基于虛擬互動的場館展品信息傳播模型構建*——以哈佛自然歷史博物館“生命進化之樹”虛擬互動展品為例

翟俊卿 毛天慧

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基于虛擬互動的場館展品信息傳播模型構建*——以哈佛自然歷史博物館“生命進化之樹”虛擬互動展品為例

翟俊卿 毛天慧

（浙江大學 教育學院，浙江杭州 310028）

近年來，隨著公眾對博物館要求的提高、虛擬現實技術的日益發展，運用現代數字化技術提升展品的創造力與吸引力，激發參觀者的學習興趣與熱情，已成為當今博物館尤其是科技類博物館的必經之路。虛擬現實技術以其先進的動態影像、沉浸式的體驗特征、豐富的交互作用成為科技館進行科學創新與傳播的重要手段。文章從虛擬現實技術在科技館中的展品應用出發，通過剖析美國哈佛自然歷史博物館中“生命進化之樹”虛擬互動展品，借以“5W傳播模式”探究虛擬互動的場館展品信息傳播要素，探索其如何促進參觀者與虛擬展品進行深度交互，構建基于虛擬互動的場館展品信息傳播模型。

虛擬現實技術；虛擬互動展品；信息傳播

一虛擬現實技術與科技場館

隨著終身學習、全面學習和學習型社會等概念逐漸深入人心，人們開始將關注的焦點從學校的正式學習轉向科技館、水族館、植物園、動物園等場所的非正式學習。與此同時，隨著社會的不斷發展、博物館基礎設施建設的不斷完善，公眾對博物館的要求也在不斷提高。運用現代數字化技術提升展品的創造力與吸引力，激發參觀者的學習興趣與熱情，已成為當今博物館尤其是科技類博物館的必經之路。傳統的博物館單純以靜態展品為主，通過文字介紹和講解員解說的方式進行信息傳遞。但是，隨著技術的進步，傳統的信息傳遞方式已經無法滿足公眾日益多元化的參觀學習需求。虛擬現實技術（Virtual Reality，VR）的成熟，促使場館設計者可以創設出集視、聽、觸覺為一體的虛擬環境，讓參觀者可以通過設備與虛擬環境進行交互，從而產生逼真的體驗和感受[1]。可見，虛擬現實技術無疑使得場館中信息的傳播方式變得煥然一新。

虛擬現實技術是目前計算機信息科學中的前沿學科，是整個信息科學領域中的新興技術。它以視頻技術為基礎，根據特質進行信息資源的三維建模，創造出一個具有高度真實性的虛擬環境，可以為用戶創造出“身臨其境”的感覺，為用戶在探索世界時由于種種不便造成無法直接觀察的事物提供了觀察條件。正因為虛擬現實技術具有多感知性、創造存在感、自主性和交互性等特點[2]，以其為發展方向的數字化展示方式現已成為博物館的主流，數字媒體藝術的運用為展品提供了多種展示形式，改變了以實物為主、輔以圖片及模型進行說明的傳統展品形式。這些先進的多媒體動態影像、互動媒體、虛擬現實等技術，讓虛擬現實儀器模擬出真實化的場景，雙向交互替代了枯燥的單向傳達，為參觀者提供了更為人性化及個性化的展示服務[3]。

二哈佛自然歷史博物館“生命進化之樹”虛擬互動展品

進化是生命科學中的核心概念，但公眾對進化的概念理解較為模糊。在西方，由于宗教信仰等原因，人們對進化概念的接受度較低，再加上博物館項目存在著互動時間短、靜態陳述和動態過程結合困難等問題，如何向公眾傳達進化這一復雜的科學概念成為博物館的一項重要挑戰[4]。“生命進化之樹”虛擬互動展品是哈佛自然歷史博物館中極具代表性的一個展品[5]。它成功地將大量科學數據以可視化的方式展現出來，從而為進化概念的學習提供了一種有效的互動方式。該展品共包含70000個物種生命的進化過程，以大型科學數據庫和先進的視覺化技術作為支撐，通過圖像縮放互動接口，在多點觸控屏幕上探索物種進化的歷程。參觀者從35億年前的生命起源處開始，用自主觸控的方式在屏幕上緩慢移動，最終可以觀看到目前世界上現存的眾多物種是如何進化而來的。

