科幻作品在初中物理教學中的應用研究

趙語桐

(山東省青島第一中學 山東 青島 266002)

劉云霞

(青島科技大學機電學院 山東 青島 266061)

1 引言

物理學科對于初中學生來說,具有邏輯嚴密、數學知識多、單位復雜等特點,學習入門較難.很多學生反映物理是“一學就會,一用就錯,一放就忘”,對物理有一種“難學、學不好、不愿學”的恐懼感.因此,怎樣引導學生走進物理世界,激起學生對探究自然科學的興趣,是初中物理教學研究的重要課題.

科幻作品在尊重科學的基礎上通過合理設想探索科技和人類未來的各種可能形式,它兼具 “科學性”“幻想性”和 “文學性”,是培養學生想象力、創造力、科學素養和人文素養的理想載體[1-2].青少年恰好是閱讀科幻作品的主要群體,那么,在中學課堂教學中引入科幻作品中的相關內容勢必更容易調動學生的學習興趣,在各個教育層面都有積極的意義.在科學素養方面,有助于激發學生的思維活力.在想象力和創造力方面,能夠讓學生從不同的視角觀察自己所在的世界,并在對未知的探索和預測中培養形象思維、創造思維和辯證思維能力.在人文方面,能夠引導學生對人與自然的關系、科技發展的趨勢、人類未來的走向等哲學問題產生思考,引發對美好未來的理解和追求[3-5].因此,在初中物理教學中適當地引入科幻作品能起到很好的教學效果.

2 科幻素材的選取

初中物理作為學生接觸物理的開端,合理引入學生熟悉的科幻作品在培養學生的學習興趣和提高學習積極性方面有著積極的意義.但是,大多數科幻作品中所涉及的物理知識相對于初中生來說太過深奧,比如目前風靡全球的《三體》,其中涉及到的量子力學、引力波、納米技術等很多物理知識不僅高深難懂,而且十分零散、抽象,導致很多成人讀者都望而卻步.如果直接將其生搬硬套地引入初中課堂,恐怕不僅不能提升學生的物理水平,反而會引起學生對物理的恐懼.因此,科幻素材的合理選擇至關重要[6].筆者認為,選擇適用于初中物理教學的科幻素材應遵循如下原則:

(1)科學性原則

科幻作品尤其是硬科幻大多是以現有科學技術或其延伸為基礎作為故事背景,注重對科學性的塑造.但是,科幻作品畢竟是以娛樂為主要目的,其中難免會出現違背物理原理的現象,比如《漫威》作品里描述的超能力現象.為了避免科幻作品中的偽科學對學生產生誤導,在選擇科幻素材時,需要遵循科學性原則.教師事先要甄別素材的真偽性,剔除那些“科學硬傷”較大的作品或片段.另一方面,也可以反其道而行之,特意展示一些有問題的科幻素材,引導學生分析其中的科學錯誤,這樣既可以避免誤導又可以培養學生的批判精神及探究問題的能力.

(2)與教學內容一致性原則

科幻作品中的物理知識一般比較零碎,學生所接觸的科幻作品也有限,因此,可能有的知識點找不到合適的素材而有的有多個素材可應用.這就要求所選素材與教學內容相一致.要結合教學目標,恰當引入科幻素材,而不能為了“引用”而引用.

(3)與學生學情一致原則

在初中物理教學中,要準確掌握學生現有的知識基礎、認知能力及興趣等.初中學生初次接觸物理,不易選擇高深難懂的素材,而是盡量選擇那些淺顯易懂或貼近生活的素材.另外,需要了解當下的熱點,優先選擇熱門作品,因為這樣的作品在學生中獲得的關注度高,學生相對比較熟悉,引入這樣的科幻素材,更容易激起學生的興趣.

(4)適度性原則

在物理教學中引入科幻作品只是教學的一種輔助手段,在使用時一定要適度,避免喧賓奪主.首先,素材難度上要適度,因初中生初次接觸物理,引用的素材最好能直觀地表現物理規律,而不能過于高深或隱晦,否則引起學生的思維障礙和對物理的恐懼心理,反而得不償失.其次,在時間上要適度,不能占用過多的課堂時間和課余時間.大多數長篇科幻小說如《三體》《海底兩萬里》等,科幻電影如《漫威》系列等,閱讀全文或觀看整部影片都需要不少時間,而其中與教學內容有關的部分往往只有幾個片段或幾個鏡頭.因此在課堂中引用時可以只節選相關片段,總體占時控制在10 min以內.另外,有些科幻作品是需要學生課前課后閱讀或者觀看,但主要目的是激發和培養學生對物理學科的興趣,應以推薦和鼓勵為主,不要給學生造成額外負擔.

