摘 要 机械设备是科普场馆中很重要的一个组成部分，在科学现象的演示和科学原理的解释中发挥着不可替代的作用。本文主要研究的是如何合理的引进机械设备来更好的辅助科普场馆的展教工作，以及如何科学地使用机械设备来充分发挥其价值。
关键词 科普场馆；机械设备；合理引进；科学使用
中图分类号G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）144-0086-02
机械设备种类繁多，机械设备运行时，有一些部件甚至本身可进行不同形式的机械运动。机械设备由驱动装置、变速装置、传动装置、工作装置、制动装置、防护装置、润滑系统、冷却系统等部分组成[1]。科普场馆中的机械设备在展示声光、电磁、力学、航天、信息、材料等科学知识的过程中具有不可替代的作用，如果没有机械设备的动态展示，仅仅依靠场馆内的一些静态展品是很难达到科学传播和科普教育的目的。
1 科普场馆中和机械设备有关的问题
一般说来，采购和维护机械设备的经费占了科普场馆年度支出的很大一部分，尽管科普场馆每年都会有不少的投入，但是就目前的现状来看，这笔不少的投入似乎并没有获得最好的成效。
1.1 机械设备引入层次机构不合理
以浙江省科技馆的机械设备为例，目前馆内用于科普展示的有登月火箭装置、戏水池设备、瞭望灯塔、抛物线传令设备、舞动的花坛、会说话的椅子、方轮车等[2]。从现有的这些机械设备可以看出该馆大多是一些基础体验型的设备，缺少一些能够极大程度激发参观者兴趣的现代化机械设备。该馆中缺乏新一代的智能机器人、3D打印设备、虚拟和增强现实设备、人机交互设备、可穿戴设备等对于青少年的科学探究具有指导性意义的机械设备。
1.2 机械设备的使用不科学
1.2.1 污染问题
任何机械在使用过程中都会产生一定程度的振动，在科普场馆中的机械设备每天都会使用很长时间，长时间的不间断使用使得机械的零部件受损严重，而科普场馆的工作人员大多忙于讲解工作而疏忽对于设备的检查和维护，长此以往，这些受损的零部件通常都会破坏掉机械设备的动态平衡从而产生很大的噪音，对参观人员形成干扰。此外，由于零部件的损耗，一些燃油的机械设备会有燃油泄漏，对于科普场馆的环境会产生污染，严重的甚至会成为安全隐患。
1.2.2 损耗问题
科普场馆中的机械设备是为了展教工作而服务的，设计人员在进行机械设计的时候就已经对节省人力这一要素进行了充分的考虑，参观者是很轻松地就可以获得体验。但很多参观者在使用这些机械设备时通常都会过度用力，把馆内的设备当成健身器材来使用，这些机械设备长时间处于超载荷的工作压力之下，使用寿命会远远短于预期寿命。所以机械设备的损耗是我国科普场馆存在的比较严重的问题。
1.2.3 维护问题
设备的现场使用与维修的效果归根到底是由人员的素养决定的[3]。我国科普场馆工作人员的设备维护素养不高，馆内的机械设备在平时的使用过程中基本上没有得到很好的维护，通常的做法是设备严重损坏后才会进行检修，但这时候往往已经无济于事。所以科普场馆高价购买和引进的设备通常在短短几年之内就会成为一堆废铁，造成了财力和物力的浪费。
2 科普场馆如何合理的引进机械设备
2.1 类型要丰富，层次结构要完整
科普场馆教育资源是伴随观众需求的产生而产生，其核心是具有吸引科普场馆观众的属性[4]。仅仅依靠一些简单的操作体验式设备可以让参观者获得一时的欢乐，但很难真正的吸引到他们，也很难激发他们进一步探究的兴趣。科普场馆应该提供一些能开阔受众眼界的设备，这些设备不仅仅是娱乐性，还有前瞻性和启发性。
智能机器人是融合控制、材料、力学、电子、信息等现代学科于一体的机械设备，它的引入将会使场馆的科普活动更具吸引力。目前我国只有少数几家场馆引入了为数不多的类似设备，在未来几年，科普场馆可以通过与相关企业合作的方式引入一些工业机器人、模块化机器人、智能仿真机器人的等机械设备。此外，像3D打印技术，是数字制造技术的重要形式，但是很多人对此并不了解。2013年上海科技馆“3D打印科普展示的建议”课题组对来自全国500名观众进行抽样调查，数据显示仅有14%的受访者对3D打印技术有一定的了解，与此同时对全国36所省市级科普场馆进行调查，也仅有6所场馆引进了3D打印设备[5]。毫无疑问，这种前沿的而大众又知之甚少的科学知识应该是科普场馆科普工作的重中之重。另外，像AR（增强现实）设备、VR（虚拟现实）设备、谷歌眼镜等可穿戴机械设备的引入都可以使得科普场馆更好的发挥普及科学前沿知识的功能。
