浅谈多感官学习法在科技馆展厅辅导中的应用

王洪鹏+欧亚戈

[摘 要]以互动体验为特征的科技馆体现了“做中学”教育的独特魅力，然而在科技馆展厅辅导过程中墨守“做中学”成规，任由观众自主体验参观是不够的。在展厅辅导过程中，辅以“多感官学习法”，即通过对观众听觉、视觉、运动、语言、感觉等各个感官的刺激，同时创设良好的参观体验情境，可以达到更好的参观体验效果。该文以讲述抽象的伯努利定律为例，除了体验互动展品，还可以通过有趣的科学故事和趣味科学实验等开展多角度的立体传播，进而收到很好的科学传播效果。

[关键词]科技馆 多感官学习法 展览辅导 伯努利定律

一、科技馆互动体验的优势与局限

（一）以互动体验为特征的科技馆体现了“做中学”教育的独特魅力

现代科学中心（我国称“科技馆”）是在杜威“做中学”思想的影响下诞生和发展起来的。受杜威“做中学”思想的启发，1907年德国德意志博物馆将展厅中原先部分静态展示的工业机械解剖开来，让其运转并对公众进行演示和讲解，以便公众理解。德意志博物馆这座率先“动”起来的博物馆也由此被视为现代科学中心的雏形。20世纪60年代末，以美国旧金山的探索馆、劳伦斯科学宫、加拿大的安大略科学中心的建成为标志，以互动展品而非工业藏品为主要展示内容的现代科学中心诞生，互动体验也成了科技馆区别于传统博物馆的显著标志。

进入21世纪，随着互联网的深入发展，人们获取信息、资讯，以及工作、学习、生活、娱乐等方式发生了巨大变化，对博物馆的发展产生了深刻影响。比如，美国博物馆的年观众量较历史峰值已经下降了1/4左右[1]。有人质疑，在获取科技信息日益便捷的互联网时代，公众为什么还要走进科技馆？其实，科技馆有自己存在的独特价值，正如英国玛丽亚·蒙台梭利所言，“我听见我会忘记，我看到我会记得，我做过才会理解。”对于科学传播效果而言，在科技馆获得的互动体验是网络等途径无法替代的，这也正是科技馆的独特品质和时代优势。

（二）科技馆仅有互动体验是不够的

现代教育学研究表明，学习是全方位的过程。蒙台梭利提出的“多感官学习法”认为，通向大脑的六个主要通道，我们学习是通过我们所看、所听、所学、所嗅、所触、所做。大多数人在全身心地参与和动手实践时会学得更好，此外，有些人用这一种方法会学得好，有些人用另一种方法会学得更好。有些人主要是视觉学习者，喜欢看照片或图画；有些人是听觉学习者，喜欢听；有些人是触觉学习者，通过触觉会学得更好；有些人是动觉学习者，通过移动身体或其他动作会学得更好；有些人偏重于印刷文字，通过读书会轻而易举地学会东西；有些人是“群体互相影响”的学习者，在与其他人相互影响时会学得最好。不同的学习途径，效率也不一样[2]。

互动体验是科技馆教育的优势所在。本质上，互动体验的过程就是调动多个感官学习的过程。精彩的展项由于调动了视觉、触觉、听觉等多个器官，使观众沉浸其中，从而获得良好的学习效果。然而，互动体验不能是科技馆教育的全部内容。实际上，这也牵涉到近年来关于科技馆的一些争论，即科技馆展厅要不要讲解辅导，有人认为科技馆应鼓励自主体验探索，不需要讲解辅导，并且从展厅实践来看，讲解辅导的效果并不好；有人则认为，展厅需要讲解辅导，尤其是我国展品制作水平有限，展项常常无法直接传递应有的科学信息，且受应试教育和传统思维习惯的影响，我国观众习惯于被动接受教育。姑且不论两种观点孰是孰非，争论存在的本身即已说明科技馆仅有“互动体验”是不够的。

科技馆展厅的实践也证明了科技馆“互动体验”的局限性。如中国科技馆儿童科学乐园的滚球展项深受观众欢迎，很多家长和小朋友会体验上好几分钟，而科技馆展项的平均参观时间约为1分钟。展厅工作人员在对滚球展项开展讲解辅导活动时有观众感叹：原来这件展品包含这么多信息，传动的类型包括带传动、链传动、轴传动、齿轮传动、蜗杆涡轮传动、摩擦轮传动、螺旋传动、液压传动、气压传动等，辅导员不解释真不知道。

