中小学气象科普教具展品的设计开发要点研究

分析我国气象科普教具展品设计开发现状、列举主要类型，提出内容、形式、技术CMT三要素及设计原则，研究了设计流程并给出实例。提出该方法可使科普内容形式统

一、技术先进，提高气象科普展品体验度和感染力。气象科普教具展品设计要点

一、引言与现状

气象科普是提高社会公众特别是青少年科学认知天气、气候规律的重要途径，是倡导科学方法、弘扬科学精神、普及防灾减灾知识的重要活动，多数国家把青少年作为最主要的科普对象。近年来，气象部门加强对优质气象科普资源的挖掘和高品位气象科普产品、作品的研发，从而形成了为数众多的气象科普教具展品，提高了气象科普品牌的社会效益，推动了气象科普基础设施和气象科普服务能力建设。

就表现形式而言，目前的气象科普教具展品通常可分为传统图文型、多媒体演示型和互动体验型三大类。其中传统图文型的特点是以展板、书籍、小册子为载体，通过静态图文宣传天气、气候等大自然相关知识，是数量众多、技术门槛低的最常见气象科普教具展品类型。多媒体演示型则多以计算机或平板电脑为载体，通过预先制作多媒体PPT、卡通动画、电脑游戏等途径传播气象科普知识，具有易于通过互联网平台推广，能够激发兴趣、吸引中小学生参与的优势，也是现阶段气象科普教具设计研发的主力，北京市气象台科普馆在北京市“社会大课堂”活动中就提供了大量这样的科普展品。此外，综合运用了光、机、电乃至虚拟现实技术的互动体验型气象科普教具展品，则以其综合了参与、体验、互动，集视觉、听觉、味觉、触觉为一体的高科技载体特点，成为了未来设计开发的方向；这一类的代表作有台风体验小屋、四季变化4D动感影院，以及融合了航天和气象知识的冲出大气层模拟体验飞船等设计。

目前，致力于科普产品市场开发的公司企业仍然是国内科普教具展品设计开发的主要力量，但气象科普这一专业科普门类对气象学科的技术背景要求较高，所涵盖的知识点从微观的云水粒子到宏观的大尺度环流，从与生活息息相关的天气预报、穿衣指数，到天气雷达、气象卫星等高科技气象监测装备的原理与应用，再到造成巨大经济损失的干旱、洪涝、台风等气象灾害的机理与防御宣传，气象科普内容数量庞大，可供设计开发的知识点众多，单靠科普开发公司企业一方的力量往往难以抓住重点。如何将这些复杂专业内容和技术加以提炼，概括出简洁明了、重点突出、通俗易懂的科普内容，专门针对中小学生这一重要的气象科普群体设计开发出知识性强、科技体验好，且具有较为和谐艺术氛围的气象科普教具展品就成了气象科普专家、教育专家、科普场馆运营方以及科普产品公司企业共同承担的课题。

二、CMT三要素设计核心原则

“内容、形式、技术（Content，Manifestation，Technology）”是气象科普教具展品设计开发的三大要素。内容C：即设计者要通过教具展品传播的气象科普核心内容，是通过缜密思考与遴选所确定的设计出发点，通常需要由气象科普专家提出。形式M：即选择哪一种表现形式能够更好地为中小学生呈现出气象科普的核心内容，决策过程通常要受到展览场地、布展方式、预期效益、总经费预算等方面的条件限制，通常需要由教育专家和科普场馆运营方研讨确定。技术T：为支撑既定科普内容和呈现形式，所使用的声、光、电等应用技术，同样也受到展品所处环境和设计成本控制的约束，通常由科普产品生产企业主导。

对应于气象科普教具展品设计开发的CMT三要素，内容C有准确选题原则，通常要结合所在地天气气候特点进行，例如在内陆地区的校园去宣传台风灾害防御、在沿海地区宣传干旱造成的农作物减产问题，常常不能与科普受众的实践经验相对接，效果打折扣。形式M有融合创新原则，善于将传统图文、多媒体演示、互动体验三类表现形式借鉴融合，创新出丰富多样的气象科普传递形态。技术T有适度超前原则，在总成本控制的前提下，采用一种或多种技术手段、适当采用一些超前技术来提升科普教具展品的新颖度，例如国内一些科普场馆已经开始尝试赋予展品一些形如二维码、APP等移动互联的特质，将之与手机微博、微信相互关联，形成了一种线上、线下O2O的科普产品新形态。