2.2 要考虑利用率和适用性
科普场馆引入机械设备是为了服务科普工作，所引进的设备首先要能够满足科普的需求，其次还应该具有很高的利用率，也就是我们通常所说的性价比。比如科技馆里常见的最速降线实验，一部分科技馆为每条轨道安装了自动投球器和高精度的电子计时机械设备，让观众能“精确把握”小球在每条轨道滚动所需的时间。引进的机械设备固然是能够起到计量的效果，但实际上，这个实验目的只是对摆线的性质进行定性展示，而非定量展示，因此在它上面追求所谓的“精密”是完全没有必要的[6]。
除了性价比是要考虑的外，适用性也是一个很重要的因素。在引进机械设备时要考虑到场馆展品的实际情况，比如想引进一个火箭发射装置，就先得考虑一下场馆中是否有相关的航天系列展品，否则就仅仅引进这么一个机械设备并不能起到很好的效果。当然，如果配以卫星云图、太空失重体验、月球概貌、行星轨迹模拟等一系列的科普展品或展区，这个引进的新设备就显得十分有意义了。
2.3 注重引进设备的环保性与安全性
科普场馆在准备引进机械设备时还应该考虑到所引进的设备是否会对场馆的展示环境造成污染。2009年厦门市科技馆准备引进一种地震模拟的机械设备。当时有两种选择，一种是采用电液伺服驱动机械摆动机构的机械设备，这种设备价格比较适中，但是机械冲击大、机械噪声大。另外一种是采用电液伺服驱动摇杆机构的机械设备，这种造价高，无机械冲击和机械噪声[7]。最终就是考虑到环境因素，科技馆引进了第二种设备。此外该科技馆还引进了全面液压污染控制设备，确保了液压伺服系统清洁度和工作可靠性，采用先进的液压连接与密封结构，避免了高频震动液压部件及液压管路的外泄漏。虽然引进的第二种机械设备成本更高，但是这种设备的引进起到了很好的效果，事实也确实如此，这种设备引进三天就接纳体验观众近3000人次，极大的丰富了观众关于地震方面的科学知识。
除了环保因素，安全因素也是很重要的。青少年儿童是科普场馆进行科普教育的主要对象，但由于这一类人群好奇心比较强，喜欢动手操作，很多时候自己不能察觉到危险状况。因此科普场馆在引进机械设备时应该充分考虑到设备的安全系数，对于一些大型的机械设备在引进时要引进相应的漏电报警设备、红外监测设备、应急关停设备，提高设备的安全性能。
2.4 重视流动性机械设备的引入
科普场馆的科普教育功能不能仅仅局限于在科普场馆之内，应该在场馆常规展览之外面向社会进行科普宣传。在场馆之外的科普工作中，科普大篷车这一类型的流动性机械设备发挥着很大的作用，但是目前我国科普场馆的科普大篷车并不多见，这样使得本来就很难开展的馆外科普教育工作变得更加困难。
科普大篷车可实现科普展品展示、广播宣传、多媒体教学、现场咨询、科普资料的发放、科普影视资料的播放，以及夜间广场科普宣传等多种功能[8]。在科普周日科普周科普月等大型活动中能够节省很多人力物力，同时因为它的流动性和便捷性可以有效解决我国基层科普活动不足的问题。因此，在进行机械设备的引进时，科普场馆应该加大在流动性机械设备方面的投入
力度。
2.5 增强引进设备的人机互动性
人机互动，顾名思义，是人与机器之间的互动，但此互动方式中的机器并不是人—物互动中的实物或模型，而是智能优化后的计算机装置，包括多媒体查询仪器、手触多媒体装置、电脑等[9]。例如在北京汽车博物馆中的安全性能实验室，观众可以借助于一些辅助性设备实现对汽车的虚拟控制，在获得驾驶体验的同时还有助于参观者对汽车结构和性能的了解。中国铁道博物馆中的铁路轮渡体验设备也融入了人机交互的功能。此外通过基于Kinect的体感控制技术可以实现人机的操作型互动、体验型互动、沉浸式互动[10]。随着互联网和计算机技术的发展和应用，在未来的科普场馆中机械设备不能仅仅只是一个运动着的机构，应该能够实现和参观者的互动，只有这样才能真正让参观者参与到展教工作中来。因此，在引进机械设备时，应该考虑引进一些能够实现人机互动型的设备。
3 科普场馆如何科学的使用机械设备
3.1 制定严格的保护制度
