“科学乐园”主题展厅特为3-10岁儿童设置，展厅面积为3800平方米，下设九个主题展区。　　“科学乐园”主题展厅以儿童成长需求为本，展示适合儿童身心发展的科技内容，采用以游戏化、探究式互动参与为主的多样化展教方式，鼓励儿童亲身体验、积极思考，在展览和活动中积累经验、锻炼能力，激发对科学的好奇与兴趣。
欢乐农庄
“欢乐农庄”展区为儿童营造农村生活的氛围，通过趣味性的互动参与和实际观察等方式，从种植、养殖、加工等方面介绍简单的农业知识，体验农业生产，培养儿童勤俭节约的意识。
通过观察、参与体验、互动式游戏等活动，使儿童了解农作物的生长、耕作、加工过程以及农业机械等方面的简单知识，认识到农作物是人类的重要衣食来源，树立保护土地资源、尊重劳动、崇尚节约的意识。

戏水湾
“戏水湾”展区通过游戏互动方式，从“认识水的基本特征”到“人类对水的利用”，再到“水的游戏”三个方面展开，使儿童了解水的相关知识，认识水的重要性，养成节约用水的习惯。
在模拟河道上设置多处演示性和参与性的项目，通过游戏和实验等活动，使儿童了解水的性质以及人类对水的利用，掌握一些与水相关的简单科学概念，认识水对人类的重要意义以及水利工程的作用，树立保护水资源的观念。
科学城堡
科学城堡展区为儿童营造充满挑战和奇幻的氛围，让儿童通过克服一定的困难和挑战去领略科学的神奇，激发儿童对科学的向往，培养勇于探索的精神。
通过一系列具有挑战性的游戏活动，帮助儿童建立良好的空间感，培养勇敢、坚强的意志品质；采用多种科技手段营造出视觉、听觉等方面的奇幻感觉，儿童参与具有科学内涵的活动，感受科学的神奇与乐趣；顶层设立“空间站”，模拟太空探索活动，激发儿童的好奇心和探索欲望。
山林揭秘
“山林揭秘”展区设置卡通化的山林场景，营造亲近自然的氛围，从“植物”、“动物”、“地下世界”三个方面展开，通过观察、发现、体验等方式，使儿童了解一些简单的生物知识，感受大自然的神奇。
该主题借助科技手段生动地表现一些动植物的特征及其相互关系，通过参与互动性的科学探索活动，让儿童在观察、发现等过程中寻找隐藏其中的各种生物的秘密，了解生物之间、生物与环境之间相互依存的关系，培养儿童的观察力，激发他们热爱自然的情感，培养与自然友好相处的科学观念。
安全岛
“安全岛”展区表现与儿童安全相关的某些方面，通过情境体验、虚拟演示、互动游戏等方式，使儿童知道一些灾害的特点, 掌握生活中以及突发情况下的安全避险知识，了解环境安全对人类生活的影响，学会自我保护, 强化安全意识和规则意识，养成环保和节约的良好生活习惯。
该展区遵循儿童对事物的认知特点，从“认识一些自然灾害现象”、“了解如何应对意外安全事件”、“树立环保意识”等方面展开，通过模拟真实的生活场景，采用游戏化的参与方式，增强儿童的安全意识和自我保护能力。
表演活动场
“表演活动场”展区设置表演剧场并配置若干表演场景，进行科学实验、科普剧等互动表演；开展多种题材的游戏和教育活动，为儿童提供表现自我和交流的机会，增强自信心，提高表达和交往的能力，培养与他人合作的精神；配合学校教学和社会热点组织专题活动，搭建观众与科技互动的平台。
我们齐动手
“我们齐动手”展区选取现实生活中儿童感兴趣的事物，通过多人参与共同完成的一系列任务，培养儿童的集体意识和团结合作能力，调动他们的积极性和想象力。
围绕儿童身边的生活，设计多人共同参与完成的项目，通过参与性活动或角色扮演游戏，使儿童了解其中蕴含的简单科学道理并进行职业体验，提高动手能力、锻炼生活技能，培养社会意识以及团队合作精神。
认识自己
“认识自己”展区根据儿童发展的特点，从“认识自己的身体” 到“体验成长”，再到“学会与他人交流”等方面展开，通过参与、互动和探究等方式，使儿童能够更好地了解自己的身体，促进积极健康地成长，培养健康的心理，得到身心的全面发展。
创意工作室
“创意工作室”展区从“音乐”、“美术”、“手工制作”三个方面激发儿童创作欲望，使儿童在操作、体验的过程中充分发挥想象力和创造力，感受创作的乐趣。
采用科技手段和互动参与方式，让儿童初步了解音乐、美术、影视制作等方面的一些科学要素，体验创作乐趣；通过各种形式的手工制作、拼装活动以及儿童发明作品展示，激发儿童的创作欲望和想象力，培养创新精神。 序厅
序厅是引导观众从现代步入中国古代的一部分。地面铺的是按树木年轮形式布置的不同色彩的石材，年轮从中心向外辐射，象征着从现代进入古代。　　序厅中有两件展项，陶寺古观象台和古代科学家铜浮雕。
　　中国古代的技术创新
“中国古代的技术创新” 展区主要展示了古代中国在开采、农业技术、水利机械、纺织、建筑、航海等衣食住行领域取得的重要发明创造和技术创新。
主要展项有铜录山挖掘、自贡盐井，各种各样的农业水利机械、水转大纺车、织机，宫殿、民居、城市规划，古车、古代先进的航海技术等。
中国古代的科学探索
主要展项有中医中药的推拿按摩、针灸等，有简仪、浑仪、玲珑仪、星图等，有水运仪象台、侯风地动仪、都江堰等，有编钟、古代乐器、潜望镜、透光宝镜等。　
华夏科技与世界文明的交流　　”华夏科技与世界文明的交流“展区以“四大发明”及外传，国外先进科技传入我国为主线。主要展项有与造纸、印刷、火药、指南针、丝绸之路图及多媒体介绍国外传入的科技内容相关。
体验空间
体验空间主要设置了几项表演和观众可参与的动手项目，其中有古法造纸、木版水印、拓拉坯等。 “探索与发现”主题展厅围绕人类科学探索的若干重要方向及内容，把反映宇观探索的宇宙和微观探索的物质，反映对身边自然现象探索的运动、声音、光和电，反映对自身探索的生命，以及在人类探索活动中，起到重要作用的数学等科学内容串联起来，展示科技的美妙和神奇，展示人类在与自然交互的过程中体现出来的科学思想和方法，使观众在参与和体验中受到科学精神、思想和方法的启迪，享受探索与发现过程所带来的快乐。
该主题展厅分为A、B两厅，展览面积5000平方米，共设置8个主题展区。
宇宙之奇
“宇宙之奇”展区以观测的视野、宇宙溯源、宇宙的运动、宇宙的结构四个分主题进行展开，通过展示宇宙的起源、演化、组成、结构以及宇宙的存在形式等客观规律，通过展示人类在探索宇宙过程中所走的艰辛之路和科学发现的伟大成就，通过让观众融入到宇宙探索的体验之中，使观众感悟宇宙的浩瀚与神奇，受到科学思想和创新精神的启迪，体会探索过程的激动与快乐。
物质之妙
“物质之妙”展区从“我们生活在由众多物质构成的世界里”出发，设计两条故事线：物质是什么？奇妙的物质变化。
展区在引领观众探索物质的元素性质、结构的过程中，让观众感受物质世界的美妙，领悟科学家在物质探索与发现过程中的科学精神和科学思想。
生命之秘
“生命之秘”展区设置“生命的演化”、“生命的历程”、“细胞世界”“认识自己”四个分主题引领大家在体验与思考中一同探索生命之秘。
运动之律
“运动之律”展区入口展项傅科摆以傅科探索地球运动规律为背景，以简单的展示证明了地球自转运动的事实，激发参观者亲自走向运动探索之路。
展区展项的展示手法以尽可能达到亲身体验与互动，通过环境氛围的渲染，使观众溶入、探索进而发现运动的规律。

