AR技術(shù)在科普服務(wù)中的應(yīng)用

李豪 朱子玥 鄭大威

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；科普服務(wù)；數(shù)字化；科學(xué)素養(yǎng)

科普活動(dòng)是提高全民科學(xué)素質(zhì)的重要途徑。為進(jìn)一步深化科學(xué)普及，各級(jí)政府、科協(xié)、廣大科技工作者，積極組織、參與普及科學(xué)知識(shí)、大力弘揚(yáng)科學(xué)家精神、傳播科技正能量、提倡使用科學(xué)的方法，在全社會(huì)形成了優(yōu)良的科技氛圍，有效地提升了全民科學(xué)素養(yǎng)。

隨著科學(xué)普及工作不斷推進(jìn)，與社會(huì)生產(chǎn)生活融合度不斷加深，傳統(tǒng)科普活動(dòng)也逐漸暴露出一些問(wèn)題：一是科普活動(dòng)形式單一。全國(guó)目前有1600 余家科普?qǐng)鲳^，拋開(kāi)疫情影響，舉辦的科普活動(dòng)基本為線下形式，受時(shí)間地點(diǎn)等的影響，不能滿足群眾參與科普活動(dòng)的需求。二是科普活動(dòng)方式單一。傳統(tǒng)科普活動(dòng)一般采用宣講式，受眾接受程度參差不齊，科普活動(dòng)的吸引力和感染力大打折扣。三是科普活動(dòng)互動(dòng)性不強(qiáng)?？破栈顒?dòng)中，受眾與科普講師基本通過(guò)問(wèn)答的方式進(jìn)行互動(dòng)，缺乏體驗(yàn)式、沉浸式、場(chǎng)景式的互動(dòng)環(huán)節(jié)，無(wú)法提高受眾的興趣。這些問(wèn)題的存在，使得群眾對(duì)參與科普活動(dòng)的持續(xù)興趣度有所下降，科學(xué)知識(shí)、科學(xué)精神、科學(xué)思想的傳播力度無(wú)法提升，科普活動(dòng)的效能大打折扣。

為解決科普活動(dòng)熱度高、效能低的問(wèn)題，在國(guó)家先后出臺(tái)并實(shí)施的《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要》《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要實(shí)施方案（2016-2020 年）》《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)規(guī)劃綱要（2021—2035 年）》[1] 等文件中重點(diǎn)要求增強(qiáng)科普服務(wù)中的科技支撐能力，比如：要求加強(qiáng)校園教育信息化建設(shè)，推進(jìn)信息技術(shù)與科學(xué)教育深度融合，推行場(chǎng)景式、體驗(yàn)式、沉浸式學(xué)習(xí)，加大科學(xué)教育資源的均衡分布[2]；分利用人工智能及新媒體技術(shù)，加強(qiáng)數(shù)字科普資源的開(kāi)發(fā)，加強(qiáng)科普服務(wù)的普及度，加強(qiáng)數(shù)字技術(shù)與新媒體的集成運(yùn)用；全方面利用有效的科普資源，打造多種形式、多方面、多元的科普宣傳教育?？梢钥闯觯S著新一代信息技術(shù)、5G 技術(shù)等的發(fā)展，科普與數(shù)字化相融合的要求越發(fā)突出，特別是對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等數(shù)字化媒體技術(shù)。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR），是一種實(shí)時(shí)計(jì)算攝影機(jī)的位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)[3]，可以有效地將真實(shí)世界的信息和虛擬世界的信息進(jìn)行無(wú)縫集成。它可以在移動(dòng)終端、屏幕上把虛擬世界展示在現(xiàn)實(shí)世界中，并通過(guò)立體具象化的還原與呈現(xiàn)讓受眾與之互動(dòng)，更能激發(fā)受眾使用、傳播的興趣。利用AR 技術(shù)開(kāi)展科普服務(wù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)化與數(shù)字化傳播可以讓原本單一的科普形式活靈活現(xiàn)，在大大降低科普成本的同時(shí)讓科普效能迎來(lái)質(zhì)的飛躍。

