各种展览都有展品。不同的展览中，展品的展示目的是不同的。科技馆的每件展品都是为了实现某种教育目的而设置的。这种教育目的是展品设计的原始依据。一件好的展品首先必须具有明确的教育目的。目前，科普展品在设计时基本上是以传播知识为主的。在这样的前提下，每个展品所要表达的具体内容可以千差万别，但是都有自己特定的教育目的。展品，是科技馆进行科普教育的一种特殊语言。
按照不同的展示目的，可以大致将展品分为以下三类。
1．“实物或模型类”展品，以介绍基础知识和某些常识为目的，这类展品是科技馆的重要内容，目前占据一定比重。如：《巨杉》，《电子器件》，《轮胎》，《福特汽车》，《垃圾柱》等。这类展品多采用实物静态展出的形式，但需要配以较为详细的文字说明，否则观众不可能对展品背景做深入了解，从而达不到设计的教育目的。
2．“原理类”展品，主要向观众介绍某一科学或技术原理，包括前沿科学和高技术的原理。
这类展品又可分为“科学原理”和“技术原理”两种。
传播科学原理的展品如：《彩色的影子》，《声聚焦》，《沙摆》；
传播技术原理的展品如：《四连杆机构》，《滚球》，《光纤通讯》。
3．“技术类”展品，主要向观众介绍一种技术或让观众体验一种技术的应用，包括高技术及其应用。如：《飞行模拟器》，《虚拟乐队》，《人民币防伪技术》，《传感器技术》，《磁悬浮列车》，《物流系统》，《会说话的机器人》等。
一．科普展品的展示目的设计
展品设计，首先要明确教育目的。因为这将直接影响展品的结构、外形、材料等诸多因素。展品教育目的设计应该是展品设计的第一步，而且是非常重要的一步。
科普展品的教育目的要明确，不能似是而非或去迎合部分观众的不合理要求，可有可无的展品宁可不要。
如：展品《掰腕子》，做了一个蒙皮半身假人，有的干脆只有一支胳膊，展品内部结构完全看不见。虽然有些观众乐于在那里和“他”较劲，但是这个展品到底要告诉观众什么呢？作为体能测试项目，缺少准确性；作为科学原理项目，缺少科技含量。有一种解释，“得让青少年观众有释放体能的地方”。这种解释似乎过于勉强。常州恐龙园在室外开设游乐项目，倒是释放体能的好办法，其中不少是科普性质的，而且有些还另收费，票价不菲。
科普展品《掰腕子》
有的展品涉及“属相与星座”。属相与星座究竟有没有对应关系？这种关系有没有科学考证？这样的展品既不是科技馆必须的，也不是急需的，在没有找到可靠的科学依据之前，慎重为好。展品设计不要“赶时髦”。《虚拟哈哈镜》，利用虚拟现实技术，将观众的变形成像投射在大屏幕上。其现象与哈哈镜类似，制造成本却高出若干倍。这样的展品既没有把虚拟现实技术的原理讲清楚，又没有把这种技术的特点突出出来，就这种技术的应用来说，展品表达的也不是主要方面，这样的展品宁可不要。
一件科普展品的教育目的不宜过多。
中国科技馆的《汽车模拟驾驶》展品，设计教育目的有四个：①学习驾驶技术；②体验驾驶汽车的感受；③进行交通安全常识教育；④介绍汽车卫星导行系统（GPS）。在学习驾驶技术过程中，使用三幕合一，展品处于“被动驾驶”状态；在体验驾驶感受过程中，三幕分别使用，展品处于“主动驾驶”状态。并要求视景系统采用仿真技术实现。由于追求过多的教育目的和过于完美的技术手段，有些环节技术难度较大，总体效果反而不好。实际使用中，①、④两个目的基本上没有实现。由于要求过高，反而影响了②、③两个目的的正常实施。许多观众不了解展品的技术含量，误认为只不过是一个放大了的游戏机。
科普展品的教育目的定位要准确，内容不宜过深、过窄、过偏。
展品的教育目的主要应该由展品来完成，而不是主要靠工作人员的讲解。如果可能，观众就不会阅读说明牌,一个好的互动展品应足够简单，因此人们无须先被告知怎么做。不要使展品的价值完全地依赖于说明牌（注意，不是不要说明牌）。
