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探討科技館展品研發(fā)協(xié)同設計系統的功能設計論文
摘要：科技館展品研發(fā)協(xié)同設計系統利用信息化手段促進(jìn)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(xué)中知識學(xué)習理論和建構主義學(xué)習理論的視角出發(fā), 探討了科技館展品研發(fā)協(xié)同設計系統的功能設計與教育心理學(xué)理論的結合, 以此為指導, 改進(jìn)系統的功能設計, 提升用戶(hù)學(xué)習效果。
關(guān)鍵詞：科技館; 展品研發(fā); 知識學(xué)習; 建構主義;
隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展, 國家、社會(huì )、公眾對科普的需求日益提高, 科技館展品設計研發(fā)方式、效率發(fā)展的不平衡不充分與科技館觀(guān)眾日益增長(cháng)的科普需求的矛盾日益突出�；诂F代信息技術(shù), 如云計算、大數據、實(shí)時(shí)通訊、遠程會(huì )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)同設計系統。該系統是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)平臺, 科技館參觀(guān)者、展品設計人員、展品管理人員等均可以使用, 集設計、研發(fā)、管理等功能于一體, 該平臺無(wú)論從設計、應用等均包含了教育心理學(xué)的理念, 本文試從教育心理學(xué)中的知識學(xué)習理論、建構主義學(xué)習理論的角度進(jìn)行分析。
一、知識學(xué)習理論視角下的科技館展品研發(fā)協(xié)同設計系統
1958年, 英國科學(xué)家、哲學(xué)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(shū)面文字、圖表和數學(xué)表達的知識”, 通常是用言語(yǔ)等人為方式, 通過(guò)表述來(lái)實(shí)現的。隱性知識 (implicit knowledge) 是指尚未被言語(yǔ)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, 現代產(chǎn)品的設計是基于知識的設計, 有別于過(guò)去基于經(jīng)驗的設計。在知識表達的研究中, 依然存在著(zhù)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(wèn)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(gè)人的靈感、直覺(jué)、洞察力、價(jià)值觀(guān)和心智模式等[2-5]�？萍拣^展品的設計在某種程度上也是一種現代產(chǎn)品設計, 同樣也是基于知識的設計, 這類(lèi)知識既有顯性的知識, 又有隱性的知識, 帶有模糊性、主觀(guān)性、隨意性, 知識建模的難點(diǎn)和關(guān)鍵就是將這類(lèi)知識概念化地表示出來(lái)。
展品研發(fā)一般包括策劃、藝術(shù)、機械、電控、軟件等專(zhuān)業(yè)設計及制作人員共同設計的幾個(gè)環(huán)節。在展品研發(fā)過(guò)程中, 策劃人員提出一個(gè)展品創(chuàng )意, 提出展品互動(dòng)形式設計和展示效果、展覽安全設計等一系列要求, 在設計和制作期間需要與各專(zhuān)業(yè)設計人員頻繁地溝通交流, 盡量避免展品的制作環(huán)節中出現設計缺陷。由于展品研發(fā)具有前瞻性、創(chuàng )新實(shí)驗等特性, 簡(jiǎn)單的語(yǔ)言和文字交流很難明確表達全部的設計細節, 因此由于需求不明確而造成的設計過(guò)程中頻繁返工的情況屢屢出現。
結合知識學(xué)習理論及展品研發(fā)過(guò)程中的種種弊端, 中國科技館展品研發(fā)協(xié)同設計系統探索了一種將設計各方及各個(gè)環(huán)節的顯性知識和隱性知識概念化地表示出來(lái)的知識建模方式。
(一) 通過(guò)最新計算機技術(shù)手段, 最大程度實(shí)現顯性知識、隱性知識概念化
科技館展品研發(fā)協(xié)同設計系統具有展品構件編輯、展品拼裝、仿真演示等功能。選取通用素材庫中的構件, 設計三維場(chǎng)景, 借助虛擬場(chǎng)景中的光、電、磁, 以及各種機械運動(dòng)效果的仿真演示, 模擬用戶(hù)與展品的互動(dòng)實(shí)驗等。這種展品設計的方式已經(jīng)融入了最新的計算機仿真技術(shù), 不僅將展品設計所需要的顯性知識, 例如展品尺寸、顏色、原理等快速表現出來(lái), 而且還試圖將隱性知識, 例如成品是否美觀(guān)、觀(guān)眾與展品交互是否和諧流暢等純靠文字、語(yǔ)言難以表達的內容表現出來(lái)。
