科幻作品在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究

趙語桐

(山東省青島第一中學(xué) 山東 青島 266002)

劉云霞

(青島科技大學(xué)機電學(xué)院 山東 青島 266061)

1 引言

物理學(xué)科對于初中學(xué)生來說,具有邏輯嚴(yán)密、數(shù)學(xué)知識多、單位復(fù)雜等特點,學(xué)習(xí)入門較難.很多學(xué)生反映物理是“一學(xué)就會,一用就錯,一放就忘”,對物理有一種“難學(xué)、學(xué)不好、不愿學(xué)”的恐懼感.因此,怎樣引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)物理世界,激起學(xué)生對探究自然科學(xué)的興趣,是初中物理教學(xué)研究的重要課題.

科幻作品在尊重科學(xué)的基礎(chǔ)上通過合理設(shè)想探索科技和人類未來的各種可能形式,它兼具 “科學(xué)性”“幻想性”和 “文學(xué)性”,是培養(yǎng)學(xué)生想象力、創(chuàng)造力、科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)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(xué)課堂教學(xué)中引入科幻作品中的相關(guān)內(nèi)容勢必更容易調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,在各個教育層面都有積極的意義.在科學(xué)素養(yǎng)方面,有助于激發(fā)學(xué)生的思維活力.在想象力和創(chuàng)造力方面,能夠讓學(xué)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(yù)測中培養(yǎng)形象思維、創(chuàng)造思維和辯證思維能力.在人文方面,能夠引導(dǎo)學(xué)生對人與自然的關(guān)系、科技發(fā)展的趨勢、人類未來的走向等哲學(xué)問題產(chǎn)生思考,引發(fā)對美好未來的理解和追求[3-5].因此,在初中物理教學(xué)中適當(dāng)?shù)匾肟苹米髌纺芷鸬胶芎玫慕虒W(xué)效果.

2 科幻素材的選取

初中物理作為學(xué)生接觸物理的開端,合理引入學(xué)生熟悉的科幻作品在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)習(xí)積極性方面有著積極的意義.但是,大多數(shù)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(fēng)靡全球的《三體》,其中涉及到的量子力學(xué)、引力波、納米技術(shù)等很多物理知識不僅高深難懂,而且十分零散、抽象,導(dǎo)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(xué)生的物理水平,反而會引起學(xué)生對物理的恐懼.因此,科幻素材的合理選擇至關(guān)重要[6].筆者認(rèn)為,選擇適用于初中物理教學(xué)的科幻素材應(yīng)遵循如下原則:

(1)科學(xué)性原則

科幻作品尤其是硬科幻大多是以現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)或其延伸為基礎(chǔ)作為故事背景,注重對科學(xué)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(xiàn)違背物理原理的現(xiàn)象,比如《漫威》作品里描述的超能力現(xiàn)象.為了避免科幻作品中的偽科學(xué)對學(xué)生產(chǎn)生誤導(dǎo),在選擇科幻素材時,需要遵循科學(xué)性原則.教師事先要甄別素材的真?zhèn)涡?剔除那些“科學(xué)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(dǎo)學(xué)生分析其中的科學(xué)錯誤,這樣既可以避免誤導(dǎo)又可以培養(yǎng)學(xué)生的批判精神及探究問題的能力.

(2)與教學(xué)內(nèi)容一致性原則

科幻作品中的物理知識一般比較零碎,學(xué)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(yīng)用.這就要求所選素材與教學(xué)內(nèi)容相一致.要結(jié)合教學(xué)目標(biāo),恰當(dāng)引入科幻素材,而不能為了“引用”而引用.

(3)與學(xué)生學(xué)情一致原則

在初中物理教學(xué)中,要準(zhǔn)確掌握學(xué)生現(xiàn)有的知識基礎(chǔ)、認(rèn)知能力及興趣等.初中學(xué)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(dāng)下的熱點,優(yōu)先選擇熱門作品,因為這樣的作品在學(xué)生中獲得的關(guān)注度高,學(xué)生相對比較熟悉,引入這樣的科幻素材,更容易激起學(xué)生的興趣.

