你知道吗？每个人都能从圆周率π中找到自己的生日，美妙的琴声可以被“看见”，高深莫测的量子力学变得真实可感……广东科学中心历时三年全新打造的“数理万象”展馆8月8日正式向公众开放，让抽象的基础科学知识也能够“看得见、摸得着”。
明线暗线结合，还原科学现场
奇妙的科学现象只是引领观众进入科学大门的“钥匙”，展馆的核心要义在于让公众学会“像科学家一样思考”。广东科学中心副主任邱银忠介绍，展馆一改科技馆堆砌展品的设计思路，摒弃过去各个基础学科内容孤立的分布方式，而是提炼数学和物理的内在联系，将观众“带回”科学发现的现场，体会科学家的研究过程。
“水下保龄球”隐藏着什么样的科学秘密？在“数理万象”展馆“旋涡保龄球”展项前，观众只需按动按钮，就能在水箱中发射涡流环，射击保龄球。
一项简单的实验，就能让观众直观看到水下涡流环产生的“流体子弹”效应。展馆里，类似这样让观众动手操作和互动的展项还有很多。
万象之中皆含数理，数理之法破解万象。广东科学中心研究员邹新伟介绍，展馆从科学现象出发，结合科学家们的探索发现历程，展示了数学、声、光、电磁、力学、流体、量子等诸多领域的科学内容，共包括123件（套）展项。
广东科学中心研究设计部部长黄亚萍介绍，展馆以数学、力学、声学、电磁、光学、流体、量子等分区为明线，以科技史为暗线，用科学发展历程中的重大事件和重要人物将互动展项串联起来，引导公众跳出具体的知识，从更宏大的视野思考科学发展历程。
例如，数学展区的线索按照数学发展的三次革命展开，从“万物皆数”理论认为世间万物皆是数学，展示了自然界中的分形图案、蜂巢的形状、海螺的螺旋线等；到“万事皆可计算”认为万事都可以用数学来计算，展示了人体的黄金比例、微积分测海岸线等；再到“不确定的世界”承认数学只是人类用于探索世界的工具之一，现实世界和数学世界是两回事，展示了概率、混沌理论等。
“观众可以清晰地看到科学发展的脉络，以及一代代科学家们的质疑、求真和探索精神，如何推动社会发展和进步。”她说。
对于明线、暗线结合的设计思路，华南师范大学科学技术与社会研究院教授汪小虎印象深刻。力学展区的“伽利略凹槽”展项，还原了著名的斜面实验；电磁学展区的“电磁感应”展项，展示了法拉第从电生磁现象而产生的逆向思考，提出了“磁能否生电”的疑问……汪小虎说，通过科学史上著名实验的重新演示，展览还原了科学家们“观察现象——提出假设——实验验证——推理结论”的研究逻辑路径，激发观众动手、动脑、动情，达到跳出具体的科学知识去培养科学思想、科学方法的目的。
多学科交融，展现科学之美
首次参观“数理万象”展厅，让北京交通大学物理科学与工程学院副教授、中国物理学会科普委员会副主任陈征最受触动的不是炫酷的声光电技术应用或高难度的展项设计，而是那些看似简单、却将高深的数理科学知识具象化的巧思。
他举例说，对于完美立方体，一般的科学馆通常以模型展示为主，而“数理万象”展馆则以模型配合墙上的一组镜面来实现，将完美立方体最大特点也就是对称性直观地表达出来。这一并不复杂的设计，体现了设计者的思考。
流体力学至今仍是物理界的难题。展馆设计了“舞动的沙子”展项，按下按钮就可以看到沙子喷涌而出，随音乐舞蹈。这是利用流体力学的原理，通过控制气流，展现流体的性质。
“把抽象的原理‘还原’到身边，让观众体会到‘原来科学并不神秘，我也能理解’，才能真正启发科学思考。”陈征说。
展馆还将数学与物理、数理与艺术融合起来，引领观众从跨学科的角度建构知识，领略科学之美。
“各个展区看似是一个独立的学科领域，实则是多个学科之间的交融。”汪小虎举例说，力学展区的“开普勒定律”展项，开普勒把数学用于天文学，建立了行星运动的三大规律；声学展区的“琴弦和音调”展项，毕达哥拉斯在其音乐理论首次将声音与数学联系起来，研究了琴弦音调和张力的关系，体现了科学与艺术的联系。
在科学与艺术的融合上，展馆的标志性展项“思维火花”就是一个科学艺术装置，它综合运用了机电、灯光、音乐等手法，表达了人类不断求真探索推动社会发展进步的寓意，给人以思想启迪的同时带来艺术享受。
“这样的设计特色，让‘数理万象’展馆成为适合三类不同人群的参观三个‘馆’”陈征说，首先是对于一般公众而言，展馆具有较强的互动性和趣味性，能够激发观众的兴趣，让他们“先玩起来”，能够对科学现象和思维建立最基本的直观感性认识；其次是有组织参观的中小学生，展馆内有线索，展项间有逻辑关联，并且分成了数学、力学、声学等不同主题，每一个主题都可以开展专题式、探究式的参观研学活动；最后则是对于学校的科技辅导员或科学教师，展馆能够为他们的课堂教学提供新的灵感，“例如制作简易的教具，设计新的实验等，这实际上也是提升科学教师自身科学素养的过程。”
校内外优势互补，助力科技人才培养
在陈征看来，科学教育是培养科技人才的关键，科技馆是校外科学教育的核心阵地，有着广阔的可为空间。“数理万象”展馆展项设计令人耳目一新，可以激发观众进行探究式学习和参观，真正做到向公众传递科学的思想方法，弘扬科学精神。
实际上，“数理万象”展馆在设计之初，就充分考虑了校内外科学教育的优势互补，展品展项与中小学课标进行了深度结合。
黄亚萍介绍，展馆展示内容涵盖中小学科学、数学、物理等课程的经典内容，与中小学课程标准紧密挂钩。展馆中的123件展项与128个课标知识点匹配，并配套开发了面向中小学生的系列研学课程和教育活动。
汪小虎认为，课堂教学是青少年儿童获取科学知识的常规途径，而科学馆则是对课堂教学的重要补充和延伸，两者共同推动青少年儿童人群科学素质的提高。
这在“数理万象”展馆的设计中得到充分彰显。广东科学中心高级工程师李锋说，为了让校内外的科学教育形成良性的互补，一方面，涉及中小学数学、物理的重要知识点在展馆能找到相应的展示，另一方面，每一个展品展项都能对不同年龄段不同年级的学生带来不同的体验。
他以“蛇形摆”展项为例说，小学生看到的是蛇形摆动的神奇现象；初二学生学过物理，除了现象，还可理解摆的周期与摆长的关系；高中学生更进一步，可探究单摆的周期与摆长、重力加速度之间的定量关系。
“展馆后续将开展教师培训等活动，引导学校老师利用展项自主开发教育资源和课程；还将联合教育部门，开发针对不同年龄段的系列研学课程，将中小学相关课程开到科技馆来，使场馆真正成为校外科学教育基地，实现‘馆校结合’强连接。”他说。
陈征认为，广东科学中心的这些探索和实践，有助于打破传统观念上人们对于科普工作是科技创新的“啦啦队”的固有印象，真正落实“科技创新与科学普及同等重要”的“两翼论”，让科普工作在拔尖创新人才培养和创新型人才队伍的建设中发挥出应有的作用。
广州交通电台记者谢彩雯，通讯员粤爱科报道。
