近年来由于人们对虚拟现实技术研究的日益深入，各种基于触觉、视觉、听觉的交互方式日益成熟，人机交互进入了一个多通道、提倡自然交互体验的时代。信息资源数字化，信息展示多样化，各行各业也出现了新的应用需求，博物馆的数字化陈展应运而生。在此背景下，本文以自然人机交互下的博物馆数字化陈展为研究对象，从自然人机交互的相关理论分析和技术分类过渡到博物馆数字化陈展的发展瓶颈及自然交互需求研究，并对自然人机交互下博物馆数字化陈展的优势进行了探讨，进而以Post-WIMP界面模型为切入点，提出了一种基于自然人机交互理念的博物馆数字化陈展模式Post-WIMP Digital Exhibition Model （简称PWDEM）。PWDEM的中心思想是从用户模型和领域模型出发，设计相应的表现模型，并根据任务模型的功能集和时序逻辑的描述，结合表现模型的元素对象，建构对话模型，完成从高层次的抽象描述到实际编码的转变，从而为自然人机交互下博物馆数字化陈展系统的界面设计、开发与评估提供理论支撑。基于此，本文以PWDEM为指导，以731遗址博物馆为例，通过在XNA全屏环境下整合Wiimote的高精准度定位技术和WPF中InkCanvas控件的轨迹识别功能，设计了一个博物馆数字化陈展交互模块，展示了一种非接触式的手势交互技术，使用户可以通过不同的手势运动变换来对数字藏品进行相应的陈展操作。通过实验数据和小型问卷调查，从可用性测试和用户满意度两个维度对陈展交互模块进行了效果评估，为深入分析陈展交互模块的自然体验提供数据支撑，也为验证PWDEM模式的可行性提供佐证。