“夜空中的星”

——定制版3D打印星球燈

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：喻紅

項(xiàng)目成員：李培猛 何帆 呼斯勒 劉鵬勇

指導(dǎo)教師：任秀華

摘要：科普衍生品是科技館科普文化產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是連接科技館與大眾的紐帶。本項(xiàng)目梳理了國(guó)內(nèi)外科普?qǐng)鲳^衍生品的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了科技館衍生品設(shè)計(jì)原則。科技館衍生品是以場(chǎng)館教育使命和展品為依托，針對(duì)不同參觀人群設(shè)計(jì)的具有科普性、功能性和藝術(shù)性綜合特征的科普文化產(chǎn)品。本項(xiàng)目自主開發(fā)與設(shè)計(jì)的“定制版3D打印星球燈”是一個(gè)懸浮式的家用小夜燈，也是展示星球地貌與色彩的教育展品。家居電器與藝術(shù)品的結(jié)合，符合現(xiàn)代人追求精致生活的理念，也實(shí)現(xiàn)了多感官的教育體驗(yàn)。

一 項(xiàng)目概述

（一）研究背景

科技館科學(xué)普及的作用和教育功能日益重要，催生并發(fā)展了自己的科普文化與產(chǎn)業(yè)。科普衍生品將科學(xué)、藝術(shù)、生活融為一體，成為科技館科普文化產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。[1]觀眾通過衍生品把科技館里的體驗(yàn)延伸到日常生活中。目前科普衍生品還未形成可借鑒的設(shè)計(jì)原則與標(biāo)準(zhǔn)，故本項(xiàng)目進(jìn)行衍生品的文獻(xiàn)梳理，以期獲得可供借鑒的設(shè)計(jì)原則與標(biāo)準(zhǔn)，并以定制版3D打印星球燈加以說明。

（二）研究方法與技術(shù)路線

本項(xiàng)目主要運(yùn)用文獻(xiàn)分析法和實(shí)驗(yàn)法，通過對(duì)國(guó)內(nèi)外科普衍生品發(fā)展現(xiàn)狀的研究，結(jié)合科技館特征，總結(jié)出科技館科普衍生品開發(fā)原則。再根據(jù)總結(jié)的開發(fā)原則與方法，設(shè)計(jì)星球燈科普衍生品案例。最后對(duì)作品進(jìn)行評(píng)估，總結(jié)項(xiàng)目核心理念。綜上所述，本項(xiàng)目的研究方法與技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 研究方法與技術(shù)路線

二 研究?jī)?nèi)容

（一）科普衍生品的意義

科技館屬于博物館的范疇，具有展品收藏、科學(xué)研究和教育傳播的屬性。科技館科普衍生品是指與場(chǎng)館的展品或展教理念相關(guān)的衍生產(chǎn)品，具有延續(xù)參觀體驗(yàn)的意義。

第一，教育延續(xù)。科普衍生品是具有教育意義的商品，游客們可以通過購(gòu)買商品獲得商品附帶的教育價(jià)值。

第二，對(duì)展品的補(bǔ)充。科技館通過展品展示科學(xué)知識(shí)、引發(fā)觀眾對(duì)科學(xué)的興趣等，衍生品同樣可以實(shí)現(xiàn)展品的部分功能，并能突出藝術(shù)感和功能性，因此衍生品是對(duì)展品的重要補(bǔ)充。

第三，延續(xù)與展品交互的體驗(yàn)樂趣。博物館和科技館從靜態(tài)的藏品展示場(chǎng)館逐步發(fā)展為具有可交互、帶來愉快學(xué)習(xí)體驗(yàn)過程的場(chǎng)館。場(chǎng)館開發(fā)交互式衍生品，能夠讓參觀者延續(xù)與展品交互體驗(yàn)的樂趣。

第四，場(chǎng)館的代表性。科普文化衍生品往往帶有獨(dú)特的場(chǎng)館印記，可以是內(nèi)容的獨(dú)特性，也可以是博物館的標(biāo)志。這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單且獨(dú)特的方式，可以滿足游客們炫耀他們參觀過這里的需求。

第五，場(chǎng)館使命的延伸。場(chǎng)館也有自我驅(qū)動(dòng)力，希望能通過某些介質(zhì)將自己的理念和使命感傳達(dá)給觀眾。比如挖掘了地區(qū)的歷史、文化自豪感。

（二）國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

科普衍生品是科普?qǐng)鲳^的映射，一系列可以激發(fā)孩子想象力、創(chuàng)造力的衍生品也是教育孩子的重要課程。

1.重視技能建設(shè)