科普场馆内的机械设备容易损坏很重要的一个原因就是没有形成严格的保护制度。具体说来，可以从以下几个方面来进行规范使用。1）场馆内的每台机械设备应该有具体明确的负责人，负责设备的启动和关停，应该合理安排机械的使用时间；2）部分设备是针对青少年儿童特定设计的，它的承受载荷和压力也只是在某个范围之内，对于这样的机械设备应该严格禁止不符条件的参观者使用；3）除了有专人负责设备之外，还应该定期对设备进行检测、维护和清洗，而且周期不能过长。
3.2 提升科普场馆工作人员的能力
很多时候，科普场馆也意识到了设备维护的重要性，但是由于工作人员对于机械设备使用和维护方面的能力不够，面对设备损坏这一难题他们也是有心无力。因此，科学使用机械设备的一个关键就是培养工作人员在这方面的素养，只有如此才能够防微杜渐。
设备损坏的原因百分之八十是由于维护使用不当所引起的，使用不当会加剧设备零部件的磨损，维护不当导致设备管路堵塞[11]。就目前看来，科普场馆机械设备操作人员的三好（即管好、用好、修好）四会（即会使用、会保养、会检查、会排除故障）没有真正地落实好。因此科普场馆要重视对全员生产维修（TPM）及5S（整理、整顿、清洁、清扫、素养）管理等方面的培训，提升场馆工作人员相关方面的能力。
3.3 使用辅助技术设备实行监测和维护
在机械设备的正常使用过程中，科普场馆可以采用一些技术手段来对机械设备进行保护，从而延长机械的使用寿命。比如可以采用电刷镀、电弧喷涂等表面工程技术。此外也可以使用计算机网络化辅助设备实时监测反馈，以及多媒体技术、声发射技术对机械设备的故障进行诊断。
3.4 进行二次研发和改进
对机械设备的科学使用不仅仅包括对正常工作设备的监测和维护，也应该包括对损坏的和面临淘汰的机械设备的科学使用。在科普场馆中，由于普及科学知识的需要，机械设备更新换代周期比较短，很多设备在短短几年之内会被淘汰。当前，在全国绝大多数的科普场馆中，损坏的或被淘汰的机械设备通常会被当成废铁移到场馆的仓库中去，当初购买的高价设备在短短几年之内就似乎变得一文不值。科学使用机械设备，就要求我们的科普场馆能够发挥自己的创造性和能动性对这些设备进行研发改进，其实很多设备的零部件都是可以继续使用，只需要采用一些新的技术融入一些新的元素就能够成为一个新的能满足时代需求的设备。在对机械设备进行二次研发和改进的过程中，会遇到一些技术上的难题，可以采用与高校科研单位或者相关企业进行合作的方式共同解决。这样不仅能为科普场馆节省很大一笔开支、充分高效地利用现有资源，还可以促进馆校核馆企的合作，增大科普场馆科教育的辐射力。
4 结论
总之，合理引进和科学使用机械设备是“科学发展观”战略思想的重要体现。它不仅能提高科普场馆对公众的吸引力，保证科普场馆的前沿性和引领性，还可以节省场馆的资金、充分高效地利用现有资源，促进科普场馆的健康发展，增强其核心竞争力。
参考文献
[1]百度百科.http：//baike.baidu.com/link？url=b3CR_V0mMFZc-ZX8IWzvoqNVKrx8cAeUpS321ugOGYpbwiIPRq1y0uvTix7sHMfgJhyhfzTv_PYYMXxv1HWj8.
[2]浙江省科技馆官网.http：//www.zjstm.org/PicList.aspx？ClassID=2009072517200569.
[3]孟宪芹.浅析机械设备管理中存在的问题[J].机械研究与应用，2015（3）.
[4]孙莹.科普场馆教育功能的类型及其实现机制[J].理论导刊，2012（2）.
[5]张倩，冯冬磊.浅探国内3D打印技术的展示现状及应用前景[J].2014（16）.
[6]王贤.我国科技馆展品损坏的问题分析及对策[J].科技传播，2015（8）.
[7]郁红萍.从地震模拟平台的研制应用谈科技馆科普展项研发应重视的若干问题[J].科协论坛，2011（8）.
[8]李小瓯，盛业涛，邢金龙，冯帅将.国内外流动科普装备综述[J].科普研究，2007（8）.
[9]张安玲，李大光.北京专业科技馆互动展示现状浅析[J].科普研究，2013（2）.
[10]荣竹，罗晓晞.基于Kinect 的体感控制技术在科普展项创新设计中的应用研究[J].现代机械，2013（4）.
[11]孟宪芹.浅析机械设备管理中存在的问题[J].机械研究与应用，2015（3）.