二、“多感觉学习法”讲述伯努利定律

为了进一步验证“科技馆仅有‘互动体验是不够的”这一观点，笔者在展厅开展了“多感官学习法”的尝试，即通过对观众听觉、视觉、运动、语言、感觉等各个感官的刺激，同时创设良好的参观体验情境，进而观察学习效果。试验的办法是通过多种途径调动不同的感官阐述抽象的伯努利定律，即通过体验互动展品和有趣的科学实验及趣味科学故事等方式，开展多角度的立体传播，进而观察、统计观众的参观体验效果。

伯努利定理是瑞士科学家丹尼尔·伯努利（1700—1782）在1726年提出的，概括起来就是：在水流或气流里，如果速度小，压强就大；如果速度大，压强就小。伯努利在数学、物理学等诸多领域都做出了贡献，被誉为数学物理方程的开拓者和奠基人[3]。据说在一次旅途中，伯努利同一个陌生人閑谈，他谦虚地自我介绍说：“我是丹尼尔·伯努利。”陌生人立即带着讥讽的神情回答道：“那我就是伊萨克·牛顿了！”人们将其与牛顿相提并论，可见伯努利的科学地位[4]。伯努利定律是在流体力学的连续介质理论方程建立之前流体力学所采用的基本原理，实质是流体的机械能守恒，即“动能+重力势能+压力势能=常数”。等高流动时，流速大，压力就小。在很多人看来，伯努利定律过于抽象，难以理解。

（一）利用经典展品让观众感悟体验伯努利定律

展品是科技馆一切工作的基础。国内外很多科技馆都有关于伯努利定律的经典展品，如新西兰国家博物馆展厅中用鹰翅与机翼的剖面加以比对，并辅以图像文字来说明伯努利定律，然后再让观众双臂套上特制的仿生翅膀，通过鼓风实验亲身体验气流产生向上的升力[5]。重庆科技馆从英国引进了大型互动体验式展品项目——伯努利鼓风机，实现了观众当魔术师的梦想。有的科技馆把伯努利定律相关的展项组合在一起，如广西科技馆把“气流投篮”、“听话的小球”、“机翼与小球”、“风洞”等6件展品组成“流体之韵”展区，构成了有关伯努利定律的主题链，这些展品从不同的角度展现了伯努利定律的原理和应用。

中国科技馆中关于伯努利定律的展项也很多，如儿童科学乐园“气流投篮”展品，不用手，只用气流就能把气球投进篮筐。探索与发现展厅中的“香蕉球”和“球吸”展项，展现了伯努利定律的应用，“香蕉球”不但可以让观众回味“足球运动中解说员的解说：香蕉球！漂亮的香蕉球！一记漂亮的香蕉球入门，多么完美的弧线啊……”，还可以让观众明白香蕉球中蕴含的伯努利定律。“球吸”这件展品由两只悬挂的空心球和一个出风口组成，当按下出风的按钮后，会有风从两个空心球中间的缝隙通过，这时两只小球不但没有向外分开，反而向内吸引并碰撞到一起，这些都是深受观众喜欢的展项。然而，由于伯努利定律较为抽象，很多观众参观体验结束后都表示“不是特别理解这些展品，知其然不知其所以然”。根据笔者的调查统计，在106位受访者中，有55位表示“不是特别明白这几件与伯努利定律相关的展品”，有82位“无法理解伯努利定律是怎么回事”。

总之，依托展品开展互动体验是科技馆教育的优势所在，但是由于展项设计得不够完美，以及观众自身的科学素养和学习能力不足等因素的影响，任由观众自主体验展品，观众并不能特别好地理解抽象的伯努利定律。

（二）利用科学故事解读伯努利定律

1.不懂伯努利定律的站长和法官。1905年，俄国的一位高官要坐火车经过某火车站，站长沃尔伦斯基率领全站职工排列在铁道两旁恭候高官的到来。为了表示恭敬，他们站得离铁轨很近。一会以后，火车快速冲进了由38名职工组成的“人巷”，靠近火车的职工好像同时被人从背后猛推了一下，不由自主地向前倒下去……结果造成了4人终身残疾，34人丧命车轮下。悲剧发生以后，由于法官不懂伯努利定律，没有调查出什么结果，最后只在判决书上写下了《圣经》中的一句话：“每个人都是上帝的羔羊，迟早要回到上帝的跟前！”

