電影主題情境在初中物理教學(xué)中的運用

摘要：《流浪地球2》這部科幻題材的電影，既有中國傳統(tǒng)思想與現(xiàn)代科學(xué)精神的結(jié)合，又有中國價值與世界話語的交融，其中有非常多可以用于物理教學(xué)的素材。本文嘗試將電影主題情境運用于物理中考復(fù)習(xí)課中，使課程達到幫助學(xué)生串聯(lián)物理知識點、解決實際問題、增強文化自信、厚植強國夢想的目的。

關(guān)鍵詞：電影主題情境；學(xué)科實踐；學(xué)科融合；中考物理一輪復(fù)習(xí)

《義務(wù)教育物理課程標準（2022版）》的修訂更加側(cè)重于實踐性和綜合性，其教學(xué)建議部分提出，要靈活運用多種教學(xué)方式，發(fā)揮不同教學(xué)方式的育人功能，促進教學(xué)目標的有效達成。［1］生動具體的科幻電影主題情境不失為一個非常好的情境資源。2023年的大年初一，《流浪地球2》再次引爆了科幻愛好者們的熱情，也激發(fā)了筆者將電影中的情境運用于課程教學(xué)的想法?？墒沁@部影片包含了基礎(chǔ)物理、天體物理、航空航天、人工智能等多個領(lǐng)域的科學(xué)內(nèi)容，對物理知識水平尚淺的初中生來說，這些物理知識理解起來比較困難。因此，筆者思考：在課程教學(xué)中，教師應(yīng)該找一個怎樣的切入點，才能既讓學(xué)生容易接受，又能夠達到理想的教學(xué)效果呢？將這部電影中的關(guān)聯(lián)素材融入中考復(fù)習(xí)課中，也許是一個有益的嘗試。

1以影片為背景，串聯(lián)整章知識

影片中有不少關(guān)于重力、彈力、摩擦力以及相互作用力的素材，可以用它們把蘇科版物理八年級下冊第八章“力”的知識串聯(lián)起來。

本文設(shè)計的教學(xué)片段一如下。

教師提問：不少同學(xué)都看過了《流浪地球2》，我們一起來聊聊這部電影吧。今天我們先帶著第八章“力”的知識來會一會這部科幻大片。（投影“太空電梯加速升空”“流浪地球”“網(wǎng)球觸碰球拍瞬間”三組gif動圖）看完這些電影片段，你能想到哪些關(guān)于力的知識？

設(shè)計說明：對于九年級的同學(xué)來說，課堂時間尤其寶貴，帶著學(xué)生觀影是不可能的，天馬行空地聊電影也是不現(xiàn)實的。在教學(xué)引入環(huán)節(jié)，教師可以通過電影畫面切入，使學(xué)生迅速將注意力轉(zhuǎn)向課堂內(nèi)容，并對學(xué)生的關(guān)注方向提出明確要求，即結(jié)合電影片段回顧第八章“力”的相關(guān)知識。學(xué)生通過彼此的互相補充，可以迅速將整個第八章的知識框架搭建起來。

2以影片激發(fā)興趣，解釋相關(guān)現(xiàn)象

2.1教學(xué)片段二

教師提問1：別看這些只是淺顯的初中物理知識，在影片中的應(yīng)用可不少呢。（投影地球上一萬座行星發(fā)動機啟動的片段）影片中，為了應(yīng)對太陽氦閃，中國提出了“移山計劃”，人類借助這些行星發(fā)動機離開了太陽系，去尋找新的家園。請你談一談靠發(fā)動機“流浪地球”用到了什么物理知識？

教師提問2：具體說說是用到了哪兩者之間的相互作用力？

教師提問3：影片中，美國還提出了“方舟計劃”，以應(yīng)對地面上的各種災(zāi)難。該計劃的核心是建造“方舟號”空間站，空間站位于距地面36000km的同步衛(wèi)星軌道下方，由太空電梯通過纜繩連接地面與空間站，這樣就可以把一部分人運送到“方舟號”空間站延續(xù)人類文明。（投影“方舟號”和同步衛(wèi)星的空間關(guān)系圖）與在地面相比，“方舟號”空間站在10000km高空，質(zhì)量如何變化？受到的重力如何變化？你的判斷依據(jù)是什么？

