動(dòng)畫中的中學(xué)物理課程資源探析

張圣羽

摘 要：影像資料是物理課程資源的重要組成部分，具有強(qiáng)大的表現(xiàn)力和感染力。本文深入剖析了動(dòng)畫這一視頻體裁除具備藝術(shù)性、娛樂(lè)性功能以外蘊(yùn)含的鮮明的教育意義和價(jià)值，挖掘了其中包含的豐富的中學(xué)物理教學(xué)素材，并結(jié)合具體案例進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：動(dòng)畫；中學(xué)物理；課程資源

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）8-0069-4

黨的十九大明確提出：“要全面貫徹黨的教育方針，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，發(fā)展素質(zhì)教育，推進(jìn)教育公平，培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的建設(shè)者和接班人?！蔽锢韺W(xué)作為新時(shí)代社會(huì)主義科技與工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，學(xué)科教學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要，而優(yōu)質(zhì)高效的物理教學(xué)離不開豐富課程資源的有力支持，建設(shè)多樣化物理課程資源是培養(yǎng)物理學(xué)人才的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1]。課程資源存在于自然和社會(huì)中的方方面面，影像資料是物理課程教學(xué)資源的重要組成部分，而將動(dòng)畫列為物理課程資源的研究至今尚未大范圍開展，因此具有較高的分析研究?jī)r(jià)值。

1 物理課程資源的開發(fā)與應(yīng)用

1.1 概述

2017年版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》和2011年版《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》均在“實(shí)施建議”部分針對(duì)物理課程資源的開發(fā)、整合與利用提出了指導(dǎo)建議[2-3]。2011年版《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)物理課程資源作了如下界定：“物理課程資源是指為學(xué)習(xí)物理課程可利用的所有資源。它包括教科書、教師教學(xué)用書、學(xué)生課外用書、科技書刊、音像資料、教學(xué)軟件、互聯(lián)網(wǎng)、圖書館、實(shí)驗(yàn)室，以及校外的博物館、科技館、工廠、農(nóng)村等。”上述課程資源主要可分為“文本課程資源”“多媒體教學(xué)資源”“實(shí)驗(yàn)室課程資源”與“社會(huì)教育資源”四類。限于中學(xué)物理教學(xué)實(shí)際，當(dāng)前“文本課程資源”與“多媒體教學(xué)資源”在教學(xué)活動(dòng)中被開發(fā)和使用的頻次較高，又以“文本課程資源”最為常用。兩者隨著課程資源開發(fā)的逐步深入，也越來(lái)越多地出現(xiàn)在日常物理教學(xué)過(guò)程中。優(yōu)質(zhì)的課程資源可以拓展學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，建立善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、主動(dòng)解決問(wèn)題的意識(shí)，培養(yǎng)自主探究和學(xué)習(xí)的能力等。物理課程與社會(huì)教育資源的聯(lián)合還可以拓寬學(xué)生的科技視野，培養(yǎng)科技素養(yǎng)，是STSE教育思想的生動(dòng)實(shí)踐[1][4]。由此可見(jiàn)，教師創(chuàng)造性地開發(fā)和利用優(yōu)質(zhì)課程資源是切實(shí)提高物理學(xué)科教學(xué)質(zhì)量的有力保障，同時(shí)也是拓展物理學(xué)習(xí)途徑和促進(jìn)教學(xué)方法改革的重要渠道[5-6]。

