為了充分利用場(chǎng)館資源，提高科技館展覽資源對(duì)公眾的科學(xué)傳播效用，展教人員深挖展品展項(xiàng)的科學(xué)內(nèi)涵及教育效果，形成適合在地殼探秘巖礦長(zhǎng)廊現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的科學(xué)列車(chē)教育活動(dòng)項(xiàng)目。所謂“科學(xué)列車(chē)”其實(shí)是一個(gè)移動(dòng)教室，列車(chē)上放置教育活動(dòng)所需要的展教具和資料等，位于地殼探秘巖礦長(zhǎng)廊展項(xiàng)旁，觀眾體驗(yàn)展項(xiàng)的同時(shí)即可參與教育活動(dòng)?！捌卟蕦毷笨茖W(xué)列車(chē)的教育內(nèi)容不限于展品本身，以實(shí)驗(yàn)演示、互動(dòng)游戲、教師講解等多樣化形式，對(duì)寶石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)引起的貓眼現(xiàn)象、星光現(xiàn)象等外部表象進(jìn)行科學(xué)詮釋。

設(shè)計(jì)思路

巖礦長(zhǎng)廊里的礦石展品琳瑯滿(mǎn)目，但缺乏對(duì)每個(gè)礦石的具體介紹，缺乏針對(duì)某一礦石的深入剖析。為幫助大家更充分地利用展區(qū)資源并作拓展延伸，科技館設(shè)計(jì)了介紹寶石光學(xué)特性的科學(xué)列車(chē)項(xiàng)目。活動(dòng)中，教師對(duì)巖礦長(zhǎng)廊內(nèi)相關(guān)展品展項(xiàng)進(jìn)行深入講解。講解之后，開(kāi)始聚焦具體的礦石，講授寶石的光學(xué)效應(yīng)?；顒?dòng)過(guò)程中通過(guò)師生互動(dòng)、小實(shí)驗(yàn)等，讓觀眾在掌握科學(xué)知識(shí)的同時(shí)感受到學(xué)習(xí)的快樂(lè)。

實(shí)施條件

寶石：磷灰石貓眼石、矽線(xiàn)石貓眼石、人造貓眼石、天然星光藍(lán)寶石、人造星光紅寶石各1枚。

工具：顯微鏡設(shè)備1套、白板1塊、油性筆1支、手電筒1支、放大鏡1枚、任務(wù)卡若干。

實(shí)施過(guò)程

活動(dòng)導(dǎo)入

科技館教師結(jié)合巖礦長(zhǎng)廊展區(qū)的礦石展品進(jìn)行開(kāi)場(chǎng)講解，然后帶領(lǐng)大家參觀并介紹地殼探秘展區(qū)內(nèi)巖礦長(zhǎng)廊所展出的寶石原石。教師向觀眾提問(wèn)“有哪些是大家耳熟能詳?shù)膶毷N類(lèi)”，之后進(jìn)一步提出“寶石與其他礦石的區(qū)別是什么”的問(wèn)題，帶著這些問(wèn)題指引觀眾們通過(guò)觀察展區(qū)的寶石原石，了解廣義上關(guān)于寶石的概念，同時(shí)通過(guò)觀察原石內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形狀特征，引入關(guān)于寶石品質(zhì)體的概念。由于品質(zhì)體的寶石內(nèi)部有規(guī)則的幾何結(jié)構(gòu)，因此光線(xiàn)照射到寶石內(nèi)部，便會(huì)發(fā)生反射、折射、漫散射、干涉、衍射等一系列變化，產(chǎn)生各種神奇的寶石光學(xué)效應(yīng)。

正式活動(dòng)

觀察3顆貓眼石的貓眼效應(yīng)現(xiàn)象觀眾通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn)，在自然光環(huán)境下，實(shí)驗(yàn)用的磷灰石貓眼石、矽線(xiàn)石貓眼石、人造貓眼石并沒(méi)有明顯的外觀特征，僅僅是3顆普通的弧面型寶石。而當(dāng)教師將手電光照射到寶石上之后，便會(huì)在3顆寶石內(nèi)部出現(xiàn)一條明亮的光帶，并且光帶會(huì)隨著手電光線(xiàn)射入角度的改變，出現(xiàn)移動(dòng)和張開(kāi)、閉合的現(xiàn)象，宛如夜間貓的眼睛一般，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為寶石的貓眼效應(yīng)。

