传播学视角下自然科学博物馆沉浸式数字媒介的展览应用探讨

发布时间：2025年05月09日

作者：郑运帷

（复旦大学文物与博物馆学系博士生）

自20世纪80年代以来，随着博物馆定位与功能的不断革新，自然科学博物馆的教育与传播目标也发生着转变。作为普及科学教育的机构，自然科学博物馆不仅担负着传递科学知识与技能的使命，更需向观众揭示出其背后的科学过程与方法，帮助观众建立科学的认识论、方法论和价值观。

21世纪是数字技术高速发展的时代，互联网带来了全新的信息传播与认知方式，公众不再满足于文字阅读，转而青睐于更为快速化、图像化、娱乐化的视觉化信息传播。这意味着观众不仅希望在博物馆内汲取知识，同时也希望获得更为多样化、趣味化、个性化的参观体验。

面对上述变化，博物馆力图借助新的技术与手段，更新展示内容与方法，以符合当今博物馆的教育与传播目标以及数字化时代下观众的认知与体验需求。在2024年发布的《智慧旅游创新发展行动计划》的通知中，明确强调鼓励和支持文博场馆、考古遗址公园等，运用虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、拓展现实（XR）、混合现实（MR）等技术和设备建设智慧旅游沉浸式体验新空间，培育文化和旅游消费新场景。对自然科学博物馆来说，沉浸式展示方式一是能更为直观地展示抽象的科学原理与概念；二是能通过互动让观众切身体验科学过程与方法；三是通过“身临其境”的参观体验引发观众在情感上对科学精神与态度的共鸣或转变。换言之，沉浸式展示方式有助于自然科学博物馆实现由现象到本质、由知识到过程、由认知到情感的展览教育与传播目标。

然而，在实际应用过程中，沉浸式数字媒介存在着“流于技术形式、缺乏实际体验”的问题。究其原因，一是在理念上对何谓“沉浸”的概念把握有所偏失，以致陷入“技术为先”的误区；二是在实践上未能围绕教育目标，结合沉浸式数字媒介在信息表现与接收上的特点与优势，进行相应的内容与形式设计。因此，为解决上述问题，应首先明确“沉浸”这一概念以及沉浸式数字媒介在信息传播上的特征、优势与不足，从而为其在展示内容与形式上的设计提供一定的建议与思路。

“Immersion（沉浸）”一词来源于拉丁语“immersionem”，原指“投入、浸入”，后引申为“专注于某一兴趣或状态”。随着该概念逐步进入不同的学科领域，对其的定义与理解主要演变为以下两个维度：

一是将“沉浸”看作是虚拟现实技术的客观属性，它描述了计算机显示器向人类的感官所能提供的幻象现实的包容性、延展性、环绕性、生动性程度的能力，强调的是以数字技术为基础的沉浸式虚拟环境的建立。

二是延续沉浸词源的含义，将其看作是人的主观感受，并涉及感官和心理两个层面。感官沉浸以物体淹没在海洋中做比拟，强调人体的感官系统被所处环境的浸没程度。这一理解虽未立足于客观技术维度，但可感知的客观环境的建立仍在其中起到关键作用。因此，技术与设备的性能在感官沉浸的形成中起主导性作用。

心理沉浸的本质在于“精神上的高度集中”，影响其程度的核心因素在于“叙事”与“挑战”。“叙事沉浸”以文学作品为代表，指的是精神在一定程度上对故事、叙事空间及空间内人物的聚焦或强烈关注；而“挑战沉浸”以游戏为典型，依托于“人与环境的交互”，指的是当面对需要通过智力或动作技能来克服的挑战时，所产生的精神上的投入。“叙事”与“挑战”可结合使用，尽管其最终效果主要取决于环境内容，但环境的客观技术属性也会对其产生影响。

