文科物理课程引入科幻元素的探索和实践

摘要　文科物理课程对于增进大学生的科学素养，培养全面发展人才具有重要意义。激发文科学生的学习兴趣、提高课程教学质量是当前文科物理课程面临的主要问题。在文科物理课程中引入科幻元素，例如以科幻电影为载体组织教学，实现一种快乐学习法，有利于深入践行质量工程，提高学生科学素养，培养新时期全面发展人才。

关键词　文科物理　科幻　教学改革

1　文科物理课程在大学教育中的重要意义

目前，为了提高大学生的科学素养和进行全面素质培养，在许多高校都为文科生和部分非物理专业大学生开设了文科物理类课程。例如，笔者所在的重庆理工大学为全校文科及部分非物理专业学生开设了“物理思想与人文精神”、“改变世界的物理学”和“现代物理应用技术概论”等公共选修课程。

文科物理课程是一门通识教育课，主要的教学内容有物理学的基本规律、物理学的应用、物理学史和物理学研究方法等。针对文科学生开设物理课程，主要的目的有二：一是提高学生的科学素质，二是培养学生的科学精神。通过课程的学习，尤其是思维方法的教学、科学精神的熏陶、创新素质的培养，即科学文化的教学，有助于文科学生培养培养正确的世界观和方法论，致力于成为全面发展的创新型人才。

文科物理的课程开设，其实就是践行当今中外教育学界倡导的“通识教育”和“全人教育”理念。其实，早在二十世纪初期，中国学术界就已经提出了“全人教育”的思想。国学大师王国维（1877-1929）将“全人教育”的理想解释得最为清楚，他于1906（清光绪32年）在《论教育之宗旨》一文中说：“教育之宗旨何在，在使人为完全之人物而已”。王国维所提出的“全人教育”的定义，具有极明显的现代意义。

可见，在文科大学生中开设物理课程有其深远的意义所在。

2　当前文科物理课程存在的主要问题

但是，当前文科物理课程的教学还存在着一些严峻的问题。

由于众所周知的原因，我国高中过早地实行了文理分科，很多文科大学生在高中阶段对物理课程的学习就很不系统，在大学阶段再让这些学生学习物理课程，其实有点勉为其难。他们对物理课程普遍存在着强烈的畏难和抵触情绪。他们感到物理学习内容枯燥，平淡无味，无从下手。笔者在文科物理的教学中也发现，选修文科物理的学生对于课程严重缺乏学习积极性，大多数同学仅仅是为了拿到学校规定的学分，老师上课往往靠点名或签到来维持课堂秩序。

3　文科物理课程引入科幻元素的探索和实践

怎样提高学生的学习积极性，从而更好实施教学计划，培养全面发展的人才，这是摆在当前从事文科物理相关课程教学教师面前的一个亟需解决的严峻问题。笔者在文科物理课程的教学中，积极进行教学改革，尝试引入科幻电影元素，从而有效激发文科学生的学习积极性，并实现一种快乐学习法，在教学实践中取得了较好的教学效果。

笔者在承担的“物理思想与人文精神”和其它相关的文科物理课程中，尝试把科幻电影作为教学的载体，通过科幻电影学习物理理论和物理文化。

科幻电影是以建立在科学上的幻想性情景或假设为背景，在此基础上展开叙事的电影。往往在跌宕起伏的电影情节中有着丰富的物理内涵，例如《阿凡达》中潘多拉星球的悬浮山其实就是人类梦寐以求的常规超导体；《天地大冲撞》说的是卫星与地球相碰撞的问题，这也许是人类未来可能面临的灾难性事件，例如有科学家预言，未来地球可能与某个小星星相撞，如何从物理学的角度理解这类问题，人类如何规避这类灾难？从电影的角度引出物理问题，再深入探讨，这显然有利于激发文科学生学习物理学的学习兴趣，从而达到提升文科学生的科学素养的目的。

教学中可以预先布置课外观看有关科幻电影，教师在课堂中组织学生讨论，并讲解相关物理知识；也可以在课堂中先放映科幻电影剪辑，然后再讨论和讲解相关物理理论。在教学中，采用直观性教学手段，尤其注重在电子教案中选择形象的高解析度图像，有机结合动画技术和视频短片，充分发挥现代化多媒体教学手段发挥优势。注重引导学生从被动地学习转变为主动地追求知识，培养学生对物理的浓厚兴趣，着力开发学生的求知欲。下面介绍笔者在文科物理教学中引入科幻电影载体的一个实例。

《阿凡达》是传奇导演詹姆斯·卡梅隆的代表作，这部科幻电影电影不仅仅给我们带来了3D的震撼视觉享受，也为我们构想出了一个奇幻美丽的潘多拉星球世界，可谓艺术和科学的完美结合。

教学中主要讨论和讲解了两个方面的物理问题。其一是电影中人类是乘坐反物质飞船到半人马座潘多拉星球的。课堂中讲解了物理学中的反物质概念、火箭和飞船发射及飞行的力学原理。

其二是电影中最令人难忘的场景之一是一座座悬浮在云端的哈利路亚山。这些山爬满粗壮的藤蔓、壁挂飞天的瀑布、容纳神秘的大鸟，并且时常在空中移动，是何等地神奇！这其实是一种超导磁悬浮现象，电影中这么给出了解释：这些山体含有大量的超导矿石，在神秘母树区域的强大磁场作用下，这些超导矿山得以悬浮在空中。在《阿凡达》里有这种超导材料，叫做“难得素”（Unobtainium），人类为了获取它而进攻了另一个行星。课堂中据此讲解了超导体的基本概念、发展历史现状和前景、基本原理和应用价值。

课堂教学中也简介了电影导演詹姆斯·卡梅隆的生平，告诉学生卡梅隆也曾在大学学的是物理专业。也许，正是早年的物理学教育背景，才让卡梅隆在科幻电影方面有如此惊人杰作。比较卡梅隆和我国当前艺术界人士的教学背景差异，讨论文科大学生学习物理课程的重要性。最后进一步引导学生讨论我国目前为什么缺乏高水平的科幻电影，完成一篇课程论文。

这些课程教学，学生普遍兴趣浓厚，也学到了物理知识和物理思维方法，反映教学效果好，大大提高了课程的教学质量。

4　结论

在文科物理课堂引入科幻电影元素，寻找一个良好锲入点，寓教于乐，使广大文科学生及部分非物理专业学生感受物理魅力，这是文科物理课程教学模式的一种创新探索。这种教学模式，可以有效激发文科学生的学习积极性，并实现一种快乐学习法，这对于深入践行质量工程，提高学生科学素养，培养新时期全面发展人才将具有重要意义。

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