身边的伯努利原理———科学实验“风来告诉你”创作谈

李雪梅 朱峤 蔡敏琪 黄灵丽 裘颖莹

上海自然博物馆（上海科技馆分馆）摘 要 近年来，我国科普场馆越来越重视科学实验的创作，涌现了众多优秀的原创作品，成为面向公众进行知识传播的重要方式。 以上海自然博物馆的“风来告诉你”为例，具体谈谈科学实验的背景设定以及创作技巧。

关键词 科学实验 背景设定 创作技巧

1 创作缘起

科学实验“风来告诉你” 以学校科学课堂为背景， 赴山西太原参加“第六届全国辅导员大赛总决赛”，荣获科学实验赛一等奖，总分第一名。实验立足流体力学中的常见现象， 创作过程共耗时10 个月，前后历经了三次大的调整。

（1）首次创作基于马格努斯效应、伯努利原理，从土拨鼠的洞穴构造，延伸到地下城的通风设计，并结合时事热点，阐释了仿生学在建筑工程中的运用。

（2）第二次调整，作品进行了道具设计、舞台走位设计，在舞美上有了很大提升。同时把原来的未来科幻背景，调整为中国古代背景，并在伯努利原理的基础上引入了康达效应， 诠释了这些原理在建筑结构上的应用。

（3）第三次调整，融合了前两次表演的科学原理与实验道具等优点，除了通过实验演示伯努利原理、康达效应的原理，作品的主题进行了升华，从自然界的风联系到“中国风”。

2 背景设定

清晰的背景设定， 能够有利于观众在短暂的表演时间内，快速厘清角色之间的关系，并且更好地吸引观众的注意力。 在“风来告诉你”项目的创作过程中，先后设计了三个不同的背景设定，体现了创作的三种不同时间维度，最终我们确定了现代背景设定。

（1）加入科幻元素。 在科学实验表演中，加入科幻元素，能够让科学实验表演更有未来感。剧本在创作过程中，紧跟时事热点，能够更好地抓取观众的注意力。联系到地下城，也是由于上海自然博物馆是自然类科普场馆，希望从自然界中汲取科学原理，以仿生学角度阐释科学原理，更能体现自然博物馆的特色。

（2）融合传统故事。 传统文化故事，观众耳熟能详，故事的背景设定非常固定，能省却很多笔墨去介绍角色设定和人物关系，让观众快速地进入剧情，理解剧情。并且在后续的实验中，能够让观众形成心理期待。 不过，固定的背景设定，也会给后续创新以及实验衔接带来难度。我们在创新背景设定时，既需要

继承人们对传统的刻板认知， 但同时也需要在传统设定上对人物角色及观众认知上进行创新。

（3）结合现代背景。“风来告诉你”最终的设定为呈现学校科学课堂的现代背景。 故事主角朵朵是一个学生， 因为家里面有垃圾的臭味更愿意去学校上课。 在科学课上她对于“纸张能飞行”产生了浓厚的兴趣。菜鸟实习老师是一个辅助角色，她了解一些知识，但又无法全部解答。科学老师则是清晰透彻地解答问题的角色。

现代背景设定能拉近与观众距离， 且更具生活感，观众接受度大。“风来告诉你”采用科学课堂的形式，是科学实验表演常用的背景设定。其优点在于能够以情景化的方式，快速进入实验阶段，而且有非常好的情境感。

我们在实践中也发现， 从科学实验表演的比赛角度来看， 背景设定上的适用度为： 现代 > 古代 >未来。现当代背景为普遍选择，古代背景容易使科学实验的展开受到时代限制，未来背景受技术表达手段限制，容易使表演的科技感受到影响。当然如果在好剧本的前提下，古代和未来背景也能使人耳目一新。

3 科学实验表演的科学性

科学实验表演需要传达丰富的科学内涵。 科学性是科学实验表演区别于其他表演的核心特点。 科学实验表演的科学性， 可从学科范围选择、 实验设计、原理的阐释与应用等方面进行完善。