声音之韵
“声音之韵”展区以人类探询声音的本质，感受声音的魅力为主线，以声音的传播、声音的处理、乐音与噪声三个分主题进行展开，展示人类社会发展过程中对声音的认知，介绍声波的形成、传播和接收。
光影之绚
“光影展区”以人类对光的探索过程为主线，以“光的色散”，这项光学历史上重要的发展转折点做主题展区的切入点。
从认识光、了解光，发现色、探索光，看见光、看见像，利用光、发挥光四个方面进行内容规划。设置了四个分主题：光的探索、光彩世界、光影体验、光的应用。
电磁之奥
“电磁之奥”展区以 “自然界中的电与磁”、“静电与磁”、“电磁探秘”、“电磁与生活”为分主题进行展开。
数学之魅
“数学之魅”展区不以知识的传授为主要目的，而是紧扣“探索”的主题进行展开，设置“探索中的数学”、“生活中的数学”、“思维中的数学”三个分主题。着重体现数学诞生与发展过程中，人类的探索活动和取得的重大成果，以及人类在探索其它科学领域的过程中数学所起到的重要作用。 “科技与生活”展厅以百姓生活的衣食住行作为展览的贯穿脉络，选取科学技术和人类社会生活的重要方面——关乎衣食来源的农业、关乎自身生活的健康、关乎家庭生活的家居与住宅、关乎社会生活的信息交流与交通运输、关乎创造生活的工具与机械等，展示科技发展对人类社会日益广泛和深刻的影响，传播科技以人为本的观念，使观众感受科技创新为人类带来的福祉和恩惠。

衣食之本
“衣食之本”展区选取百姓日常生活的基本保障——衣食的来源作为展览切入点，主要围绕“种植天地”、“养殖乐园”、“遗传先锋”和“食品加工”四个分主题，展示农业领域传统与现代种植养殖技术的重要方面，介绍现代农业技术在各种农副产品的品种、产量、品质等方面做出的巨大贡献。
健康之路
“健康之路”展区主要围绕“理性选择，保持健康”、“饮食与健康”、“运动与健康”、“疾病与医疗”四个分主题，通过对身体机能与健康问题的了解和对疾病与治疗的体验，正确地理解健康，理解健康要以预防养生为本，倡导健康的生活方式——合理膳食、适量运动、戒烟限酒、心理舒适。