为了实现教育目的，科普展品设计时重点应该突出。
如：中国科技馆的展品《飞机姿态操纵原理》，设计教育目的是让观众了解飞机的左右副翼和三个尾翼在控制飞行姿态中的作用。
由于飞机模型做得非常漂亮，观众的主要注意力集中在飞机整体上，直接影响了对副翼和尾翼的观察，结果喧宾夺主。这个展品另一个缺点是响应太慢。由于设计时过分追求飞行姿态与副翼、尾翼动作的对应关系，每个动作都要经过大量计算，造成响应时间过长，观众等不及，以为展品出了故障，或反复按动按键，或扫兴离去。
中国科技馆《飞行姿态操纵原理》展品
如果把飞机做成下图所示骨架，只留副翼和尾翼，就能把观众的目光吸引到目标上。如果计算系统不要求那么精确，只要达到示意效果，则响应速度会快得多。
《飞行姿态操纵原理》机身改造示意图
展品《太空剧场》，设计教育目的是向观众介绍宇航员在失重状态下的生活和工作情况，从而让观众了解在失重状态下，人类将面临的许多意想不到的问题。因此，展品演示的内容不应该过分追求故事情节的完整性和连续性，而应该突出表现失重状态的特殊性。这一点应该在脚本设计时予以重视，并在展品研制过程中不断予以强调。
展品的结构要为实现教育目的服务。为了完成教育目的，展品结构上的关键部位应该给予高度重视。如展品《幻象》，要么在旁边放置一个手电筒，当观众想了解原理时，可以利用手电筒照亮，看清内部结构（香港科学馆就是这样做的）；要么在展品前方开一个可动窗口，当观众想了解原理时，可以按电钮使窗口打开，几秒钟后自动关闭。展品的结构、造型都要为实现教育目的服务，哪些地方在哪些场合应该封闭，哪些地方在哪些场合应该暴露，在结构设计时应该认真考虑。
反映景象合成技术的展品很多。有的做成《无水鱼缸》，有的做成《卖火柴的小女孩》。在一些其他展览会上，还有利用这一原理做成表现人文内容的，如上海规划展览馆做成反映解放前南京路景象。如果为了解释原理，就应该使内容越简单越好，否则观众被故事或华丽的布景吸引，而不会去注意展品的结构。
展品的操作方式应为实现教育目的服务。一个小小的“疏忽”，会使展品实现教育目的大打折扣，甚至导致失败。如：展品《频闪动感造型》，是一个创意很好的项目，设计目的是介绍视觉暂留现象造成的错觉效果。因此应该使观众很方便地将动、静两种情况进行对比。展品使用了由延时继电器控制的常闭开关。观众按下按钮后，展品中的转盘按照事先设定的时间间隔自动旋转，频闪灯自动闪光，此时可以看到视觉暂留形成后的效果。但是由于实验前观众并不知道展品要演示什么，因此对静止状态没有印象。以为就是让看一下频闪灯造成的效果，或者认为展品中的橡皮管就是一直在动作，展品的设计目的因此没有实现。当观众很多时，按钮会被不停地按动，转盘几乎没有停下的可能。即便是一、两分钟时间，观众也没有等待的耐心，多数人不会想到停下后会是另一种情景。实际上只要去掉延时继电器，将常闭开关换成常开开关，问题就可以解决。为了更好地实现教育目的，可以考虑增设几个按钮，分别控制转盘几个不同的转速。当转盘转动较慢时，观众可以看到橡皮管不动；转速加快，橡皮管开始不连续地动作；只有当转速达到某一特定值后，橡皮管才会连续动作。另外可以考虑增加一个控制频闪灯的按钮。
中国科技馆《频闪动感造型》展品
有些技术型展品，往往一个展品包含了若干技术原理。为介绍这种技术或让观众体验这种技术，做成一个展品是可以的。但观众对其原理可能弄不清楚。这时应考虑增加一个或几个过度性展品作为“台阶”。如展品《磁悬浮列车》，整体展示，不仅让观众看到它的外形，并且让观众坐上去体验一下它的感受，使人们对磁悬浮列车有一个宏观认识，是必要的。但是，只有这一认识还很不够。这一技术融合了磁悬浮原理、自动控制原理、直线电机原理等，要让观众真正了解它，应该在这一展品旁边增加几个辅助展品，如《直线电机原理》、《磁悬浮原理》等。
