許玉蓉，王曉璐

貴州師范大學物理與電子科學學院，貴陽550000

《普通高中物理課程標準（2017年版）》在實施建議部分指出：“重視課程資源的開發(fā)、整合與利用?！币笪锢斫處熡杏媱澋貙⑸鐣钪械馁Y源轉化為物理教學資源，進而拓寬學生視野，使學生具有主動發(fā)現(xiàn)、研究、解決問題的意識與能力[1]。近年來，類似于《流浪地球》《地心引力》等高質(zhì)量的科幻電影層見疊出，科幻電影引起了更多人群的高度關注，特別是中學生非常喜愛。如果我們將科幻熱潮與中學物理教學結合起來，可以更好地實現(xiàn)課堂教學目標。雖然說科幻電影是普通物理教師唾手可得的教學資源，但還沒有被一線物理教師廣泛利用，如果能就某部科幻電影的教學資源進行深度挖掘和合理利用，將會帶來很好的教學效果。

1 科幻電影《流浪地球》中的物理教學資源

電影《流浪地球》開辟了我國科幻電影的先河，自2019年初上映以來備受矚目，目前累計票房高達46.85億，豆瓣評分7.9分，它是由著名工程師、作家劉慈欣的同名小說改編而來，講述了地球的生存受到威脅，人類帶著地球“流浪”的故事[2]。該部影片是集視聽、娛樂為一體的文化產(chǎn)物，如果能將其合理地利用，可以為物理教學增添新的活力?，F(xiàn)將電影《流浪地球》中蘊含的物理知識進行整理歸納，并指出該部電影中的部分片段在蘇科版初中物理教材和人教版高中物理教材中的哪些章節(jié)可以加以利用，如表1所示。

表1 電影《流浪地球》中的物理知識

續(xù)表1

2 科幻電影《流浪地球》中的物理教學資源的利用

2.1 作為課堂導入，激發(fā)學習興趣

利用廣受學生歡迎的電影片段進行課堂導入，能夠產(chǎn)生很好的教學效果，能夠瞬間捕捉到學生的注意力，激發(fā)學生的學習興趣。下面就高中物理《核聚變》這一節(jié)如何利用《流浪地球》的片段進行課堂導入為例。

電影片段：

電影開始設定的情節(jié)為：斗轉星移，在未來太陽不斷老化，進入紅巨星膨脹階段，危及地球以及整個太陽系，太陽系即將毀滅，人類為了生存帶著地球開始“流浪”。

課堂應用：

在講授《核聚變》這節(jié)時，先給學生播放《流浪地球》中的該片段。學生看完該電影片段后，教師可以引導學生思考：為什么太陽會急劇老化？為什么又會膨脹？學生思考后，教師可以給予解答：氫是太陽內(nèi)部最主要的成分，由于太陽內(nèi)部溫度高達約1.5×107 K，氫會不斷聚變成氦，同時釋放大量能量，導致了太陽不斷老化，當太陽內(nèi)部的氫全部聚變成氦之后，這個時候太陽上的氣壓滿足不了氦聚變的條件，太陽就會先塌縮，導致壓力驟然增長，達到了氦聚變的條件，氦又會發(fā)生聚變，熱失控的氦聚變就像炮仗被點燃一樣發(fā)生爆炸使得太陽急劇膨脹。下面就讓我們走進今天核聚變的學習，相信同學們在學習了本節(jié)課的內(nèi)容之后會更加理解電影中這段情節(jié)的設定。通過該電影片段進行課堂導入，可以有效地激發(fā)學生的學習興趣，為整節(jié)課的教學開了一個好頭。

2.2 用作問題情境，培養(yǎng)探究意識

問題不僅僅是激發(fā)學生求知欲和創(chuàng)造力的前提，而且還是學生吸收知識、培養(yǎng)探究意識的前提。教師可以針對要探究的物理問題，利用電影片段創(chuàng)設物理問題情境，讓學生主動觀察、體驗、發(fā)現(xiàn)、聯(lián)想、思考相關的物理問題進而主動進行科學探究，培養(yǎng)學生的探究意識[3-4]。例如，《牛頓第三定律》這節(jié)課的教學過程中就可以利用《流浪地球》中的片段創(chuàng)設問題情境。

電影片段：

劉培強與馬卡洛夫在空間站外面爬行，在即將接近空間站的總控室的時候，突然發(fā)生緊急情況，馬卡洛夫?qū)⑴鄰娡葡蚩偪厥?，自己也向后運動，隨后墜入了無邊的宇宙。

課堂應用：

在《牛頓第三定律》這節(jié)課的教學過程中，可以播放該電影片段，提問學生：為什么馬卡洛夫向總控室方向推劉培強的同時，他自己也向相反的方向運動呢？激發(fā)學生思考，學生通過思考便能理解兩個物體之間的作用總是相互的，這對相互作用的力叫做作用力與反作用力，他們總是互相依存，同時存在。然后，引導學生探究這對相互作用力的大小和方向有什么關系，學生通過兩個彈簧測力計連接在一起，一個彈簧測力計一端固定，拉動另一個彈簧測力計，觀察兩個彈簧測力計的示數(shù)，反復實驗后，自然能夠得出：兩個物體之間的相互作用力總是大小相等，方向相反，并且作用在同一條直線上。進而教師針對電影片段引導學生分析：馬卡洛夫給了劉培強一個作用力，使得劉培強飛向總控室，與此同時，劉培強也給了馬卡洛夫一個大小相等、方向相反的反作用力，使得馬卡洛夫向后運動，墜入無邊的宇宙。