展品的目的是激發(fā)孩子的創(chuàng)造力，所以衍生品店選擇的產(chǎn)品也是基于開發(fā)兒童動(dòng)手操作技能而開發(fā)設(shè)計(jì)的。科技館鼓勵(lì)孩子們動(dòng)手實(shí)踐的學(xué)習(xí)方式，科技館科普產(chǎn)品讓孩子繼續(xù)鍛煉動(dòng)手操作的學(xué)習(xí)能力，是一種技能建設(shè)。[2]

2.重視產(chǎn)品的迭代

美國(guó)每年都會(huì)舉辦不同規(guī)模的衍生品推介會(huì)，衍生品推介會(huì)大多由展覽供應(yīng)商舉辦。這些展覽的供應(yīng)商專門了解了他們科普?qǐng)鲳^客戶的需求，使他們的產(chǎn)品能不斷更迭實(shí)現(xiàn)排他性，同時(shí)符合衍生品發(fā)展趨勢(shì)。

3.與科技場(chǎng)館展品或展覽相結(jié)合

科技館的經(jīng)典展品和特色展覽是禮品開發(fā)的靈感來源。通過與展品的互動(dòng)激發(fā)觀眾好奇心，進(jìn)而促進(jìn)觀眾主動(dòng)學(xué)習(xí)展品中所蘊(yùn)含的科學(xué)知識(shí)和科學(xué)精神。展品或展覽主題的延伸可以有效地激發(fā)觀眾對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)同感。場(chǎng)館必須激發(fā)思維并追溯到科技館的展品來幫助促進(jìn)和鼓勵(lì)客人保持好奇心。[3]

4.突出傳統(tǒng)科技

我國(guó)古代科技智慧聞名中外，專家們通過查閱歷史文獻(xiàn)和實(shí)踐探索還原古人的智慧，精心打磨一件件展品和衍生品。因工藝精湛且具有紀(jì)念價(jià)值其常被用作文化交流的禮品。

5.突出文化藝術(shù)特征

從國(guó)內(nèi)博物館衍生品目前的社會(huì)認(rèn)知狀況來看，科普文化衍生品集中在文化藝術(shù)的延伸，探索博物館藝術(shù)教育，促進(jìn)博物館藝術(shù)教育的發(fā)展上，提供一個(gè)讓觀眾認(rèn)識(shí)和了解博物館文物的契機(jī)。

三 研究成果

（一）衍生品設(shè)計(jì)原則

經(jīng)過對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的梳理，及對(duì)科普?qǐng)鲳^的衍生品發(fā)展現(xiàn)狀、產(chǎn)品特征、場(chǎng)館經(jīng)驗(yàn)及發(fā)展趨勢(shì)的綜合考量，本項(xiàng)目提出科普?qǐng)鲳^衍生品是以科普?qǐng)鲳^教育使命和展品為依托，針對(duì)不同參觀人群而設(shè)計(jì)的具有科普性、功能性、藝術(shù)性綜合特征的科普文化產(chǎn)品。

具體來說，科普性包含教育功能（知識(shí)、技能）和展品的延伸功能（展品或展覽、可交互、多感官刺激）；功能性包含紀(jì)念功能和實(shí)用功能（吃、穿、用、玩）；藝術(shù)性包含趣味性（有趣、色彩、造型、風(fēng)格）、潮流或經(jīng)典、個(gè)性化以及情感的激發(fā)。

綜上所述，科技場(chǎng)館衍生品設(shè)計(jì)原則包括科普性、功能性和藝術(shù)性，如表1所示。

表1 科技場(chǎng)館衍生品設(shè)計(jì)原則

（二）星球燈的設(shè)計(jì)與展示

1.星球燈概述

“定制版3D打印星球燈”是一個(gè)懸浮式的家用小夜燈，也是展示星球地貌的教育展品。星球與燈具的結(jié)合，使觀眾有“夜空中的星”的情感帶入，并使家居小電器與藝術(shù)品相結(jié)合，符合現(xiàn)代人追求精致生活的理念。雙色燈光選擇和無(wú)極變光的電路設(shè)計(jì)滿足了不同場(chǎng)景和個(gè)人喜好的需求，觸控式開關(guān)、內(nèi)置鋰電池和低功耗電路使燈具擺脫了有線的障礙，促成了優(yōu)質(zhì)的用戶體驗(yàn)。該產(chǎn)品主要由照明球體（浮子）和磁懸浮基座兩部分組成，系統(tǒng)框如圖2所示。

圖2 定制版3D打印星球燈系統(tǒng)