一、科普服務(wù)的現(xiàn)狀

近年來(lái)，為了提高民眾的科學(xué)素養(yǎng)，提高科學(xué)關(guān)注度，全面調(diào)動(dòng)民眾學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)和參與科普活動(dòng)的積極性，各部門開(kāi)展了一系列科普活動(dòng)，包括全國(guó)科普日、科技活動(dòng)月（周）、科普講座、科技展覽、科普問(wèn)答競(jìng)賽、青少年科普服務(wù)活動(dòng)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、實(shí)用技術(shù)培訓(xùn)等。這些活動(dòng)吸引了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的公眾參與進(jìn)來(lái)，取得了良好的效果。科學(xué)技術(shù)部發(fā)布的2021 年度全國(guó)科普統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021 年我國(guó)各類科普服務(wù)活動(dòng)共計(jì)約33 億人次參加，相較2020 年增長(zhǎng)了108.24%。其中，全國(guó)各類機(jī)構(gòu)組織科普講座103.82 萬(wàn)次，共計(jì)16.23 億人參與。2021 年全國(guó)科技活動(dòng)周以“百年回望：中國(guó)共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)科技發(fā)展”為主題，重點(diǎn)展示十八大以來(lái)中國(guó)共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)科技創(chuàng)新取得的重大進(jìn)展和突出成就?；顒?dòng)周期間，全國(guó)共舉辦線下線上各類科普專題活動(dòng)11.16 萬(wàn)次，參加人次達(dá)5.93 億，比2020 年增長(zhǎng)21.26%。2021 年共計(jì)科普?qǐng)D書(shū)發(fā)行8559.89 萬(wàn)冊(cè)，發(fā)放科普讀物和資料共計(jì)4.98 億份，搭建科普網(wǎng)站約1900 個(gè)，創(chuàng)建科普類微博賬號(hào)約1700 個(gè)，創(chuàng)建科普類微信公眾號(hào)約8000 個(gè)。這些新媒體平臺(tái)充分地利用線上科普活動(dòng)的傳播性，開(kāi)辦了大量面向公眾的科普活動(dòng)，特別是在疫情嚴(yán)峻之時(shí)，線上科普在引導(dǎo)社會(huì)公眾相信科學(xué)、依靠科學(xué)、運(yùn)用科學(xué)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)防疫方面發(fā)揮了重要作用[4]。

在推進(jìn)科普事業(yè)蓬勃健康發(fā)展的同時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)一些不足和亟需解決的問(wèn)題。

（一） 區(qū)域及城鄉(xiāng)間發(fā)展不平衡，需要更多適宜的科普內(nèi)容制作

從《中國(guó)科普統(tǒng)計(jì)》上的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，開(kāi)展科普活動(dòng)在不同的區(qū)域以及城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村之間存在著極不平衡的現(xiàn)象。近年來(lái)，科普惠農(nóng)興村計(jì)劃、農(nóng)業(yè)科技三下鄉(xiāng)等農(nóng)村科普活動(dòng)雖逐漸增加，但與城市相比，相差甚遠(yuǎn)。而對(duì)于農(nóng)民科學(xué)素質(zhì)提升的科普活動(dòng)，更是少之又少。相較于需要更多的設(shè)備與人員配備，其優(yōu)質(zhì)且易于傳播，不受空間、場(chǎng)所限制的科普內(nèi)容或是解決區(qū)域及城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡的關(guān)鍵所在。

（二）傳統(tǒng)科普活動(dòng)吸引力不足，需要更多適宜的交互方式融入

“主動(dòng)式”推送是當(dāng)今傳統(tǒng)科普活動(dòng)的主要形式，但其對(duì)于科普對(duì)象實(shí)際需求的調(diào)研不足，無(wú)法準(zhǔn)確定位公眾需求，從而降低對(duì)科普活動(dòng)的參與的積極性。再者是公眾積極參與了科普活動(dòng)，但卻沒(méi)有享受到應(yīng)有的科普服務(wù)，這也是近年來(lái)線下科普受到互聯(lián)網(wǎng)科普強(qiáng)烈沖擊的主要原因之一。傳統(tǒng)科普服務(wù)的方式和內(nèi)容讓科普對(duì)象不能及時(shí)獲取相關(guān)信息，從而導(dǎo)致公眾參與科普活動(dòng)少、體驗(yàn)感差、接納程度低，所有這些，都是近年來(lái)線下科普受到互聯(lián)網(wǎng)沖擊的重要原因。