2.船吸现象。1912年的一天，一艘名为“奥林匹克”号的军舰以25千米/小时的速度在海上航行，此时，巡洋舰“豪克”号以34千米/小时的速度从后面追赶“奥林匹克”号，两艘船好像在比赛，“奥林匹克”号与“豪克”号在相距大约100米的海面上并排快速行驶。就在这时，“豪克”号巡洋舰，直接向“奥林匹克”号冲来，“豪克”号舰首把“奥林匹克”号的船舷撞了一个大洞，损失惨重。事情发生后，海事法庭对事故进行了审理，分析究竟是谁的过错。由于法官不知道伯努利定律，认为“奥林匹克”号太大了，转弯的时候把“豪克”号吸过来了，结果“奥林匹克”号的船长被判为有过失的一方。虽然“奥林匹克”号的船长感到冤屈，但也没有找出辩解的理由提出申诉，只能自认倒霉。

3.法国矿井怪事。19世纪，在法国的一座矿山里，一名工人要把从坑道外向矿井输送压缩空气用的通气孔用护板遮蔽起来，费了九牛二虎之力也没能把通气孔堵上，可是突然之间护板却“砰”的一声自动关上了，这种现象就是在矿井通风中伯努利定律的应用，在矿井通风中伯努利方程又称为能量方程，矿井中的护板就是由于它两侧的压力差较大而自动关闭的，是伯努利定律在作怪。

4.黄河拔船。20世纪70年代之前，羊皮筏子是兰州黄河上独具特色的交通工具，除此之外，还有一种摆渡工具叫黄河拔船，曾经在黄河的交通运输上发挥了很大的作用。黄河拔船与一般的船一样呈枣核形，两头尖，中间大，拔船通过活动滑轮系在横跨黄河两岸的一根钢丝绳上，巧妙地利用黄河水流自然摆渡，使横渡黄河不需要其他动力。这种拔船非常实用，危险性很小，也是利用伯努利定律的杰作。当船与河流方向成一定角度时，船两边水的流速不相等，水流对船的压力与其流速成反比，结果水对船产生压力差，促使船做横向运动，来回摆渡只需要取两个适宜的角度即可[6]。

实践结果表明，讲述趣味科学故事能收到很好的传播科学知识的效果。根据统计分析，86%的观众反馈说：“听了这些与伯努利定律有关的趣味科学故事，对相关展项理解更透彻，观察更仔细了，对科学也更感兴趣了，感觉科学就在身边”。

（三）利用文学作品和传统器物讲述伯努利定律

1.杜甫《茅屋为秋风所破歌》。杜甫的《茅屋为秋风所破歌》：“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅。”成都的秋风竟然卷去了杜甫草屋上的茅草，这是因为刮风的时候屋面上方的空气流动速度基本等于风速，而屋内的空气几乎不流动或者流动得慢，如果风的速度超过一定程度，这个压力差就可以把茅草屋顶掀起来。在我国东南沿海地区，因为台风时常光顾，因此在设计房屋的时候就必须要考虑到风压和风速的关系才有利于抵御风灾。在刮大风的时候，房屋门窗玻璃会被大风从里向外，而不是从外向里“压”得粉碎，四散跌落，所以刮大风的时候不要站在玻璃窗下。另外，我们在郊游的时候，铺在地上的野餐垫或者篷布经常被风吹起来，也是此原因。

2.古代帆船与伯努利定律。“朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还”和“朝发白帝暮江陵，顷来目击信有征”等古诗描写了古代帆船速度很快，可以“倏忽南与北”、“日暮千里隔”。周靖在《“疾风吹飞帆，倏忽南与北”——帆船航行的力学诗趣》中给出了其中的奥秘，就是“欹帆侧柁入波涛，撇漩捎渍无险阻”[7]。帆，作为船舶航行的重要工具，早就为我国古代人民使用，帆在航行过程中所体现出来的一些力学特征，经常成为文人墨客所吟唱的对象。帆船朝逆风方向時调整帆面使其迎风而行，风吹过帆面前缘，速度较快的缘失去少许压力，与通过帆面后缘的风产生压力差（驱动力），使帆面有一股拖曳的力量，就是这股力量驱使帆船朝逆风方向前进。

