动画中的中学物理课程资源探析

张圣羽

摘 要：影像资料是物理课程资源的重要组成部分，具有强大的表现力和感染力。本文深入剖析了动画这一视频体裁除具备艺术性、娱乐性功能以外蕴含的鲜明的教育意义和价值，挖掘了其中包含的丰富的中学物理教学素材，并结合具体案例进行分析。

关键词：动画；中学物理；课程资源

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）8-0069-4

党的十九大明确提出：“要全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，发展素质教育，推进教育公平，培养德智体美全面发展的建设者和接班人。”物理学作为新时代社会主义科技与工业发展的基础，学科教学质量至关重要，而优质高效的物理教学离不开丰富课程资源的有力支持，建设多样化物理课程资源是培养物理学人才的坚实基础[1]。课程资源存在于自然和社会中的方方面面，影像资料是物理课程教学资源的重要组成部分，而将动画列为物理课程资源的研究至今尚未大范围开展，因此具有较高的分析研究价值。

1 物理课程资源的开发与应用

1.1 概述

2017年版《普通高中物理课程标准》和2011年版《义务教育物理课程标准》均在“实施建议”部分针对物理课程资源的开发、整合与利用提出了指导建议[2-3]。2011年版《义务教育物理课程标准》中对物理课程资源作了如下界定：“物理课程资源是指为学习物理课程可利用的所有资源。它包括教科书、教师教学用书、学生课外用书、科技书刊、音像资料、教学软件、互联网、图书馆、实验室，以及校外的博物馆、科技馆、工厂、农村等。”上述课程资源主要可分为“文本课程资源”“多媒体教学资源”“实验室课程资源”与“社会教育资源”四类。限于中学物理教学实际，当前“文本课程资源”与“多媒体教学资源”在教学活动中被开发和使用的频次较高，又以“文本课程资源”最为常用。两者随着课程资源开发的逐步深入，也越来越多地出现在日常物理教学过程中。优质的课程资源可以拓展学生的知识面，激发学习热情，建立善于发现问题、主动解决问题的意识，培养自主探究和学习的能力等。物理课程与社会教育资源的联合还可以拓宽学生的科技视野，培养科技素养，是STSE教育思想的生动实践[1][4]。由此可见，教师创造性地开发和利用优质课程资源是切实提高物理学科教学质量的有力保障，同时也是拓展物理学习途径和促进教学方法改革的重要渠道[5-6]。

1.2 影像资源

多媒体教学资源主要包含影像资料、计算机模拟软件、网络教学资源网站等，其中影像资料最为常用。通常物理课堂中使用的教学影像资料主要是能够呈现物理现象与规律的时事新闻、实验照片或视频，既包含现有的电影、电视或教学配套资源，也包括教师自己摄制的教学影像资料。借助影像资料进行物理教学可向学生生动形象地展示一些没有条件在教学场地发生的物理过程，把抽象的教学内容具体化和形象化，具有强大的表现力和感染力，符合中学生的认知特点[7]。动画是中学生非常熟悉的一类影视艺术作品，优质的动画凭借其精致的画面和精彩的故事情节而备受青少年追捧。现对其具有的教育意义和潜在的物理课程资源进行分析。

2 动画的教育意义与价值

2.1 一般动画

动画这类集文学、绘画、音乐和数字媒体等多种艺术门类于一体的综合艺术表现形式，除了具有人们熟知的艺术性和娱乐性功能之外，其隐性的教育功能也对观者产生着潜移默化的影响[8]。人们在观看完一部优秀的动画作品之后除了达到放松身心的目的，作品本身的深刻內涵与教育价值也会被观者所铭记。所以，我们可以说优秀的动画作品一定是艺术性、娱乐性和思想性三者相交融的[9]。目前已有的对于动画的教育意义的研究主要集中在作品蕴含的思想、文化对观者的情感态度和价值理念的影响方面。例如，唤醒观者内心深处的善良，歌颂正义与勇敢等[11]。深邃的主题内涵如果通过精美的艺术画面和精湛的制作水平呈现，动画所传播的深入人心的精神力量对人的成长和发展的影响是历久弥深的。

2.2 教育动画

在我国，由于传统文化、当下教育实际以及动画制作水平等多方面因素的影响，存在一类过度追求教育功能的教育动画。制作方往往将观众定位在低龄少年儿童群体，其“寓教于乐”的初衷是值得肯定的，但作品的说教色彩过于浓重，变得“有教无乐”，“娱教失衡”的状态较为明显[10]。本文主要讨论一般意义上的动画，暂不针对专门的教育动画进行分析和讨论。

