AR技术在科普服务中的应用

李豪 朱子玥 郑大威

关键词：增强现实；科普服务；数字化；科学素养

科普活动是提高全民科学素质的重要途径。为进一步深化科学普及，各级政府、科协、广大科技工作者，积极组织、参与普及科学知识、大力弘扬科学家精神、传播科技正能量、提倡使用科学的方法，在全社会形成了优良的科技氛围，有效地提升了全民科学素养。

随着科学普及工作不断推进，与社会生产生活融合度不断加深，传统科普活动也逐渐暴露出一些问题：一是科普活动形式单一。全国目前有1600 余家科普场馆，抛开疫情影响，举办的科普活动基本为线下形式，受时间地点等的影响，不能满足群众参与科普活动的需求。二是科普活动方式单一。传统科普活动一般采用宣讲式，受众接受程度参差不齐，科普活动的吸引力和感染力大打折扣。三是科普活动互动性不强。科普活动中，受众与科普讲师基本通过问答的方式进行互动，缺乏体验式、沉浸式、场景式的互动环节，无法提高受众的兴趣。这些问题的存在，使得群众对参与科普活动的持续兴趣度有所下降，科学知识、科学精神、科学思想的传播力度无法提升，科普活动的效能大打折扣。

为解决科普活动热度高、效能低的问题，在国家先后出台并实施的《全民科学素质行动计划纲要》《全民科学素质行动计划纲要实施方案（2016-2020 年）》《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035 年）》[1] 等文件中重点要求增强科普服务中的科技支撑能力，比如：要求加强校园教育信息化建设，推进信息技术与科学教育深度融合，推行场景式、体验式、沉浸式学习，加大科学教育资源的均衡分布[2]；分利用人工智能及新媒体技术，加强数字科普资源的开发，加强科普服务的普及度，加强数字技术与新媒体的集成运用；全方面利用有效的科普资源，打造多种形式、多方面、多元的科普宣传教育。可以看出，随着新一代信息技术、5G 技术等的发展，科普与数字化相融合的要求越发突出，特别是对虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等数字化媒体技术。

增强现实技术（AR），是一种实时计算摄影机的位置及角度并加上相应图像的技术[3]，可以有效地将真实世界的信息和虚拟世界的信息进行无缝集成。它可以在移动终端、屏幕上把虚拟世界展示在现实世界中，并通过立体具象化的还原与呈现让受众与之互动，更能激发受众使用、传播的兴趣。利用AR 技术开展科普服务的数字化转化与数字化传播可以让原本单一的科普形式活灵活现，在大大降低科普成本的同时让科普效能迎来质的飞跃。

一、科普服务的现状

近年来，为了提高民众的科学素养，提高科学关注度，全面调动民众学习科学知识和参与科普活动的积极性，各部门开展了一系列科普活动，包括全国科普日、科技活动月（周）、科普讲座、科技展览、科普问答竞赛、青少年科普服务活动、科学实验、实用技术培训等。这些活动吸引了数以万计的公众参与进来，取得了良好的效果。科学技术部发布的2021 年度全国科普统计数据显示，2021 年我国各类科普服务活动共计约33 亿人次参加，相较2020 年增长了108.24%。其中，全國各类机构组织科普讲座103.82 万次，共计16.23 亿人参与。2021 年全国科技活动周以“百年回望：中国共产党领导科技发展”为主题，重点展示十八大以来中国共产党领导科技创新取得的重大进展和突出成就。活动周期间，全国共举办线下线上各类科普专题活动11.16 万次，参加人次达5.93 亿，比2020 年增长21.26%。2021 年共计科普图书发行8559.89 万册，发放科普读物和资料共计4.98 亿份，搭建科普网站约1900 个，创建科普类微博账号约1700 个，创建科普类微信公众号约8000 个。这些新媒体平台充分地利用线上科普活动的传播性，开办了大量面向公众的科普活动，特别是在疫情严峻之时，线上科普在引导社会公众相信科学、依靠科学、运用科学，实现科学防疫方面发挥了重要作用[4]。