3 科幻作品用于初中物理教學中的方法

下面,以劉慈欣的短片小說《鄉村教師》為例,探討將其應用于牛頓第一定律教學中的教學方法.

(1)課前準備

教師提前閱讀作品,對作品中哪一部分適合于哪個教學知識點做到心中有數.在講牛頓第一定律之前一到兩周推薦學生閱讀《鄉村教師》,重點閱讀作品中講述牛頓定律的部分,并建議學生通過網絡查找關于牛頓其人的相關資料,了解牛頓在物理學上所做的貢獻.建議學生摘抄作品中牛頓說的能把人間天上所有東西的規律都包括進去的3句話,跟同學討論鄉村教師在講這3句話時舉的例子并交流自己生活中相似的情形.

(2)課上引導

在課堂教學中引入科幻作品的目的是為了提高學生的注意力,激發學習興趣,同時提升學生對物理知識的理解和科學思維.要達到這一目的,不能單純地展示或閱讀科幻作品,還需要巧妙的教學設計.在具體課堂教學中可按如下思路進行.

1)新課引入

回顧作品情節, 由“牛頓是從前的一個英國大科學家”這一句引出牛頓對物理學發展和人類科技進步所做的貢獻.讓學生分享自己所查資料.通過對牛頓的了解,可以使得學生更接近偉人,產生向偉人學習的意愿,從而激發學生學習物理和研究自然科學的欲望.

2) 理論闡述

朗讀小說中關于牛頓第一定律的描述,“當一個物體沒有受到外力作用時,它將保持靜止或勻速直線運動不變.”由小說中的這個說法過渡到中學教材中的說法,“一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種運動狀態為止.”

引用小說中的例子,“你猛推一下谷場上那個石碾子,它就一直滾下去,滾到天邊也不停下來.寶柱你笑什么?是啊,它當然不會那樣,這是因為有摩擦力,摩擦力讓它停下來,這世界上,沒有摩擦力的環境可是沒有的……”在讀到這一段落時,相信學生們的積極性已經被充分調動起來,課堂氣氛十分活躍.此時引導學生討論生活中的類似事例,如用手彈出去的彈珠的滾動;騎滑板時停止蹬地之后的運動等等.提問:起初靜止的石碾子、彈珠和滑板為什么運動?為什么停下來?學生會通過直覺和小說的描寫認為是推力使物體運動,摩擦力使物體停止.

3)回歸教材

前面學生通過直覺認為是推力使物體運動,由此介紹亞里士多德的觀點,指出亞里士多德的觀點與牛頓觀點的不同之處,并從前述例子中說明亞里士多德的觀點是錯誤的.因為前述例子并沒有在課堂上直接演示,由此引出伽利略理想實驗的要點和邏輯推理方法.幫助學生初步建立物理觀念中的力與運動的觀念,體會思想實驗和邏輯推理在科學發展中的作用,培養學生不懼權威、敢于質疑的科學素養.

教師進一步總結:力是改變物體運動狀態的原因,而不是維持物體運動狀態的原因.牛頓第一定律說明不受力時,物體保持靜止或者勻速運動,受力時運動狀態發生改變.設疑:牛頓第一定律能不能用實驗驗證?回答:不能,因為不受力的物體是不存在的,石碾子、彈珠和滑板最終停下了是因為摩擦力的作用.

在學生理解了力與運動的關系之后,接著介紹慣性的概念,指出牛頓第一定律也叫慣性定律.結合教材的例子引導學生討論生活中怎樣利用慣性,并預防慣性造成的危害.

(3)課后練習

通過前兩個環節的教學之后,學生對牛頓第一定律和慣性已經有了深刻的認識,但對牛頓第一定律的理解和應用還需通過實操練習來進一步鞏固.除了教材或練習冊中的常規課后練習題外,教師也可以將科幻作品引入課后練習中,要求學生利用所學知識,對科幻作品中的相關現象進行簡單的解釋,以達到學以致用的目的.例如:科幻電影《變形金剛》第一部中男主山姆騎自行車翻車,山姆飛了出去;《地心歷險記》中主角駕駛礦車通過斷掉的軌道.

4 結束語

將科幻作品引入初中物理課堂可以大大提高學生對科學的興趣,提高學生的思維能力,激發學生的想象力和創新能力,培養學生的科學精神和批判性思維,對引導學生進入物理世界有著積極的作用.但是鑒于科幻作品的娛樂性本質,科幻素材的選取和引入方法對教師提出了很高的要求,需要在實踐中總結科幻作品融入初中物理教學的原則、思路與教學設計.如果能夠靈活使用科幻作品進行預習、授課和課后練習,定能提升學習興趣和教學效果.