利用電影資源點亮物理課堂

陳孟洲 張磊

摘 ? 要：電影作為一種綜合的現(xiàn)代藝術(shù)蘊含了許多物理知識。文章從電影資源在中學物理教學中的必要性出發(fā)，以電影《星際穿越》為例，挖掘其包含的物理知識，如萬有引力、牛頓運動定律等，再結(jié)合物理學科核心素養(yǎng)，對其在中學物理教學中的應(yīng)用進行探討。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);星際穿越;中學物理;物理教育

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2020）5-0067-4

在多媒體設(shè)施進入課堂的基礎(chǔ)之上，結(jié)合電影資源中的物理知識進行物理課堂教學，已經(jīng)成為中學物理教師的一種新的選擇[1]。

1 ? ?電影資源在中學物理教學中的必要性

1.1 ? ?課程改革的要求

《普通高中物理課程標準（2017年版）》[2]在課程實施部分建議：“重視課程資源的開發(fā)、整合與利用”。該建議要求教師加強課程資源的開發(fā)，積極探索來自電視與電影、科技館等視聽資源包含的物理教學資源，以拓寬學生的視野，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)、研究問題的意識和能力，逐步建立將校外資源轉(zhuǎn)化為課程資源的有效機制。

1.2 ? ?現(xiàn)實生活的需要

我國傳統(tǒng)的物理教學方式以及課程觀將物理學習資源主要局限在校園內(nèi)，導致物理教學和學生的物理觀念與生活實際有所脫離，難以滿足新課程標準的要求[3]。近些年來，隨著電影技術(shù)的發(fā)展，如《流浪地球》等高質(zhì)量電影因其科技性與趣味性并存，引發(fā)了眾多中小學生的喜愛。但是，在觀影時能夠認真思考和學習影片中的物理知識的學生較少，客觀上浪費了很多物理教學資源。面對這種現(xiàn)象，教師有必要將優(yōu)秀電影資源引入物理課堂，并作出正確引導，充分利用電影資源中的物理知識，結(jié)合物理學科核心素養(yǎng)，挖掘電影資源給物理教學帶來的教育價值。

2 ? ?電影《星際穿越》中蘊含的物理知識

電影《星際穿越》是克里斯托弗·諾蘭執(zhí)導的一部原創(chuàng)科幻冒險電影，基于理論物理學家，諾貝爾物理學獎得主基普·索恩的黑洞理論經(jīng)過合理演化之后，加入人物和相關(guān)情節(jié)改編而成。主要講述了一隊探險家利用他們針對蟲洞的新發(fā)現(xiàn)，超越人類對于太空旅行的極限，從而開始在廣袤的宇宙中進行星際航行的故事[4]。這部史詩巨作蘊含著眾多物理現(xiàn)象和物理知識，倘若將其引入物理課堂，必然會引起學生強烈的求知欲，達到事半功倍的效果?，F(xiàn)將《星際穿越》影片中蘊含的物理教學資源進行梳理總結(jié)，并與人教版初高中教材結(jié)合，指出部分電影片段所對應(yīng)的教材知識點，如表1所示。

通過表1我們可以發(fā)現(xiàn)，《星際穿越》電影蘊含的物理教學資源非常豐富，相關(guān)知識點對應(yīng)的教材也從初中物理八年級上冊延伸到高中物理選修3-5，其中知識點出現(xiàn)頻次最多的是高中物理必修1和必修2。電影前半段主要描述主人公在地球上的日常生活，所以會有很多日常物理現(xiàn)象出現(xiàn)，這剛好對應(yīng)高中物理必修1的知識點分布，即常見的力、牛頓運動定律等;后半段主人公駕駛飛船升入太空，電影視角切換至宇宙空間，所以就會涉及到高中物理必修2的萬有引力、宇宙航行等知識點，而一些拓展知識點則分布在其他選修教材中。倘若教師在物理課堂教學中合理應(yīng)用該電影，不僅能最大限度地發(fā)揮電影資源的教育功能，也能大大促進學生對知識點的理解和掌握。