1.2 影像資源

多媒體教學(xué)資源主要包含影像資料、計(jì)算機(jī)模擬軟件、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源網(wǎng)站等，其中影像資料最為常用。通常物理課堂中使用的教學(xué)影像資料主要是能夠呈現(xiàn)物理現(xiàn)象與規(guī)律的時(shí)事新聞、實(shí)驗(yàn)照片或視頻，既包含現(xiàn)有的電影、電視或教學(xué)配套資源，也包括教師自己攝制的教學(xué)影像資料。借助影像資料進(jìn)行物理教學(xué)可向?qū)W生生動(dòng)形象地展示一些沒(méi)有條件在教學(xué)場(chǎng)地發(fā)生的物理過(guò)程，把抽象的教學(xué)內(nèi)容具體化和形象化，具有強(qiáng)大的表現(xiàn)力和感染力，符合中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)[7]。動(dòng)畫是中學(xué)生非常熟悉的一類影視藝術(shù)作品，優(yōu)質(zhì)的動(dòng)畫憑借其精致的畫面和精彩的故事情節(jié)而備受青少年追捧。現(xiàn)對(duì)其具有的教育意義和潛在的物理課程資源進(jìn)行分析。

2 動(dòng)畫的教育意義與價(jià)值

2.1 一般動(dòng)畫

動(dòng)畫這類集文學(xué)、繪畫、音樂(lè)和數(shù)字媒體等多種藝術(shù)門類于一體的綜合藝術(shù)表現(xiàn)形式，除了具有人們熟知的藝術(shù)性和娛樂(lè)性功能之外，其隱性的教育功能也對(duì)觀者產(chǎn)生著潛移默化的影響[8]。人們?cè)谟^看完一部?jī)?yōu)秀的動(dòng)畫作品之后除了達(dá)到放松身心的目的，作品本身的深刻內(nèi)涵與教育價(jià)值也會(huì)被觀者所銘記。所以，我們可以說(shuō)優(yōu)秀的動(dòng)畫作品一定是藝術(shù)性、娛樂(lè)性和思想性三者相交融的[9]。目前已有的對(duì)于動(dòng)畫的教育意義的研究主要集中在作品蘊(yùn)含的思想、文化對(duì)觀者的情感態(tài)度和價(jià)值理念的影響方面。例如，喚醒觀者內(nèi)心深處的善良，歌頌正義與勇敢等[11]。深邃的主題內(nèi)涵如果通過(guò)精美的藝術(shù)畫面和精湛的制作水平呈現(xiàn)，動(dòng)畫所傳播的深入人心的精神力量對(duì)人的成長(zhǎng)和發(fā)展的影響是歷久彌深的。

2.2 教育動(dòng)畫

在我國(guó)，由于傳統(tǒng)文化、當(dāng)下教育實(shí)際以及動(dòng)畫制作水平等多方面因素的影響，存在一類過(guò)度追求教育功能的教育動(dòng)畫。制作方往往將觀眾定位在低齡少年兒童群體，其“寓教于樂(lè)”的初衷是值得肯定的，但作品的說(shuō)教色彩過(guò)于濃重，變得“有教無(wú)樂(lè)”，“娛教失衡”的狀態(tài)較為明顯[10]。本文主要討論一般意義上的動(dòng)畫，暫不針對(duì)專門的教育動(dòng)畫進(jìn)行分析和討論。

3 動(dòng)畫中的中學(xué)物理教學(xué)資源

3.1 應(yīng)用于教學(xué)的心理學(xué)基礎(chǔ)