2.3 甄別真?zhèn)慰茖W，培養(yǎng)批判思維

有些觀眾在欣賞類似于《流浪地球》這樣的科幻電影時，除了欣賞精彩的故事情節(jié)、震撼的視覺特效，也會心存疑問：這些情節(jié)是否屬實？是否具有科學性？科幻電影是在科學的基礎上進行再創(chuàng)作的文化產(chǎn)物，不可避免帶有不符合物理規(guī)律的幻想情節(jié)。對于這樣的電影情節(jié)，我們?nèi)绻麠壷挥?，生怕讓學生建立錯誤的科學觀，反而不能幫助學生甄別真?zhèn)危环粗?，如果我們能對這樣的情節(jié)合理利用，可以培養(yǎng)學生的質(zhì)疑精神，促進批判性思維的形成[5]。下面就討論一下《牛頓第二定律》一節(jié)的內(nèi)容，如何利用不符合物理規(guī)律的片段培養(yǎng)學生的批判性思維。

電影片段：

人類為逃離太陽系做準備，在地球表面建立了10 000座高度高達11 000 m的行星發(fā)動機，為地球飛離太陽系提供動力來源，這些發(fā)動機可以為地球提供共計1.5×1014t的推力。

課堂應用：

在《牛頓第二定律》一節(jié)的教學過程中，當學生已經(jīng)掌握了牛頓第二定律的基本內(nèi)容，并且能夠用牛頓第二定律進行計算之后，播放這段對行星發(fā)動機介紹的電影片段，提問學生，我們已經(jīng)學習了牛頓第二定律，在看了這段電影片段之后，已知行星發(fā)動機總推力為1.5×1018N，地球的質(zhì)量約為6×1024kg，我們能不能計算出地球逃逸的加速度？學生通過計算得到加速度大小約為2.5×10-7m/s2。接下來再對學生進行批判性思維的培養(yǎng)：我們通過計算得出地球的加速度為2.5×10-7m/s2，在短短幾百年的時間內(nèi)我們是不能將地球加速到逃離太陽系的，因此電影的這個片段是違反物理學原理的，我們以后無論是在觀看電影還是日常生活中均要用批判的眼光看待周圍的事物。

2.4 作為翻轉物理課堂資料，改變教學形式

在傳統(tǒng)教學形式中，學生在課上接受物理知識，課下內(nèi)化物理知識。在翻轉課堂這種新型教學形式下，向?qū)W生傳遞物理知識變成了課前的任務，在課上最主要的教學目標則是使學生內(nèi)化知識[6]。翻轉課堂的經(jīng)典形式就是精心設計以視頻資源為核心的教學資源，使得學生在上課之前已經(jīng)潛移默化地完成知識的接受。那么，類似于《流浪地球》的科幻電影可以很好地運用到翻轉課堂這種教學形式當中，成為課堂教學的一條線索，串聯(lián)于課前、課中和課后，起到較好的教學效果。下面就《宇宙航行》一節(jié)的內(nèi)容討論一下如何用《流浪地球》中的電影片段翻轉課堂。

電影片段：

流浪地球計劃：將整個地球作為一個龐大的飛船撤離太陽系，尋找4.2光年外的新的目標恒星系。該計劃分為五個階段，這五個階段總體而言就是一個讓地球加速至逃離太陽系，再進行減速泊入目標恒星系的過程。

課堂應用：

在上課之前先設計有關《宇宙航行》這一節(jié)的問題：1.地球為什么能繞著太陽運動？2.“領航員”號空間站為什么能繞著地球運動，速度大小是多少？3.“領航員”號空間站怎樣才能擺脫地球的束縛？速度要達到多少？4.行星加速器為什么能使得地球發(fā)生變軌？5.地球速度達到多少才能逃離太陽系？在課前，讓學生帶著這些問題去觀看電影《流浪地球》，進行自主學習，提出問題。在課中，學生相互交流課前積累的問題，協(xié)作研究課前留的那些問題。教師對《宇宙航行》這一節(jié)的知識進行梳理，對課前預留的問題進行解答，學生逐步理解了地球繞著太陽運動都是由于萬有引力提供向心力，地球借助行星發(fā)動機的推力不斷加速，當萬有引力不足以提供向心力時就會做離心運動，當?shù)厍蚣铀俚降谌钪嫠俣?6.7 km/s就可以逃離太陽系。在學生完成知識的內(nèi)化之后，從物理的角度和學生一起探究《流浪地球》這部電影的部分片段存在的科學性與可行性等問題。在課后，學生進行自主學習，整理自己的收獲。