（三）公眾對(duì)科普活動(dòng)的滿意率低，需要更多適宜的數(shù)字場(chǎng)景打造

科普本質(zhì)上是一種科技服務(wù)，而衡量一項(xiàng)服務(wù)能否使服務(wù)對(duì)象滿意的關(guān)鍵指標(biāo)就是服務(wù)質(zhì)量[5]。舉辦一場(chǎng)科普活動(dòng)是否成功的決定因素，包括科普活動(dòng)質(zhì)量的高低，科普對(duì)象滿意度以及是否愿意繼續(xù)參加其他科普活動(dòng)或是否愿意傳播該科普活動(dòng)。隨著科技不斷發(fā)展，新媒體技術(shù)尤其是沉浸式媒體技術(shù)已經(jīng)逐步融入到人們的日常生活體驗(yàn)，大眾對(duì)于數(shù)字內(nèi)容審美逐步提高，傳統(tǒng)的圖文、視頻等素材很難調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣。在各行各業(yè)都在積極打造數(shù)字化創(chuàng)新應(yīng)用場(chǎng)景的同時(shí)，科普服務(wù)的數(shù)字體驗(yàn)場(chǎng)景的打造也應(yīng)該成為我們積極探索的方向。

二、AR 融入科普服務(wù)的特點(diǎn)

教育部辦公廳中國(guó)科協(xié)辦公廳發(fā)布關(guān)于利用科普資源助推“雙減”工作的通知中提出要加強(qiáng)場(chǎng)景式、體驗(yàn)式、互動(dòng)式、探究式科普教育實(shí)踐活動(dòng)，利用AR 技術(shù)為群眾提供多類型互動(dòng)科普，沉浸式互動(dòng)體驗(yàn)[6]?！丁笆奈濉眹?guó)家科學(xué)技術(shù)普及發(fā)展規(guī)劃》中也提出要加快推進(jìn)科普與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)深度融合，打造一批科普數(shù)字化應(yīng)用示范場(chǎng)景。這就給AR 融入科普服務(wù)提供了非常好的政策支持，也為科普服務(wù)數(shù)字化能力提升提供了實(shí)踐支持。

AR 進(jìn)行科普服務(wù)具有優(yōu)于傳統(tǒng)的科普方式的諸多特點(diǎn)。首先是“便攜性”，僅僅只需要一部手機(jī)或者平板等移動(dòng)終端就可以對(duì)科技知識(shí)進(jìn)行深層次的了解，讓普通百姓也能隨時(shí)隨地了解到專業(yè)的科技知識(shí)。其二是“傳播范圍廣”，增拓知識(shí)面的同時(shí)還可以利用新媒體的方式來(lái)進(jìn)行二次傳播，如轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)共享等等，讓更多的人了解更多的知識(shí)，使得科技知識(shí)在大眾中傳播開(kāi)來(lái)。其三是“內(nèi)容多樣”，不同于傳統(tǒng)科普方式的單一，可根據(jù)不同的科普?qǐng)鼍岸ㄖ撇煌目破諆?nèi)容。其四是“可互動(dòng)”，較于傳統(tǒng)的科普方式，其利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)讓疊加的虛擬內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)內(nèi)容產(chǎn)生聯(lián)系，讓體驗(yàn)者在高互動(dòng)性下學(xué)習(xí)知識(shí)，可以提高學(xué)習(xí)興趣，降低信息獲取的難度，使科普效果事半功倍。其五是可以開(kāi)發(fā)“多樣的衍生品”，利用AR 技術(shù)將原本的科普課程進(jìn)行賦能，讓其擁有更強(qiáng)的互動(dòng)性、便攜性以及趣味性等等，讓科普形式更加多樣，內(nèi)容更加的豐富。此外，“風(fēng)險(xiǎn)更小，更加安全”也是AR 融入科普服務(wù)的極大優(yōu)勢(shì)，某些預(yù)防災(zāi)難的科普或是具有危險(xiǎn)性的科普活動(dòng)，利用AR 技術(shù)就可以讓受眾進(jìn)行虛擬的體驗(yàn)學(xué)習(xí)，零風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)獲得同樣的科普效果。

