身邊的伯努利原理

李雪梅 朱嶠 蔡敏琪 黃靈麗 裘穎瑩

摘 要 近年來，我國科普場館越來越重視科學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)作，涌現(xiàn)了眾多優(yōu)秀的原創(chuàng)作品，成為面向公眾進(jìn)行知識傳播的重要方式。以上海自然博物館的“風(fēng)來告訴你”為例，具體談?wù)効茖W(xué)實(shí)驗(yàn)的背景設(shè)定以及創(chuàng)作技巧。

關(guān)鍵詞 科學(xué)實(shí)驗(yàn) 背景設(shè)定 創(chuàng)作技巧

1 創(chuàng)作緣起

科學(xué)實(shí)驗(yàn)“風(fēng)來告訴你”以學(xué)校科學(xué)課堂為背景，赴山西太原參加“第六屆全國輔導(dǎo)員大賽總決賽”，榮獲科學(xué)實(shí)驗(yàn)賽一等獎(jiǎng)，總分第一名。實(shí)驗(yàn)立足流體力學(xué)中的常見現(xiàn)象，創(chuàng)作過程共耗時(shí)10個(gè)月，前后歷經(jīng)了三次大的調(diào)整。

（1）首次創(chuàng)作基于馬格努斯效應(yīng)、伯努利原理，從土撥鼠的洞穴構(gòu)造，延伸到地下城的通風(fēng)設(shè)計(jì)，并結(jié)合時(shí)事熱點(diǎn)，闡釋了仿生學(xué)在建筑工程中的運(yùn)用。

（2）第二次調(diào)整，作品進(jìn)行了道具設(shè)計(jì)、舞臺走位設(shè)計(jì)，在舞美上有了很大提升。同時(shí)把原來的未來科幻背景，調(diào)整為中國古代背景，并在伯努利原理的基礎(chǔ)上引入了康達(dá)效應(yīng)，詮釋了這些原理在建筑結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用。

（3）第三次調(diào)整，融合了前兩次表演的科學(xué)原理與實(shí)驗(yàn)道具等優(yōu)點(diǎn)，除了通過實(shí)驗(yàn)演示伯努利原理、康達(dá)效應(yīng)的原理，作品的主題進(jìn)行了升華，從自然界的風(fēng)聯(lián)系到“中國風(fēng)”。

2 背景設(shè)定

清晰的背景設(shè)定，能夠有利于觀眾在短暫的表演時(shí)間內(nèi)，快速厘清角色之間的關(guān)系，并且更好地吸引觀眾的注意力。在“風(fēng)來告訴你”項(xiàng)目的創(chuàng)作過程中，先后設(shè)計(jì)了三個(gè)不同的背景設(shè)定，體現(xiàn)了創(chuàng)作的三種不同時(shí)間維度，最終我們確定了現(xiàn)代背景設(shè)定。

（1）加入科幻元素。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演中，加入科幻元素，能夠讓科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演更有未來感。劇本在創(chuàng)作過程中，緊跟時(shí)事熱點(diǎn)，能夠更好地抓取觀眾的注意力。聯(lián)系到地下城，也是由于上海自然博物館是自然類科普場館，希望從自然界中汲取科學(xué)原理，以仿生學(xué)角度闡釋科學(xué)原理，更能體現(xiàn)自然博物館的特色。

（2）融合傳統(tǒng)故事。傳統(tǒng)文化故事，觀眾耳熟能詳，故事的背景設(shè)定非常固定，能省卻很多筆墨去介紹角色設(shè)定和人物關(guān)系，讓觀眾快速地進(jìn)入劇情，理解劇情。并且在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中，能夠讓觀眾形成心理期待。不過，固定的背景設(shè)定，也會給后續(xù)創(chuàng)新以及實(shí)驗(yàn)銜接帶來難度。我們在創(chuàng)新背景設(shè)定時(shí)，既需要繼承人們對傳統(tǒng)的刻板認(rèn)知，但同時(shí)也需要在傳統(tǒng)設(shè)定上對人物角色及觀眾認(rèn)知上進(jìn)行創(chuàng)新。

（3）結(jié)合現(xiàn)代背景?！帮L(fēng)來告訴你”最終的設(shè)定為呈現(xiàn)學(xué)校科學(xué)課堂的現(xiàn)代背景。故事主角朵朵是一個(gè)學(xué)生，因?yàn)榧依锩嬗欣某粑陡敢馊W(xué)校上課。在科學(xué)課上她對于“紙張能飛行”產(chǎn)生了濃厚的興趣。菜鳥實(shí)習(xí)老師是一個(gè)輔助角色，她了解一些知識，但又無法全部解答?？茖W(xué)老師則是清晰透徹地解答問題的角色。