综上，在博物馆展览的语境下，沉浸这一概念应涵盖环境、感官、心理三个维度。主体的沉浸感受来自于具有沉浸属性的客观环境，其中环境所具有的技术、叙事与挑战属性是影响主体沉浸感受的核心因素，前者主要作用于感官沉浸，而后两者与心理沉浸密切相关。但是，技术、内容、感官、心理四者并非完全分割、或两两相关，而是互为交织影响（见图1）。此外，观众的个人背景、过往经验等个体因素也会影响最终的沉浸式体验效果。对以教育为主要职责之一的博物馆来说，对“沉浸”的追求不应仅停留在感官享受层面，而应以心理沉浸为最终目的，以此帮助博物馆教育目标的实现。

在博物馆展览之中，展品是承载“信息”的核心媒介。因此，如何以符合博物馆教育与学习特点的方式，对展品所承载的各类信息进行揭示与呈现，是实现最终教育目标的关键所在。就自然科学博物馆而言，其教育特点在于通过亲身实践的学习方式，对展品信息实现由“显性”到“隐性”、由“认知”到“情感”的挖掘与传递。沉浸式数字媒介以“情境再现”为主要表现形式，通过叙事化阐释与具身化体验，将隐性信息直观化、科学知识感性化、间接信息具身化，形成既层层递进、又互为交融的信息传播模式，以此为教育目标的实现提供一定的方法与途径。

（一）情境再现：隐性信息直观化

博物馆内的沉浸式展示可追溯至立体造景（Diorama）的应用。1889年，卡尔·阿克利在美国密尔沃基公共博物馆（Milwaukee Public Museum），以全新的“情境再现”的展现方法让观众直观地观察到麝鼠的生活方式及其与环境的关系，以此实现由物的直观外延信息到隐性内涵信息的视觉化传播。从中可看出，沉浸式展示的首要目的在于对隐性信息的直观、视觉化呈现。由于“情境再现”是以“相似性”为表征关系的图像符号为基础，因此更易于被观众所识别并与其所熟悉的事物、场景或经历建立起关联，从而通过认知与情感两个维度，增进观众对深层信息的兴趣、关注与理解。

数字技术因其在“感官广度”和“感官深度”上的优势，能对现实实现更为“生动”的虚拟还原，同时通过头戴式显示器等去介质化手段，实现感官系统与真实世界的最大化隔离，带给观众更为逼真的感官沉浸体验。神经科学研究已表明我们的知觉体验从根本上是整合性的，大脑组织对各感官输入的信息处理并非是单独的，而是拥有一套超越单感官模式的物体观察系统。因此，感官沉浸的增强不仅来自于信息传输的感官渠道的增多，也来自于单一感官渠道的信息质量的提高。比如在观看4D电影时，虽然信息的传播主要通过视觉与听觉两大感官通道，但逼真的画面效果会让观众产生伸手去触摸的冲动，由此引发更加丰富的多感官体验。

感官沉浸的增强一方面可以提升观众的注意力，另一方面可以增进观众在情感上的参与，这既有助于观众对情感类信息的体悟，更为重要的是，情感上的联结可以创造出更深刻、更难忘的体验，产生对观众学习的长远影响。

（二）叙事化阐释：科学知识感性化

博物馆展览内的“情境构建”是一个以图像符号为基础、融合了情感与情节的叙事空间，因此，观众对于沉浸式信息的认知是以情绪、感知为基础的。这一信息的传播特点：一是可以激发观众对显性知识的兴趣与理解；二是更易表达出展品所蕴含的“人物”与“事件”，实现对隐性信息的揭示；三是故事的形式与情感化的认知可让原本或晦涩难懂、或遥远客观的科学语言与事件变得熟悉与亲近，以此进一步增强观众与信息在情感上的联结。