（1）照明球體（浮子）

將3D打印球體燈罩和照明系統(tǒng)內(nèi)置于球體，使球體完整、美觀和有趣。①懸浮燈罩內(nèi)置LED照明電路和可充電鋰電池，通過觸摸開關(guān)控制照明系統(tǒng)的開關(guān)與模式切換。②3D打印球體燈罩。利用精準(zhǔn)的3D打印技術(shù)，燈罩還原星球表面地貌紋理。打印材料使用可生物降解無(wú)毒聚乳酸（PLA）材料，并具有食品安全性。還原星球地貌紋理，可在視覺和觸覺上更有真實(shí)感，達(dá)到多通道感官教育目的。

（2）磁懸浮基座

小夜燈底座設(shè)計(jì)為反饋式閉環(huán)磁懸浮系統(tǒng)，照明燈體（浮子）內(nèi)置強(qiáng)力磁鐵，保證穩(wěn)定懸浮，使該展品具有科學(xué)性和趣味性。磁懸浮系統(tǒng)的應(yīng)用，使臺(tái)燈漂浮于半空中并且能夠自轉(zhuǎn)，極大地提高了家居用品的觀賞性和科技感。

2.設(shè)計(jì)方案

本項(xiàng)目依據(jù)科普性、功能性和藝術(shù)性所開發(fā)，以期從人們的情感上激發(fā)對(duì)產(chǎn)品知識(shí)點(diǎn)的關(guān)注。該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)科普星球地貌、顏色等科學(xué)知識(shí)的科普性；實(shí)現(xiàn)作為家用燈具的功能性；實(shí)現(xiàn)造型獨(dú)特的藝術(shù)性和懸浮狀態(tài)下的情感激發(fā)。

（1）科普性

通過前期的調(diào)研和權(quán)重分析最終選擇星球紋理、色彩作為本項(xiàng)目主要展示的知識(shí)點(diǎn)。

第一，3D打印還原紋理特征。3D打印是有效實(shí)現(xiàn)小規(guī)模和定制生產(chǎn)的手段。首先，本項(xiàng)目根據(jù)星球的三維模型數(shù)據(jù)，設(shè)置合理的打印參數(shù)，如壁厚、支架和打印速度等，得到適合本項(xiàng)目的星球燈外殼，并對(duì)燈罩紋理進(jìn)行適當(dāng)修改，如去除支架并打磨光滑。

第二，主色調(diào)燈光還原星球色彩。色彩是對(duì)產(chǎn)品的最直觀感受之一。本項(xiàng)目還原星球主色調(diào)，輔以特征紋路，直觀表達(dá)星球色彩特征。本項(xiàng)目中的星球燈主色調(diào)由燈光決定，特征紋路由手繪上色。

（2）功能性

觀眾對(duì)星球最感性的認(rèn)識(shí)是夜空中隱約可見的星星。因此本項(xiàng)目將這種點(diǎn)點(diǎn)星光的特征延伸到生活中常見的發(fā)光體中，即照明工具——黑夜中的燈。

本項(xiàng)目在白天時(shí)為觀賞藝術(shù)品，夜間可為照明工具。照明的功能由照明電路實(shí)現(xiàn)，該照明系統(tǒng)由雙色/多色LED燈、觸控開關(guān)、可充電鋰電池及無(wú)極調(diào)光電路等部分組成。

（3）藝術(shù)性

從藝術(shù)性角度出發(fā)產(chǎn)品應(yīng)具有觀賞性和趣味性。色彩和造型特征能迅速引起人們的關(guān)注和情緒帶入。因此我們突出星球的色彩和紋理，寫實(shí)的同時(shí)增加了藝術(shù)的美感，使產(chǎn)品具有吸引力。

首先，紋理觸摸。本項(xiàng)目對(duì)星球表面紋理、表面的光滑度、視覺明暗美感做了適度的改善，使產(chǎn)品具有吸引力。月球、地球、水星、火星均構(gòu)造了凹凸紋理，在觸覺上給人以沖擊體驗(yàn)。

其次，個(gè)性化趣味體驗(yàn)。該產(chǎn)品提供個(gè)性化自主裝配體驗(yàn)。觀眾可自主組裝星球燈，并為星球燈手繪上色。星球燈由燈罩、內(nèi)置照明電路、磁鐵、懸浮基座4個(gè)模塊組成，學(xué)生在輔導(dǎo)員的引導(dǎo)下組裝完成完整產(chǎn)品。整個(gè)過程操作簡(jiǎn)單又有教育意義。

最后，科技融合。產(chǎn)品通過懸浮裝置體驗(yàn)互動(dòng)性及變化性，可以激發(fā)觀眾的好奇心，從而增強(qiáng)觀眾對(duì)產(chǎn)品的持續(xù)力，激發(fā)人們對(duì)產(chǎn)品的科學(xué)技術(shù)和知識(shí)點(diǎn)的關(guān)注。

木星利用光敏顏料在紫外燈照射下才能顯示顏色的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了木星的紋理變化，增加了科技感。