(二) 通過(guò)在線(xiàn)實(shí)時(shí)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)同設計系統還具有在線(xiàn)協(xié)作設計、在線(xiàn)展示和展品資料管理等功能。在線(xiàn)協(xié)作設計是多人組成的工作群組, 通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)觀(guān)看同一個(gè)三維虛擬場(chǎng)景, 在這個(gè)場(chǎng)景下每個(gè)人都可以同步觀(guān)看展品的拼裝和演示過(guò)程, 并可以實(shí)時(shí)進(jìn)行交流討論, 這種實(shí)時(shí)、頻繁的在線(xiàn)交流, 遠超過(guò)以往定時(shí)、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(gè)人的靈感、直覺(jué)、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、建構主義學(xué)習理論視角下的科技館展品研發(fā)協(xié)同設計系統
20世紀80年代, 教育心理學(xué)領(lǐng)域發(fā)生了一場(chǎng)革命, 產(chǎn)生了建構主義的學(xué)習理論。建構主義反對對學(xué)習者灌輸知識, 認為學(xué)習是學(xué)習者在一定的情境, 即社會(huì )文化背景下借助學(xué)習共同體 (包括學(xué)習者及其助學(xué)者, 例如教師、專(zhuān)家等) 的幫助, 利用一定的工具, 通過(guò)意義建構的方式獲得。建構主義學(xué)習理論強調了社會(huì )文化背景、人際間的協(xié)作活動(dòng)、意義建構等內容, 因此建構主義學(xué)習理論認為學(xué)習環(huán)境的四大要素分別是“情境”“協(xié)作”“會(huì )話(huà)”及“意義建構”�！扒榫场敝笇W(xué)習環(huán)境中的情境必須有利于學(xué)習者的意義建構, “協(xié)作”是學(xué)習過(guò)程中人與人之間的交流與合作, “會(huì )話(huà)”是協(xié)作過(guò)程中的不可缺少的交流環(huán)節, 是達到意義建構的重要手段之一�！耙饬x建構”是整個(gè)學(xué)習過(guò)程的最終目標, 其中的意義是指事物的性質(zhì)、規律和事物之間的內在聯(lián)系[6]。
在展品研發(fā)過(guò)程中, 科技館展品研發(fā)協(xié)同設計系統通過(guò)設定三維虛擬場(chǎng)景、搭建多方溝通交流和設計在線(xiàn)平臺等手段實(shí)現了知識的意義建構。
(一) 搭建虛擬情境, 實(shí)現知識的有意義建構
建構主義學(xué)習理論認為, 知識是存在于具體的、情境性的、可感知的活動(dòng)中的, 它不是一套獨立于情境的知識符號, 不可能脫離活動(dòng)情境而抽象地存在。
基于云計算、大數據、實(shí)時(shí)通訊、遠程會(huì )議、圖形圖像、三維仿真等現代信息技術(shù)的發(fā)展, 科技館展品研發(fā)協(xié)同設計系統設計了展品拼裝、仿真演示等功能, 三維設計場(chǎng)景、光、電、磁, 以及各種機械運動(dòng)效果的仿真演示等都在模擬一種真實(shí)的情境, 力爭將抽象的概念和創(chuàng )意變成現實(shí)中的模擬展品, 設計各方可以通過(guò)與虛擬情境的互動(dòng), 得到更多的反饋, 發(fā)現更多的問(wèn)題, 實(shí)現知識的有意義建構。
(二) 通過(guò)在線(xiàn)協(xié)作平臺, 增強展品設計使用各方的協(xié)作和會(huì )話(huà)
建構主義學(xué)習理論認為, 學(xué)習是一種社會(huì )性的活動(dòng), 重視學(xué)習過(guò)程中的人際間的協(xié)作和會(huì )話(huà), 因此學(xué)習者同他人的交往是影響學(xué)習結果的重要因素。該系統不僅強調人與虛擬情境之間的互動(dòng), 而且重視設計各方之間的互動(dòng)。以在線(xiàn)協(xié)作設計為例, 首先, 不同工種的工作人員, 例如創(chuàng )意、原理解析、互動(dòng)形式設計、外觀(guān)造型設計、機械結構設計、電控系統設計、軟件多媒體設計及展覽安全設計等, 他們無(wú)法獨立研發(fā)一個(gè)創(chuàng )新性展品, 通過(guò)在線(xiàn)協(xié)作平臺, 相互影響、相互促進(jìn), 時(shí)時(shí)在線(xiàn)溝通交流, 進(jìn)而不斷改進(jìn)、學(xué)習。其次, 展品的設計者、管理者、使用者 (觀(guān)眾) 等人群也可以通過(guò)在線(xiàn)協(xié)作平臺, 充分表達對展品的意見(jiàn)和需求, 實(shí)現互相協(xié)作, 為后續產(chǎn)品研發(fā)提供用戶(hù)反饋。
三、結論
從教育心理學(xué)中知識學(xué)習理論和建構主義學(xué)習理論的要素分析來(lái)看, 科技館研發(fā)的展品研發(fā)協(xié)同設計系統能夠最大程度實(shí)現展品設計過(guò)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(guò)該平臺搭建虛擬情境, 可以實(shí)現知識的有意義建構, 增強展品設計使用各方的協(xié)作和會(huì )話(huà), 最終實(shí)現多方協(xié)作創(chuàng )新展品的目的。以教育心理學(xué)的理論為依據, 結合實(shí)際需求, 改善展品研發(fā)協(xié)同設計系統的功能設計, 才能更有效地實(shí)現用戶(hù)利用計算機平臺學(xué)習的效果。
參考文獻
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注釋
1年第6期 (總第355期)
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