現(xiàn)代背景設(shè)定能拉近與觀眾距離，且更具生活感，觀眾接受度大?！帮L(fēng)來告訴你”采用科學(xué)課堂的形式，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演常用的背景設(shè)定。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠以情景化的方式，快速進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段，而且有非常好的情境感。

我們在實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)，從科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演的比賽角度來看，背景設(shè)定上的適用度為：現(xiàn)代>古代>未來?，F(xiàn)當(dāng)代背景為普遍選擇，古代背景容易使科學(xué)實(shí)驗(yàn)的展開受到時(shí)代限制，未來背景受技術(shù)表達(dá)手段限制，容易使表演的科技感受到影響。當(dāng)然如果在好劇本的前提下，古代和未來背景也能使人耳目一新。

3 科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演的科學(xué)性

科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演需要傳達(dá)豐富的科學(xué)內(nèi)涵。科學(xué)性是科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演區(qū)別于其他表演的核心特點(diǎn)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)表演的科學(xué)性，可從學(xué)科范圍選擇、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、原理的闡釋與應(yīng)用等方面進(jìn)行完善。

3.1 學(xué)科范圍

對于科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演來說，我們在選擇科學(xué)原理前，先要研究比賽規(guī)則。從目前的比賽來看，多數(shù)要求實(shí)驗(yàn)范圍為物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域。如《2019年全國科學(xué)實(shí)驗(yàn)展演匯演活動實(shí)施方案》提到，“實(shí)驗(yàn)限定在物理、化學(xué)、生物學(xué)科等”“實(shí)驗(yàn)表演具體形式不限，但內(nèi)容核心要傳播科學(xué)思想、科學(xué)知識或傳授科學(xué)方法”。

我們從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在學(xué)科范圍的選擇上，物理、化學(xué)、生物這三個(gè)學(xué)科從視覺、聽覺、嗅覺等感官上有更好的表演效果，是選擇頻率更高的學(xué)科?！帮L(fēng)來告訴你”選擇的是物理學(xué)科范圍內(nèi)的伯努利原理。此前已有許多實(shí)驗(yàn)涉及伯努利原理，因此表現(xiàn)形式的創(chuàng)新成為該節(jié)目取勝的關(guān)鍵。

另外，由于國內(nèi)目前各類科學(xué)實(shí)驗(yàn)比賽歷史較長，有的每年舉辦，賽場上科學(xué)原理及實(shí)驗(yàn)的重復(fù)率較高，如果缺少新意，很容易在賽場上“撞題”。因此，選擇結(jié)合各類學(xué)科的綜合型實(shí)驗(yàn)或者選擇更小眾的地理、數(shù)學(xué)等學(xué)科，可能是今后比賽出彩的新方向。

3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演中，通常包含多個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，最好能找一條主線把實(shí)驗(yàn)串聯(lián)起來，實(shí)驗(yàn)的相關(guān)性及層次性強(qiáng)，能夠在短暫的時(shí)間內(nèi)，帶來更好的表演效果。如表1所示，“風(fēng)來告訴你”總共有三組實(shí)驗(yàn)。

全部實(shí)驗(yàn)以“風(fēng)”來作為主線，飛行器實(shí)驗(yàn)以“風(fēng)”引出伯努利原理，吹蠟燭實(shí)驗(yàn)以“風(fēng)”解釋康達(dá)效應(yīng)，吹煙實(shí)驗(yàn)再次強(qiáng)化伯努利原理。三組實(shí)驗(yàn)以“風(fēng)”進(jìn)行串聯(lián)，前面是兩組小實(shí)驗(yàn)，后面是一組大實(shí)驗(yàn)，并且同一組實(shí)驗(yàn)中還設(shè)計(jì)了對照實(shí)驗(yàn)，展現(xiàn)不同條件下的實(shí)驗(yàn)效果。整個(gè)作品的實(shí)驗(yàn)相關(guān)性較強(qiáng)，而且層次分明。

3.3 原理闡釋與應(yīng)用

（1）從簡單、熟悉的概念引入?？破盏碾y點(diǎn)在于用觀眾聽得懂的語言，來闡釋科學(xué)現(xiàn)象原理。讓觀眾在短時(shí)間內(nèi)能看得懂實(shí)驗(yàn)、聽得懂原理，也是科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演的難點(diǎn)。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演的開始部分，如果要引入科學(xué)概念，最好是能夠從日常生活中人們熟悉的、相對簡單的概念入手。例如：