三、设计流程研究

制定内容C是气象科普教具展品设计开发的起点，确定适当的表现形式M是中间过程，而把构思变为现实的技术T是整个设计开发流程的下游环节但非终点。这是因为，整个设计开发的过程不是简单的串行结构，而是包含了众多选择和反馈的复杂过程。

上图中，从设计开始到内容C的确立阶段遵循准确选题原则，根据预期主题和客观需求在众多的气象科普知识点中梳理出本次选题，经由气象专家进行决策研究。当专家决策选择否定1时认为选题不符合当前预期主题或需求，需要重新进行形式设计；循环至专家决策选择肯定2时形成内容C。

接下来，从形式设计到确定的阶段将遵循形式M的融合创新原则。根据对内容C的研究初步提出可采用的某一种或融合创新的表现形式，经由教育专家和科普场馆运营方组成的专家进行决策。当专家决策选择否定2时认为该表现形式不理想，需要重新设计；当专家决策选择否定3时认为该表现形式无法满足对内容C的诠释且无修改的可能，则质疑并反馈到内容C形成前的专家决策1阶段，直至内容C与形式M相互统一后进入下一阶段。

此后的方案、技术、产品过程将遵循技术T的适度超前原则。通常由来科普产品生产企业的技术专家对技术实现方案进行专家决策，研究采用哪种技术能更好的展现科普内容C并满足形式M要求，当专家决策选择否定4时认为该技术方案不适宜，需要重新提出技术方案；当专家决策选择否定5时认为此前提出的内容C和形式M均无法在当前科技条件下实现，必须否定并重新回到科普选题阶段直至获得肯定并真正确定技术T，加工并形成产品。

以上，气象科普教具展品的设计开发从概念性的选题开始，先后经历了3个大阶段（内容C、形式M和技术T）、11个步骤，期间面临3次专家决策、8种不同的选择，最终实现了由概念到物化产品的整个流程。此外，由于气象科普选题众多、繁简各不相同，对一些简单气象科普产品的设计开发，也可根据实际需求跳过其中一些步骤，但总的来说依据这一流程开发的气象科普产品能否具有内容形式相互统一、技术先进、投资效益最优化等特点。

四、实例分析

具有一定规模和影响力的科技展馆通常会安置一些大型互动体验型科普设备来提升参观者的参与感。如中国科技馆、铁道博物馆内安装的模拟动车组体验车厢，就属于这类深受来访者喜爱的互动体验产品。“冲出大气层”模拟飞行体验类气象科普展品的设计概念，就与模拟动车组体验车厢相类似。

起初，科普产品设计组提出一组对较为宏观气象科普知识的选题，包括对台风、大气层、全球气候变暖等三种选题提交气象专家决策，专家否定了不易于把握的全球气候变暖科普选题，将台风、大气层确定为两个不同的内容C进入形式设计。形式设计阶段，教育专家和科普场馆运营方对两个内容C均给予了肯定，同时提出了采用互动体验型提高科普对象参与感的总体要求。在技术实现阶段，科普产品生产企业的技术专家对台风内容的设计提出了否定意见，其原因是根据该选题及其互动体验的形式要求，在技术实现过程中必然要采用到大型送排风、喷淋设备，对于科普馆内的噪音控制、上下水路、进出气流均提出了较高的要求，且对于科普对象，尤其是中小学体验者还具有一定的危险性；反馈到选题层面协商后确认放弃。对于大气层内容的技术设计，科普产品生产企业的技术专家提出了体验方舱的机电控制技术，结合对舱内多媒体同步演示技术，在模拟飞船穿越大气层过程中传播气象科普知识的技术T，后经反馈并修改形式M为多媒体演示型兼互动体验型。从而实现了对大气层科普选题的总体设计，能够在短短十余分钟内让科普体验者在体验方舱内以模拟飞船发射、升空、飞行、到达的体验视角，获取到对流层、平流层、中间层、电离层、外层的大气层相关知识和虚拟多媒体景象，最后在回眸蓝色地球的画面中到达空间站，结束科普体验旅程。

五、小结

校园是专门培养新时期现代化建设人才的基地，是气象科学普及教育的重要领地。设计开发中小学生喜闻乐见的气象科普教具展品，是气象科普工作者理应承担的重要工作任务之一。气象科普工作者把握“内容、形式、技术（CMT）”三要素，遵循准确选题、融合创新、适度超前的原则完成气象科普产品的设计流程，是确保内容与形式相互统一、技术先进，提高气象科普展品感染力，更好地宣传气象科普知识的有效技术途径。

参考文献：

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