圖1 “生命進化之樹”多點觸控屏幕

“生命進化之樹”虛擬互動展品主要利用了名為DeepTree的互動式桌面應用系統。DeepTree是一個用以展示70000個物種間譜系關系進化樹的可視化互動應用，包括三個部分：①主要展示區，允許參觀者縮放和移動整個進化樹。該區域利用分形原理布局算法，當參觀者縮放時就會有物種進化分支出現。分形設計能夠降低視覺提示的復雜度，充分描述龐大的物種數量。分形設計有別于傳統靜態描述，后者往往通過限制物種數量來簡化進化樹承載的信息。②一幅沿屏幕右側開始出現的滾動圖片，它包括了一個含有200個物種的集合，用來表示重要的進化種群。當畫面展開后，系統會自動標識物種在樹中的位置。③與第二部分相關的一個功能，參觀者可以比較圖像中任意兩個物種，一旦通過點擊將其激活，系統就會自動顯示這兩個物種共同的祖先。如果參觀者想進一步了解這些物種的族譜，可以從另一屏幕看到和它們相關的、簡化后的進化樹，其中含有描述這兩個物種出現差異的時間信息和進化標志。

三 “生命進化之樹”虛擬互動展品的信息傳播要素

虛擬互動展品作為傳播方式的一種，目的是實現對信息的有效傳遞。美國耶魯大學Harold Lasswell教授提出了5W信息傳播模式：Who（誰）、say What（說了什么）、in Which channel（用什么媒介）、to Whom（向誰說）、with What effect（產生什么效果），用來描述信息傳播的主要要素[6]。5W信息傳播模式反映了組成信息傳播過程的5個要素，具體包括：

1 傳播主體

傳播主體是整個傳播活動的起點，負責確定傳播過程，搜集、篩選和梳理所需要傳播的信息，同時制定相應的傳播策略[7]。近年來，科學傳播不再局限于單一的主體，而是呈現出通力合作的趨勢。在“生命進化之樹”虛擬互動展品案例中，傳播主體需要內容提供方、硬件提供方和內容制作方共同合作，如表1所示。多方參與的傳播主體體現了在引入新興技術后，科技館的傳播主體呈現出行業之間整合發展、內容資源高度聚集的特點。

表1 科技館虛擬互動展示中的各個傳播主體

2 傳播內容

科技館的傳播內容一般是最基本的科學知識，也就是科教知識元敘事[8]。在動態虛擬互動展品中，科學知識不再以簡單的文字或圖片等形式出現，而是以復雜的圖像文本與視音頻有效結合的形式呈現給參觀者，加入3D技術后的虛擬現實技術還能營造出遠勝于視頻的逼真場景。更重要的是，參觀者對知識的感知需要調動其視覺、聽覺和觸覺一起進行互動。在互動的過程中，參觀者可以對傳播內容進行主動的選擇與控制，通過與屏幕交互來積極參與整個探究過程，因此改變了傳統的被動接受科學知識的狀態。此外，傳播內容的敘事角度也發生了一定變化——傳統的文字或圖片往往采用第三人稱的敘述方式，而虛擬現實技術帶來的人機互動更適合采用以參觀者視角為第一人稱的敘事場景。

“生命進化之樹”虛擬互動展品依托于大數據的優勢，使得70000個物種資料成為參觀者自由選擇學習的對象。同時，傳播內容的動態設計與科學知識有效結合，可以吸引參觀者的注意力，增強展品的可視性和互動性。如在“查看物種關系”和“尋找物種”兩個功能組塊中，參觀者點擊后，屏幕上就會出現從進化樹上一個物種節點飛向另一個物種節點的畫面，飛翔時間視種間關系的遠近而定。這樣的動畫效果不僅生動有趣，還有助于參觀者根據飛翔時間的長短來判斷種之間的關系，促進他們對進化概念的理解。可見，將科學實踐和理論知識的客觀內容與參觀者的主觀視角相結合，能夠激發參觀者對科學的興趣，參觀者所感知到的不僅僅是媒介內容，更是一段基于科學知識和實踐的元敘事內容。在人機交互的過程中，參觀者通過探究性學習，實現對元敘事內容的發散，最終改變對科學知識的認知，實現展品信息的傳播目的。