朵朵：風(fēng)？不就是空氣的流動嗎？

科學(xué)老師：流體有個(gè)非常重要的性質(zhì)，叫做伯努利原理，它說的是流速越大，壓強(qiáng)越小，流速越小，壓強(qiáng)越大。

“風(fēng)來告訴你”在引入原理時(shí)，選擇從“風(fēng)”的簡單概念入手，解釋為“空氣的流動”，進(jìn)而過渡到“伯努利原理”。

（2）而在引入相對復(fù)雜的科學(xué)概念時(shí)，需要進(jìn)行二次解釋，如表2所示。

這里在演示吹煙實(shí)驗(yàn)后，科學(xué)老師進(jìn)行了原理解釋，地面上的風(fēng)無論是從平地通風(fēng)口吹向山頂通風(fēng)口，還是從山頂通風(fēng)口吹向平地通風(fēng)口，地下管道的風(fēng)都會從山頂通風(fēng)口出來。為了進(jìn)一步方便觀眾理解，科學(xué)老師還進(jìn)行了二次解釋，引入了“樓頂風(fēng)大、樓底風(fēng)小”這個(gè)生活中的案例。

（3）選擇普及型、典型性案例。

科學(xué)老師：是的，通過觀察和實(shí)踐，人類不斷探索著風(fēng)的性格，中國工程師們運(yùn)用這些原理，讓京津冀的大興機(jī)場拔地而起。

菜鳥老師：長三角的C919大飛機(jī)展翅高飛。

朵朵：珠三角的港珠澳大橋跨越大海。

在闡釋科學(xué)原理的應(yīng)用時(shí)，選擇普及性、典型性案例，對現(xiàn)場觀眾而言，更有共鳴。例如，在“風(fēng)來告訴你”中，闡釋伯努利原理的應(yīng)用時(shí)，把風(fēng)的應(yīng)用與中國工程聯(lián)系起來，更好地體現(xiàn)了中國的科技發(fā)展在建設(shè)國之重器時(shí)的具體應(yīng)用。

4 科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演的表演性

參賽選手有許多都是非專業(yè)演員，或者沒有表演經(jīng)驗(yàn)。如何快速實(shí)現(xiàn)科學(xué)表演能力的突破，我們認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面著手。

4.1 道具制作

“風(fēng)來告訴你”總計(jì)有數(shù)十件道具。根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為以下幾個(gè)部分：

（1） 飛行器實(shí)驗(yàn)。演示“伯努利原理”，采用的道具如表3所示。

其中由于設(shè)計(jì)了與評委及觀眾的互動環(huán)節(jié)，演員使用的翻滾翼為2個(gè)，其余為互動道具。在互動的翻滾翼上，標(biāo)明使用方法，配合臺詞提示評委和觀眾。

（2） 吹蠟燭實(shí)驗(yàn).演示“康達(dá)效應(yīng)”，采用的道具如表4所示。

（3）吹煙實(shí)驗(yàn)，采用道具如表5所示。

其中，吹煙模型是整個(gè)實(shí)驗(yàn)中最核心也是最大的道具，設(shè)計(jì)靈感來源于泰國科技館引入展“大自然母親”。“大自然母親”是仿生展，吹煙模型設(shè)計(jì)我們參考了其中的展項(xiàng)“土撥鼠洞穴”。土撥鼠的地下洞穴利用伯努利原理，保證風(fēng)一直從地勢較高的出風(fēng)口出來。項(xiàng)目組最開始計(jì)劃把道具的設(shè)計(jì)和制作均進(jìn)行外包。當(dāng)供應(yīng)商提供道具成品后，項(xiàng)目組成員發(fā)現(xiàn)道具無法滿足實(shí)驗(yàn)需求，最終成員們通過測量“土撥鼠洞穴”的尺寸，再測算比例，利用瓦楞紙板手工制作了同比例模型。

在道具的制作上，我們堅(jiān)持了幾個(gè)原則：（1）制作簡單。飛行器實(shí)驗(yàn)中的5類飛行器，我們均是采用彩色A4紙制作。簡易道具可在到達(dá)比賽城市后制作，避免了長途運(yùn)輸帶來的損耗。另外A4紙容易獲得，且成本較為低廉。不同飛行器的制作方法，可從抖音、嗶哩嗶哩等視頻APP獲得。（2）操作簡便?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)在表演時(shí)有失敗的風(fēng)險(xiǎn)。尤其在競賽的高壓力下，對演員的挑戰(zhàn)非常大。因此競賽類科學(xué)表演要盡量簡化操作步驟，保證實(shí)驗(yàn)的成功性。“一鍵式”“傻瓜式”操作方式，帶來顯著的實(shí)驗(yàn)效果，更適合競賽情境。（3）準(zhǔn)備應(yīng)急預(yù)案。在道具的準(zhǔn)備上，由于赴外地參賽，長途運(yùn)輸過程中道具會有損耗，在打包時(shí)需要格外注意保護(hù)。為減少搬運(yùn)損耗，在設(shè)計(jì)過程中盡量選擇輕便型、可拆卸材料。材料數(shù)量上盡量有備份，如果不能備份，可攜帶道具的設(shè)計(jì)圖紙或模型，以便就地制作。