传统的沉浸式展示方式因其静态性本质，在叙事效果上仍受到不少局限。数字技术可通过让物“动起来”，提升画面的叙事效果，激发观众对情境所蕴含的故事的联想。如武汉长江文明馆的AR眼镜导览，利用AR技术虚实结合的特征，将静态标本动态复原于实体情境之中，并以动物的第一人称口吻进行自我介绍，将原本客观的知识类信息转变为动物与观众之间的对话。虚拟动态复原的逼真效果与拟人化的阐释手段，让原本冰冷的标本变成与观众相伴的一员，拉近了人类与动物之间的距离，激起观众对物种与自然的关注。

（三）具身化互动体验：间接信息直接化

在沉浸式信息传播之中，“身体在场”是架构起人与环境之间联结的关键。这一“具身认知”特征为观众在叙事中成为主动的参与者（甚至是构建者）提供了可能。具身认知理论认为，身体与所处的世界不是传统哲学所认为的主客体对立关系，而是辩证的互属关系。因此，人所身处的环境在认知中具有重要地位，认知正是在与环境的不断互动中而产生的。通过在情境中融入恰当的互动设计，观众可通过亲身实践去了解与探索相关科学现象、技能或实验等信息，从而获取直接经验，这既有助于观众在认知层面上对信息的接收与理解，又能让观众去实际感悟科学探索背后的艰辛与不易，实现情感上的体验。

具身认知中的身体既是物质的、也是精神的，这使得数字媒介可通过感官与心理两个维度，增强身体与情境之间的联结。其一，数字技术“延伸”了人的身体，让普通观众也可领略太空漫步、飞机驾驶等身体难以企及的情境。其二，数字技术扩展了身体与环境的交互方式。传统模拟体验往往采用触控、按钮等形式，而沉浸式数字媒介可采用自然化的体感交互，以此尽可能还原身体与真实物理环境的互动状态。其三，数字技术增强了观众与环境之间的互动程度。数字技术的虚拟性带来了路径的多样化与操作的可逆性，观众可进行多次尝试，感受由不同行为所引发的不同结果，完成从被动者到互动者再到创建者的角色转变，加深观众对科学过程与方法在认知上的理解以及在情感上的体悟。

从上文分析可以看出，无论是感官还是心理沉浸，其最终目的是要通过情境再现、叙事阐释与互动体验三个方面，促进观众与信息之间个人联结的形成。然而，在实际应用中，不少沉浸式数字媒介存在情境内容空泛、情境叙事性不足、故事科普性不足、观众与情境之间互动性不足的问题，导致其最终在认知与情感层面，均未能有效助力联结的建立、促进教育目标的实现。

（一）情境内容空泛

作为图像化传播的展示方式，不少沉浸式数字媒介只关注视觉效果上空间的建立，而忽略了空间中应传递怎样的内容。内容的缺失使得沉浸式空间仍停留在物理意义的层面，而未能真正成为蕴含着“信息”的情境。

（二）情境叙事性不足

主要表现在情境的形式上和内容上。

其一，部分情境再现只是通过摄影照片或三维建模等形式重现了客观世界，但却缺少艺术化的表现与效果。情境由“情”和“景”两部分组成，而“景”的构建必须得到艺术的帮助，从而才能通过环境烘托，提升对隐性信息的揭示与传播。艺术表现力的不足一是会影响观众在视觉上的感官体验，二是无法通过“意境”的构建完成对较为深刻与抽象的价值类信息的传达。

其二，画面缺乏动态感。动态化呈现是让展品在观众眼前及心里活起来的重要基础。然而，有些沉浸式数字媒介犹如幻灯片播放，虽有一定的三维立体效果，但却缺乏动态性的变化，影响观众在沉浸式空间内的多感官体验以及在认知与情感上的想象力激发。

其三，内容缺乏故事性。不少沉浸式数字媒介以解释、说明类信息为主，缺乏“故事”这一内核。如上文所述，虚拟情境应是一个融合了情感与情节的叙事空间，这就要求其应以故事为基础，进行内容策划。故事的缺失一是可能造成信息传播难以由表及里，展现物背后的人与事；二是使得整体体验枯燥乏味，且较难引起情感上的共鸣。

