2020年01月17日 星期五
1969年,阿姆斯特朗踏上月球的表面,个人的一小步,却是历史的一大步;2019年,嫦娥四号着陆月背、中国火星探测任务首次公开——勇气、好奇心、想象力和探索精神引领着人类走向探索浩渺太空的征程。
探索太空的科学与幻想之旅
□ 张蓉芳 刘 宁 卓小利 魏 鑫
·生命存在的条件 ·外星生命想象的来源
·人类探索太空的幻想史
·人类探索太空的科学史
·科学家的猜想
·文学家的回答

    科教融合

    科幻选修课分为两个部分,前期是教师的整体指导,后期是学生的探索实践。

    教师的整体指导

    选修课程学生水平不一,八年级学生又刚开物理课,前期的教师整体指导,一是激发学生对于太空的兴趣;二是为学生的探索实践做一些知识和思维上的准备。

    其中,教师的指导分为三个部分,共三课时(如附图)。

    第一课时《飞向太空》,重点是怎么去太空。历史老师魏鑫带领学生欣赏“史上第一部科幻片”《月球旅行记》。在这部影片中,人类到达月球的交通工具是大炮,而之后魏老师呈现了太空科幻片中炫酷的飞行器集锦——人类的想象在飞速发展。

    想象发展的大背景是什么?是时代和科学的进步。从幻想到科学,物理老师刘宁为学生梳理了人类探索太空的基本进程。从明代的万户到如今的神舟、天舟、天宫,探索历程不仅激发了民族自豪感,还将飞向太空的基本原理和知识融合了进去,并反观科学史,引发学生深思。

    第二课时《地外生命》,飞向太空之后,是否会遇到外星生命?卓小利老师结合生物课堂知识,讲解了生命存在的条件;魏鑫老师则用科幻电影中出现的一系列外星人形象,引发学生思考,幻想的来源是来自现实,与生物老师的讲解相照应。

    第三课时《宇宙文明》,如果有外星生命的存在,是否会有星级文明的出现?众多文明如何构成宇宙社会?语文老师张蓉芳引入了“科学家的猜想”和“文学家的回答”,即从费米悖论到刘慈欣《三体》中的“黑暗森林”,关于宇宙文明对立和交流的瑰丽想象打开了学生的眼界;而宇宙文明的存续和发展,触发学生进一步想象和深思。

    学生的探索实践

    学生活动也分为三个步骤:检索信息、分组讨论、集中汇报。共四课时,历时一个月。

    创设情境是激发想象力的第一步。从飞向太空到地外生命到宇宙文明,学生活动的情境设置为“星际移民”。内容设定为50年后地球生态环境恶化,由选修课的同学组成地球先遣队前往火星,进行移民规划。在情境中,学生一下子有了责任感和驱动力。

    活动分为三组:交通组,解决怎么去的问题;生存组,解决去了怎么活下来的问题;建设组,解决活下来后如何在火星上建设城市的问题。这样的情境与分组安排,既与前面的三节课环环相扣,又是内容的进一步发展。活动鼓励学生在科学的基础上大胆想象,以多种样式呈现,如科幻画、科学报告,科幻小说,科幻剧本等。

    阅读和写作是重要的实践途径

    为培养学术意识,首先进行的是文献检索。学生根据研究目的商讨关键词,下载文献,进行摘要阅读,了解关于火星、材料、动力等一系列信息,为下一步的设计做科学准备。汇报文稿即科学写作,强调逻辑的清晰,表达的准确。科学的阅读与写作密不可分,相互促进。

    这次旅程中,文学作品涉及《从地球到月球》《三体》《宇宙智慧生命制作书籍掠影》《与拉玛相会》……影视作品涉及《月球旅行记》《2001太空漫游》《黑衣人》《星球大战》《E.T》……学生有细读精读,也有泛读浏览。阅读为想象插上了翅膀:如交通2组的飞行器设计灵感来自《流浪地球》《火星救援》;如建设2组的千层塔城市的构想,则是从《银河帝国》得到的启发。

    科学的土壤里培育出了绚丽的想象之花:交通1组的飞行器画了五遍设计草图,还用乐高搭出了模型;交通2组设计的飞行器利用了“弹弓原理”;生存1组设计出了小型生态循环系统;生存2组从阳光、水、空气三个方面来解读,初二的学生在黑板上写出了较为复杂的化学方程式;建设1组画出了地下城;建设2组不但构想出了千层塔,还想象出了文明的发展……

    在探索太空的科幻旅程中,学生进行了论证、归纳、推理、建构、质疑、创新等一系列思维活动,从科学上来说,学习了一些科学知识,掌握了一些科学方法,了解了一些科学史;从人文上来说,理解生命的态度,培养了探索精神,开拓了宇宙视野。科学实验、科学探究推动学生对概念的理解和原理的把握;文学阅读、影视欣赏则带给学生语言、思维、审美和文化上的震撼。人文性和科学性紧密地融合在一起,最终指向的是学生的想象力、创新力的发展。

    (作者系北京四中教师。本文为全国教育科学规划教育部重点课题 “促进中学生科学素养与人文素养协调发展的读写课程开发与实施研究”之研究成果)

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