4.2 表演規(guī)模與表演技巧

好的科學(xué)表演需要好的演員。尤其在劇本背景的設(shè)定上，合理控制演員數(shù)量，能夠讓觀眾直觀地明確人物關(guān)系，且有助于在人物關(guān)系介紹上節(jié)省表演時(shí)間。通過三個(gè)參賽階段，我們發(fā)現(xiàn)在科學(xué)表演隊(duì)伍的人數(shù)上，尤其是比賽型科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演，以2～4人最多，最能夠適應(yīng)實(shí)驗(yàn)表演的需要。“風(fēng)來告訴你”在整個(gè)創(chuàng)作過程中，都把演員人數(shù)控制為3個(gè)人，能夠有效控制表演的時(shí)間。

該項(xiàng)目表演人員在參加項(xiàng)目前，均未經(jīng)過嚴(yán)格的表演訓(xùn)練，且沒有過多的表演經(jīng)驗(yàn)。在有限的時(shí)間內(nèi)快速提升演員的表演技巧，成為競賽類科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演的關(guān)鍵。（1）堅(jiān)持原創(chuàng)。該項(xiàng)目的研發(fā)與表演，全部由同一批人員完成。項(xiàng)目從“0”到“1”的過程中，表演者們保持了對過程的知曉度與熟悉度。在原創(chuàng)的過程中，不斷加深對實(shí)驗(yàn)原理本身的理解。因原創(chuàng)而對實(shí)驗(yàn)的深刻理解，能讓表演者們始終保持對整個(gè)項(xiàng)目的敏銳度。（2）專業(yè)指導(dǎo)。項(xiàng)目邀請了專業(yè)導(dǎo)演對演員們進(jìn)行了一一指導(dǎo)。導(dǎo)演從演員肢體語言、場面調(diào)度等方面讓表演有了極大的飛躍。演員上下場方位能有效銜接，在舞臺上位置的變動需避免遮擋道具和其他演員。表演者的第一次露面，也尤為重要。（3）不斷練習(xí)和修改?！芭_上一分鐘，臺下十年功?！北硌菡咧挥胁粩嗑毩?xí)，才能不斷熟悉臺詞和調(diào)度。確定試驗(yàn)和劇情后，表演不能一直固定不變，需在每一次排練中不斷修改。

4.3 反轉(zhuǎn)的運(yùn)用

反轉(zhuǎn)在表演中的運(yùn)用，能不斷推動故事情節(jié)發(fā)展，給觀眾帶來驚喜。

（1）人物情緒的反轉(zhuǎn)。

學(xué)生：大家好，我叫朵朵。最近我搬了新家，爸爸媽媽覺得城里空氣實(shí)在太差，所以換個(gè)山清水秀的地方，可是我一點(diǎn)都不開心。住在里面總是聞到一股臭味，臭得我啊，夜夜睡不好，家里沒法待，還不如去學(xué)校上課呢！咦，第一節(jié)是科學(xué)課。（看見紙，扔紙飛機(jī)）

節(jié)目一開始，第一個(gè)人物登臺至關(guān)重要，能夠定下表演基調(diào)。“朵朵”以輕松、嘮家常的方式開場，告訴觀眾家里發(fā)生的故事，可以很快地打開局面，拉近與觀眾之間的距離。隨后好事變壞事，由“搬家的輕松”，變成“環(huán)境差得夜不能寐”，實(shí)現(xiàn)了“愉快”到“沉重”的情緒反轉(zhuǎn)，獲得了很好的戲劇效果，也為后續(xù)劇情埋下伏筆。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的反轉(zhuǎn)。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)表演中，為了設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的反轉(zhuǎn)也是很重要的表現(xiàn)方式。以“風(fēng)來告訴你”中的吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)為例，先讓用吹風(fēng)模擬地面的風(fēng)從右往左吹，那么地下管道里的臭氣是從右往左吹。如果地面上的風(fēng)從左往右吹，按照正常認(rèn)知，地下管道里的臭氣也會跟著從左往右吹。所以，當(dāng)風(fēng)還是從同一個(gè)出風(fēng)口出來時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)了反轉(zhuǎn)，打破了觀眾的認(rèn)知預(yù)期，吸引觀眾對作品保持注意力。

4.4 升華的運(yùn)用