3 动画中的中学物理教学资源

3.1 应用于教学的心理学基础

有研究者曾尝试将电影资源与中学物理课程进行整合[12]，那么动画是否也具备作为课程资源引入中学物理课堂的可行性呢？这个问题的答案是肯定的。教育心理学领域中，20世纪早期诞生于德国的格式塔学派强调知识经验的整体性，即在认知活动中，人们需要把感知到的信息组织为有机整体，在头脑中组构格式塔（也称“完形”），发生“顿悟”学习。格式塔学习理论重视学习者知识经验的整体性及知觉经验的组织整合，非常关注知觉与认知过程[13]。一些以现实生活为创作背景的动画在作品加工过程中，制片方会考量呈现的画面是否符合物理实际，艺术作品允许的夸张与再创作和现实背景的真实性相融合的问题是否处理得当。这些动画作品对物理现象的刻画虽没有摄影或录像等写实艺术形式表达得逼真，但若将其作为在真实物理情境中教学的补充素材，对于青少年学生把握抽象物理问题的简化模型，形成对物理现象和规律的感性认识，形成物理知识学习前概念还是有很大帮助的。基于格式塔学习理论进行分析，青少年关注动画中呈现的物理现象可认为是他们对信息的感知过程，头脑中生成的对相关物理情境和现象的整体认识即所谓的格式塔。他们分析和理解动画物理情境的认知心理结构、心智自身组织力以及知觉的组织力共同促成学习中的顿悟[13]——形成物理知识的前概念。

3.2 开发与应用的原则

3.2.1 科学性原则

科学性原则（或称真实性原则），指教师在选择教学动画时，应提前认真审视备选动画对物理细节的处理是否得当，是否遵循事实，能够呈现出较为典型的物理现象和规律。精挑细选，宁缺毋滥，避免将粗制滥造的、有科学性错误或严重脱离现实的动画视频资源引入课堂，导致学生看后建立根深蒂固的错误认知，使得教学效果大打折扣。

3.2.2 适度性原则

适度性原则指教师切不可仅靠播放动画取代或削减让学生在真实物理情境中进行实验探究学习的过程[7]。科学探究有着视频资源所无法比拟的作用，其具有让学生融学习知识、习得技能、经历过程和掌握方法于一体的作用，而动画等视频资源在教学中只能起到辅助和补充作用，在课堂教学中不可本末倒置。

4 案例分析——以《猫和老鼠之老鼠在曼哈顿》为例

美国米高梅（MGM）电影公司在20世纪40年代制作的动画片《猫和老鼠》（Tom and Jerry）可谓传世经典，上映70余年来持续热播，陪伴了全世界不同国家几代人的成长[1]。Tom和Jerry这对天生的欢喜冤家给人们带来的欢声笑语是不会随着时间的推移而褪色的。《猫和老鼠》这部经典动画作品除了自身高度的艺术性和娱乐性，也具有宝贵的教育意义和价值。本文不研究动画传达的美国当时的主流价值理念，将关注的重点放在画面呈现的物理现象上，分析将其作为物理课程资源引入课堂教学的可行性。

《猫和老鼠之老鼠在曼哈顿》一集讲的是一个夜深人静的夜晚，在一幢温暖的乡下小房子里，Tom窝在炉火旁香甜熟睡，Jerry却在奋笔疾书写着什么——他厌倦了乡村无聊乏味的生活，想去繁华的大都市闯荡一番。他写完后把信交给还在熟睡的Tom，匆匆搭上火车去往纽约曼哈顿。雄伟的帝国大厦和喧嚣的车水马龙都令他兴奋不已，曼哈顿的一切似乎完美，可在大城市也有许多烦恼：Jerry在城市公路上被高速行驶的汽车追逐险些送命，在夜晚目睹城市角落阴暗恐怖的样子，更有一次意外让他被误认为是珠宝大盗而遭到警察的疯狂追捕。资产阶级大都市的浮华与冷漠让Jerry倍感迷茫和无助，他又想起了乡下质朴、单纯、美好的生活，想念他与Tom简陋但又温馨的家。本集动画的现实教育意义丰富，对于帮助青少年树立正确的人生观和价值观具有指导意义。下面分小节剖析动画中呈现的物理现象。

