用科幻輔助科學(xué)教育

美國人為什么能創(chuàng)作出那么多高質(zhì)量的科幻小說、科幻電影？難道他們真的是外星人變的嗎？最近，一份由美國著名出版商蘭登書屋（Random House）出版的《2015年科幻輔助科學(xué)教育》的教師參考手冊(cè)，以電子文檔的形式在國內(nèi)科幻圈流傳 —— 這份僅二十頁的小冊(cè)子足以為我們部分揭開美國人的腦洞謎底，也讓我們思索，以這樣的教育理念來指導(dǎo)國民，又豈止是對(duì)制造科幻產(chǎn)品有一點(diǎn)點(diǎn)益處而已呢？

該手冊(cè)的前言介紹說，社會(huì)科學(xué)的教育很早就已開始使用故事，自然科學(xué)的教育也同樣可以用故事來激發(fā)學(xué)生的興趣和想象力。“這份指導(dǎo)手冊(cè)的目的就是為中學(xué)的科學(xué)教師提供一些具體的實(shí)例，幫助他們?cè)谡n堂上使用具有科學(xué)依據(jù)的幻想小說?！薄伴喿x科幻小說使學(xué)生有機(jī)會(huì)在創(chuàng)造性的語境里探索科學(xué)概念，并想象科學(xué)將把我們帶向何方。比起僅僅誘使學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)而言，激發(fā)他們的好奇心可以使他們具有更大的潛力，這是點(diǎn)燃他們探尋之旅的火花，是推進(jìn)大發(fā)現(xiàn)所需要的燃料?！?/p>

在美國教育的中學(xué)階段，自然科學(xué)并不分列學(xué)科，教材只有漂漂亮亮的厚厚一大本，物理、化學(xué)、生物甚至天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、基因技術(shù)等只是分列在“科學(xué)”名目下的不同單元，只有最后到十一、十二年級(jí)才根據(jù)學(xué)生的選擇，學(xué)習(xí)進(jìn)階程度教授甚至是大學(xué)預(yù)科的物理、化學(xué)、生物等專門課程。

在手冊(cè)邊欄的顯著位置上，是一句流傳甚廣的愛因斯坦的話，或許能為此手冊(cè)作下絕佳的注腳：“想象力比知識(shí)更為重要。因?yàn)橹R(shí)只是局限于我們眼前已知的、能理解的世界，而想象力卻能擁抱整個(gè)宇宙，包括將會(huì)存在的、將能被人類了解和理解的一切的一切。”

該手冊(cè)將推薦的科幻作品按討論問題的復(fù)雜性和難易程度分別歸到不同年級(jí)，在簡(jiǎn)要介紹作品之后，設(shè)計(jì)了一系列與作品相關(guān)的科學(xué)問題，然后是一份簡(jiǎn)要書單，把涉及類似科學(xué)概念的其他科幻作品也一一列出，作為深化或分化學(xué)習(xí)之用。此外，手冊(cè)還注明了每個(gè)系列問題與對(duì)應(yīng)的美國國家教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)大綱之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。從中可以看到，不但有對(duì)各類知識(shí)點(diǎn)、關(guān)鍵概念的要求，還有對(duì)結(jié)構(gòu)與工藝流程的理解、知識(shí)綜合、科學(xué)寫作規(guī)范、調(diào)研與積累知識(shí)的能力、表達(dá)和傳播知識(shí)的方式與途徑、對(duì)科學(xué)術(shù)語的使用、合作與溝通技巧等等全面的知識(shí)能力對(duì)應(yīng)。

手冊(cè)在前言中還介紹了科幻小說的一些基本常識(shí)。比如作者所創(chuàng)造的世界必須具有內(nèi)在一致性，也就是說，雖然不必是科學(xué)意義上可以實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)，但故事的世界必須符合其內(nèi)在的一系列規(guī)則，這些規(guī)則通常是符合我們對(duì)已有的物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的理解的，所以學(xué)生在閱讀科幻作品時(shí)，應(yīng)該能辨別其中的科學(xué)原理。手冊(cè)舉例說，美國公共電視臺(tái)（PBS）有個(gè)叫 《聰明不是問題》 （It's OK to Be Smart）的節(jié)目，把時(shí)下最流行的科幻劇集《權(quán)力的游戲》里面涉及的科學(xué)道理拿出來一一檢驗(yàn)討論，甚為妙趣橫生。

值得一提的是，該手冊(cè)還列出了幾個(gè)基本的科幻定義，把反烏托邦、蒸汽朋克、賽博朋克等概念都一一作了簡(jiǎn)要介紹。下面我們就節(jié)選手冊(cè)中的部分內(nèi)容，以饗讀者。