3.竹蜻蜓。两千多年来，竹蜻蜓一直是我国孩子手中的玩具，竹蜻蜓的最早文字记载来自晋朝葛洪所著《抱朴子》：“或用枣心木为飞车，以牛革结环剑，以引其机，或存念作五蛇六龙三牛、 交罡而乘之，上升四十里，名为太清。”其中的“飞车”被认为是关于竹蜻蜓的最早记载。竹蜻蜓可以说是最早的直升机模型，传到欧洲后，被称为“中国陀螺”，并引起了早期航空家的极大注意。被誉为“航空之父”的乔治·凯利一辈子都对竹蜻蜓着迷，他的第一项航空研究就是在1796年仿制和改造了“竹蜻蜓”，并由此悟出螺旋桨的一些工作原理[8]。莱特兄弟发明飞机也从竹蜻蜓中得到不少启发，例如飞机的机翼向前飞行时，倾斜的机翼受到空气的作用力有向上的分力，因此在各类飞行器漫游太空时，我们不应该忘记古代中国人在尝试飞行的历史上做出的探索。竹蜻蜓升力的获得，可以根据伯努利定律解释，流速慢的大气压强较大；流速快的大气压强较小。叶片下表面的压强比上表面的压强大，就是大气施加于叶片下表面向上的压力比施加于叶片上表面向下的压力大，二者的压力差便形成了竹蜻蜓的升力。

4.巨木顺江而下。北京故宫建筑所需木料主要来自南方，南方河流密布、水网纵横，以水运为主，伐下的巨木顺江而下自西向东运到南京，然后沿京杭运河北上运到北京地区。因为江河中心水流快，这些巨木才能顺江而下并很少搁浅，可见古人早在劳动实践中懂得了伯努利定律。在水流湍急的江河里游泳很危险，这是因为当江心的水流以每秒1米的速度前进时，大约有300牛顿的力在吸引着人的身体，就连游泳健将也望而生畏。

5.中国古人关于伯努利定律的探索。笔者还准备了中国古人关于伯努利定律的探索，以应对部分渴望深入探讨伯努利定律的观众。明末清初科学家方以智在《物理小识》中列出了“水行洊势”条目，指出“习坎言洊至，佛言滴滴相续”。方以智用“滴滴相续”、“流通不止”来描述流动现象，包含了流体力学中连续性原理的思想。对比“水行洊势”原理和伯努利定律，可以看到“其来处何高，则所激之高可与之相比”的论述与“实际下降和可能上升的等同性”的论述不仅思路一致，而且表述方式也很相似，可以说“水行洊势”是伯努利定律的雏形[9]。中国科学技术史表明，一方面，中国人在经验科学和经验总结上做出了不可磨灭的贡献；另一方面，中国人在科学猜想、科学假说的构建上也做出了同样不可磨灭的贡献。可惜的是，在中国古代科学的发展中很少有超脱实际应用目的，而致力于对自然界基本规律的系统而深入的研究。中国古代之所以这些方面的工作比较少，是因为中国古代学者更多地注意经验的陈述，缺乏对相关因素的分析，忽视了演绎和因果关系的探求，因此很少进行枯燥的纯理论研究，所以大多只停留在具体现象层面，未能发展成为科学理论体系。我们要充分借鉴中国传统思维和西方科学思维的各自优势，不能再停留在现象层面，要进一步把经验上升为理论，唯有如此，我们才能在世界科学的舞台上扮演自己应有的角色[10]。

统计结果显示，利用中国人熟悉的思维方式，用包含中国元素的事例讲述伯努利定律，有利于拉近与观众的距离，有助于提高民族自豪感，有助于形成讲科学、爱科学、学科学、用科学的良好氛围。

（四）利用科学实验表演解释伯努利定律

科学实验表演是科技馆扩展课堂教学较为常见的，也是最活泼的一种教育形式，一般指在常设展厅设置专用或流动表演台，将一些无法使用或者不好使用展览形式表现出来的科学现象、科学原理和应用，以互动实验表演的形式直观、生动地展示在观众面前。通过科学实验表演，可以调动观众的积极性，使其能够身临其境地体验科学技术的魅力，从而更有效地传播科学知识，激发公众的科学兴趣，更有效地发挥科技馆的教育功能。为了使观众更清楚地理解抽象的伯努利定律，笔者开展了多个与伯努利定律有关的趣味科学实验。