有研究者曾嘗試將電影資源與中學(xué)物理課程進(jìn)行整合[12]，那么動(dòng)畫是否也具備作為課程資源引入中學(xué)物理課堂的可行性呢？這個(gè)問(wèn)題的答案是肯定的。教育心理學(xué)領(lǐng)域中，20世紀(jì)早期誕生于德國(guó)的格式塔學(xué)派強(qiáng)調(diào)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的整體性，即在認(rèn)知活動(dòng)中，人們需要把感知到的信息組織為有機(jī)整體，在頭腦中組構(gòu)格式塔（也稱“完形”），發(fā)生“頓悟”學(xué)習(xí)。格式塔學(xué)習(xí)理論重視學(xué)習(xí)者知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的整體性及知覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的組織整合，非常關(guān)注知覺(jué)與認(rèn)知過(guò)程[13]。一些以現(xiàn)實(shí)生活為創(chuàng)作背景的動(dòng)畫在作品加工過(guò)程中，制片方會(huì)考量呈現(xiàn)的畫面是否符合物理實(shí)際，藝術(shù)作品允許的夸張與再創(chuàng)作和現(xiàn)實(shí)背景的真實(shí)性相融合的問(wèn)題是否處理得當(dāng)。這些動(dòng)畫作品對(duì)物理現(xiàn)象的刻畫雖沒(méi)有攝影或錄像等寫實(shí)藝術(shù)形式表達(dá)得逼真，但若將其作為在真實(shí)物理情境中教學(xué)的補(bǔ)充素材，對(duì)于青少年學(xué)生把握抽象物理問(wèn)題的簡(jiǎn)化模型，形成對(duì)物理現(xiàn)象和規(guī)律的感性認(rèn)識(shí)，形成物理知識(shí)學(xué)習(xí)前概念還是有很大幫助的?；诟袷剿W(xué)習(xí)理論進(jìn)行分析，青少年關(guān)注動(dòng)畫中呈現(xiàn)的物理現(xiàn)象可認(rèn)為是他們對(duì)信息的感知過(guò)程，頭腦中生成的對(duì)相關(guān)物理情境和現(xiàn)象的整體認(rèn)識(shí)即所謂的格式塔。他們分析和理解動(dòng)畫物理情境的認(rèn)知心理結(jié)構(gòu)、心智自身組織力以及知覺(jué)的組織力共同促成學(xué)習(xí)中的頓悟[13]——形成物理知識(shí)的前概念。

3.2 開發(fā)與應(yīng)用的原則

3.2.1 科學(xué)性原則

科學(xué)性原則（或稱真實(shí)性原則），指教師在選擇教學(xué)動(dòng)畫時(shí)，應(yīng)提前認(rèn)真審視備選動(dòng)畫對(duì)物理細(xì)節(jié)的處理是否得當(dāng)，是否遵循事實(shí)，能夠呈現(xiàn)出較為典型的物理現(xiàn)象和規(guī)律。精挑細(xì)選，寧缺毋濫，避免將粗制濫造的、有科學(xué)性錯(cuò)誤或嚴(yán)重脫離現(xiàn)實(shí)的動(dòng)畫視頻資源引入課堂，導(dǎo)致學(xué)生看后建立根深蒂固的錯(cuò)誤認(rèn)知，使得教學(xué)效果大打折扣。

3.2.2 適度性原則

適度性原則指教師切不可僅靠播放動(dòng)畫取代或削減讓學(xué)生在真實(shí)物理情境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)的過(guò)程[7]。科學(xué)探究有著視頻資源所無(wú)法比擬的作用，其具有讓學(xué)生融學(xué)習(xí)知識(shí)、習(xí)得技能、經(jīng)歷過(guò)程和掌握方法于一體的作用，而動(dòng)畫等視頻資源在教學(xué)中只能起到輔助和補(bǔ)充作用，在課堂教學(xué)中不可本末倒置。

4 案例分析——以《貓和老鼠之老鼠在曼哈頓》為例

美國(guó)米高梅（MGM）電影公司在20世紀(jì)40年代制作的動(dòng)畫片《貓和老鼠》（Tom and Jerry）可謂傳世經(jīng)典，上映70余年來(lái)持續(xù)熱播，陪伴了全世界不同國(guó)家?guī)状说某砷L(zhǎng)[1]。Tom和Jerry這對(duì)天生的歡喜冤家給人們帶來(lái)的歡聲笑語(yǔ)是不會(huì)隨著時(shí)間的推移而褪色的?！敦埡屠鲜蟆愤@部經(jīng)典動(dòng)畫作品除了自身高度的藝術(shù)性和娛樂(lè)性，也具有寶貴的教育意義和價(jià)值。本文不研究動(dòng)畫傳達(dá)的美國(guó)當(dāng)時(shí)的主流價(jià)值理念，將關(guān)注的重點(diǎn)放在畫面呈現(xiàn)的物理現(xiàn)象上，分析將其作為物理課程資源引入課堂教學(xué)的可行性。