3.1 学科范围

对于科学实验表演来说， 我们在选择科学原理前，先要研究比赛规则。 从目前的比赛来看，多数要求实验范围为物理、化学、生物等领域。如《2019 年全国科学实验展演汇演活动实施方案》 提到，“实验限定在物理、化学、生物学科等”“实验表演具体形式不限，但内容核心要传播科学思想、科学知识或传授科学方法”。

我们从实践中发现， 在学科范围的选择上，物理、化学、生物这三个学科从视觉、听觉、嗅觉等感官上有更好的表演效果，是选择频率更高的学科。“风来告诉你”选择的是物理学科范围内的伯努利原理。此前已有许多实验涉及伯努利原理， 因此表现形式的创新成为该节目取胜的关键。

另外， 由于国内目前各类科学实验比赛历史较长，有的每年举办，赛场上科学原理及实验的重复率较高，如果缺少新意，很容易在赛场上“撞题”。因此，选择结合各类学科的综合型实验或者选择更小众的地理、数学等学科，可能是今后比赛出彩的新方向。3.2 实验设计

在一个科学实验表演中， 通常包含多个科学实验，最好能找一条主线把实验串联起来，实验的相关性及层次性强，能够在短暂的时间内，带来更好的表演效果。 如表 1 所示，“风来告诉你” 总共有三组实验。

全部实验以“风” 来作为主线， 飞行器实验以“风”引出伯努利原理，吹蜡烛实验以“风”解释康达效应， 吹烟实验再次强化伯努利原理。 三组实验以“风”进行串联，前面是两组小实验，后面是一组大实验，并且同一组实验中还设计了对照实验，展现不同条件下的实验效果。整个作品的实验相关性较强，而且层次分明。

3.3 原理阐释与应用

（1）从简单、熟悉的概念引入。 科普的难点在于用观众听得懂的语言，来阐释科学现象原理。让观众在短时间内能看得懂实验、听得懂原理，也是科学实验表演的难点。在科学实验表演的开始部分，如果要引入科学概念， 最好是能够从日常生活中人们熟悉的、相对简单的概念入手。 例如：

朵朵：风？ 不就是空气的流动吗？科学老师：流体有个非常重要的性质，叫做伯努利原理，它说的是流速越大，压强越小，流速越小，压强越大。

“风来告诉你”在引入原理时，选择从“风”的简

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单概念入手，解释为“空气的流动”，进而过渡到“伯努利原理”。

（2）而在引入相对复杂的科学概念时，需要进行二次解释，如表2 所示。

这里在演示吹烟实验后， 科学老师进行了原理解释， 地面上的风无论是从平地通风口吹向山顶通风口，还是从山顶通风口吹向平地通风口，地下管道的风都会从山顶通风口出来。 为了进一步方便观众理解，科学老师还进行了二次解释，引入了“楼顶风大、楼底风小”这个生活中的案例。（3）选择普及型、典型性案例。科学老师：是的，通过观察和实践，人类不断探索着风的性格，中国工程师们运用这些原理，让京津冀的大兴机场拔地而起。

菜鸟老师：长三角的 C919 大飞机展翅高飞。朵朵：珠三角的港珠澳大桥跨越大海。在阐释科学原理的应用时，选择普及性、典型性案例，对现场观众而言，更有共鸣。 例如，在“风来告诉你”中，阐释伯努利原理的应用时，把风的应用与中国工程联系起来， 更好地体现了中国的科技发展在建设国之重器时的具体应用。