2.5 拓寬學生的視野，充實課外延伸內(nèi)容

新課標強調(diào)要培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)，在這樣的背景下，物理教師對教學內(nèi)容進行適當?shù)恼n外拓展顯得尤為重要，適當?shù)剡M行課外拓展不僅可以有效地完善學生的認知結構，還可以培養(yǎng)和發(fā)展學生的興趣愛好，開發(fā)學生潛能，拓寬學生的視野，更加有利于學生的終身發(fā)展。下面就討論一下《宇宙航行》這一節(jié)的內(nèi)容如何利用《流浪地球》的電影片段進行課外拓展。

電影片段：

電影的某個片段中劉培強和馬卡洛夫說今日要切入木星軌道，借助木星引力地球才能飛離太陽系，借助木星的引力彈弓效應逃離太陽系是整個“流浪地球”計劃的關鍵。

課堂應用：

在利用《流浪地球》中的課程資源上完《宇宙航行》這一節(jié)的內(nèi)容之后，拋出這樣一個問題：“地球僅僅靠行星加速器就能加速到逃離太陽系的逃逸速度嗎？如果不是，那人類是通過什么手段使它達到逃逸速度呢？”然后，播放上述劉培強與馬卡洛夫關于木星引力彈弓效應的對話，隨后教師進行解釋：行星加速器無法使地球加速到逃離太陽系的逃逸速度16.7 km/s，這時木星對于地球的引力就發(fā)揮了至關重要的作用，在地球靠近木星軌道時，借助木星引力加速；而在地球越過木星軌道時，又能確保不發(fā)生碰撞，地球就可以獲得更大的速度飛離太陽系，地球與木星就類似于一顆子彈和一把彈弓的關系，這就是所謂的引力彈弓效應。再列舉目前航天事業(yè)中利用“引力彈弓效應”的例子：“旅行者一號”和“旅行者二號”與電影中地球逃離太陽系一樣也是利用了該原理飛離了太陽系，進而拓寬學生的視野，更加有利于他們的終身發(fā)展。

2.6 形成學科滲透，體悟人文精神

在學科教育中滲透人文教育一直是教育界研究的熱點，在物理教學過程中，我們不僅要讓學生掌握物理知識，更重要的是要幫助學生樹立正確的人生觀與價值觀，只有學科教育與人文教育相互融合才能為國家培養(yǎng)出全面發(fā)展的人才，才能更好地完成教學目標[7]。因此，物理教師在教學過程中要向?qū)W生潛移默化地滲透人文精神，那么科幻電影這一文化產(chǎn)物正是向?qū)W生滲透人文精神的良好載體，《流浪地球》中的某些片段可以運用到教學過程中，向?qū)W生滲透人文精神。

電影片段：

這部影片充滿了人性的光輝。在地球即將毀滅的最后時刻，仍然有人不盲目聽從人工智能MOSS的建議，而是在冷靜思考對策，尋找最后的機會，彰顯了人類智慧的偉大以及不可戰(zhàn)勝的精神意志。在大部分行星發(fā)動機損壞，人類的生存受到威脅的時候，救援隊員不顧自身安危進行飽和式救援，重新啟動發(fā)動機。劉培強選擇犧牲了自我，將自己所在的空間站作為一根火柴，引爆了空間站，點燃了木星，挽救了全人類。救援隊隊員充滿了責任與擔當，在電梯里救援隊員為了救路上征用的百姓韓子昂，光榮犧牲了。韓朵朵在最后呼吁各救援隊掉頭一起點燃發(fā)動機是強調(diào)了希望的力量。

課堂運用：

對于中學物理教學過程中的人文精神的滲透，無法具體羅列出具體某一章某一節(jié)該怎樣進行人文精神的滲透，因為物理教學過程自始至終的每一處都可以進行人文精神的滲透教學。例如，課堂導入、實驗探究、課堂練習等教學的各個環(huán)節(jié)都可以是學生人文精神的體悟環(huán)節(jié)，這就要求我們物理教師本身具有較高的人文素養(yǎng)，同時具有發(fā)現(xiàn)科幻電影各個片段中的人文素養(yǎng)的敏銳的眼睛。

3結語

有效的物理教學離不開良好的教學資源的輔助，《流浪地球》這部電影開辟了我國科幻電影的先河，同時也為我們物理教學提供了豐富的教學資源。本文對電影《流浪地球》中所蘊含的教學資源進行了深度挖掘，并列舉了部分電影片段在具體的教學過程該如何利用。但是，物理教師在利用科幻電影及其片段作為教學資源時要注意：首先，選擇的電影片段具有科學性，與我們所教的內(nèi)容具有較高的契合度，這樣才能作為物理教學良好的教學資源；再者，教師利用電影片段進行教學時要預先設定學生的關注點，如果讓學生漫無目的地觀看就失去了該電影片段作為教學資源的意義；最后，電影片段作為教學資源只是我們教學的輔助工具，這要求我們對該工具的使用要掌握好這個“度”，不能讓物理課變?yōu)榭苹秒娪暗男蕾p課，只要選取涉及課堂知識的片段就能起到很好的教學效果。