《貓和老鼠之老鼠在曼哈頓》一集講的是一個(gè)夜深人靜的夜晚，在一幢溫暖的鄉(xiāng)下小房子里，Tom窩在爐火旁香甜熟睡，Jerry卻在奮筆疾書寫著什么——他厭倦了鄉(xiāng)村無(wú)聊乏味的生活，想去繁華的大都市闖蕩一番。他寫完后把信交給還在熟睡的Tom，匆匆搭上火車去往紐約曼哈頓。雄偉的帝國(guó)大廈和喧囂的車水馬龍都令他興奮不已，曼哈頓的一切似乎完美，可在大城市也有許多煩惱：Jerry在城市公路上被高速行駛的汽車追逐險(xiǎn)些送命，在夜晚目睹城市角落陰暗恐怖的樣子，更有一次意外讓他被誤認(rèn)為是珠寶大盜而遭到警察的瘋狂追捕。資產(chǎn)階級(jí)大都市的浮華與冷漠讓Jerry倍感迷茫和無(wú)助，他又想起了鄉(xiāng)下質(zhì)樸、單純、美好的生活，想念他與Tom簡(jiǎn)陋但又溫馨的家。本集動(dòng)畫的現(xiàn)實(shí)教育意義豐富，對(duì)于幫助青少年樹立正確的人生觀和價(jià)值觀具有指導(dǎo)意義。下面分小節(jié)剖析動(dòng)畫中呈現(xiàn)的物理現(xiàn)象。

4.1 體現(xiàn)慣性、光的反射和物體超重、失重

Jerry來(lái)到曼哈頓火車站，坐在一位旅客推行的行李車上，突然行李車一停，他從行李車上飛了出去，如圖1（a）所示。分析該現(xiàn)象背后的物理知識(shí)可知，是由于物體具有慣性。

Jerry走在熙攘的大街上，靚麗女郎穿一雙優(yōu)雅時(shí)尚的魚嘴鞋，鏤空處露出的涂抹致密指甲油的腳趾甲蓋兒成了他梳妝打扮的小鏡子。這里體現(xiàn)的物理知識(shí)就是大家熟知的平面鏡成像，與鞋子皮革質(zhì)部位較為暗淡的漫反射反光形成鮮明對(duì)比，如圖1（b）所示。

被汽車瘋狂追逐的Jerry慌亂之下竄進(jìn)一部準(zhǔn)備上升的電梯，從圖1（c）中可清楚地觀察到Jerry伴隨電梯加速和減速運(yùn)動(dòng)，在電梯中Jerry自身發(fā)生的超重（右上、左下）和失重（右下）現(xiàn)象，其中左上為電梯靜止時(shí)的截圖，用作對(duì)比。當(dāng)然，動(dòng)畫的制作帶有一定的夸張效果，教師在實(shí)際教學(xué)中要注意向?qū)W生解釋并說(shuō)明這一問(wèn)題。

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（a）慣性 （b）鏡面反射與漫反射 （c）超重與失重

圖1 動(dòng)畫中的物理現(xiàn)象

4.2 體現(xiàn)氣壓、做功、物態(tài)變化和斜拋運(yùn)動(dòng)