中国科技馆《磁悬浮列车》展品
展品应便于管理，尽量降低运营成本。
如果一个展品正常运行时必需一个以上工作人员守护，它的教育目的将很难实现。中国科技馆的展品《飞行模拟器》，运行时一般情况下需要3个工作人员，一个充当“飞行员”，一个负责控制室的设备，一个维持现场秩序，运行成本过高，结果只在中央首长参观时才运行，普通观众难得接触。
中国科技馆《飞行模拟器》展品
二．科普展品的展示方式设计
展示方式包含两个方面，一是展品完成教育目的的方式方法；二是展示环境为展品完成教育目的服务的方式方法。
展品的部分结构有时与环境融为一体，这时展示环境变成展品的一部分。有人称之为“场景化设计”。如：要展示热带雨林的相关知识，必须创造一个热带雨林的环境，因为绝大部分观众不可能到过热带雨林。这时，热带雨林环境已经不是布展场景，而是展示内容，是展品的教育目的所要求的。这时也可以采取其他方式展示，如简单地用版面文字、图象、多媒体或虚拟现实技术等，但效果显然要差得多。在经费充足的情况下，采用“场景化”设计是必然的选择。需要注意的是，展示环境设计应该为展品或展区的教育目的服务。东京的日本科学技术馆这一点给人印象非常突出。在基础学科传统展品区域，环境布置十分一般，似乎就是我们常说的“摆摊”方式。每件展品的外表也并不刻意去美化。这些展品依然很受欢迎。而在能源、材料、环境等展区，环境布置则显然花费了不少心血。而且越是比较死板的展品，环境布置越是显得华丽。作者的目的十分明确，展品本身已经具有很强的吸引力时，环境仅是烘托作用，用不着过分渲染；展品本身吸引力不强，只好适当依靠环境的艺术魅力把观众吸引过来。其实这是不得已而为之。离开教育目的去谈“场景化”设计，甚至把“场景化”设计作为一种新的设计理念来推崇，会造成误导。
上海科技馆《热带雨林》展区
人们比较熟悉的展示方式是陈列。这种方式源于博物馆，已经延续了几百年。随着科技进步，许多新的展示理念和展示技术为展品研制和布展提供了崭新的视角。
目前科技馆的展品在表现某些科学或技术原理时，通常采用以下一些手段（这里不讨论全部展示手段，只是举出其中几种）：
1． 用实验方法真实地再现事物过程；科技馆的许多原理型展品是从学校的教学实验移植而来的，这些展品实际上在重复某些教学实验，尽管外形和结构上与同样的实验设备有很大差别，但实验的基本条件被保留下来，如《压板》。
中国科技馆《压板》展品
2．用模拟手段演示事物原理；如：《月球漫步》。
中国科技馆《月球漫步》展品
3．采用仿真技术；仿真技术是利用计算机模拟实际环境进行科学实验的技术，一般以视觉和听觉为主要感知。如：《飞行模拟器》。
4．采用虚拟现实技术；如：《虚拟排球》。
目前业内针对科技馆展品的特点有以下几种提法：动手型，参与型，体验型，操作型，互动型，交互型等等。其中动手型和操作型意义相近，参与型和体验型意义相近，互动型和交互型意义相近。这三种提法似乎反映了科技馆展品发展的三个阶段。在科技馆诞生初期，人们刚刚突破传统的博物馆的陈列展示方式，以让观众动手操作展品为特征，科技馆体现了一种全新的教育理念。可以触摸的展品激发人们对科学的兴趣，开阔视野，增长知识。可以说动手型展品是科技馆展品的初级阶段。随着时间的推移，科技馆的教育理念也在发展。观众已不满足于简单地摆弄展品，要求进一步体验科学，接近科学，理解科学。科普展品进化到“参与型”。这时观众成为展品的一部分。只有观众参与进来，展品的教育目的才能实现。