3 ? ?利用電影資源進行物理教學的應(yīng)用

3.1 ? ?課堂引入，初步形成物理觀念

巧妙的課堂引入可以激發(fā)學生的學習興趣和求知欲，使學生在心理上和生理上做好學習的準備，有利于學習新的內(nèi)容。下面以《星際穿越》片段為例，就高中物理《宇宙航行》一節(jié)進行課堂引入。

電影片段：

老教授向庫珀介紹拯救地球計劃，即“拉撒路任務(wù)”：庫珀駕駛漫游者號與太空中最后的多功能空間站永續(xù)號對接，并利用蟲洞和黑洞引力探索新的星球。

教學思路：

在講授《宇宙航行》這一節(jié)的時候，可以課前播放該片段。播放結(jié)束后提問學生：永續(xù)號空間站為什么可以圍繞地球旋轉(zhuǎn)？它的速度最少是多少？若漫游者號離開空間站探索其他星球，它的速度又是多少？學生思考并討論后，可給出解釋：永續(xù)號空間站之所以能夠一直圍繞地球旋轉(zhuǎn)，是因為其所受地球引力提供了圓周運動的向心力，利用萬有引力公式，可以求出圍繞地球運動最低速度是7.9 km/s，而這就是第一宇宙速度的概念。如果漫游者號從空間站出發(fā)想要前往其他星球，則需要給予動力使其加速從而脫離地球引力，通過計算得知這個速度就是第二宇宙速度，大小為11.2 km/s。接下來就讓學生打開教材，帶著初步形成的物理觀念全面學習宇宙航行，不僅能夠深刻理解電影片段中的物理概念，也為這堂課開了個好頭。

通過這段教學設(shè)計，可以讓學生結(jié)合電影情節(jié)提前在頭腦中形成初步的物理觀念，從而增加學生的學習興趣，提高學習效率。

3.2 ? ?創(chuàng)設(shè)情境，培養(yǎng)學生的科學探究能力

物理學的發(fā)展離不開科學探究，而科學探究又離不開特定的物理情境，教師可以結(jié)合電影片段中的場景創(chuàng)設(shè)物理情境，讓學生觀察、談?wù)摗⑻骄?，從而培養(yǎng)他們的問題意識和探究能力[5]。下面以《星際穿越》片段為例，講述《牛頓第三定律》的教學思路。

電影片段：

庫珀駕駛漫游者號登陸曼恩星球，隨后與曼恩發(fā)生沖突，兩人在曼恩星球激烈搏斗，曼恩在懸崖邊用力推庫珀，自己也往后退。

教學思路：

在講授《牛頓第三定律》時，可以播放該片段并提問：為什么曼恩用力推庫珀的時候，自己也會反方向后退？同時，引導學生兩兩成組模仿該情境，使得學生在實際情境中理解兩個物體間總是存在相互作用力，且這對相互作用力同時產(chǎn)生也同時消失。進而引導學生探究這對相互作用力的大小和方向有什么關(guān)系？通過彈簧測力計實驗可以很快得知：這兩個力大小相等，方向相反，且作用在兩個物體上。

實驗完畢后老師可以請學生對電影片段進行詳細分析：曼恩用力推庫珀給其一個作用力，使得庫珀飛出，根據(jù)牛頓第三定律，庫珀也給曼恩一個大小相等、方向相反的反作用力，使得曼恩也隨之后退。

通過這段教學設(shè)計，學生可以有目的地模仿電影情節(jié)，親身感受力的相互作用，并由此提出假設(shè)和猜想、設(shè)計實驗方案、探究相互作用力的方向和大小，從而促進學生科學探究能力的形成。

3.3 ? ?拓展視野，培養(yǎng)學生的科學思維

中學生的大部分時間都在學校中度過，且對于物理現(xiàn)象的了解多源于教材，這就在一定程度上限制了他們的眼界，也限制了他們的科學思維。高中階段的學生，要能正確應(yīng)用科學思維方法，從定性和定量兩個方面進行科學推理，解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題[6]。下面就以《相對論》一節(jié)為例來討論如何利用《星際穿越》拓展視野， 培養(yǎng)學生的科學思維。