作者：恩斯特·克萊恩

應(yīng)用年級(jí)：11年級(jí)～ 12年級(jí)

這是一部時(shí)代背景設(shè)定在近未來的小說。故事發(fā)生在2044年。它令人神往地描繪了高級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)的巨大潛力。作者恩斯特·克萊恩不久前在接受《福布斯》雜志的采訪時(shí)，曾談到當(dāng)前技術(shù)的突破和它們可能把我們帶往何處（閱讀鏈接：http：//tinyurl.com/ForbesRP1）。本故事講述一個(gè)少年為了在虛擬現(xiàn)實(shí)中贏得“復(fù)活節(jié)彩蛋”而走上的求索之路，小說情節(jié)緊湊，頗具閱讀快感，是本教學(xué)指南中唯一涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)的小說，這個(gè)領(lǐng)域?qū)Ξ?dāng)今的高中學(xué)生而言可謂獨(dú)具吸引力。

討論問題及課外活動(dòng)

1.請(qǐng)說明小說中描寫的全球氣候變化帶來的沖擊及其影響范圍。是什么導(dǎo)致了全球能源危機(jī)？它如何沖擊了社會(huì)？你認(rèn)為到2044年人類可能會(huì)真的遇到如此深重的能源危機(jī)嗎？請(qǐng)以數(shù)據(jù)支持你的觀點(diǎn)。

2.在第26頁，韋德沃特解釋他發(fā)明了一種裝置可以給他的設(shè)備充電，“連在一起的舊汽車電瓶和動(dòng)感單車”。請(qǐng)用物理學(xué)原理解釋此種裝置如何運(yùn)行。

3.沃特描述他是如何準(zhǔn)備玩OASIS的（第26頁），并在60頁給出了系統(tǒng)的細(xì)節(jié)。請(qǐng)解釋該系統(tǒng)涉及的技術(shù)是如何發(fā)生作用的（比如：觸覺技術(shù)，視網(wǎng)膜掃描）。當(dāng)前有多少此類技術(shù)存在？

4.英文縮寫OASIS代表的是“實(shí)質(zhì)人類中心感官浸入式仿真”（Ontologically Anthropocentric Sensory Immersive Simulation）。請(qǐng)辨析這個(gè)系統(tǒng)全名中每個(gè)詞的詞源。關(guān)于這個(gè)系統(tǒng)的功能，這個(gè)詞告訴你了些什么？分析其他科學(xué)領(lǐng)域里面的名稱由來?？茖W(xué)術(shù)語是如何產(chǎn)生的？科學(xué)名稱的詞源學(xué)研究能揭示有機(jī)體或者物體的哪些特點(diǎn)？

5.請(qǐng)說明制造代理化身的編碼原理。是什么使它們可以互動(dòng)？

6. 由于OASIS可以自由接入，小說中的虛擬世界是如何實(shí)現(xiàn)盈利的？你認(rèn)為這種模式可行嗎？請(qǐng)說明理由。 瑞貝卡·史克魯特（Rebecca Skloot）在其小說《海拉細(xì)胞的不死傳奇》（The Immortal Life of Henrietta Lacks）中，提出了生物材料的所有權(quán)問題。對(duì)于虛擬商品，是否可以提出同樣的問題來？請(qǐng)就這些問題作課堂辯論。

7.在計(jì)算機(jī)編程中，“復(fù)活節(jié)彩蛋”是什么意思？要在游戲、應(yīng)用、程序或者網(wǎng)站編入“復(fù)活節(jié)彩蛋”，會(huì)涉及些什么問題？

8.沃特在線上彩蛋狩獵中獲得進(jìn)展之后，他也獲得了更高級(jí)的裝備，可以在OASIS里面使用。閱讀小說第191-193頁的描寫內(nèi)容，這種技術(shù)在目前以這樣那樣的形式存在多少類型？請(qǐng)說明它們的生效機(jī)制。

9.要制造OASIS那樣廣泛的浸入式系統(tǒng)，最大的困難是什么？你認(rèn)為這種系統(tǒng)究竟能否被制造出來？人們?cè)敢饽谜鎸?shí)經(jīng)歷來置換虛擬經(jīng)歷嗎？闡述你的見解。

10.OASIS除了提供娛樂，也提供教育機(jī)會(huì)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)或其他類似的技術(shù)將可能對(duì)課堂體驗(yàn)帶來什么樣的革命？在推行“虛擬課堂”或者遠(yuǎn)程教學(xué)方面，我們已經(jīng)走出了哪些步驟？你認(rèn)為這種學(xué)習(xí)模式將最終替代傳統(tǒng)的課堂嗎？

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友情提示：

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