4.1 体现惯性、光的反射和物体超重、失重

Jerry来到曼哈顿火车站，坐在一位旅客推行的行李车上，突然行李车一停，他从行李车上飞了出去，如图1（a）所示。分析该现象背后的物理知识可知，是由于物体具有惯性。

Jerry走在熙攘的大街上，靓丽女郎穿一双优雅时尚的鱼嘴鞋，镂空处露出的涂抹致密指甲油的脚趾甲盖儿成了他梳妆打扮的小镜子。这里体现的物理知识就是大家熟知的平面镜成像，与鞋子皮革质部位较为暗淡的漫反射反光形成鲜明对比，如图1（b）所示。

被汽车疯狂追逐的Jerry慌乱之下窜进一部准备上升的电梯，从图1（c）中可清楚地观察到Jerry伴随电梯加速和减速运动，在电梯中Jerry自身发生的超重（右上、左下）和失重（右下）现象，其中左上为电梯静止时的截图，用作对比。当然，动画的制作带有一定的夸张效果，教师在实际教学中要注意向学生解释并说明这一问题。

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（a）惯性 （b）镜面反射与漫反射 （c）超重与失重

图1 动画中的物理现象

4.2 体现气压、做功、物态变化和斜抛运动

Jerry在大厦楼顶与玩偶娃娃翩翩起舞时，不小心滑离桌面，恰好把一瓶未开封的香槟的瓶塞儿挤入瓶内，他的身体也被卡在瓶口处，随之被瓶盖顶飞。其背后的原因为，瓶体及瓶内液体受到剧烈振动，酒水与二氧化碳气体的溶解平衡被破坏，原本溶在酒水中的二氧化碳气体瞬间大量释出，瓶内酒水液面以上的气体（实为气液二相混合物）压力骤然上升，由于原本香槟酒瓶内的气压就高达5至6个标准大气压，所以此时瓶内巨大的气压将Jerry从瓶口顶飞也就不奇怪了，如图2（a）所示。除此之外，从动画还可看到瓶内气体将Jerry顶飞即气体对他做功，Jerry的动能增加，气体的内能减少，温度降低，液化成小水滴。

Jerry被瓶内气体顶飞时的速度不是水平方向，而是斜向上方。之后，在忽略空气阻力影响的情况下，他在水平方向的受力和加速度均为零，在竖直方向只受重力，加速度为重力加速度，做斜抛运动，运动轨迹如图2（b）所示。

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（a）气压、做功和液化现象 （b）斜抛运动

图2 动画中的物理现象

4.3 体现回声、作用力与反作用力

Jerry流落到城市中阴冷的背街角落，身上沾了凉凉的脏水，他一阵寒颤后打了一个喷嚏，随后伴随着从远近各处传来的一阵阵打喷嚏的回声，黑暗中也出现了许多野猫向他投来的恐怖凝视，如3（a）所示。大都市的喧囂、浮华与冷漠让Jerry倍感迷茫和恐惧，他非常想念乡下简陋但温馨的家和邻居Tom。在Jerry一路狂奔的镜头中可以看到扬尘出现在他身后，因为Jerry是相对地面向前运动的，对地面有一个向后蹬的作用力，导致扬起尘土，而正是这个力的反作用力提供他向前跑的动力，如图3（b）所示。

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（a） 回声现象 （b）力的作用是相互的

图3 动画中的物理现象

5 结 论

由以上论述和案例分析可得出结论：动画蕴含丰富的中学物理教学素材，将其作为物理课程资源不仅是可行的，而且是极具教育意义和教育价值的，兼具教育性和功能性特点。

首先，动画不同于具有说教色彩的专门教育动画，学生对其具有较高的兴趣，有利于提高学生学习的积极性和主动性，培养丰富的想象力和创造力，真正实现“寓教于乐”。

其次，动画素材丰富，只要教师积极转变对课程资源的传统认识，用心寻找动画中呈现的物理现象，并将其引入课堂作为真实物理情境教学的补充素材，可帮助学生加深对物理知识和物理现象的感性认识，认识到生活中处处皆物理，培养物理观念和科学思维等学科素养。

同时，具有正能量的动画剧情对学生也是一种潜移默化的隐性教育，对于塑造学生健全高尚的人格，培养学生发展核心素养，落实教育立德树人的根本任务也具有重要意义。

参考文献：

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[3]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012：46-50.

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（栏目编辑 张正严）