教育心理學視角下的科技館展品研發(fā)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)

趙志敏

[摘 要]科技館展品研發(fā)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)利用信息化手段促進科技館展品研發(fā)工作效率和水平的提升，本文從教育心理學中知識學習理論和建構(gòu)主義學習理論的視角出發(fā)，探討了科技館展品研發(fā)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)的功能設(shè)計與教育心理學理論的結(jié)合，以此為指導，改進系統(tǒng)的功能設(shè)計，提升用戶學習效果。

[關(guān)鍵詞]科技館 展品研發(fā) 知識學習 建構(gòu)主義

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，國家、社會、公眾對科普的需求日益提高，科技館展品設(shè)計研發(fā)方式、效率發(fā)展的不平衡不充分與科技館觀眾日益增長的科普需求的矛盾日益突出?；诂F(xiàn)代信息技術(shù)，如云計算、大數(shù)據(jù)、實時通訊、遠程會議、圖形圖像、三維仿真等，科技館研發(fā)了一套展品研發(fā)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個互聯(lián)網(wǎng)平臺，科技館參觀者、展品設(shè)計人員、展品管理人員等均可以使用，集設(shè)計、研發(fā)、管理等功能于一體，該平臺無論從設(shè)計、應(yīng)用等均包含了教育心理學的理念，本文試從教育心理學中的知識學習理論、建構(gòu)主義學習理論的角度進行分析。

一、知識學習理論視角下的科技館展品研發(fā)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)

1958年，英國科學家、哲學家波蘭尼提出了“顯性知識”（明確知識）和“隱性知識”（緘默知識）的知識形態(tài)。所謂顯性知識（explicit knowledge）是指用“書面文字、圖表和數(shù)學表達的知識”，通常是用言語等人為方式，通過表述來實現(xiàn)的。隱性知識（implicit knowledge）是指尚未被言語或其他形式表述的知識，是“尚未言明的”或者“難以言傳的”知識[1]。

中國工程院院士謝友柏教授認為，現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計是基于知識的設(shè)計，有別于過去基于經(jīng)驗的設(shè)計。在知識表達的研究中，依然存在著對于很難準確完整表達的知識中存在的模糊性和不確定性問題，這些知識包括非正式的、難以表達的，如經(jīng)驗、技巧、技能以及個人的靈感、直覺、洞察力、價值觀和心智模式等[2-5]?？萍拣^展品的設(shè)計在某種程度上也是一種現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計，同樣也是基于知識的設(shè)計，這類知識既有顯性的知識，又有隱性的知識，帶有模糊性、主觀性、隨意性，知識建模的難點和關(guān)鍵就是將這類知識概念化地表示出來。

展品研發(fā)一般包括策劃、藝術(shù)、機械、電控、軟件等專業(yè)設(shè)計及制作人員共同設(shè)計的幾個環(huán)節(jié)。在展品研發(fā)過程中，策劃人員提出一個展品創(chuàng)意，提出展品互動形式設(shè)計和展示效果、展覽安全設(shè)計等一系列要求，在設(shè)計和制作期間需要與各專業(yè)設(shè)計人員頻繁地溝通交流，盡量避免展品的制作環(huán)節(jié)中出現(xiàn)設(shè)計缺陷。由于展品研發(fā)具有前瞻性、創(chuàng)新實驗等特性，簡單的語言和文字交流很難明確表達全部的設(shè)計細節(jié)，因此由于需求不明確而造成的設(shè)計過程中頻繁返工的情況屢屢出現(xiàn)。

結(jié)合知識學習理論及展品研發(fā)過程中的種種弊端，中國科技館展品研發(fā)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)探索了一種將設(shè)計各方及各個環(huán)節(jié)的顯性知識和隱性知識概念化地表示出來的知識建模方式。

（一）通過最新計算機技術(shù)手段，最大程度實現(xiàn)顯性知識、隱性知識概念化

科技館展品研發(fā)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)具有展品構(gòu)件編輯、展品拼裝、仿真演示等功能。選取通用素材庫中的構(gòu)件，設(shè)計三維場景，借助虛擬場景中的光、電、磁，以及各種機械運動效果的仿真演示，模擬用戶與展品的互動實驗等。這種展品設(shè)計的方式已經(jīng)融入了最新的計算機仿真技術(shù)，不僅將展品設(shè)計所需要的顯性知識，例如展品尺寸、顏色、原理等快速表現(xiàn)出來，而且還試圖將隱性知識，例如成品是否美觀、觀眾與展品交互是否和諧流暢等純靠文字、語言難以表達的內(nèi)容表現(xiàn)出來。