（三）故事科普性不足

当内容的故事性建立之后，故事是否传递出与教育目标相关的有效信息又是另一个需要解决的问题。某些情境虽具有较强的故事性，能在一定程度上引发观众的心理沉浸，但由于其中科普类信息的不足或碎片化，导致最终体验或如同看了一场爆米花电影大片，观众实际能在其中获得多少有意义的认知与情感类信息，是一个需要检验、评估与思考的问题。

（四）观众与情境之间的互动性不足

“交互性”是数字媒介的核心特征与优势，也是影响沉浸式体验的决定性因素之一。但就现状来看，不少沉浸式数字媒介未能充分发挥出交互应有的功效，具体表现在以下两个方面：

其一，互动形式不恰当，存在着为了互动而互动的问题。有些展项为了提升参观的娱乐性而设计了一定的互动形式，却忽视了形式与内容的适配问题。互动首要是为了内容更为有效的传递，而非为了相关技术的应用。不恰当的互动形式可能会适得其反，干扰观众对信息的获取与理解。

其二，观众与内容的互动程度较弱，以信息单向传播的“选择式”交互居多，缺少信息双向互动的“探索式”交互。如某航空航天展内的沉浸互动式火箭发射展厅，意图带给观众亲自发射火箭的体验。观众可在互动屏幕上选择火箭，点击“确认发射”后，即可在巨幅屏幕上观看火箭升空的过程。震撼的视觉效果与立体环绕式音效确实能带给观众一定的沉浸式感官体验，但观众与该展项在内容上的互动仍停留在“选择”，而非“创建或拼装”自己的火箭。从本质上来看，观众仍然是火箭发射的“旁观者”，而非“发射者”，并未能通过沉浸式互动，对火箭的构造、发射等原理性、过程性信息有进一步的了解。

类似的问题也出现在虚拟现实类媒介中。虚拟现实的主要特点在于虚拟环境是随着身体的运动而发生变化的，并且具有“潜在的因果关系”，即我们的行为会影响接下来发生的事情。目前来看，多数虚拟现实展项只是将观众的身体感官带入了虚拟空间之中，缺少身体的行为在形式与内容层面上对环境产生的影响。这导致观众仍然处于“观看者”、而非“能动者”的位置，从而也较难通过身体与环境的互动来形成或加深对相应内涵信息的理解以及个性化的体验。

针对上述问题，可尝试从情境艺术化、内容叙事化、互动游戏化三个方面，通过在画面中增强叙事、在叙事中融入知识、在知识中融入互动，以此形成服务于物的各层级信息有效揭示与传递的沉浸式信息传播。

（一）以真实性、艺术性画面，建立沉浸式信息传播的基础

博物馆展览是以“原真性”为首要前提的信息传播媒介，因此虚拟情境的构建必须以扎实的科学资料为基础，进而实现由科学“数据”到视觉化“信息”的转换。如美国自然历史博物馆(American Museum of Natural History)“不可见的世界”沉浸式展厅，最终12分钟的影像是以激光雷达对纽约城市的扫描、蜻蜓神经系统的三维渲染等科学资料为基础，进行视觉化处理后完成。

然而，对数据的视觉化处理不是一个机械的过程，而是一个“阐释”的过程，这涉及到对画面的艺术化加工，以此提升情境的叙事性与感染力。如美国自然历史博物馆的标志性展品“蓝鲸”模型，是以一张逝去的雌性蓝鲸照片为科学依据设计的，而该蓝鲸模型又经过恰当的数字化转换，出现在了“不可见的世界”沉浸式空间之中：蓝鲸以动态形式“游”进画面，并周身伴有闪烁着蓝光的浮游生物，它摇曳着尾巴，留下一道旋转的发光尾迹。这样的画面表现方式，既增强了画面的艺术性，又展现了蓝鲸与浮游生物之间的关系，并赋予画面以一定的故事性。