3 傳播媒介

虛擬互動展品主要以人機交互的方式完成對科學知識的客觀傳播，而基于虛擬現實技術的人機交互媒介一般具有沉浸性的特征。沉浸式媒介的沉浸效應主要包括感知系統的沉浸和行為系統的沉浸[9]。其中，感知系統的沉浸往往包括參觀者在視覺、聽覺和觸覺上的沉浸。虛擬互動展品可以通過建模和可視化技術，在感知系統上影響受眾對信息的接收。行為系統的沉浸則體現在虛擬互動展品對參觀者表達系統（如行為、語言等）的影響。“生命進化之樹”虛擬互動展品在感知系統的沉浸上主要通過視覺和觸覺，讓參觀者在多點觸控屏幕上通過點擊進化樹或拖拽功能滑塊來獲得文字和圖片信息。在感知系統的沉浸上，設計者需要把握參觀者的知識接受邏輯。如參觀者在查看某一類物種進化的過程后，設計者通過為他們提供“查看物種關系”的功能模塊，引導他們對概念進行遷移，以深化他們對概念的理解。而在行為系統的沉浸上，設計者需要把握參觀者的行為操作習慣。如在某一環節知識結束進入下一環節時，設計者需要考慮參觀者之間可能存在的操作沖突，以及由此對認知帶來的負面影響。因此，在“尋找物種”等環節中，設計者采用滑塊拖拽而非觸控響應的互動方式，以留給參觀者充足的討論決策時間，并通過相互交流來增強他們對進化知識的理解。

4 受眾

在虛擬互動展覽中，參觀者通過多點互動屏幕可以自主查看并探索生物進化的整個流程，從而獲得直接的科學經驗。在此過程中，科學知識仍然以體系化的方式呈現，但參觀者不再像傳統方式那樣被動接受，而是主動地將知識建構成個人的經驗性認知。這就需要設計者在設計虛擬互動時充分考慮參觀者的認知特點和心理狀態，從而實現信息傳播的目的。

“生命進化之樹”虛擬互動展品的設計者為了讓參觀者能夠主動地將觸摸屏幕所展示的知識邏輯轉化為個人的認知，從參觀者的認知心理出發對其進行了有效的引導[10]。具體引導策略包括：①通過有吸引力的展示屏幕和活動，來吸引參觀者的注意；②通過界面功能設計，讓參觀者在學習中進行概念遷移；③利用滑塊拖拽觸控，促進參觀者之間的合作互動行為。事實上，利用滑塊拖拽觸控可以將參觀者個體之間的行為聯系起來，從而達到更大范圍的社群傳播目的，如表2所示。

表2 “生命進化之樹”虛擬互動展品中通過設計實現傳播目的舉例說明

5 傳播效果

傳播效果指的是傳播活動對受眾在思想觀念和行為方式等方面產生的影響。是否達到傳播的效果體現了整個傳播活動的質量。從目的上看，傳播效果不僅直接體現在受眾個體上的直接傳播，還有二級傳播。二級傳播指的是信息到達受眾后，并不意味著結束，受眾之間的交流、受眾觀念改變后外化的行為因素都會影響并傳遞給更多人，從而產生社會效果。

參觀者在操作“生命進化之樹”虛擬互動展品之后，其對物種進化概念的理解較之前有了顯著提高，說明基于虛擬現實技術的互動展覽具有良好的傳播效果。而參觀者的概念轉變會通過語言和行為的外化，影響到其之后的日常生活及與他人的相處。

四基于虛擬互動的場館展品信息傳播模型

參照“5W”信息傳播模式，場館中虛擬互動展品的信息傳播實際上是由傳播主體通過虛擬互動展品到達參觀者的過程。傳播主體將科學理論與實踐知識融入到虛擬互動展品中，虛擬互動展品再將這些知識信息傳遞給參觀者。基于虛擬互動的場館展品信息傳播過程往往會受到一些因素的干擾，這些干擾因素分為外部和內部兩個部分：外部干擾因素主要源于展品所處的外界環境，如展品在場館中陳列的位置、展品自身的可互動性，以及其他游客的干擾等；內部干擾因素主要源于參觀者自身產生的逆反信息，也就是個體在接觸、接受信息傳播的過程中，采取了與傳播主體愿望相反方向的態度[11]。逆反心理可能與傳播本身有關，也可能和個體心理有關。如高強度的刺激雖然能在瞬間引起參觀者的關注，但有時也會造成過猶不及的效果。同時，傳播過程中的信息流動方向也可以從參觀者流向傳播主體，即對信息的反饋。通過反饋，傳播者可知曉參觀者是否真正接受了預期所要傳播的知識信息。反饋直接或間接地反映了參觀者的信息接收動機、需求和心態，也為設計者如何調整虛擬互動展品中的技術和設計元素提供參考。