（二）通過在線實時溝通交流，最大程度提升隱性知識的表達效率

科技館展品研發(fā)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)還具有在線協(xié)作設(shè)計、在線展示和展品資料管理等功能。在線協(xié)作設(shè)計是多人組成的工作群組，通過互聯(lián)網(wǎng)觀看同一個三維虛擬場景，在這個場景下每個人都可以同步觀看展品的拼裝和演示過程，并可以實時進行交流討論，這種實時、頻繁的在線交流，遠超過以往定時、定期的面對面交流討論，有利于激發(fā)諸如難以表達的如經(jīng)驗、技巧、喜好以及個人的靈感、直覺、洞察力等想法的快速交換，最大程度地提升隱性知識表達的可能性和效率。

二、建構(gòu)主義學習理論視角下的科技館展品研發(fā)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)

20世紀80年代，教育心理學領(lǐng)域發(fā)生了一場革命，產(chǎn)生了建構(gòu)主義的學習理論。建構(gòu)主義反對對學習者灌輸知識，認為學習是學習者在一定的情境，即社會文化背景下借助學習共同體（包括學習者及其助學者，例如教師、專家等）的幫助，利用一定的工具，通過意義建構(gòu)的方式獲得。建構(gòu)主義學習理論強調(diào)了社會文化背景、人際間的協(xié)作活動、意義建構(gòu)等內(nèi)容，因此建構(gòu)主義學習理論認為學習環(huán)境的四大要素分別是“情境”“協(xié)作”“會話”及“意義建構(gòu)”?！扒榫场敝笇W習環(huán)境中的情境必須有利于學習者的意義建構(gòu)，“協(xié)作”是學習過程中人與人之間的交流與合作，“會話”是協(xié)作過程中的不可缺少的交流環(huán)節(jié)，是達到意義建構(gòu)的重要手段之一。“意義建構(gòu)”是整個學習過程的最終目標，其中的意義是指事物的性質(zhì)、規(guī)律和事物之間的內(nèi)在聯(lián)系[6]。

在展品研發(fā)過程中，科技館展品研發(fā)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)通過設(shè)定三維虛擬場景、搭建多方溝通交流和設(shè)計在線平臺等手段實現(xiàn)了知識的意義建構(gòu)。

（一）搭建虛擬情境，實現(xiàn)知識的有意義建構(gòu)

建構(gòu)主義學習理論認為，知識是存在于具體的、情境性的、可感知的活動中的，它不是一套獨立于情境的知識符號，不可能脫離活動情境而抽象地存在。

基于云計算、大數(shù)據(jù)、實時通訊、遠程會議、圖形圖像、三維仿真等現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，科技館展品研發(fā)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計了展品拼裝、仿真演示等功能，三維設(shè)計場景、光、電、磁，以及各種機械運動效果的仿真演示等都在模擬一種真實的情境，力爭將抽象的概念和創(chuàng)意變成現(xiàn)實中的模擬展品，設(shè)計各方可以通過與虛擬情境的互動，得到更多的反饋，發(fā)現(xiàn)更多的問題，實現(xiàn)知識的有意義建構(gòu)。

（二）通過在線協(xié)作平臺，增強展品設(shè)計使用各方的協(xié)作和會話

建構(gòu)主義學習理論認為，學習是一種社會性的活動，重視學習過程中的人際間的協(xié)作和會話，因此學習者同他人的交往是影響學習結(jié)果的重要因素。該系統(tǒng)不僅強調(diào)人與虛擬情境之間的互動，而且重視設(shè)計各方之間的互動。以在線協(xié)作設(shè)計為例，首先，不同工種的工作人員，例如創(chuàng)意、原理解析、互動形式設(shè)計、外觀造型設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、電控系統(tǒng)設(shè)計、軟件多媒體設(shè)計及展覽安全設(shè)計等，他們無法獨立研發(fā)一個創(chuàng)新性展品，通過在線協(xié)作平臺，相互影響、相互促進，時時在線溝通交流，進而不斷改進、學習。其次，展品的設(shè)計者、管理者、使用者（觀眾）等人群也可以通過在線協(xié)作平臺，充分表達對展品的意見和需求，實現(xiàn)互相協(xié)作，為后續(xù)產(chǎn)品研發(fā)提供用戶反饋。

三、結(jié)論

從教育心理學中知識學習理論和建構(gòu)主義學習理論的要素分析來看，科技館研發(fā)的展品研發(fā)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)能夠最大程度實現(xiàn)展品設(shè)計過程中顯性知識、隱性知識概念化，并且最大程度提升隱性知識的表達效率。通過該平臺搭建虛擬情境，可以實現(xiàn)知識的有意義建構(gòu)，增強展品設(shè)計使用各方的協(xié)作和會話，最終實現(xiàn)多方協(xié)作創(chuàng)新展品的目的。以教育心理學的理論為依據(jù)，結(jié)合實際需求，改善展品研發(fā)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)的功能設(shè)計，才能更有效地實現(xiàn)用戶利用計算機平臺學習的效果。

參考文獻

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