1. 科学实验表演一：吹气使两纸靠拢。取两张纸，相隔一定距离竖直放置，用嘴向两张纸中间吹气，可以看到两张纸向中间靠拢，如果把纸张换成气球，向着两个气球中间吹气，不但吹不开气球，并且风吹得越大，气球靠得越近，同样原理也可以解释向两支点燃的蜡烛中间吹气，蜡烛火焰为什么会靠拢。在光滑的桌面上，两个大约相距1厘米的乒乓球，用细管向乒乓球之间用力吹气，两只乒乓球不但不分开，反而更靠近。

2. 科学实验表演二：吹气使两个盛水玻璃杯漏水。取两只完全相同杯口平整的玻璃杯，将其放到盛满水的透明玻璃桶中，待两玻璃杯都充满水后，使两个玻璃杯口相合并垂直地从桶中拿出来放到一浅盘中，尽管两玻璃杯杯口之间有缝隙，但是在大气压强及水的表面张力作用下，上边玻璃杯的水并不会沿缝隙漏出来。如果用吸管靠近两杯口之间的缝隙快速吹气，可以看到上边玻璃杯的水随气流沿缝隙漏出来；吹气越急，漏水越快，空气进入到玻璃杯以后，上面玻璃杯内的水除了受重力作用外，还受到杯内大气压的作用，漏水更快。

3. 科学实验表演三：小球叠罗汉。用电吹风机把乒乓球放在出风口上方吹，松手以后，气流可以使乒乓球停留在空中，如果是大型吹风机，还可以在上方多放几个乒乓球，管道内喷出的高速气流可以使多个乒乓球长久悬浮在空中，这种现象被形象地称为小球叠罗汉，或者乒乓球糖葫芦。当然，还可以反其道而行之，透明三角漏斗里放置一个乒乓球，用吹风机向倒置的漏斗颈口吹气，再松手时，乒乓球并没有被吹下来，好像被“吸”住了。这是因为漏斗口乒乓球两侧的气体流速变大，气压就变小，而乒乓球下方的气体变化不大，因此下方的气压大于两侧的气压，乒乓球就被大气压托住了。关于伯努利定律的科学实验表演很多，我们可以从多角度、多层次设计开发基于伯努利定律的科学实验表演，这些实验表演取材方便、制作简单、现象明显、趣味性强，有利于激发观众对科学的兴趣。

统计结果显示，趣味科学实验是解释抽象的伯努利定律的一个良好途径，在108位受访者中有85位表示理解了伯努利定律是怎么回事，有90位表示看了与伯努利有关的科学实验后更愿意去体验其他相关展品，或者更容易理解已经体验过的伯努利定律相关展品了。

三、结 语

互动体验是科技馆教育优势所在，展厅的实践反复证明了这一点。毋庸讳言，任由观众在展厅自主体验参观是不够的，就像笔者在展厅中开展的关于伯努利定律不同途径参观效果的试验一样，如果任由观众参观体验相关互动展品，观众难以明白伯努利定律，但辅之以讲述趣味科学故事开展趣味科学实验表演等，就可以收到很好的科学传播效果。总之，在展厅辅导过程中，除了充分发挥互动体验展品的优势之外，辅以“多感

官学习法”，即通过对观众听觉、视觉、运动、语言、感觉等各个感官的刺激，同时创设良好的参观体验情境，可以达到更好的参观体验效果。

参考文献

[1]欧亚戈. 浅谈美国科技博物馆的发展态势与运营管理[J].科技馆，2015（1）：29-36.

[2]熊生贵，林志荣.多感官学习法在语文教学中的运用[J].小学语文教学，2001（3）：28-29.

[3]宋广利，张韦华，刘树勇.伯努利家族数学研究兴盛原因浅析[J].首都师范大学学报（自然科学版），2008（4）：18-21.

[4]E.T.贝尔.数学精英[M].北京：商务印书馆，1991.

[5]龚剑.科技馆的实验教育[J].科技传播，2012（4下）：3-4.

[6]王启帆.曾经的黄河拔船[N].兰州日报，2009-06-03.

[7]周靖.“疾风吹飞帆，倏忽南与北”——帆船航行的力学诗趣[J].力学与实践，2008（3）：115-119.

[8]李艳平，戴念祖.中国古代的飞行器械[J].力学与实践，2004（4）：88.

[9]赵志芳.“水行洊势”是伯努利定律的雏形——《物理小識》中的流体力学思想[J].中专物理教学，1999（1）：43-44.

[10]王洪鹏.从经验上升为理论——由曹冲和阿基米德谈起[J].科技导报，2010（5）：120.