目前科技馆许多展品属于这种类型。这类展品虽然允许观众参与，但不允许观众违反“操作规程”，当观众以不同方式参与时，展品只会按照设计者事先安排的程序演示，不会响应观众的操作。当历史进入新世纪后，随着科技发展和社会进步，促使人们在更深层次上寻求自我完善。科技馆教育理念也随之进入一个新的阶段。展品不再仅仅以传播知识为目的，而且要传播科学思想、科学精神、科学方法。“互动型”展品应运而生。互动型展品是能与观众相互作用的展品。观众以不同的方式作用于展品，展品会对观众做出不同的响应。这种展品带有“智能”的味道，或者说是“智能型”展品的初级阶段。
有时，同一教育目的可以用不同的方式来表达。如：《机翼升力》，风洞就有好几种，利用吹风机也可以，还有直接用机翼断面形式的。究竟采用那一种方式，要很好研究。使用风洞和整机模型，起落效果较好，但对于揭示升力产生的原理来说，不够直观。使用吹风机与机翼断面配合，比风洞效果好，因为它把观众的注意力集中到机翼断面上。直接利用机翼断面，并且把机翼断面用透明材料制作，在机翼断面插入一根透明管子，在管子里面放置一个很轻的小球，当气流通过机翼表面时，由于上下压差的作用，小球将从管子下端向上移动，这样的结构能够比较明确地把机翼升力产生的原理表达出来，便于观众理解，因此是一种比较理想的设计（见《新加坡科学馆机翼升力》展品）。但是，由于机翼较小，鼓风机功率有限，因此机翼上、下表面压差较小，小球不动。为了增加压差，必须把机翼断面做的很厚，这给气流形成造成困难（机翼和风泵增大，于是体积、噪音都同时增大，展品变得十分臃肿）。为了解决这一矛盾，简洁的办法是把内管加长，使其伸出机翼下表面。然而这并不是理想的解决方案。因为实际飞机在飞行时，只是机翼上下表面的气流产生升力。因此，寻找一种更合理的解决方案，是展品完善时需要考虑的问题。同一教育目的在有几种不同表达方式的情况下，要选择其中的最佳方案，不要为了避免“雷同”或表示“创新”，舍本逐末。
新加坡科学馆《机翼升力》展品
有时，同一种表达方式用在不同展品上，它所起的作用不同，也应根据具体情况进行分析。如：凹面镜成实像原理，用在《幻象》展品中，主要是向观众介绍这种方法的光学原理，这时应将内部结构让观众能够看到。用在其他展品上，这只是一种展示手段，就没有必要把结构暴露出来，而应该突出其他要表现的主题。又如，景象合成技术，用在《无水鱼缸》这类展品中，主要介绍这种技术本身的原理，应该让观众看到展品内部实景及产生虚象的结构；而在展品《太空剧场》这类展品中主要介绍宇航员在太空的生活和工作情况，就没有必要非让观众去看展品的内部结构，此时如果那样做，反而会喧宾夺主，分散注意力。
展品《是你还是我》，《白天黑夜》，都用了半反半透镜，这两个展品都是介绍半反半透镜在光源亮度不同时，会产生不同效果，因此应该让观众能够看到内部结构，特别是半反半透镜的位置和灯光亮度变化情况。比较而言，《是你还是我》结构简明，主题突出，易于观众学习。展品《窥视无穷》，是介绍平面镜多次反射原理的。在这个展品中，半反半透镜不是重点，但为了让观众了解多次反射原理，应该将有关部分的结构暴露出来。由于展品的教育目的不同，对半反半透镜的结构要求不同，暴露的部位和程度也不相同。
三．问题研讨
1．为了达到教育目的，科普展品的结构是否可以在保证原理表达准确的前提下，不采用真实的实验技术，即所谓“作假”？这是一个值得研究的问题，似乎不能一概而论，需要具体问题具体分析。