教師提問4：根據(jù)影片數(shù)據(jù)測算，“方舟號”空間站中的g值約為1.49N/kg。比地球表面處小很多。

那么，在“方舟號”空間站能不能完成探究物體重力與質(zhì)量關(guān)系的實驗？

教師提問5：選擇合適的儀器向我們展示一下你是如何探究兩者之間的關(guān)系的。

教師提問6：把在“方舟號”空間站進行實驗的結(jié)果繪成G-m圖像會是怎樣的呢？跟地面實驗的圖像有何不同？

教師提問7：影片中還有一個小角色——機器狗笨笨（投影機器狗負重的片段）。如果把它從地面帶入“方舟號”空間站，它的機械臂力量會不會發(fā)生變化？機器狗在地面上可以舉起100N的重物，其在“方舟號”空間站中能夠舉起多重的物體？若地面處g取10N/kg，g空∶g地大約為1∶6.7。機器狗可舉起重物的最大質(zhì)量約為多少？

教師提問8：你能說說“方舟號”空間站受到襲擊，纜繩斷了之后會落向地球的原因嗎？

教師解答：關(guān)于問題8，很多觀眾提出這是不合理的，“方舟號”空間站不可能落向地面，空間站都是失重的。最有力的證據(jù)是什么呢？王亞平老師在中國空間站開展天宮課堂時，把“冰墩墩”模型拋出，“冰墩墩”竟然沿原有方向勻速前進。當時得到的解釋就是，中國空間站是完全失重的。難道這兩種空間站不一樣嗎？你猜得沒錯，是不一樣的。影片中的“方舟號”空間站在現(xiàn)實生活中還沒有能夠建成?，F(xiàn)實的空間站，以中國空間站為例，并不是懸掛在同步衛(wèi)星下面的一個重物。它在距離地面大約400km的軌道上繞地飛行，繞地一周只需要90min。g值只有10－4～10－2N/kg，是真正的微重力環(huán)境。而影片中的“方舟號”空間站的g值約為1.49N/kg，根據(jù)影片數(shù)據(jù)核算，其結(jié)果是合理的。

設(shè)計意圖：利用影片中的“方舟號”空間站的情境，對重力知識重新“洗牌”，設(shè)計關(guān)于重力的復(fù)習(xí)問題串，解決影片中關(guān)于重力大小的影響因素、重力方向的問題。情境化的教學(xué)方式，讓學(xué)生在解決問題中主動運用、探索和發(fā)現(xiàn)知識，發(fā)展創(chuàng)新思維。在情境中實踐，在應(yīng)用中發(fā)展，是將客觀知識變成個人能力和品格的過程，是核心素養(yǎng)形成的路徑之一。［2］

2.2教學(xué)片段三

教師提問1：方舟計劃中，人是如何轉(zhuǎn)運到“方舟號”空間站的呢？從重力的角度來看，這90000km的太空電梯纜繩應(yīng)該具備怎樣的特點？

教師提問2：我們是如何探究彈簧伸長量與所受外力的關(guān)系的？

教師提問3：這是用兩根彈簧進行實驗所畫的圖?，F(xiàn)在要制作一個彈簧測力計，如果希望量程更大，應(yīng)選擇哪根彈簧？如果希望分度值更小更精確，應(yīng)選擇哪根彈簧？

教師提問4：如果請你選擇一種適合作太空電梯纜繩的材料，你會選擇什么樣的材料？

教師提問5：纜繩除了需要彈性好，還需要具備哪些特點？

設(shè)計意圖：這一教學(xué)片段再次利用情境來復(fù)習(xí)知識，并利用物理知識解決實際問題，在復(fù)習(xí)彈力知識的基礎(chǔ)上解決纜繩材料的選擇問題。最新兩版的義務(wù)教育課程標準中，均有“從生活走向物理，從物理走向社會”這一課程理念，這也是物理學(xué)科的真正魅力所在。這一片段中，學(xué)生要解決的不是練習(xí)題中的“死”問題，而是開放式的“活”問題。這樣的電影主題情境的應(yīng)用，有助于促進學(xué)生“知行合一”，做到“學(xué)以致用”。

2.3教學(xué)片段四

投影“門框機器人走路”gif動圖。

教師提問1：這是影片中非常重要的一個角色——門框機器人。門框機器人向前走路時，受到什么摩擦力？向什么方向？我們?nèi)绾未_定摩擦力是靜摩擦力還是滑動摩擦力？

教師提問2：對懸空且靜止的瓶子增加握力，瓶子受到的靜摩擦力如何變化？對滑動的木塊增加壓力，木塊受到的滑動摩擦力如何變化？分析靜摩擦力問題，我們只要關(guān)注與它相平衡的那個力如何變化就可以了，而影響滑動摩擦力的因素有哪些呢？我們是如何探究的？