（三）作品展示

本項(xiàng)目的產(chǎn)品融合了科普性、功能性和藝術(shù)性，月球、地球、火星、木星的星球紋理和色彩見圖3、圖4、圖5、圖6，懸浮特征見圖7、圖8。

圖3 月球展示

圖4 地球展示

圖5 火星展示

圖6 木星展示

圖7 月球懸浮展示

圖8 水星懸浮展示

四 總結(jié)與思考

（一）創(chuàng)新點(diǎn)

1.總結(jié)科技館衍生品設(shè)計(jì)原則

本項(xiàng)目通過綜合梳理國(guó)內(nèi)外科普?qǐng)鲳^的衍生品發(fā)展現(xiàn)狀、產(chǎn)品特征、場(chǎng)館經(jīng)驗(yàn)及發(fā)展趨勢(shì)，總結(jié)并提出了科技場(chǎng)館衍生品的內(nèi)涵和設(shè)計(jì)原則。科技場(chǎng)館衍生品是以科普?qǐng)鲳^教育使命和展品為依托，針對(duì)不同參觀人群設(shè)計(jì)的具有科普性、功能性、藝術(shù)性綜合特征的科普文化產(chǎn)品。

2.開發(fā)具有觸摸感的星球產(chǎn)品

目前市面上有各類關(guān)于星球的商品，大多以平面貼圖的形式呈現(xiàn)星球特征。沒有開發(fā)出擁有八大行星紋理觸感的產(chǎn)品，而星球表面紋理對(duì)于立體科普星球知識(shí)是非常有必要的。因此本項(xiàng)目做創(chuàng)新性嘗試，利用3D打印技術(shù)的優(yōu)越性，制作行星集的3D作品——星球燈。

3.開發(fā)個(gè)性化磁懸浮組裝產(chǎn)品

通過模塊化的產(chǎn)品組件，讓觀眾動(dòng)手制作屬于自己的磁懸浮產(chǎn)品，從而學(xué)習(xí)磁懸浮技術(shù)的原理，讓科技簡(jiǎn)約化。

（二）應(yīng)用價(jià)值

本項(xiàng)目中的3D打印星球燈案例，基本驗(yàn)證了科技場(chǎng)館衍生品設(shè)計(jì)原則的可行性與合理性，實(shí)現(xiàn)科普性、功能性和藝術(shù)性三項(xiàng)特征指標(biāo)的同步。

為科技館衍生品的開發(fā)設(shè)計(jì)提供借鑒依據(jù)。本項(xiàng)目給出科技場(chǎng)館衍生品設(shè)計(jì)原則一覽表，并通過案例的設(shè)計(jì)與開發(fā)驗(yàn)證設(shè)計(jì)原則，供他人評(píng)判與借鑒。

本項(xiàng)目成果可用作承載星球色彩和隕石坑知識(shí)的教具。通過視覺、觸覺等多感官刺激與互動(dòng)引起了觀眾對(duì)產(chǎn)品所蘊(yùn)含的科學(xué)知識(shí)和科學(xué)技術(shù)的關(guān)注，優(yōu)化科技場(chǎng)館的延伸體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了科技場(chǎng)館衍生品的教育功能。

（三）思考

在本項(xiàng)目的案例開發(fā)中，3D打印技術(shù)和磁懸浮技術(shù)本身的不成熟和不穩(wěn)定，以及個(gè)人能力的限制，導(dǎo)致產(chǎn)品的外形和穩(wěn)定性均有所欠佳，與真正的產(chǎn)品還有很大的差距。合格的產(chǎn)品需要保證安全性和穩(wěn)定性。

另外，國(guó)外衍生品產(chǎn)業(yè)包括場(chǎng)館的內(nèi)驅(qū)力、與供應(yīng)商的合作、設(shè)計(jì)專家的開發(fā)、衍生品中心的導(dǎo)覽設(shè)計(jì)及員工培訓(xùn)等，擁有完整的產(chǎn)業(yè)鏈和成熟的經(jīng)營(yíng)模式，也有相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜叶ㄆ诎l(fā)表研究成果。而我國(guó)仍處于衍生品開發(fā)初級(jí)階段，在各方面都比較薄弱，還有很長(zhǎng)的路需要探索。

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[1] 楊媛媛：《科技館科普文化衍生品開發(fā)探究》，《科技視界》2016年第9期。

[2]Natalie Hope McDonald，“Toys，Toys and More Toys-The Most Popular Plush at Children's Museums，”Souvenirs，Gifts ＆ Novelties，2016（11）.

[3]Natalie Hope McDonald，“Jewelry and Art-How Museum Gift Shops Are Standing Out with Accessories，”Jewelry，2015（5）：102-110.