展品《语音识别》，是介绍语音数字化及语音合成技术，而这种技术目前尚不成熟，因此实现起来有较大难度，尤其在科技馆，观众南腔北调，周围的环境噪声又很大，实现起来难度更大。如果采用“作假”的办法，则会变得轻而易举：在“机器人”耳朵里装一个麦克，在它的嘴里装一个扬声器，利用无线遥控装置，由隐藏起来的工作人员去回答观众的问题，工作人员的声音经过技术处理，再由“机器人”“说”出来，这样，“机器人”可以与观众对答如流。然而，这样展示给观众的绝对不是“语音识别”技术。这种做法无疑是一种误导，或者说得严重一点，这是一种科学的欺骗。因此，像《语音识别》这类技术尚不成熟的内容，要么实事求是地反映当前的技术水平，要么暂时不上。决不能采取“以假乱真”的办法哗众取宠。
陀螺的进动性，是指高速转动的陀螺受到与转动轴垂直的外力矩作用时，陀螺转动轴将向外力矩方向旋转的现象。这时陀螺将给外力矩一个反作用力矩。中国科技馆的展品《陀螺》，由于在关键部位采用了模拟手段，观众通过横棒给陀螺加载外力矩时，实际上横棒只是触发了左右两个行程开关，观众的手感受不到反作用力，因此展品反映的科学原理是不准确的。这种在展品关键部位采用不恰当手段的做法，直接给观众造成一种错觉，就是陀螺受到外力矩作用时，没有反作用力矩存在。这是不符合事实的。因此展品在这一点上传播的是错误知识。这种做法是不应该的。
《陀螺的进动性》展品
展品《波浪发电》，设计教育目的是向观众介绍利用波浪的能量来发电。由于水位差不大，因而模型“水轮机”转速不高，发出的电力很小，带亮几个发光二极管有困难，在找不到合适的小发电机的情况下，采用了模拟技术。当观众按下按钮后，造波机工作，水槽里开始出现“波浪”，当波浪冲击“水轮机”模型并使它开始转动后，由控制电路给电，代表“水电站”的发光二极管亮起来，表示水轮机已经带动发电机发出了电。整个过程从原理上说，没有任何科学性或知识性错误。观众看了演示之后，可以大致了解这种波浪发电装置的工作原理，教育目的基本完成。美中不足的是，发光二极管不是真的由水轮机发出的电点亮。这种“作假”，不影响展品实现教育目的，应该允许。
《波浪发电》展品
2． 展品的体量是否越大越好？
美国加州科学中心生命世界展区有一个《人体工程》展品，是一个名叫Tess的巨人，长约15米，头可转动，眼睑可开合，脸部肌肉可活动，内脏是裸露的，可以看见心肺的跳动，右腿可伸屈，且内部结构裸露，可以看见肌肉的构造及血管、神经的走向，右手拇指可活动，左手臂可抬起，当左手臂抬起时，场面十分壮观，据说造价要100多万美圆。究其展示目的，不过是人体结构的基础知识。这个展品的缺点是明显的。他需要一个相当于小厂房的空间；观众必须站在二层的回廊上才能看到全貌；他一旦出现故障，整个展厅只好关闭；他一旦运行，耗费不小。
《人体工程》展品
香港科学馆的《能量穿梭机》纵穿四层展厅，有几十个传动装置，运行时会发出各种不同的响声，十分壮观。这个展品的缺陷也是明显的。观众真想看清楚每个环节，必须在每一层停留足够长的时间，因为不一定人到球也到；运转噪音无法避免，对其他展品的参观是个严重干扰源；运行成本也不小；一旦出现故障，将给观众留下很深不良印象。究其展示目的，不过是一些传动机构以及机械能转换。
《能量穿梭机》结构示意图
即使不去计较制造成本，这样的展品也有必要质疑。
3． “系列” 展品是否必须？
利用虚拟现实技术，可以做成许多不同的展品，如《虚拟乐队》、《虚拟排球》、《虚拟射门》、《虚拟绘画》、《虚拟摔跤》、《虚拟哈哈镜》等等。就其实质来说，以上展品属于同一类型，它们虚拟的都是现实中可以实现的（乐队、排球、射门、绘画等）内容。或者说它们补充了现实（现场）中缺少的部分。这样的展品只能使观众体验虚拟现实技术的部分应用，而不能清楚地告诉观众虚拟现实技术的工作原理或其他应用。其结果是为观众提供了一个纯粹休闲娱乐场所。虚拟现实技术更有价值的应用是使现实中并不存在或不可能实现的事物“变成”现实。如：虚拟手术，地心漫游等等。而这方面的展品是缺项。这样的“系列”不能算是“主题”。类似的系列还有机器人系列、体能测试系列、模拟器系列等等。这种系列是否必要？在经费相对紧张时，与其搞成这种系列，倒不如将同类展品的多种展示方式作为备份方案，在展品或展区更新时使用。