“5W”信息傳播模式實際上和虛擬互動展品信息的基本傳播模式所表達的內容是一致的，本質上都是設計師通過虛擬互動展品向觀眾傳播展品背后所承載的科學知識，兩者只是在形式上有所不同。基于此，本研究將“5W”信息傳播模式結合干擾和反饋后，構建出基于虛擬互動的場館展品信息傳播模型，如圖2所示。

圖2 基于虛擬互動的場館展品信息傳播模型

在基于虛擬互動的場館展品信息傳播模型中，傳播主體將科教知識元敘事通過大數據、設計及其它技術封裝在虛擬的展示中。虛擬互動展品的沉浸性特征，使它能夠通過感官系統的沉浸與行為系統的沉浸兩種方式影響參觀者的心理機制與行為機制，從而將科學知識轉化為認知經驗并內化吸收。在虛擬互動展示中，受眾之間還可以相互交流，最終使得信息在社群中得以廣泛傳播。此外，信息的反向流動決定了參觀者可以將接收到的信息反饋給傳播者，并由傳播者借此檢驗傳播的效果。而在這一過程中，信息的傳播會受到參觀者自身因素、傳播因素及其它外界因素的干擾。

借助基于虛擬互動的場館展品信息傳播模型，設計者可以了解基于虛擬互動的場館展品信息是如何傳播的，更重要的是，傳播主體尤其是內容提供方和內容制作方可以了解到信息的傳播過程中會受到哪些因素的影響，從而進一步探索如何利用參觀者的心理機制和行為機制、源自參觀者的反饋來不斷完善展品，解決內部和外部干擾因素對參觀者學習造成的影響。

[1]張燕,梁濤,張劍平.場館學習的評價:資源與學習的視角[J].現代教育技術,2015,(10):5-11.

[2]張永春.虛擬現實技術在博物館的應用探討:兼談浙江省博物館虛擬展覽的創建過程[J].中國信息界,2010,(7):31-34.

[3]疏梅.基于兒童用戶體驗的地質博物館數字化展示設計:以安徽地質博物館為例[J].蘭州工業學院學報,2016,(1):87-91.

[4][8]周榮庭,黃鉞,丁獻美.基于沉浸式媒介的科技館科學傳播模型建構與對策[J].自然科學博物館研究,2016,(3):22-27.

[5]Horn M S, Phillips B C, Evans E M, et al. Visualizing biological data in museums: Visitor learning with an interactive tree of life exhibit[J]. Journal of Research in Science Teaching, 2016,(6):895-918.

[6][7]劉鵬飛,張艷芳.科技信息傳播功能解析——以“5W”傳播模式為例[J].情報科學,2012,(1):40-43.

[9][10]Block F, Wigdor D, Phillips B C, et al. FlowBlocks: A multi-touch UI for crowd interaction[A]. Association for Computing Machinery Symposium on User Interface Software and Technology[C]. Massachusetts: Association for Computing Machinery, 2012:497-508.

[11]黃洋.博物館信息傳播模式探討[J].博物館研究,2012,(2):3-7.

編輯：小西

Information Communication Model based on the Visualization of Interactive Exhibits in Museums——Investigating the “Interactive Tree of Life” Visualization at Harvard Museum of Natural History

ZHAI Jun-qing MAO Tian-hui

Nowadays, with the increasing public demand for museum development and the advancement of Virtual Reality (VR) technology, it is indispensable for museums, especially science museums, to apply modern digital technology in the interest of promoting the quality of museum exhibits and inspire visitors’ learning. With its advanced dynamic images, immersive experience characteristics and rich interaction, VR technology has become a useful tool for museums to develop science communication and to promote exhibit innovation. This paper investigated the practical application of VR technologies in museums based on the case of the interactive Tree of Life visualization at Harvard Museum of Natural History. Meanwhile, the present article analyzed the communication elements of this interactive information visualization exhibit with “5W communication model”, so as to look into its organization in promoting deeper interaction between visitors and virtual exhibits. Moreover, the information communication model based on interactive information visualization exhibit was built in the paper.

virtual reality technology; interactive information visualization exhibit; information communication

G40-057

A

1009—8097（2018）04—0061—06

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.04.009

本文受浙江大學中央高校基本業務經費“家庭旅游體驗及收益研究”（項目編號：2017XZA228）、浙江大學文科教師教學科研發展專項項目“科普工作者的職業身份認同”（項目編號：104000-541903/023）資助。

翟俊卿，副教授，博士，研究方向為非正式情境中的科學學習，郵箱為jqzhai@zju.edu.cn。

2017年6月1日