科幻作品遇見科技教育：讓學生的想象插上科學的翅膀

陳染

今年春節期間，以劉慈欣同名小說為原型改編的科幻電影《流浪地球》獲得了優異的口碑和票房。《流浪地球》的熱映將讓公眾對科幻作品產生更深入的了解，從另一個角度上看，科幻作品也能進一步促進公眾科學素養的提高。在教育領域，科幻作品也逐漸被教師關注。一些研究表明，科幻作品容易激發青少年的想象力，對自主創新能力起著積極作用。有的教師也嘗試將科幻作品融入科技教育領域，創造出別開生面的教學方式。例如，北京景山學校就曾以STEAM+PBL的方式，將語文、生物、地理、化學、電腦繪畫、創客教育等學科整合起來，開設了“設計未來機器人”和“構建未來城市”2個科幻主題的學習項目。在“構建未來城市”課堂中，教師通過科幻文學閱讀，帶領學生進入想象的世界。課程要求學生自己構想未來的世界環境，并以此為基礎設計未來城市的功能設施，思考未來城市的意義。在這個過程中，學生可以通過模型制作、幻燈片演示、科幻繪畫、科幻小說寫作等方式表達自己對于未來城市的幻想。

受景山學校活動的啟發，筆者以《萬物》雜志第1期的“未來的海上城市”為圭題，與數十位中小學科技教師一起在線探討如何將這個科幻主題設計為可執行的STEAM教育方案。活動中，教師們踴躍發言，提出了種種教學設想，最終形成一份眾創的教學建議方案。在活動結束后，有的教師更是以這個方案為基礎，開發了自己的校本課程。“未來的海上城市”的活動背景和任務設計如下。

如今，我們面對全球變暖導致海平面上升的挑戰，如果海平面上升過快，世界上許多重要城市都會被淹沒在海水中。政府提出設計“未來的海上城市”項目，以便安置氣候難民，并為未來的城市發展提供一種全新的模式。為了更科學地建立海上城市，政府召集了一批工程師，要求工程師提出一個未來的海上城市的設計方案，并制作模型參與方案論證。假如你是工程師，你會怎樣設計未來的城市呢？在這項活動中，學生要在教師的指導下設計出未來的海上城市方案，制作出海上城市模型，并向全體同學展示。

在云教研活動的討論和部分教師的課程實踐中，我們看到把科幻作品和科技教育結合起來的獨具優勢。總結起來有以下幾點。

第一，優秀的科幻作品不僅有未來世界科學幻想的外衣，更有反映現實社會問題的內核。所以，以科幻作品為主題的課程設計不僅要激發起學生的想象力，更要讓學生把幻想和現實世界聯系起來，用幻想的方式解決現實生活的問題。這意味著我們在設計課程時，課程背景不應該是完全架空的，而應是有一定現實依據的。

“未來的海上城市”課程設計的故事背景是全球氣候變暖，冰川融化導致海平面急劇上升，沿海的大城市面臨被淹沒的風險，這時候，未來的海上城市才能稱為真正的需求，它將能夠成為氣候難民的避難所。事實上，全球變暖的問題真實存在，海平面上升也是人類面臨的重大挑戰。這樣的故事背景設定沒有硬科幻作品那樣硬核，卻更能加深學生對世界的理解。參加教研活動的教師們提出設計冰川融化實驗和軟件模擬海平面上升的方式，幫助學生更加深刻地認識日益嚴峻的氣候變化問題。這也體現了《中國學生發展核心素養》“國際理解”中“關注人類面臨的全球性挑戰，理解人類命運共同體的內涵與價值”的意義。

“未來的海上城市”課程的另一個與現實結合的立足點是“認識我們的城市”。盡管我們每天都生活在城市中，但大多數學生對于城市是怎樣運作的卻十分陌生。我們打開電燈開關就能獲得光明，點燃燃氣灶就能烹飪食物，打開水龍頭就能獲得干凈的自來水，但多數學生通常不會關心電力、燃料、水源是怎么來的，也不會關心生活的污水、垃圾最終會去往哪里。而“未來的海上城市”活動讓學生跳出生活中的各種理所當然，從一個全新的思考角度認識我們的城市。

第二，科幻不是科學本身，而是基于科學的想象，科幻作品不要求處處符合科學，但大的框架必須符合基本的科學原理，這要求作者必須有基本的科學素養和豐富的想象力。青少年具有想象力豐富的年齡特點，常常能夠產生天馬行空的幻想，這是科幻與教育結合的優勢。科技教師需要做好引導，讓青少年在科學的框架下做出科幻作品，而不是放任不著邊際的想象，這樣才能夠保證課程的科學性，做出具有科幻色彩的科技教育設計。

寧波市北侖區靈山書院王奇爾老師設計的“未來的海上城市”教案就很能體現科幻主題科技教育的科學性特色。在課程中，王老師將未來的海上城市與小學5年級科學課“浮與沉”結合起來，以建造海上城市的工程任務學習浮力的原埋。在設計海上城市模型前，學生們通過多個科學實驗，更深入地認識沉浮的概念，并將所學到的知識綜合運用在海上城市的制作中，這就是科幻主題課程設計大框架必須符合科學原理的體現。

第三，一般情況下，科幻作品的表現形式通常是文學或影視，不僅體現了科學性，更體現了文學性。以科幻作品為主題設計的STEAM或創客課程不僅具備同類課程的特點，并且在人文方面的特色比一般課程更為突出。

在“未來的海上城市”教研活動中，有教師提出設計了“競選海上城市市長”活動，學生要描繪未來城市的生活方式，并向全班同學演講，這正是能夠將科學性和文學性結合的地方。巴林右旗大板蒙古族實驗小學的特古斯老師將這種方法運用于課程活動之中。活動分為3節課進行。第1節課，教師以“假如世界變成水我們怎么生活”的問題思考引入未來的海上城市話題，通過討論的方式學生認識設計一個城市需要什么。第2節課，老師提出競選海上市長的活動，這既是對第1節課的學習總結，也是對第3節課模型制作的準備。在這一環節中，學生描述了未來海上城市的生活方式，市民們怎樣進行日常生活，怎樣飲用干凈的水，怎樣處理生活垃圾等，而最吸引我的是學生關于未來海上城市獲取食物的方法，有的學生提出可以用游牧方式養殖食物，每過一段時間更換不同的食物養殖基地，有利于保護生態平衡。這個想法很有蒙古族特色，很能體現草原民族的智慧。

與現實生活結合，符合基本科學原理的大框架，科學性與文學性融合，這正是我在“未來的海上城市”云教研活動結束后的一點粗淺的總結。我們也希望有更多的教師能夠將科幻作品和科技課程相結合，讓學生在幻想中得到科學的啟發。

閱讀更多

在科技學堂微信公眾號（sciclass）回復關鍵詞“海上城市”，了解更多未來的海上城市課程設計思路。

參考資料

[1] 鐘聲.《流浪地球》折射源自現實的未來感.人民日報，2019-02-14

[2] 吳巖，金濤.科幻與自主創新能力開發.科普研究，2008（1）

[3] 周群.以STEAM+PBL的方式開設科幻課.中國教師報，2017-11-08

[4] 北京景山學校，科幻教育論壇：“構建未來城市”展示課.騰訊視頻