電影片段：

庫珀、布蘭德等駕駛飛船穿越蟲洞后前往米勒星球，出發(fā)前多米利告訴他們米勒星球靠近黑洞，所以時間與地球有巨大差異，米勒星球的一小時相當于地球的七年。

教學思路：

在講授《相對論》這一節(jié)時，可以播放該片段并提問：為什么多米利說米勒星球的時間與地球時間有巨大差異？為什么米勒星球淺淺的一層水上卻會有巨浪？同時，引導學生思考這段電影情節(jié)是否符合物理事實。分組討論后給出解答：因為米勒星球所處位置在黑洞邊緣，由于黑洞巨大的引力作用，使得米勒星球的運行速度、重力等與地球差異巨大，導致時間膨脹，而具體膨脹倍數(shù)不僅與米勒星球所受引力有關(guān)，也和其運行速度有關(guān)。根據(jù)相對論理論，米勒星球所受引力越大且運行速度越快，其時間膨脹倍數(shù)就越大。巨浪的產(chǎn)生也是黑洞引力所致，可以引導學生聯(lián)想地球上的潮汐現(xiàn)象。

通過這段教學設(shè)計，教師引導學生思考米勒星球上發(fā)生的種種現(xiàn)象，對其中的時間差異以及星球巨浪提出質(zhì)疑，從而引起學生積極思考。

3.4 ? ?學科滲透，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任

在物理教學中滲透其他學科，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任是物理教師的一項重要職責，教師要充分挖掘科技影視資源的教育功能，豐富學生的科技應(yīng)用知識，增強學生對科學、社會、環(huán)境的理解[7]。下面以《星際穿越》片段為例，就如何進行學科滲透、培養(yǎng)學生科學態(tài)度與責任進行講述。

電影片段：

電影最后時刻，庫珀和布蘭德登上永續(xù)號，但由于永續(xù)號遭到曼恩爆炸的損害使得航行中樞功能失效，所載燃料也無法支持他們返回地球。在此危機時刻，庫珀仍冷靜思考對策，他提出讓飛船靠近黑洞“巨人”，利用其引力使飛船獲得較大速度，然后利用僅存的燃料將他們推離黑洞，飛向艾蒙德斯星球。然而，在最終操作時刻，庫珀為了漫游者二號有充足燃料載布蘭德逃離黑洞，將布蘭德飛船獨自分離，而自己選擇進入生死未卜的黑洞世界。

教學思路：

學生科學態(tài)度與責任的培養(yǎng)適用于中學物理課堂的任意階段。以《萬有引力》為例，在課程引入、知識點教學以及課后練習的過程都可以播放該片段，然后讓學生理解為何庫珀提出駕駛飛船靠近危險重重的黑洞，體會庫珀在最后時刻作出的分離布蘭德而犧牲自我的生死抉擇，從而提問學生：如果你是庫珀，你會作出哪種選擇？人類整體的存亡和個人生死以及家庭情感間又該如何抉擇？借此滲透人文精神，培養(yǎng)學生正確的價值觀和世界觀，增強學生的責任感。

通過這段教學設(shè)計，教師讓學生與電影主人公庫珀互換角色，親身體會在人類社會危急存亡時刻庫珀所進行的心理斗爭，并適時提問激疑，從而有效地培養(yǎng)了學生的科學態(tài)度，增強他們的社會責任感。

參考文獻：

[1]張鳳霞.新課程背景下高中物理課堂教學有效性研究[D].濟南：山東師范大學碩士學位論文，2011.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]孫風波，吳偉.淺談電視節(jié)目在中學物理教學中的應(yīng)用[J].湖南中學物理，2015，30（9）：31-32，18.

[4]陳旭光，陳陽，李寧，高原.《星際穿越》與科幻電影：類型、敘事與文化精神[J].創(chuàng)作與評論，2015（16）：112-128.

[5]牟嗣珍，田仁軍.高中物理教材中科學探究素養(yǎng)的呈現(xiàn)方式及教學應(yīng)用[J].物理教學探討，2019，37（2）：73-74，77.

[6]胡衛(wèi)平.物理學科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與表現(xiàn)[J].中學物理教學參考，2017，46（15）：1-3.

[7]周后升.基于物理學科核心素養(yǎng)的課堂滲透——以PBL導向下“牛頓第三定律”的教學為例[J].物理通報，2018（2）：50-54.

（欄目編輯 ? ?張正嚴）