
展示数学几何形体之美和几何趣味问答，引发观众对数学科学的兴趣。
功能描述：
大屏幕下方有三个小触摸屏，每个小触摸屏可独立操作，用户在一个触摸屏上，首先选择拍照拍下自己的人脸，然后可以用画笔或者道具给自己的人脸图像修饰，例如粘贴一个卡通胡子，或者佩戴两个卡通耳朵，然后可以将人脸作品输入到大屏幕中的动态几何空间中，这是人脸图像就会出现在一个几何体的多个面上，并且几何体会随时间运动和变化，小屏幕对该几何体提出问题，用户进行选择回答，大屏幕会展示正确答案，几何体随后展开并显示几何体的面数、面积、体积、相似实体等科普知识，产生趣味的互动效果。
“百变大师”互动屏
硬件参数：
65寸液晶显示一体机1台，主机配置为CPU I7 2.0GHz，内存4G，固态硬盘128G，Windows10，内置音箱；22寸电容触摸一体机3台，主机配置为CPU
I5 1.6GHz，内存4G，固态硬盘128G，Windows10，1080pX30fps全高清高分辨率摄像头；千兆6口交换机1套；一体机均采用钣金烤漆机箱。
软件参数：
互动展示软件1套，功能包括实时拍摄、动态编辑、纹理映射、几何变换、动画设计、网络传输等，内容包含10个几何形体的趣味科普展示和问答，具体知识点包括但不限于：
1) 长方体：可展开六个面，问答并展示面数、表面积或体积。
2) 正方体：可展开六个面，问答并展示面数、表面积或体积。
3) 三棱锥：可展开四个面，问答并展示面数、表面积或体积。
4) 四棱锥：可展开五个面，问答并展示面数、表面积或体积。
5) 三棱柱：可展开五个面，问答并展示面数、表面积或体积。
6) 六棱柱：可展开八个面，问答并展示面数、表面积或体积。
7) 四棱台：可展开六个面，问答并展示面数、表面积或体积。
8) 圆柱：可展开三个面，问答并展示面数、表面积或体积。
9) 圆锥：可展开两个面，问答并展示面数、表面积或体积。
10) 球体：不展开，问答并展示表面积或体积。
2.3 “狂热粒子”体感屏
展示主题：
展示物理粒子、物理作用、物理变化等科学知识，引发观众对物理科学的兴趣。
功能描述：
体验者站在屏幕前，系统会用某种粒子以动态方式构建体验者的外形或骨骼，并且粒子外形会随体验者的运动而运动，支持两个玩家，根据不同类型的粒子，会呈现不出同的视觉效果，例如如果是电子，体现电子绕原子核转动，并且会讲解电子的科普知识；如果是中子，就可以展示中子参与控制核聚变过程，即由两个较轻的原子核聚合成较重的原子核的过程，这也是“人造太阳”的重要原理
“狂热粒子”体感屏
硬件参数：
42寸1行4列液晶拼接屏1套，主机配置为CPU
I7 2.0GHz，内存8G，固态硬盘128G，Windows10，音箱1套，拼接器1套；Kinect for Windows 2.0体感摄像头1台；定制墙面支架1套。
软件参数：
互动展示软件1套，功能包括实时感应、骨骼追踪、逻辑控制、物理计算、特效渲染等，内容包含10个物理粒子和物理作用的趣味科普知识展示，具体知识点包括但不限于：
5种物理粒子：
1) 分子：所有物质都是由分子和原子构成的，分子由原子构成。
2) 原子：原子核和原子壁组成，质子和中子组成原子核，电子组成原子壁。
3) 质子：原子核内带一个单位正电荷的粒子，物理学家卢瑟福发现。
4) 中子：一种能使其他物质具有放射性的物质，物理学家查德威克发现。
5) 电子：带一个单位负电荷，物理学家约汤姆逊发现
5种物理作用：
1) 重力：物体由于地球的吸引力而受到的力叫重力。
2) 弹力：受外力作用发生形变，若撤去外力物体恢复原来形状的力。
3) 核裂变：分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。
4) 核聚变：轻原子核结合成较重原子核时释放出巨大能量。
5) 光的反射：光在不同物质分界面上改变传播方向又返回原来物质的现象。
2.4 “地球宝藏”互动桌
展示主题：
展示岩石、矿物、化石、宝石、地球、良渚玉器等知识，引发观众对地球科学的兴趣。
功能描述：
模拟地质考察、化石挖掘、寻找矿藏等趣味互动方式，支持多人同时参与，用户在触摸电子屏幕上用虚拟工具，凿开一块块的石头，石头中的秘密随机出现，石头中隐藏的可能是一个古生物化石，也可能是一个埋藏地底的宝石或矿产，也可能是一个知识彩蛋，当化石或宝石被完全展现后，会展示这种古生物复活的样子，或者这种矿物的科普知识，并科普相关的地球科学知识。
“地球宝藏”互动桌
硬件参数：