說(shuō)明“貓眼效應(yīng)”的形成機(jī)理教師首先帶領(lǐng)觀眾用顯微鏡觀察寶石內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部具有大量密集而且排列規(guī)則的針狀包裹體，之后教師以展板結(jié)合實(shí)物演示的形式，說(shuō)明貓眼效應(yīng)形成的光學(xué)原理。觀眾比較實(shí)驗(yàn)用的3顆貓眼寶石的眼線(xiàn)寬度，會(huì)發(fā)現(xiàn)橙色的較寬，并且眼線(xiàn)十分稀疏，之后教師通過(guò)在黑板上畫(huà)原理圖解釋寶石的切磨高度對(duì)于眼線(xiàn)寬度的影響。將橙色貓眼石暫時(shí)拿走，觀察剩余2顆，比較各自眼線(xiàn)的位置，觀眾發(fā)現(xiàn)矽線(xiàn)石貓眼石比磷灰石貓眼石眼線(xiàn)居中，教師通過(guò)畫(huà)圖說(shuō)明其中的原理。然后，教師通過(guò)圖文展示不同寶石所切磨而成的貓眼石，并讓觀眾猜測(cè)這些貓眼石分別是什么寶石。這些寶石都能在奇妙的礦物晶體展示窗里找到。最后，教師引導(dǎo)觀眾找出3顆寶石中的人造貓眼石，從顏色、眼線(xiàn)、側(cè)面的蜂窩狀結(jié)構(gòu)3個(gè)方面進(jìn)行判別，教會(huì)觀眾掌握一定的鑒別方法。

觀察星光現(xiàn)象在自然光照下，實(shí)驗(yàn)中用的天然星光藍(lán)寶石和人造星光紅寶石并沒(méi)有明顯的外觀特征，僅僅是2顆普通的弧面型寶石，而當(dāng)用手電光照射寶石表面后，寶石上出現(xiàn)了六射的星光現(xiàn)象，并會(huì)隨著光線(xiàn)的移動(dòng)而移動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做星光效應(yīng)。之后讓觀眾用顯微鏡觀察寶石表面，發(fā)現(xiàn)包裹體排列不局限于1個(gè)方向，而是呈現(xiàn)3組方向按照一定角度排列。觀察完畢后，教師通過(guò)圖示結(jié)合寶石標(biāo)本說(shuō)明星光效應(yīng)的形成機(jī)理。講解完畢，再讓觀眾比較2顆星光寶石，其中有1顆為合成星光寶石。觀眾可以從內(nèi)部包裹體、星線(xiàn)形狀、中心寶光3個(gè)角度進(jìn)行鑒定。

任務(wù)卡

教師可給觀眾發(fā)放巖礦長(zhǎng)廊探索任務(wù)卡，觀眾在后續(xù)參觀過(guò)程中可以結(jié)合科學(xué)列車(chē)的講解進(jìn)行深度參觀。任務(wù)卡上的任務(wù)如下。

尋找展區(qū)內(nèi)的寶石類(lèi)礦物在自主探索的過(guò)程中，觀眾以貼紙連連看的形式將相應(yīng)的寶石類(lèi)礦物貼紙貼在礦物名稱(chēng)旁，完成尋找寶石礦物的任務(wù)。觀眾可根據(jù)寶石定義的4大特征進(jìn)行尋找，展區(qū)內(nèi)有鉆石、祖母綠、紅寶石、水晶、鋰輝石、海藍(lán)寶石、螢石、綠柱石、孔雀石、瑪瑙、碧璽等寶石類(lèi)礦物。

觀察寶石礦物的整體形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，區(qū)分晶質(zhì)體寶石與非晶質(zhì)體寶石