居家之道
“居家之道”展区为观众创设了一个家居与建筑的小环境，主要围绕“看看他们的内部”、“服装中的科技”、“绿色住宅”和“智能楼宇”四个分主题，使大家了解典型家居用品和家用电器的内部结构和工作原理，了解最贴近身体的服装中的科学与技术，了解住宅建设与使用中的“四节一环保”——节能、节水、节地、节材和环境保护的技术和理念，体验蕴含在居家生活中的智慧和创造性，还可以观察体验中国科技馆实时运行中的智能建筑管理系统。

信息之桥
“信息之桥”展区以信息科技的发展为主线，以信息技术的知识、应用、研究热点为知识链，主要围绕“交流方式的变迁”、“e网情深”、“信息安全”、“‘0’和‘1’的世界”、“头脑风暴”、“亦真亦幻”和“精灵”七个分主题，通过对信息采集、加工处理、存储、传递、输出五个方面的展示，探索人类丰富多彩的信息交流行为和方式，感受计算机技术、数字技术、通信技术、网络技术等信息技术的重要方面，体验信息技术的发展影响和改变着人类的生活、工作和交流方式，从中了解科学思想，学习科学方法。

交通之便
“交通之便”展区紧贴人们日常生活中无法避免的“衣食住行”中的“行”，主要围绕“交通面面观”、“船舶与水运”、“火车与铁路”、“汽车与公路”和“飞机与航空”五个分主题，展示“交通”中高新科学技术的应用、能源资源的合理利用、交通系统对生态与环境的影响，以及交通安全等一系列人们比较关注和感兴趣的知识和问题，使观众了解“交通”方面的科技，体验各种不同的交通方式，激发对于“交通”的想象力，并深入思考“交通”问题。

机械之巧
“机械之巧”展区以蕴含在工具与机械中的巧思妙想为切入点，主要围绕“巧量时间”、“巧测空间”、“巧称妙算”、“巧传妙递”、“巧工妙匠”和“巧手作坊”六个分主题，展示与人们日常生活和工作密切相关的用于度量、计算、传动、制造等方面的工具与机械，以及结合现代信息技术而发展起来的自动机械和智能机械。 “挑战与未来”主题展厅位于新馆4层，面积5100平方米。展厅主要展示人类面临的重大问题与挑战，展示科技创新对可持续发展的贡献，展示人类对未来生活的畅想，使观众认识到创新是人类应对未来挑战的重大选择，引导观众对未来科技发展问题的关注和思考。　　该展厅分为地球述说、能源世界、新型材料、基因生命、海洋开发、太空探索、走向未来七个展区，共138件展项。
地球述说
“地球述说”展厅从全球可持续发展的角度，向公众展示人类面临的各种挑战，其中重点展示人口和生态环境的破坏与污染等问题。使观众能够以科学发展观审视地球现状以及人类面临的种种挑战，通过警示和震撼效果，增强观众的危机意识，启发观众思考可持续发展的重要性。
能源世界
“能源世界”展厅直面全球面临的化石能源短缺以及消耗化石能源产生的全球环境恶化的严峻挑战，反映未来能源技术发展的主要方向——经济、高效、清洁利用和新型能源开发。展区同时展示人类依靠科技创新探索绿色能源的各种努力和成就，体现人类不断探索的精神和科技进步对可持续发展的贡献。
新型材料
“新型材料”展区展示了新材料技术向材料结构功能复合化及智能化、材料与器件集成化、制备和使用过程绿色化发展的趋势，反映国家战略高技术重点领域中使用的关键材料，使观众认识到材料科学的重要性。
基因生命
“基因生命”展区揭示基因研究及其创新的科技成果给社会生活带来的全新变化，突显基因工程的重要作用，激发观众对生命科学的关注和兴趣，同时探讨基因技术可能给人类社会带来的负面影响，引导他们正确客观地认识基因研究和基因技术。
海洋开发
“海洋开发”展区以展示海洋资源的综合开发利用为核心，以解决海洋可持续发展遇到的问题为重点，着眼未来人类在海洋开发利用中所面对的问题。包括几个方面的展项：海水综合开发利用、海洋地质资源的利用、海洋可再生能源的利用、海洋生物技术及生物医药资源的开发利用、海洋空间利用及海洋工程技术、未来海底牧场。
太空探索
“太空探索”展区以人类探索太空为主线，由梦想开始，通过登天之梯运载火箭的研发，实现人造卫星升空的尝试，完成载人航天的壮举，随之登陆月球，远探火星，并放眼于更浩瀚的宇宙空间。
走向未来
“走向未来”展区通过基于信息网络技术推动下未来生活的展示，传达随时随地互联互通和智能化的发展趋势，描绘数字生活远景，彰显科技引领未来；同时展区也反映了科技、社会发展所面临的问题及其解决方案，强化可持续发展的理念。

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