三、AR 促進(jìn)科普服務(wù)的應(yīng)用

科普是利用各種媒體用大眾聽(tīng)得懂的方式，讓大眾接受自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)[8]。AR 技術(shù)的融入，可以讓公眾學(xué)習(xí)了解全新的數(shù)字化體驗(yàn)的科學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法、場(chǎng)景化展示的科學(xué)精神和思想，促進(jìn)科普服務(wù)的效能提升。

（一）提高科普內(nèi)容的數(shù)字化程度

AR 與科普融合，可以通過(guò)數(shù)字化轉(zhuǎn)化和可視化制作將傳統(tǒng)的科普內(nèi)容轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的AR 科普課程，解決傳統(tǒng)課程難以展示、“晦澀難懂”的問(wèn)題。例如，對(duì)于重大的科學(xué)科技裝備、科學(xué)工程，最新的科技成果，通過(guò)AR 賦能利用數(shù)字采集技術(shù)、三維技術(shù)、可視化技術(shù)等對(duì)科普素材進(jìn)行全方位采集、轉(zhuǎn)化，增加了大量的立體、可視的數(shù)字化內(nèi)容，讓受眾可以從不同的角度不同的方式體會(huì)科學(xué)之美。與此同時(shí)，我們不僅可以將數(shù)字化內(nèi)容直接當(dāng)作科普內(nèi)容用于科普服務(wù)，還可以形成數(shù)字化的資源庫(kù)，方便日后科普內(nèi)容的持續(xù)開(kāi)發(fā)、交互場(chǎng)景的持續(xù)打造，乃至科普數(shù)字文創(chuàng)的發(fā)展。

（二）提高科普內(nèi)容的交互程度

在受眾探索和體驗(yàn)全新形式的科普課程的同時(shí)，AR技術(shù)也不斷地給受眾展示它在交互領(lǐng)域的強(qiáng)大功能。

傳統(tǒng)的科普活動(dòng)或是科普課程局限于說(shuō)教式，而AR 的實(shí)時(shí)計(jì)算和匹配、智能交互等技術(shù)可以讓受眾在現(xiàn)實(shí)中與虛擬資源進(jìn)行多樣的互動(dòng)，打破空間、時(shí)間的限制，甚至其他的客觀限制都可突破，讓人在真實(shí)的世界中感受到真實(shí)世界所沒(méi)有的體驗(yàn)。

例如，對(duì)于空間站有關(guān)知識(shí)的科普，我們可以讓受眾利用移動(dòng)終端通過(guò)點(diǎn)擊、滑動(dòng)等觸控方式，不僅可以360 度全方位觀看空間站的外觀，還可以走入空間站內(nèi)部，認(rèn)識(shí)不同的操控設(shè)備。

（三）提高科普內(nèi)容的傳播程度

有了可以交互的、實(shí)時(shí)的、觸手可及的全新科普形式，就可以讓受眾更簡(jiǎn)單、更有趣味、更輕松、更具象地了解到了原本抽象復(fù)雜的科學(xué)知識(shí)。尤其是AR 與unity、H5 等結(jié)合，把更多的科普內(nèi)容轉(zhuǎn)化為App、小程序，使得組織者可以一碼發(fā)布，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的高效傳播性迅速且準(zhǔn)確地將科學(xué)知識(shí)傳遞給大眾；而受眾接收到之后，出于興趣度、娛樂(lè)性、交互性，也可以一碼轉(zhuǎn)發(fā)，提高社會(huì)面的傳播性。

（四）提高科普內(nèi)容的服務(wù)廣度

AR 還可以與諸多衍生產(chǎn)品結(jié)合，提高科普內(nèi)容的服務(wù)廣度。我們可以將數(shù)字化內(nèi)容賦能在相關(guān)科普課程的衍生產(chǎn)品上，如文創(chuàng)產(chǎn)品，受眾拿到文創(chuàng)產(chǎn)品后，通過(guò)移動(dòng)終端的掃碼功能即可了解更多的科普服務(wù)內(nèi)容，還可以進(jìn)行互動(dòng)、分享等操作；再如科普繪本，受眾用移動(dòng)終端進(jìn)行掃描，書(shū)中的科普內(nèi)容就可以活靈活現(xiàn)的以三維動(dòng)畫(huà)的方式從書(shū)中動(dòng)起來(lái)、活起來(lái)，相較于傳統(tǒng)書(shū)籍更加靈動(dòng)、更加容易被接受。