（二）以叙事化内容，引发心理沉浸，建立观众与信息的联结

当空间化的图像呈现将观众的感官系统带入情境之中，空间内的内容是引发观众心理沉浸的关键。令人振奋的情节、有趣的角色、戏剧化的状况是实现心理沉浸的三大先决条件。

在情节设计上，应以物为核心，创建故事剧本，以此保障内容在科普性与叙事性上的融合。这一方面需要对物进行情境化呈现，以此揭示物背后的事件；二是需要将各事件按赋予动机的方式编码，从而形成完整的故事结构。如法国自然历史博物馆(Museum National d'Histoire Naturelle)“生命的纪元（Life Chronicls）”虚拟现实项目，旨在让观众了解地球上物种起源与发展的历程。该项目通过对八大纪元自然地貌的虚拟再现，将古老的生命物种再现于其原有的生活情境之中；并通过研究员查理与机器人达尔文的穿越历险，串联起这八大纪元，使它们由单独的“事件”转变为完整的“故事”。

第二，角色的运用是将观众代入故事中的核心，其作用主要体现在以下三个方面：一是在博物馆展览中，由于叙述者往往是被隐去的，角色的设计可以让观众快速的进入叙事的语境之中；二是可以将人与物的关系转变为人与人的对话；三是通过角色，推动剧情发展或解释相关知识。

虚拟情境中的角色是多样化的，并可承担不同的功能。如上述“生命的纪元”项目中，就有三类角色的设定：一类是虚拟人物研究员查理和机器人达尔文，两者既是“探险家”这一故事主角，又是故事的引导者，带领观众踏上穿越之旅；第二类角色是在探险过程中遇到的生命物种，它们是知识类信息建立的核心；第三类角色即是观众自己，通过VR眼镜，观众一方面能以第一视角亲历故事之中，另一方面也能看到其他观众的虚拟形象与名字，结为参观中的同伴。

第三，通过恰当的戏剧化冲突，引发观众在“空间”“时间”以及“情感”上的沉浸式感受。如上海自然博物馆在2024年底推出的“又见恐龙”XR沉浸式体验项目，观众通过XR眼镜，化身科考队员，跟随虚拟主人公一起，踏上穿越之旅，回到恐龙生活的时代。通过肉食性恐龙追捕、逃离灭绝等戏剧化状况设计，结合XR眼镜的逼真视觉效果以及六轴动感平台的多维感官刺激，观众似乎真正投入到了由剧情所带来的紧张感与刺激感之中，在行动上不由自主地根据剧情指引，逃向安全地带。当最终火山喷发，翼龙紧紧攥住观众所乘坐的电梯飞向天空，不顾自身安危也要将观众带离火海之时，观众似乎也深深感受到了翼龙命运的悲壮，引发“我们皆是地球上的匆匆过客，应共同守护地球家园”的情感思考。

（三）通过恰当的解释说明，加入或巩固图像叙事中的知识类信息

动态化的图像语言虽更为直观形象、并具有情绪上的感染力，但由于其持续变化的特点，有时对于缺乏一定知识背景的观众来说，可能较难完全抓住相应知识点或产生理解上的偏差。沉浸式数字媒介可采用字幕、音频、前置信息等阐释手段，在保证观看效果与意境的同时，引导观众对相应信息的关注与理解。

其一，可设置相应字幕，对画面信息起到锚固作用，并引导观众对重要信息点的关注。这样的阐释方式是较容易实现的，但所能提供的信息量相对较少。

其二，可通过语音对画面进行解说。语音的形式不仅能提供更多的信息量、恰当的听觉效果也易引发情感上的共鸣。语音解说可通过移动式设备来实现，也可通过真人的现场演绎。前者更能带来个性化的参观体验，而后者更能实现对观众参观路线与注意力的引导。需要注意的是，语音解说也应采用“故事化”而非“说明性”的表达方式，并需考虑音画之间的配合性，以此形成观剧般的沉浸式体验。