在推进科普事业蓬勃健康发展的同时，我们也发现一些不足和亟需解决的问题。

（一） 区域及城乡间发展不平衡，需要更多适宜的科普内容制作

从《中国科普统计》上的数据发现，开展科普活动在不同的区域以及城镇和乡村之间存在着极不平衡的现象。近年来，科普惠农兴村计划、农业科技三下乡等农村科普活动虽逐渐增加，但与城市相比，相差甚远。而对于农民科学素质提升的科普活动，更是少之又少。相较于需要更多的设备与人员配备，其优质且易于传播，不受空间、场所限制的科普内容或是解决区域及城乡发展不平衡的关键所在。

（二）传统科普活动吸引力不足，需要更多适宜的交互方式融入

“主动式”推送是当今传统科普活动的主要形式，但其对于科普对象实际需求的调研不足，无法准确定位公众需求，从而降低对科普活动的参与的积极性。再者是公众积极参与了科普活动，但却没有享受到应有的科普服务，这也是近年来线下科普受到互联网科普强烈冲击的主要原因之一。传统科普服务的方式和内容让科普对象不能及时获取相关信息，从而导致公众参与科普活动少、体验感差、接纳程度低，所有这些，都是近年来线下科普受到互联网冲击的重要原因。

（三）公众对科普活动的满意率低，需要更多适宜的数字场景打造

科普本质上是一种科技服务，而衡量一项服务能否使服务对象满意的关键指标就是服务质量[5]。举办一场科普活动是否成功的决定因素，包括科普活动质量的高低，科普对象满意度以及是否愿意继续参加其他科普活动或是否愿意传播该科普活动。随着科技不断发展，新媒体技术尤其是沉浸式媒体技术已经逐步融入到人们的日常生活体验，大众对于数字内容审美逐步提高，传统的图文、视频等素材很难调动学习兴趣。在各行各业都在积极打造数字化创新应用场景的同时，科普服务的数字体验场景的打造也应该成为我们积极探索的方向。

二、AR 融入科普服务的特点

教育部办公厅中国科协办公厅发布关于利用科普资源助推“双减”工作的通知中提出要加强场景式、体验式、互动式、探究式科普教育实践活动，利用AR 技术为群众提供多类型互动科普，沉浸式互动体验[6]。《“十四五”国家科学技术普及发展规划》中也提出要加快推进科普与大数据、云计算、人工智能等技术深度融合，打造一批科普数字化应用示范场景。这就给AR 融入科普服务提供了非常好的政策支持，也为科普服务数字化能力提升提供了实践支持。

AR 进行科普服务具有优于传统的科普方式的诸多特点。首先是“便携性”，仅仅只需要一部手机或者平板等移动终端就可以对科技知识进行深层次的了解，让普通百姓也能随时随地了解到专业的科技知识。其二是“传播范围广”，增拓知识面的同时还可以利用新媒体的方式来进行二次传播，如转发，网络共享等等，让更多的人了解更多的知识，使得科技知识在大众中传播开来。其三是“内容多样”，不同于传统科普方式的单一，可根据不同的科普场景定制不同的科普内容。其四是“可互动”，较于传统的科普方式，其利用增强现实让叠加的虚拟内容与现实内容产生联系，让体验者在高互动性下学习知识，可以提高学习兴趣，降低信息获取的难度，使科普效果事半功倍。其五是可以开发“多样的衍生品”，利用AR 技术将原本的科普课程进行赋能，让其拥有更强的互动性、便携性以及趣味性等等，让科普形式更加多样，内容更加的丰富。此外，“风险更小，更加安全”也是AR 融入科普服务的极大优势，某些预防灾难的科普或是具有危险性的科普活动，利用AR 技术就可以让受众进行虚拟的体验学习，零风险的同时获得同样的科普效果。

三、AR 促进科普服务的应用

科普是利用各种媒体用大众听得懂的方式，让大众接受自然科学和社会科学[8]。AR 技术的融入，可以让公众学习了解全新的数字化体验的科学知识和科学方法、场景化展示的科学精神和思想，促进科普服务的效能提升。

（一）提高科普内容的数字化程度

AR 与科普融合，可以通过数字化转化和可视化制作将传统的科普内容转化为数字化的AR 科普课程，解决传统课程难以展示、“晦涩难懂”的问题。例如，对于重大的科学科技装备、科学工程，最新的科技成果，通过AR 赋能利用数字采集技术、三维技术、可视化技术等对科普素材进行全方位采集、转化，增加了大量的立体、可视的数字化内容，让受众可以从不同的角度不同的方式体会科学之美。与此同时，我们不仅可以将数字化内容直接当作科普内容用于科普服务，还可以形成数字化的资源库，方便日后科普内容的持续开发、交互场景的持续打造，乃至科普数字文创的发展。