(4)適度性原則

在物理教學(xué)中引入科幻作品只是教學(xué)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(xiàn)物理規(guī)律,而不能過于高深或隱晦,否則引起學(xué)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(shù)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(xué)內(nèi)容有關(guān)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(jié)選相關(guān)片段,總體占時控制在10 min以內(nèi).另外,有些科幻作品是需要學(xué)生課前課后閱讀或者觀看,但主要目的是激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生對物理學(xué)科的興趣,應(yīng)以推薦和鼓勵為主,不要給學(xué)生造成額外負(fù)擔(dān).

3 科幻作品用于初中物理教學(xué)中的方法

下面,以劉慈欣的短片小說《鄉(xiāng)村教師》為例,探討將其應(yīng)用于牛頓第一定律教學(xué)中的教學(xué)方法.

(1)課前準(zhǔn)備

教師提前閱讀作品,對作品中哪一部分適合于哪個教學(xué)知識點做到心中有數(shù).在講牛頓第一定律之前一到兩周推薦學(xué)生閱讀《鄉(xiāng)村教師》,重點閱讀作品中講述牛頓定律的部分,并建議學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)查找關(guān)于牛頓其人的相關(guān)資料,了解牛頓在物理學(xué)上所做的貢獻(xiàn).建議學(xué)生摘抄作品中牛頓說的能把人間天上所有東西的規(guī)律都包括進(jìn)去的3句話,跟同學(xué)討論鄉(xiāng)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(dǎo)

在課堂教學(xué)中引入科幻作品的目的是為了提高學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,同時提升學(xué)生對物理知識的理解和科學(xué)思維.要達(dá)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(xué)設(shè)計.在具體課堂教學(xué)中可按如下思路進(jìn)行.

1)新課引入

回顧作品情節(jié), 由“牛頓是從前的一個英國大科學(xué)家”這一句引出牛頓對物理學(xué)發(fā)展和人類科技進(jìn)步所做的貢獻(xiàn).讓學(xué)生分享自己所查資料.通過對牛頓的了解,可以使得學(xué)生更接近偉人,產(chǎn)生向偉人學(xué)習(xí)的意愿,從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理和研究自然科學(xué)的欲望.

2) 理論闡述

朗讀小說中關(guān)于牛頓第一定律的描述,“當(dāng)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(xué)教材中的說法,“一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種運動狀態(tài)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(dāng)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(huán)境可是沒有的……”在讀到這一段落時,相信學(xué)生們的積極性已經(jīng)被充分調(diào)動起來,課堂氣氛十分活躍.此時引導(dǎo)學(xué)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(xué)生會通過直覺和小說的描寫認(rèn)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(xué)生通過直覺認(rèn)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(xué)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(xué)發(fā)展中的作用,培養(yǎng)學(xué)生不懼權(quán)威、敢于質(zhì)疑的科學(xué)素養(yǎng).

教師進(jìn)一步總結(jié):力是改變物體運動狀態(tài)的原因,而不是維持物體運動狀態(tài)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(tài)發(fā)生改變.設(shè)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(xué)生理解了力與運動的關(guān)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(jié)合教材的例子引導(dǎo)學(xué)生討論生活中怎樣利用慣性,并預(yù)防慣性造成的危害.

(3)課后練習(xí)

通過前兩個環(huán)節(jié)的教學(xué)之后,學(xué)生對牛頓第一定律和慣性已經(jīng)有了深刻的認(rèn)識,但對牛頓第一定律的理解和應(yīng)用還需通過實操練習(xí)來進(jìn)一步鞏固.除了教材或練習(xí)冊中的常規(guī)課后練習(xí)題外,教師也可以將科幻作品引入課后練習(xí)中,要求學(xué)生利用所學(xué)知識,對科幻作品中的相關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行簡單的解釋,以達(dá)到學(xué)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(jié)束語

將科幻作品引入初中物理課堂可以大大提高學(xué)生對科學(xué)的興趣,提高學(xué)生的思維能力,激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和批判性思維,對引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)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(zhì),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(jié)科幻作品融入初中物理教學(xué)的原則、思路與教學(xué)設(shè)計.如果能夠靈活使用科幻作品進(jìn)行預(yù)習(xí)、授課和課后練習(xí),定能提升學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果.