這個(gè)任務(wù)可作為貼紙連連看環(huán)節(jié)的補(bǔ)充小貼士。觀眾可根據(jù)寶石的內(nèi)外部特征，結(jié)合晶質(zhì)體概念，區(qū)分哪些是品質(zhì)體寶石，哪些是非品質(zhì)體寶石。在上述寶石類(lèi)礦物中，孔雀石和瑪瑙為非品質(zhì)體寶石，瑪瑙具有特別的放射狀同心圓結(jié)構(gòu)。

哪些晶質(zhì)體寶石發(fā)育得較為完整，這與寶石的品質(zhì)是否有聯(lián)系

這個(gè)任務(wù)的開(kāi)展形式是知識(shí)小問(wèn)答。在展區(qū)的品質(zhì)體寶石中，鉆石、祖母綠、水晶、綠柱石類(lèi)晶體發(fā)育較完全，其內(nèi)部有固定的幾何排列結(jié)構(gòu)，外部形狀也呈現(xiàn)幾何狀。其中綠柱石為六方柱狀、水晶為六方柱錐狀、鉆石為八面體等。晶體發(fā)育得越完全，寶石品質(zhì)越好，內(nèi)部相對(duì)純凈，人們通常從寶石的原石狀態(tài)就可以評(píng)判出寶石品質(zhì)的優(yōu)劣。

活動(dòng)特點(diǎn)

活動(dòng)對(duì)地殼探秘展區(qū)巖礦長(zhǎng)廊區(qū)域的展品進(jìn)行深度剖析，針對(duì)寶石這一生活中觀眾感興趣的話(huà)題進(jìn)行深挖，并且將探究型、體驗(yàn)型學(xué)習(xí)方法貫穿始終，更好地發(fā)揮了展覽資源的教育作用?；顒?dòng)讓觀眾在探究和動(dòng)手體驗(yàn)的過(guò)程中學(xué)習(xí)寶石的相關(guān)科學(xué)知識(shí)，如地質(zhì)學(xué)、光學(xué)、材料學(xué)等諸多學(xué)科的綜合型知識(shí)，知識(shí)點(diǎn)豐富，適合不同類(lèi)型人群進(jìn)行學(xué)習(xí)。引導(dǎo)觀眾通過(guò)觀察現(xiàn)象探究其中的科學(xué)原理，觀眾在后續(xù)參觀過(guò)程中可進(jìn)行更有深度的思考與學(xué)習(xí)。

【基地簡(jiǎn)介】

上海科技館是國(guó)內(nèi)大型綜合性科學(xué)技術(shù)博物館，以“自然、人、科技”為主題，是全國(guó)重要的科普教育基地和精神文明建設(shè)基地。上?？萍拣^由位于浦東新區(qū)世紀(jì)大道的科技館、靜安區(qū)北京西路的自然博物館和臨港新城滴水湖區(qū)域的天文館（建設(shè)中）組成。

科技館建筑面積10.06萬(wàn)平方米，由11個(gè)風(fēng)格各異的主題展區(qū)、4個(gè)高科技特種影院、3個(gè)古今中外科學(xué)家及其足跡的藝術(shù)長(zhǎng)廊、2個(gè)主題特展和若干個(gè)臨時(shí)展廳構(gòu)成，2001年12月18日正式對(duì)外開(kāi)放。開(kāi)館至今吸引了超過(guò)4500萬(wàn)全國(guó)各地和海外觀眾，年均觀眾接待量達(dá)300萬(wàn)人次，被《TEA/AECOM 2017年主題公園報(bào)告和博物館報(bào)告》列為世界上觀眾量最多的20個(gè)博物館中的第6名。上海自然博物館始建于1956年，是我國(guó)最早的自然博物館之一。新館于2015年4月正式開(kāi)放，建筑面積4.5萬(wàn)平方米，展示教育總面積約3.2萬(wàn)平方米，有3大板塊10個(gè)展區(qū)，是一座融展示與教育、收藏與研究、文化與休閑、科學(xué)與藝術(shù)于一體的現(xiàn)代化自然博物館。滴水湖畔的上海天文館計(jì)劃于2020年建成開(kāi)放，總用地面積約5.86萬(wàn)平方米、總建筑面積3.8萬(wàn)平方米。