（二）提高科普内容的交互程度

在受众探索和体验全新形式的科普课程的同时，AR技术也不断地给受众展示它在交互领域的强大功能。

传统的科普活动或是科普课程局限于说教式，而AR 的实时计算和匹配、智能交互等技术可以让受众在现实中与虚拟资源进行多样的互动，打破空间、时间的限制，甚至其他的客观限制都可突破，让人在真实的世界中感受到真实世界所没有的体验。

例如，对于空间站有关知识的科普，我们可以让受众利用移动终端通过点击、滑动等触控方式，不仅可以360 度全方位观看空间站的外观，还可以走入空间站内部，认识不同的操控设备。

（三）提高科普内容的传播程度

有了可以交互的、实时的、触手可及的全新科普形式，就可以让受众更简单、更有趣味、更轻松、更具象地了解到了原本抽象复杂的科学知识。尤其是AR 与unity、H5 等结合，把更多的科普内容转化为App、小程序，使得组织者可以一码发布，通过互联网的高效传播性迅速且准确地将科学知识传递给大众；而受众接收到之后，出于兴趣度、娱乐性、交互性，也可以一码转发，提高社会面的传播性。

（四）提高科普内容的服务广度

AR 还可以与诸多衍生产品结合，提高科普内容的服务广度。我们可以将数字化内容赋能在相关科普课程的衍生产品上，如文创产品，受众拿到文创产品后，通过移动终端的扫码功能即可了解更多的科普服务内容，还可以进行互动、分享等操作；再如科普绘本，受众用移动终端进行扫描，书中的科普内容就可以活灵活现的以三维动画的方式从书中动起来、活起来，相较于传统书籍更加灵动、更加容易被接受。

（五）促进科普内容与更多数字化技术的融合

AR 技术的特性，其适用領域非常广泛，当达到与科普的融合成熟后，AR 技术可利用其强大的“包容性”来促进更多的数字化技术与科普内容融合。例如疫情大环境下，AR 科普课程开发中可引入人工智能技术利用虚拟科技工作者来对受众进行“一对一的科普”；科技展馆中的AR 体验服务可以与全息技术结合，将科普展品投射到受众面前；社区科普时，可以在AR 程序中引入体感技术，让受众通过手势追踪来做一堂实验课；还可以在小程序中引入截屏、录屏，让受众与喜爱的科技装备进行虚拟合影，并通过互联网转发，吸引更多受众来享受科普服务。

四、AR 赋能科普服务的展望

《全民科学素质行动计划纲要（2006-2010-2020年）》中提到“改革开放以来，特别是实施科教兴国战略以来，我国公民科学素质建设有了较大的发展，但仍存在许多问题。”其中包括了“大众对科技传播的力度不足、质量普遍不高”，全民科学素质建设的公共服务不满足社会的要求，公民提升自身科学素质的积极性不高[8]。《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035 年）》也指出“科普有效供给不足、基层基础薄弱”。这些问题的解决都必然与AR 等数字化技术对科普服务的赋能密切相关。

通过AR 赋能科普服务，使创作出的科普作品能适应互联网新时代的传播方式，使内容与形式新颖富有创造力，传播的知识与受众接受效果做到最大化。通过AR 赋能科普服务，将前沿科技、国家重大科技成果、卫生健康等领域的科普内容与官方渠道、自媒体平台建设有机结合起来，完善科普服务的传播建设。通过AR赋能科普服务，使得我们可以更加快捷、灵活、科学有效地开展科普活动，使受众在快节奏的当下也能沉浸式学习到科技知识，并还能在大众当中不断地传播知识，实现最大范围的传播。

五、结束语

对于各个领域的科普而言，AR 技术无疑是一种全新的高效的科普方式，增强现实技术将受众带到了一个更加生动形象、可以增加感官体验的新世界。如今我们还在AR 与科普服务融合的探索初期，随着科技的不断发展，增强现实技术也将不断拉近现实与虚拟的距离，最终会将我们带到一个新的感官世界，给我们带来更真实更有趣、更强互动的科普体验。