其三，提供前置类信息。如前文提及的“不可见的世界”展厅，在进入沉浸式影像空间之前，展厅以图文形式对地球上的生命如何跨越距离、跨越物种、跨越时间而相互关联^[20]这一主题进行了介绍，以此为观众对影片的理解提供了基础。需要注意的是，虽然有前置信息的设定，在沉浸式参观中仍需有一定的阐释性信息，以此帮助观众对前置信息的回忆与加深理解。

（四）通过游戏化设计，提升观众与情境的互动性

叙事化的内容设计为观众“代入”情境提供了基础，而观众与情境的互动可进一步实现观众对情境的参与，从而加深与情境的联结。博物馆可通过任务、挑战等游戏化形式，在叙事中融入观众主体对内容的探索、甚至是创建，在加深观众对内容的理解以及记忆的同时，提升参观的趣味性与娱乐性。因此，对博物馆而言，由游戏所引发的心理沉浸不应来自于对分数或输赢的追求，而应源于对探索过程的专注。在设计游戏之时，一是应以知识类信息为基础，进行相应的互动设计，将知识点融入任务或挑战之中；二是应根据内容，灵活运用各类交互方式，让观众以最为恰当、自然的方式实现与情境的互动，增强观众的沉浸式感受；三是要注意游戏难度的把控以及引导性信息的设置，以此帮助观众顺利完成游戏。只有当挑战与观众的能力达到匹配之时，观众才能获得最佳的心流体验。

中国科技馆“奔向月球”展区是一个典型的感官与心理、叙事与任务相融合的沉浸式体验案例。该展区以月球科考为故事主线，通过实体训练、场景复原、虚拟现实4D互动等手段，从感官与叙事两个维度，再现了由地面训练、控制月球探测器软着陆、最终抵达月球进行实地科考的系列过程。通过不同场景与任务的选择，让观众在自主探索游戏中获得相应知识信息，实现科普、叙事与挑战的融合。

（五）建立线上线下一体的社交互动模式

社交互动是影响博物馆观众参观学习效果的重要因素之一，数字媒介应充分利用其网络化的优势，形成线上线下一体的社交互动模式。如伦敦科学博物馆（The Science Museum London）的“崎路漫游者”（Game: Rugged Rover）展项，线下观众可通过展厅内设置的互动屏幕，设计自己的漫游车，并在崎岖不平的外星球上进行竞速比赛。而展外观众也可通过APP加入其中，形成线上线下的联动。另外，也可通过APP等方式引导观众以数字化的形式记录自己喜爱的展品、或发表相关评论与感悟，并实时发送到社交平台之上，以此形成展前展中展后、展内展外的一体化实时信息传播。

随着沉浸式传播时代的到来，沉浸式数字媒介已成为博物馆必须面临的命题。然而于博物馆而言，沉浸应是手段，而非目的。沉浸式数字媒介的应用目的并不在于沉浸的程度如何，而在于利用其在信息传播上的特点与优势，促进观众与物在认知与情感上的双重联结，从而辅助于博物馆教育目标的实现。因此，博物馆在拥抱新技术的同时，更应结合自身需求与目的，选择合适的技术手段，让技术服务于物的信息阐释以及观众体验的提升，而非仅根据沉浸程度进行技术上的选择。自然科学博物馆应以扎实的科学资料为基础，通过情境化、叙事化、艺术化的阐释手段，将科学资料转变为视觉化信息；同时合理应用游戏化的交互方式，实现观众在身心两方面的代入。此外，沉浸式数字媒介是展览中的辅助展示手段之一，观众很难仅通过一个展项实现对某一科学信息的全方位理解与记忆。因此，需要注意沉浸式数字媒介与展览整体内容的配合、呼应或延伸关系，以此形成较为完整的展览教育目标传播体系，以提升博物馆对观众长期教育的意义。

作者：郑运帷

来源：《自然科学博物馆研究》2025年第1期