Jerry在大廈樓頂與玩偶娃娃翩翩起舞時(shí)，不小心滑離桌面，恰好把一瓶未開封的香檳的瓶塞兒擠入瓶?jī)?nèi)，他的身體也被卡在瓶口處，隨之被瓶蓋頂飛。其背后的原因?yàn)?，瓶體及瓶?jī)?nèi)液體受到劇烈振動(dòng)，酒水與二氧化碳?xì)怏w的溶解平衡被破壞，原本溶在酒水中的二氧化碳?xì)怏w瞬間大量釋出，瓶?jī)?nèi)酒水液面以上的氣體（實(shí)為氣液二相混合物）壓力驟然上升，由于原本香檳酒瓶?jī)?nèi)的氣壓就高達(dá)5至6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，所以此時(shí)瓶?jī)?nèi)巨大的氣壓將Jerry從瓶口頂飛也就不奇怪了，如圖2（a）所示。除此之外，從動(dòng)畫還可看到瓶?jī)?nèi)氣體將Jerry頂飛即氣體對(duì)他做功，Jerry的動(dòng)能增加，氣體的內(nèi)能減少，溫度降低，液化成小水滴。

Jerry被瓶?jī)?nèi)氣體頂飛時(shí)的速度不是水平方向，而是斜向上方。之后，在忽略空氣阻力影響的情況下，他在水平方向的受力和加速度均為零，在豎直方向只受重力，加速度為重力加速度，做斜拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2（b）所示。

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（a）氣壓、做功和液化現(xiàn)象 （b）斜拋運(yùn)動(dòng)

圖2 動(dòng)畫中的物理現(xiàn)象

4.3 體現(xiàn)回聲、作用力與反作用力

Jerry流落到城市中陰冷的背街角落，身上沾了涼涼的臟水，他一陣寒顫后打了一個(gè)噴嚏，隨后伴隨著從遠(yuǎn)近各處傳來(lái)的一陣陣打噴嚏的回聲，黑暗中也出現(xiàn)了許多野貓向他投來(lái)的恐怖凝視，如3（a）所示。大都市的喧囂、浮華與冷漠讓Jerry倍感迷茫和恐懼，他非常想念鄉(xiāng)下簡(jiǎn)陋但溫馨的家和鄰居Tom。在Jerry一路狂奔的鏡頭中可以看到揚(yáng)塵出現(xiàn)在他身后，因?yàn)镴erry是相對(duì)地面向前運(yùn)動(dòng)的，對(duì)地面有一個(gè)向后蹬的作用力，導(dǎo)致?lián)P起塵土，而正是這個(gè)力的反作用力提供他向前跑的動(dòng)力，如圖3（b）所示。

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（a） 回聲現(xiàn)象 （b）力的作用是相互的

圖3 動(dòng)畫中的物理現(xiàn)象

5 結(jié) 論

由以上論述和案例分析可得出結(jié)論：動(dòng)畫蘊(yùn)含豐富的中學(xué)物理教學(xué)素材，將其作為物理課程資源不僅是可行的，而且是極具教育意義和教育價(jià)值的，兼具教育性和功能性特點(diǎn)。

首先，動(dòng)畫不同于具有說(shuō)教色彩的專門教育動(dòng)畫，學(xué)生對(duì)其具有較高的興趣，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)豐富的想象力和創(chuàng)造力，真正實(shí)現(xiàn)“寓教于樂(lè)”。

其次，動(dòng)畫素材豐富，只要教師積極轉(zhuǎn)變對(duì)課程資源的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，用心尋找動(dòng)畫中呈現(xiàn)的物理現(xiàn)象，并將其引入課堂作為真實(shí)物理情境教學(xué)的補(bǔ)充素材，可幫助學(xué)生加深對(duì)物理知識(shí)和物理現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)，認(rèn)識(shí)到生活中處處皆物理，培養(yǎng)物理觀念和科學(xué)思維等學(xué)科素養(yǎng)。

同時(shí)，具有正能量的動(dòng)畫劇情對(duì)學(xué)生也是一種潛移默化的隱性教育，對(duì)于塑造學(xué)生健全高尚的人格，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，落實(shí)教育立德樹人的根本任務(wù)也具有重要意義。

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（欄目編輯 張正嚴(yán)）