4． 关于展品创新
展品创新需要“灵感”，需要突发奇想。事先提出许多“框框”，会限制思考。然而，并不是所有的“奇想”都能形成展品。一旦准备实施，就要冷静下来，按照科技馆的功能、特点来审视它是否可行。目前的创新多指在原有基础上对展品的表达方式、结构或外观进行改造。在这一过程中，要特别关注展品的教育目的。如果改造之后还不如原来的效果，不仅不能叫做创新，而且应该说是一种退化。
对展品的局部改造是否属于创新，应该有一个客观评估。其中重要的一条就是改造后的新展品在实现原有教育目的方面比老展品有哪些进步。例如展品《反重力镜》，观众参与时，需要将身体重心移到隐藏在镜子后面的一条腿上。不少人由于缺乏经验，很不习惯。如果在镜子背后加一个把手，观众会很自然地把重心移动过来。这一小小的改造，却体现了以人为本的设计思想。这是一种创造。一个小小的把手，谁都会做，可贵在于人人能做却没有人想到去做的事，有人想到了。展品《机器人乐队》，要表现的是机器人，而不是乐队，重点应该放在机器人的特点、结构、应用、工作原理、制造技术等方面。如果搞成三、五个蒙皮佳人，每人一种乐器，变成一个真正的乐队，乐曲又不是他们真正演奏出来的（播放录音），这种改造有什么意义？如果这也叫创新，那么还可以做成《机器人跳舞》、《机器人摔跤》等等。移植或改造中的创新，应该认真分析原有展品的缺陷，找准创新点。
5． 对创新展品应该“宽容”
原始创新是指创意创新。这种创新难度较大。一个好的创意出现有时几个月，有时甚至几年。一个新的创意从产生到形成展品，尽管在设计、研制过程中认真考虑了各种因素，最后还会出现这样那样意想不到的问题，需要经过多次反复修改和完善。这个过程是正常的，是可以理解的，也是应该允许的，因为“第一个”实际上是“样机”。何况新建馆往往处于“倒计时”状态下，样机连试运行的时间都没有，就要面对观众。美国探索馆的许多新展品摆在展厅，用半年时间听取观众意见，观察运转状况，并不断修改、完善，最后才定型。我们不能要求观众客观地对待“样机”，他们并不知道这是样机。而业内同仁也像普通观众那样对“样机”横加指责，就不好理解了。同对待任何新生事物一样，对待“样机”要有一颗“宽容”的心，善意地帮助它改进。这样才能鼓励人们勇敢地创新，才有利于新展品的诞生。这时真正需要体现“以人为本”的精神。对于提出并接受样机研制任务的人们来说，就需要做好“挨骂”的思想准备，不要企望人们的“宽容”，勇敢地面对不该发生的一切，坦诚正视样机的缺陷。光荣永远属于开拓者。
总之，展品设计最重要的是教育目的设计，展品研制最重要的是要准确地实现教育目的。这是展品是否成功最根本的标准。有些展品是比较成熟的，如：《无源之水》，《隐身术》，《锥体上滚》，《倾斜的房屋》等。这些展品不仅教育目的明确，结构简单，而且具有一定的启发性，能够激发人们的求知欲望，促使人们去思考问题，并在一定程度上揭示了某种科学的思维方法，观察方法，是值得提倡的。
今后的展品，由于其教育目的可能会转向以传播科学思想、科学方法为主，其展示形式和展示方法会发生很大变化。但是展品设计的规律是不会改变的。教育目的将永远是科普展品设计的首要因素。
【作者】中国科技馆刘锡印（2003年）
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