科幻作品遇见科技教育：让学生的想象插上科学的翅膀

陈染

今年春节期间，以刘慈欣同名小说为原型改编的科幻电影《流浪地球》获得了优异的口碑和票房。《流浪地球》的热映将让公众对科幻作品产生更深入的了解，从另一个角度上看，科幻作品也能进一步促进公众科学素养的提高。在教育领域，科幻作品也逐渐被教师关注。一些研究表明，科幻作品容易激发青少年的想象力，对自主创新能力起着积极作用。有的教师也尝试将科幻作品融入科技教育领域，创造出别开生面的教学方式。例如，北京景山学校就曾以STEAM+PBL的方式，将语文、生物、地理、化学、电脑绘画、创客教育等学科整合起来，开设了“设计未来机器人”和“构建未来城市”2个科幻主题的学习项目。在“构建未来城市”课堂中，教师通过科幻文学阅读，带领学生进入想象的世界。课程要求学生自己构想未来的世界环境，并以此为基础设计未来城市的功能设施，思考未来城市的意义。在这个过程中，学生可以通过模型制作、幻灯片演示、科幻绘画、科幻小说写作等方式表达自己对于未来城市的幻想。

受景山学校活动的启发，笔者以《万物》杂志第1期的“未来的海上城市”为圭题，与数十位中小学科技教师一起在线探讨如何将这个科幻主题设计为可执行的STEAM教育方案。活动中，教师们踊跃发言，提出了种种教学设想，最终形成一份众创的教学建议方案。在活动结束后，有的教师更是以这个方案为基础，开发了自己的校本课程。“未來的海上城市”的活动背景和任务设计如下。

如今，我们面对全球变暖导致海平面上升的挑战，如果海平面上升过快，世界上许多重要城市都会被淹没在海水中。政府提出设计“未来的海上城市”项目，以便安置气候难民，并为未来的城市发展提供一种全新的模式。为了更科学地建立海上城市，政府召集了一批工程师，要求工程师提出一个未来的海上城市的设计方案，并制作模型参与方案论证。假如你是工程师，你会怎样设计未来的城市呢？在这项活动中，学生要在教师的指导下设计出未来的海上城市方案，制作出海上城市模型，并向全体同学展示。

在云教研活动的讨论和部分教师的课程实践中，我们看到把科幻作品和科技教育结合起来的独具优势。总结起来有以下几点。

第一，优秀的科幻作品不仅有未来世界科学幻想的外衣，更有反映现实社会问题的内核。所以，以科幻作品为主题的课程设计不仅要激发起学生的想象力，更要让学生把幻想和现实世界联系起来，用幻想的方式解决现实生活的问题。这意味着我们在设计课程时，课程背景不应该是完全架空的，而应是有一定现实依据的。

“未来的海上城市”课程设计的故事背景是全球气候变暖，冰川融化导致海平面急剧上升，沿海的大城市面临被淹没的风险，这时候，未来的海上城市才能称为真正的需求，它将能够成为气候难民的避难所。事实上，全球变暖的问题真实存在，海平面上升也是人类面临的重大挑战。这样的故事背景设定没有硬科幻作品那样硬核，却更能加深学生对世界的理解。参加教研活动的教师们提出设计冰川融化实验和软件模拟海平面上升的方式，帮助学生更加深刻地认识日益严峻的气候变化问题。这也体现了《中国学生发展核心素养》“国际理解”中“关注人类面临的全球性挑战，理解人类命运共同体的内涵与价值”的意义。

“未来的海上城市”课程的另一个与现实结合的立足点是“认识我们的城市”。尽管我们每天都生活在城市中，但大多数学生对于城市是怎样运作的却十分陌生。我们打开电灯开关就能获得光明，点燃燃气灶就能烹饪食物，打开水龙头就能获得干净的自来水，但多数学生通常不会关心电力、燃料、水源是怎么来的，也不会关心生活的污水、垃圾最终会去往哪里。而“未来的海上城市”活动让学生跳出生活中的各种理所当然，从一个全新的思考角度认识我们的城市。

第二，科幻不是科学本身，而是基于科学的想象，科幻作品不要求处处符合科学，但大的框架必须符合基本的科学原理，这要求作者必须有基本的科学素养和丰富的想象力。青少年具有想象力丰富的年龄特点，常常能够产生天马行空的幻想，这是科幻与教育结合的优势。科技教师需要做好引导，让青少年在科学的框架下做出科幻作品，而不是放任不着边际的想象，这样才能够保证课程的科学性，做出具有科幻色彩的科技教育设计。

宁波市北仑区灵山书院王奇尔老师设计的“未来的海上城市”教案就很能体现科幻主题科技教育的科学性特色。在课程中，王老师将未来的海上城市与小学5年级科学课“浮与沉”结合起来，以建造海上城市的工程任务学习浮力的原埋。在设计海上城市模型前，学生们通过多个科学实验，更深入地认识沉浮的概念，并将所学到的知识综合运用在海上城市的制作中，这就是科幻主题课程设计大框架必须符合科学原理的体现。

第三，一般情况下，科幻作品的表现形式通常是文学或影视，不仅体现了科学性，更体现了文学性。以科幻作品为主题设计的STEAM或创客课程不仅具备同类课程的特点，并且在人文方面的特色比一般课程更为突出。

在“未来的海上城市”教研活动中，有教师提出设计了“竞选海上城市市长”活动，学生要描绘未来城市的生活方式，并向全班同学演讲，这正是能够将科学性和文学性结合的地方。巴林右旗大板蒙古族实验小学的特古斯老师将这种方法运用于课程活动之中。活动分为3节课进行。第1节课，教师以“假如世界变成水我们怎么生活”的问题思考引入未来的海上城市话题，通过讨论的方式学生认识设计一个城市需要什么。第2节课，老师提出竞选海上市长的活动，这既是对第1节课的学习总结，也是对第3节课模型制作的准备。在这一环节中，学生描述了未来海上城市的生活方式，市民们怎样进行日常生活，怎样饮用干净的水，怎样处理生活垃圾等，而最吸引我的是学生关于未来海上城市获取食物的方法，有的学生提出可以用游牧方式养殖食物，每过一段时间更换不同的食物养殖基地，有利于保护生态平衡。这个想法很有蒙古族特色，很能体现草原民族的智慧。

与现实生活结合，符合基本科学原理的大框架，科学性与文学性融合，这正是我在“未来的海上城市”云教研活动结束后的一点粗浅的总结。我们也希望有更多的教师能够将科幻作品和科技课程相结合，让学生在幻想中得到科学的启发。

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在科技学堂微信公众号（sciclass）回复关键词“海上城市”，了解更多未来的海上城市课程设计思路。

参考资料

[1] 钟声.《流浪地球》折射源自现实的未来感.人民日报，2019-02-14

[2] 吴岩，金涛.科幻与自主创新能力开发.科普研究，2008（1）

[3] 周群.以STEAM+PBL的方式开设科幻课.中国教师报，2017-11-08

[4] 北京景山学校，科幻教育论坛：“构建未来城市”展示课.腾讯视频