4 科学实验表演的表演性

参赛选手有许多都是非专业演员， 或者没有表演经验。如何快速实现科学表演能力的突破，我们认为可以从以下几个方面着手。

4.1 道具制作

“风来告诉你”总计有数十件道具。 根据实验内容分为以下几个部分：

（1）飞行器实验。演示“伯努利原理”，采用的道具如表3 所示。

其中由于设计了与评委及观众的互动环节，演员使用的翻滚翼为2 个，其余为互动道具。 在互动的翻滚翼上，标明使用方法，配合台词提示评委和观众。

（2 ）吹蜡烛实验.演示“康达效应”，采用的道具如表 4 所示。

其中， 吹烟模型是整个实验中最核心也是最大的道具，设计灵感来源于泰国科技馆引入展“大自然母亲”。“大自然母亲”是仿生展，吹烟模型设计我们参考了其中的展项“土拨鼠洞穴”。 土拨鼠的地下洞穴利用伯努利原理， 保证风一直从地势较高的出风口出来。 项目组最开始计划把道具的设计和制作均进行外包。当供应商提供道具成品后，项目组成员发现道具无法满足实验需求，最终成员们通过测量“土拨鼠洞穴”的尺寸，再测算比例，利用瓦楞纸板手工制作了同比例模型。

在道具的制作上， 我们坚持了几个原则：（1）制作简单。飞行器实验中的5类飞行器，我们均是采用彩色 A4 纸制作。 简易道具可在到达比赛城市后制作，避免了长途运输带来的损耗。 另外 A4纸容易获

得，且成本较为低廉。 不同飞行器的制作方法，可从抖音、哔哩哔哩等视频APP 获得。（2）操作简便。 科学实验在表演时有失败的风险。 尤其在竞赛的高压力下，对演员的挑战非常大。因此竞赛类科学表演要尽量简化操作步骤， 保证实验的成功性。“一键式” “傻瓜式”操作方式，带来显著的实验效果，更适合竞赛情境。（3）准备应急预案。在道具的准备上，由于赴外地参赛，长途运输过程中道具会有损耗，在打包时需要格外注意保护。为减少搬运损耗，在设计过程中尽量选择轻便型、可拆卸材料。材料数量上尽量有备份，如果不能备份，可携带道具的设计图纸或模型，以便就地制作。

4.2 表演规模与表演技巧

好的科学表演需要好的演员。 尤其在剧本背景的设定上，合理控制演员数量，能够让观众直观地明确人物关系， 且有助于在人物关系介绍上节省表演时间。通过三个参赛阶段，我们发现在科学表演队伍的人数上，尤其是比赛型科学实验表演，以 2~4 人最多，最能够适应实验表演的需要。“风来告诉你”在整个创作过程中，都把演员人数控制为3 个人，能够有效控制表演的时间。

该项目表演人员在参加项目前， 均未经过严格的表演训练，且没有过多的表演经验。在有限的时间内快速提升演员的表演技巧， 成为竞赛类科学实验表演的关键。（1）坚持原创。该项目的研发与表演，全部由同一批人员完成。项目从“0”到“1”的过程中，表演者们保持了对过程的知晓度与熟悉度。在原创的过程中，不断加深对实验原理本身的理解。因原创而对实验的深刻理解， 能让表演者们始终保持对整个项目的敏锐度。（2）专业指导。项目邀请了专业导演对演员们进行了一一指导。导演从演员肢体语言、场面调度等方面让表演有了极大的飞跃。 演员上下场方位能有效衔接，在舞台上位置的变动需避免遮挡道具和其他演员。 表演者的第一次露面， 也尤为重要。（ 3）不断练习和修改。“台上一分钟，台下十年功。 ”表演者只有不断练习，才能不断熟悉台词和调度。 确定试验和剧情后，表演不能一直固定不变，需在每一次排练中不断修改。

4.3 反转的运用

反转在表演中的运用， 能不断推动故事情节发展，给观众带来惊喜。

（1）人物情绪的反转。学生：大家好，我叫朵朵。最近我搬了新家，爸爸妈妈觉得城里空气实在太差， 所以换个山清水秀的地方，可是我一点都不开心。住在里面总是闻到一股臭味，臭得我啊，夜夜睡不好，家里没法待，还不如去学校上课呢！咦，第一节是科学课。（看见纸，扔纸飞机）