教師提問3：這位同學(xué)剛才探究的結(jié)果，能否改成“接觸面粗糙程度一定時，重力越大，滑動摩擦力越大”？說說你的理由。

教師提問4：滑動摩擦力大小與接觸面積有沒有關(guān)系？如何探究？

教師提問5：滑動摩擦力大小與運動速度有沒有關(guān)系？如何探究？

教師提問6：電梯與纜繩之間的摩擦力是非常大的，有哪些辦法可以減小有害摩擦？你有什么辦法可以防止轎廂被燒壞？

設(shè)計意圖：摩擦力問題一直是第八章的重點內(nèi)容，也是學(xué)生概念錯誤“埋伏”得最深的知識點。這部分內(nèi)容的復(fù)習(xí)與影片主題的關(guān)聯(lián)度較小，僅作為復(fù)習(xí)引入和簡單應(yīng)用，復(fù)習(xí)更側(cè)重于知識點的重構(gòu)。從摩擦力的分類，到分析摩擦力變化的方法，再到滑動摩擦力大小的影響因素來設(shè)計問題串，幫助學(xué)生重新審視摩擦力中的重點問題。最后再回到影片中來，討論如何減小電梯和纜繩之間的摩擦力問題。

3以影片喻未來，傳播強國希望

本文設(shè)計的教學(xué)片段五如下。

教師提問1：太空電梯的纜繩材料，除了需要耐摩擦、密度小、強度大、彈性好，還需要具備什么條件？

教師提問2：你覺得適合作太空電梯的纜繩材料容易找嗎？

教師總結(jié)：為了找到適合作太空電梯的纜繩材料，全世界的航天科學(xué)家們努力了一百多年，至今幾乎沒有什么進展。日本十年前宣布已經(jīng)找到符合這些需求的材料——碳納米管。不過目前他們能制作出的有效長度只能達到50cm左右，這與我們國家目前的研究水平差不多。要真正能量產(chǎn)出90000km長的太空電梯纜繩，還有不少技術(shù)難關(guān)需要攻克。

設(shè)計意圖：這一部分的設(shè)計，在物理觀念上的落實較少，更多側(cè)重的是學(xué)生科學(xué)態(tài)度與價值觀的建立。影片內(nèi)容本身就很注重時代性，凸顯了我國的科技成就，在價值觀的建立上，更是充分發(fā)揮了影片在調(diào)動情緒和情感上的優(yōu)勢。影片中太空電梯的視覺效果足以讓人震撼，教師再對目前世界各國對于太空電梯纜繩材料的真實科研現(xiàn)狀加以介紹，有助于學(xué)生進一步增強文化自信，樹立科技強國的遠大理想。

4結(jié)語

從我國基礎(chǔ)教育課程改革的目標和理念出發(fā)，那些有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和核心素養(yǎng)發(fā)展的課程資源，應(yīng)當適當加以開發(fā)和利用。教師不僅僅是課程資源的使用者，更是課程資源的開發(fā)主體，是課程資源開發(fā)的基本力量。我們不僅可以利用學(xué)生課外用書、圖書館等獲取教學(xué)資源，合適的電影主題也可以成為我們的教學(xué)資源。恰當?shù)厥褂秒娪爸黝}情境，不僅有利于提高學(xué)生的興趣，促進學(xué)習(xí)的效果，還能促進學(xué)生創(chuàng)新思維、邏輯思維的發(fā)展。當然，電影主題資源往往不是課程的直接資源，它產(chǎn)生的效果很大程度上取決于教師影片情境的選擇、實施方式和教學(xué)水平。由于電影情境獨特的情緒、情感和價值觀的輸出功能，教師在選用時要加以甄別和篩選。除此之外，電影主題情境在教學(xué)過程中的使用還要注意以下幾點：第一，既要體現(xiàn)立德樹人的教育理念，又要能夠體現(xiàn)物理學(xué)科的學(xué)科特色；第二，既要滿足現(xiàn)行的教學(xué)要求，又要有利于提升學(xué)生的核心素養(yǎng)；第三，既要關(guān)注中國科技成就，也要關(guān)注世界發(fā)展動態(tài)；第四，既要關(guān)注素材的趣味性，也要關(guān)注素材的科學(xué)性。［3］

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標準（2022年版）［M］.-北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：42.

［2］廖伯琴.提煉核心素養(yǎng)，凸顯課程育人價值——義務(wù)教育物理課程標準（2022年版）解讀［J］.基礎(chǔ)教育課程，2022（10）：46-52.

［3］陳宗成，于海波.例說初中物理教學(xué)生活化的籌、策、境——《義務(wù)教育物理課程標準（2022年版）》研討系列六［J］.福建教育，2023（15）：36-39.