文科物理課程引入科幻元素的探索和實踐

劉雪芹　金葉

摘要文科物理課程對于增進大學生的科學素養(yǎng)，培養(yǎng)全面發(fā)展人才具有重要意義。激發(fā)文科學生的學習興趣、提高課程教學質量是當前文科物理課程面臨的主要問題。在文科物理課程中引入科幻元素，例如以科幻電影為載體組織教學，實現(xiàn)一種快樂學習法，有利于深入踐行質量工程，提高學生科學素養(yǎng)，培養(yǎng)新時期全面發(fā)展人才。

關鍵詞文科物理科幻教學改革

1文科物理課程在大學教育中的重要意義

目前，為了提高大學生的科學素養(yǎng)和進行全面素質培養(yǎng)，在許多高校都為文科生和部分非物理專業(yè)大學生開設了文科物理類課程。例如，筆者所在的重慶理工大學為全校文科及部分非物理專業(yè)學生開設了“物理思想與人文精神”、“改變世界的物理學”和“現(xiàn)代物理應用技術概論”等公共選修課程。

文科物理課程是一門通識教育課，主要的教學內容有物理學的基本規(guī)律、物理學的應用、物理學史和物理學研究方法等。針對文科學生開設物理課程，主要的目的有二：一是提高學生的科學素質，二是培養(yǎng)學生的科學精神。通過課程的學習，尤其是思維方法的教學、科學精神的熏陶、創(chuàng)新素質的培養(yǎng)，即科學文化的教學，有助于文科學生培養(yǎng)培養(yǎng)正確的世界觀和方法論，致力于成為全面發(fā)展的創(chuàng)新型人才。

文科物理的課程開設，其實就是踐行當今中外教育學界倡導的“通識教育”和“全人教育”理念。其實，早在二十世紀初期，中國學術界就已經(jīng)提出了“全人教育”的思想。國學大師王國維（1877-1929）將“全人教育”的理想解釋得最為清楚，他于1906（清光緒32年）在《論教育之宗旨》一文中說：“教育之宗旨何在，在使人為完全之人物而已”。王國維所提出的“全人教育”的定義，具有極明顯的現(xiàn)代意義。

可見，在文科大學生中開設物理課程有其深遠的意義所在。

2當前文科物理課程存在的主要問題

但是，當前文科物理課程的教學還存在著一些嚴峻的問題。

由于眾所周知的原因，我國高中過早地實行了文理分科，很多文科大學生在高中階段對物理課程的學習就很不系統(tǒng)，在大學階段再讓這些學生學習物理課程，其實有點勉為其難。他們對物理課程普遍存在著強烈的畏難和抵觸情緒。他們感到物理學習內容枯燥，平淡無味，無從下手。筆者在文科物理的教學中也發(fā)現(xiàn)，選修文科物理的學生對于課程嚴重缺乏學習積極性，大多數(shù)同學僅僅是為了拿到學校規(guī)定的學分，老師上課往往靠點名或簽到來維持課堂秩序。

3文科物理課程引入科幻元素的探索和實踐

怎樣提高學生的學習積極性，從而更好實施教學計劃，培養(yǎng)全面發(fā)展的人才，這是擺在當前從事文科物理相關課程教學教師面前的一個亟需解決的嚴峻問題。筆者在文科物理課程的教學中，積極進行教學改革，嘗試引入科幻電影元素，從而有效激發(fā)文科學生的學習積極性，并實現(xiàn)一種快樂學習法，在教學實踐中取得了較好的教學效果。

筆者在承擔的“物理思想與人文精神”和其它相關的文科物理課程中，嘗試把科幻電影作為教學的載體，通過科幻電影學習物理理論和物理文化。

科幻電影是以建立在科學上的幻想性情景或假設為背景，在此基礎上展開敘事的電影。往往在跌宕起伏的電影情節(jié)中有著豐富的物理內涵，例如《阿凡達》中潘多拉星球的懸浮山其實就是人類夢寐以求的常規(guī)超導體；《天地大沖撞》說的是衛(wèi)星與地球相碰撞的問題，這也許是人類未來可能面臨的災難性事件，例如有科學家預言，未來地球可能與某個小星星相撞，如何從物理學的角度理解這類問題，人類如何規(guī)避這類災難？從電影的角度引出物理問題，再深入探討，這顯然有利于激發(fā)文科學生學習物理學的學習興趣，從而達到提升文科學生的科學素養(yǎng)的目的。

教學中可以預先布置課外觀看有關科幻電影，教師在課堂中組織學生討論，并講解相關物理知識；也可以在課堂中先放映科幻電影剪輯，然后再討論和講解相關物理理論。在教學中，采用直觀性教學手段，尤其注重在電子教案中選擇形象的高解析度圖像，有機結合動畫技術和視頻短片，充分發(fā)揮現(xiàn)代化多媒體教學手段發(fā)揮優(yōu)勢。注重引導學生從被動地學習轉變?yōu)橹鲃拥刈非笾R，培養(yǎng)學生對物理的濃厚興趣，著力開發(fā)學生的求知欲。下面介紹筆者在文科物理教學中引入科幻電影載體的一個實例。

《阿凡達》是傳奇導演詹姆斯·卡梅隆的代表作，這部科幻電影電影不僅僅給我們帶來了3D的震撼視覺享受，也為我們構想出了一個奇幻美麗的潘多拉星球世界，可謂藝術和科學的完美結合。

教學中主要討論和講解了兩個方面的物理問題。其一是電影中人類是乘坐反物質飛船到半人馬座潘多拉星球的。課堂中講解了物理學中的反物質概念、火箭和飛船發(fā)射及飛行的力學原理。

其二是電影中最令人難忘的場景之一是一座座懸浮在云端的哈利路亞山。這些山爬滿粗壯的藤蔓、壁掛飛天的瀑布、容納神秘的大鳥，并且時常在空中移動，是何等地神奇！這其實是一種超導磁懸浮現(xiàn)象，電影中這么給出了解釋：這些山體含有大量的超導礦石，在神秘母樹區(qū)域的強大磁場作用下，這些超導礦山得以懸浮在空中。在《阿凡達》里有這種超導材料，叫做“難得素”（Unobtainium），人類為了獲取它而進攻了另一個行星。課堂中據(jù)此講解了超導體的基本概念、發(fā)展歷史現(xiàn)狀和前景、基本原理和應用價值。

課堂教學中也簡介了電影導演詹姆斯·卡梅隆的生平，告訴學生卡梅隆也曾在大學學的是物理專業(yè)。也許，正是早年的物理學教育背景，才讓卡梅隆在科幻電影方面有如此驚人杰作。比較卡梅隆和我國當前藝術界人士的教學背景差異，討論文科大學生學習物理課程的重要性。最后進一步引導學生討論我國目前為什么缺乏高水平的科幻電影，完成一篇課程論文。

這些課程教學，學生普遍興趣濃厚，也學到了物理知識和物理思維方法，反映教學效果好，大大提高了課程的教學質量。

4結論

在文科物理課堂引入科幻電影元素，尋找一個良好鍥入點，寓教于樂，使廣大文科學生及部分非物理專業(yè)學生感受物理魅力，這是文科物理課程教學模式的一種創(chuàng)新探索。這種教學模式，可以有效激發(fā)文科學生的學習積極性，并實現(xiàn)一種快樂學習法，這對于深入踐行質量工程，提高學生科學素養(yǎng)，培養(yǎng)新時期全面發(fā)展人才將具有重要意義。