42寸液晶2*1拼接一体机1台，主机配置为CPU
I7 2.0GHz，内存4G，固态硬盘128G，Windows10，内置音箱，拼接器1套；定制红外触摸屏1套；一体机采用钣金烤漆机箱。
软件参数：
互动展示软件1套，功能包括动作解析、逻辑控制、交互计算、特效渲染等，内容包含化石、岩石、矿物、宝石（包含良渚玉器）、彩蛋等20个地球科学的趣味科普知识展示，具体知识点包括但不限于：
6种化石（展示化石样貌、复原生物、地质年代等）
1) 三叶虫化石（云南澄江生物群）。
2) 贵州龙化石（贵州兴义生物群）。
3) 鱼龙化石（贵州关岭生物群）。
4) 中华龙鸟化石（辽宁热河生物群）。
5) 披毛犀化石（甘肃和政生物群）。
6) 黄河巨龙化石（甘肃兰州刘家峡）。
12种岩石、矿石和宝石（展示样貌、特征、成因等）
1) 火成岩是什么？（花岗岩）。
2) 沉积岩是什么？（石灰岩）。
3) 变质岩是什么？（片麻岩）。
4) 金属矿物：赤铁矿，钢铁冶金工业主要的原料。
5) 非金属矿物：高纯石英，半导体产业的重要原料。
6) 珍贵宝石–钻石。
7) 珍贵宝石–红宝石。
8) 珍贵宝石–蓝宝石。
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个彩蛋（展示地球诞生、地球结构）
1) 地球诞生：星云假说、太阳系形成、地球形成、月球形成。
2) 地球结构：大气圈、水圈、生物圈、地壳、地幔、地核。
三、展项清单
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序号 |
展项名称 |
展项描述 |
数量 |
单位 |
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1 |
“走进科学”科普墙 |
功能：采用体感互动投影方式展示科学技术发展史，引导观众走进科学，崇尚科学，破除迷信，反对邪教。。 硬件：4000流明高清激光超短焦投影机4台，支架4套；控制主机1台，4通道融合软件，配置为CPU I7 ，内存8G，固态硬盘128G，Windows10，内置音箱，4套交互手柄。 软件：定制互动展示软件1套，功能包括实时感应、动作解析、逻辑控制、动画计算、特效渲染等，内容包含“古代科技时代–蒸汽时代–电气时代–信息时代–人工智能时代”20个代表性科学发现、科技发明、科学装置、科学人物等的展示。 |
1 |
套 |
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2 |
“百变大师”互动屏 |
功能：采用实时拍照、纹理映射和几何计算等方式展示数学几何形体之美和趣味，引发观众对数学科学的兴趣。
硬件：65寸液晶显示一体机1台，主机配置为CPU 软件：定制互动展示软件1套，功能包括实时拍摄、动态编辑、纹理映射、几何变换、动画设计、网络传输等，内容包含10个几何形体的映射、展开、面积、体积等科普展示和问答。 |
1 |
套 |
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3 |
“狂热粒子”体感屏 |
功能：采用体感互动和实时动画方式展示物理粒子、物理作用、物理变化等科学知识，引发观众对物理科学的兴趣。
硬件：42寸1行4列液晶拼接屏1套，主机配置为CPU I7 2.0GHz，内存8G，固态硬盘128G，Windows10，音箱1套，拼接器1套；Kinect 软件：定制互动展示软件1套，功能包括实时感应、骨骼追踪、逻辑控制、物理计算、特效渲染等，内容包含物理粒子和物理作用等10个物理趣味科普知识展示 |
1 |
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4 |
“地球宝藏”互动桌 |
功能：模拟地质考察、化石挖掘、寻找矿藏等趣味互动方式，展示岩石、矿物、化石、宝石、地球结构等知识，引发观众对地球科学的兴趣。 硬件：42寸液晶2*1拼接一体机1台，主机配置为CPU I7 2.0GHz，内存4G，固态硬盘128G，Windows10，内置音箱，拼接器1套；定制红外触摸屏1套；一体机采用钣金烤漆机箱。 软件：定制互动展示软件1套，功能包括动作解析、逻辑控制、交互计算、特效渲染等，内容包含6种化石、12种岩石、矿物、宝石（含良渚玉器）、2种彩蛋等20个地球科学的趣味科普知识展示。 |
1 |
套 |