（五）促進(jìn)科普內(nèi)容與更多數(shù)字化技術(shù)的融合

AR 技術(shù)的特性，其適用領(lǐng)域非常廣泛，當(dāng)達(dá)到與科普的融合成熟后，AR 技術(shù)可利用其強(qiáng)大的“包容性”來(lái)促進(jìn)更多的數(shù)字化技術(shù)與科普內(nèi)容融合。例如疫情大環(huán)境下，AR 科普課程開(kāi)發(fā)中可引入人工智能技術(shù)利用虛擬科技工作者來(lái)對(duì)受眾進(jìn)行“一對(duì)一的科普”；科技展館中的AR 體驗(yàn)服務(wù)可以與全息技術(shù)結(jié)合，將科普展品投射到受眾面前；社區(qū)科普時(shí)，可以在AR 程序中引入體感技術(shù)，讓受眾通過(guò)手勢(shì)追蹤來(lái)做一堂實(shí)驗(yàn)課；還可以在小程序中引入截屏、錄屏，讓受眾與喜愛(ài)的科技裝備進(jìn)行虛擬合影，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)，吸引更多受眾來(lái)享受科普服務(wù)。

四、AR 賦能科普服務(wù)的展望

《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要（2006-2010-2020年）》中提到“改革開(kāi)放以來(lái)，特別是實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略以來(lái)，我國(guó)公民科學(xué)素質(zhì)建設(shè)有了較大的發(fā)展，但仍存在許多問(wèn)題?！逼渲邪恕按蟊妼?duì)科技傳播的力度不足、質(zhì)量普遍不高”，全民科學(xué)素質(zhì)建設(shè)的公共服務(wù)不滿足社會(huì)的要求，公民提升自身科學(xué)素質(zhì)的積極性不高[8]?！度窨茖W(xué)素質(zhì)行動(dòng)規(guī)劃綱要（2021—2035 年）》也指出“科普有效供給不足、基層基礎(chǔ)薄弱”。這些問(wèn)題的解決都必然與AR 等數(shù)字化技術(shù)對(duì)科普服務(wù)的賦能密切相關(guān)。

通過(guò)AR 賦能科普服務(wù)，使創(chuàng)作出的科普作品能適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代的傳播方式，使內(nèi)容與形式新穎富有創(chuàng)造力，傳播的知識(shí)與受眾接受效果做到最大化。通過(guò)AR 賦能科普服務(wù)，將前沿科技、國(guó)家重大科技成果、衛(wèi)生健康等領(lǐng)域的科普內(nèi)容與官方渠道、自媒體平臺(tái)建設(shè)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，完善科普服務(wù)的傳播建設(shè)。通過(guò)AR賦能科普服務(wù)，使得我們可以更加快捷、靈活、科學(xué)有效地開(kāi)展科普活動(dòng)，使受眾在快節(jié)奏的當(dāng)下也能沉浸式學(xué)習(xí)到科技知識(shí)，并還能在大眾當(dāng)中不斷地傳播知識(shí)，實(shí)現(xiàn)最大范圍的傳播。

五、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于各個(gè)領(lǐng)域的科普而言，AR 技術(shù)無(wú)疑是一種全新的高效的科普方式，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將受眾帶到了一個(gè)更加生動(dòng)形象、可以增加感官體驗(yàn)的新世界。如今我們還在AR 與科普服務(wù)融合的探索初期，隨著科技的不斷發(fā)展，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)也將不斷拉近現(xiàn)實(shí)與虛擬的距離，最終會(huì)將我們帶到一個(gè)新的感官世界，給我們帶來(lái)更真實(shí)更有趣、更強(qiáng)互動(dòng)的科普體驗(yàn)。