节目一开始，第一个人物登台至关重要，能够定下表演基调。“朵朵”以轻松、唠家常的方式开场，告诉观众家里发生的故事，可以很快地打开局面，拉近与观众之间的距离。 随后好事变坏事，由“搬家的轻松”，变成“环境差得夜不能寐”，实现了“愉快”到“沉重”的情绪反转，获得了很好的戏剧效果，也为后续剧情埋下伏笔。

（2）实验结果的反转。 在科学实验表演中，为了设计对比实验，实验的反转也是很重要的表现方式。以“风来告诉你”中的吹风实验为例，先让用吹风模拟地面的风从右往左吹， 那么地下管道里的臭气是从右往左吹。如果地面上的风从左往右吹，按照正常认知， 地下管道里的臭气也会跟着从左往右吹。 所以，当风还是从同一个出风口出来时，实验结果出现了反转，打破了观众的认知预期，吸引观众对作品保持注意力。

4.4升华的运用

升华是表演常用的方式， 也是拔高科学实验表演立意的重要方式。 竞赛类科学实验表演常用的升华角度主要有以下几种：

（1）体现“科技强国”的主旨“。科技强国”是我国国策，近年来我国科学技术水平也得到了长足发展，建设了一大批国家工程，5G、AI 等技术领先全球。“风来告诉你”中体现了各大国家工程，“让中国风刮遍全世界”贯穿整个作品，以中国工程激励观众增强国家自豪感。

（2）向科学家及科学精神致敬。许多著名科学家为了科研与科技的发展，做出了巨大的牺牲，他们的事迹观众们非常熟悉， 科学家们的人格魅力和为科学献身的精神，用表演的形式表达出来，能够充分感染观众。

（3）关怀弱势群体。一方面，在比赛场合下，现场

观众多为科普场馆同仁或者专业人士， 在科学实验表演中， 用表演的形式， 提倡加强对弱势群体的关注， 可以倡导更多科普场馆重视对弱势群体的科普工作。另一方面，科学实验表演本身也是对弱势群体进行科普的具体方式的探索， 有助于科普场馆在实际工作中，创新更多科学及特殊的科普手段。

5

结语

“风来告诉你”经历长时间打磨，三易其稿，在尝试了多种背景设定后，最终以现代为背景设定，以伯努利原理为核心科学原理， 确定了三名演员的表演规模，利用反转、升华等表现手法，诠释了我国国家工程背后的与“风”相关科学原理，取得了巨大成功。

科学实验表演无论是背景设定、科学性，还是表演性都有其特点。在场景设定上，我们需要根据具体节目的需要来设定作品的时空范围。在科学性上，优秀的作品必须赋予其丰富的科学内涵， 在今后的赛事中，我们需要打破常规，要么“老树发新枝”，要么“破旧立新”。原创优秀作品的过程，本身也是一种科学精神的实践。 因此，基于比赛场景，科学实验表演既要符合科学表演的规律， 又要超出观众的欣赏预

期。科学实验表演需要不断实践，在实践中我们也将不断把握其规律，更好地服务科学实验表演本身。

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（2019-12-20 收稿，2020-12-02 修回）

作者简介：李雪梅（1990—），女，从事博物馆教育工作，Email: lixm@sstm.org.cn。

Bernoulli principle around us: On the creation of the scientific experiment "The Wind Is Telling YOU"// LI Xuemei, zhu qiao, cai minqi, huang lingli, qiu yingying

First-author's Address Shanghai Natural History Museum (Branch of Shanghai Science &Technology Museum), e-mail: lixm@sstm.org.cn

Abstract In recent years, science popularization venues in china pay more and more attention to the creation of scientific experiments, and many excellent original works have emerged, which has become an important way of knowledge dissemination for the public. Taking the scientific- experiments how "the wind is telling you" of shanghai natural history museum as an example, this paper discusses the background setting and creative skills of scientific-experiment shows.

Keywords scientific experiments, background setting, creative skills