利用电影资源 培养高中生批判性思维——以《致命魔术》为例

(1. 南京师范大学教师教育学院，江苏 南京 210023； 2. 南京师范大学物理与科学技术学院，江苏 南京 210023)

《普通高中物理课程标准(2017年版)》在课程目标部分明确指出：经过高中物理课程的学习，高中生应当具备能够基于证据，合理运用批判性思维并从多角度思考问题的意识和能力。[1]电影生动直观，对学生具有强大的吸引力，将电影资源通过合理处理后，可以作为物理课程资源引入物理课堂教学，有助于培养学生的批判性思维。

1 批判性思维简介

1.1 批判性思维

恩尼斯提出批判性思维可以划分为批判性思维技能和批判性思维倾向，批判性思维技能即学生运用批判性思维解决问题的技术和方法，其中包括问题中心、分析论据、质疑、观察、解决问题等15项技能，而批判性思维倾向则可以衡量学生愿意主动运用批判性思维去思考和解决问题的程度。[2]

1.2 培养批判性思维的教学

融合模式和独立模式是目前培养学生批判性思维最主要的两种模式，融合模式即将具体学科与对学生的批判性思维培养融为一体，往往会在具体学科课程中渗透对学生批判性思维的培养，而独立模式则指单独设立专门培养学生批判性思维的课程。许多研究者调查发现采用融合模式能更有效地培养学生的批判性思维。所以，应该运用合理的教学技巧及课程资源，将对学生批判性思维的培养渗透到物理课堂中。

2 利用电影资源培养高中生批判性思维的可行性

诺兰导演的《致命魔术》讲述的是“交流电之父”特斯拉的故事，其中包含特斯拉线圈制造的“人工闪电”、无线电能传输点亮灯泡等震撼画面。这类电影无疑会因其内容的适切性而收入物理教师的资源库中。电影资源具有画面丰富、视听效果震撼的特点，而这样的特点可以引起学生学习物理的兴趣，唤起他们的批判性思维倾向；电影资源中蕴含大量的物理知识，但由于电影制作者专业背景的限制，电影中可能存在与物理原理相悖的片段，故而合理运用电影资源，将其引入物理课堂教学，可以在帮助学生产生批判性思维倾向的同时培养其批判性思维技能。

3 案例设计

《致命魔术》中有两处涉及电磁的片段违背物理规律，根据这些片段的特点和涉及的具体知识，笔者采用融合模式，采用“提出问题、猜想质疑、分析问题、解决问题、迁移”的流程，尝试在物理课堂中渗透批判性思维的培养。

3.1 “人工闪电”真的安全吗？

(1) 情节分析

特斯拉从特斯拉线圈制造出的“人工闪电”中走出来却毫发无伤(如图1)。特斯拉线圈的电路包括初级谐振电路和次级升压电路，当初级电路与次级电路的谐振频率相等时次级电路的端子会放出电火花，由于次级线圈的电容相比于初级线圈的电容非常小，所以在次级线圈两端会产生很高的感应电压。[3]大型特斯拉线圈功率很大，产生的电压很高，来自高压端的电弧直接击中裸露的皮肤会引起深度射频烧伤，有致命危险。通常，成人的头部一般为20-30cm宽，根据估算，在电影中特斯拉头顶的金属球(高压放电端)直径约为1m，产生的电火花长约2-6m，根据电火花的长度来判断，电影中的特斯拉线圈产生的电压至少在几十万伏以上，那么它产生的电弧如果击中人体是非常危险的。所以特斯拉从电火花中走出来不可能毫发无伤，在现实中操作者用这种规模的特斯拉线圈进行表演时需要穿金属屏蔽服(如图2)。

图1

图2

(2) 实施流程

已有的常识告诉我们如果人被闪电击中是相当危险的，而电影中特斯拉线圈产生的“人工闪电”却没有让特斯拉受伤，这自然会让学生产生一个认知冲突，引起学生批判性思维倾向的潜在条件具备了，这时教师顺势提出问题，引导、鼓励学生质疑，使学生建立起批判性思维倾向。

提出问题：你们认为特斯拉能安全地从电火花中走出来吗？

问题分析：特斯拉线圈是一种特殊的谐振变压器，学生对特斯拉线圈可能并不了解，教师在讲完有关变压器及交变电流的相关内容后，可以向学生介绍一下特斯拉线圈的构造及工作原理。虽然特斯拉线圈产生的电压与线圈匝数不成严格的正比关系，但从定性角度可知：当初级线圈匝数、电压一定时，次级线圈匝数越多，产生的电压越高。可以让学生利用所学过电容、电感及变压器的知识去定性了解特斯拉线圈的放电原理，通过对电影中的图片估算、查询相关资料，对问题和现象进行简单分析。

问题解决：根据上述分析，可知特斯拉不可能安全从电火花中走出来。

迁移：教师继续引导学生思考：是否有办法让特斯拉从电火花中走出来？由于学生已经学过静电屏蔽的知识，但联系实际的能力可能并不强。教师可以提示：什么是静电屏蔽？怎么把这个效应用到特斯拉身上，让他能安全走出电火花？学生分小组讨论，然后每个小组展示他们的设计思路和草图，最后教师向学生展示利用特斯拉线圈实际表演的图片，看看表演人员身上的屏蔽服是怎样的，与他们的想法是否一致。

这个教学片段先利用电影情节让学生产生认知冲突，建立起批判性思维倾向。关键是要继续培养学生的批判性思维技能，这就需要结合电影片段的细节，根据所涉及的知识设计教学流程。质疑只是第一步，后面对问题的分析、解决以及帮助学生将知识迁移到新问题的解决中更为重要。所以，不光要让学生敢于质疑，也要切实训练批判性思维技能，多维度培养学生的物理批判性思维。

3.2 灯泡里有电流吗？

(1) 情节分析

特斯拉从电火花走出来后，握住了丹顿的一只手，丹顿手中的钨丝灯泡就亮了，而当特斯拉松开丹顿的手后灯泡就灭了。这个片段也违背物理原理，特斯拉走到地面以后，身上的电荷被大地导走了，特斯拉此时和大地等势，不可能让钨丝灯泡发光。

(2) 实施流程

灯泡发光是学生比较熟悉的情境，可以把这个片段放在静电平衡的教学之前，让学生产生好奇心和求知欲，在讲解完知识点后，教师再引导学生思考电影中的画面是否可能发生，以培养学生的批判性思维。

提出问题：灯泡中有电流通过吗？电影中丹顿握住的灯泡会发光吗？

问题分析：教师先引导学生特别注意观察画面中特斯拉从台子上走到地面以及丹顿手中灯泡发光、熄灭这两个细节，明确电影中要表达灯泡中有电流通过的含义。然后引导学生利用刚刚学过的静电平衡的知识来以小组为单位讨论这个现象会不会发生，讨论完后每人写一份分析报告，这样在培养学生批判性思维技能的同时，也可以评价他们知识掌握的情况。

问题解决：通过上述分析可知，灯泡中没有电流通过，不会发光。

这个片段涉及的物理知识与第一个片段的特点不同，第一个片段更适合作为学生所学知识的拓展延伸，而这个片段非常贴近中学物理教学，教师可以在知识教学中培养学生的批判性思维。物理批判性思维的养成不仅仅是要“破”错误的观点，更重要的是“立”正确的理解思路以及将知识进行迁移，去解决新的问题，因此对学生物理批判性思维的培养需要与物理知识紧密结合。

4 结语

批判性思维能力是物理学习中非常重要的一种能力，利用电影中生动的情境对学生强烈的吸引力，将电影资源合理引入到物理课堂教学中，可以培养高中生的批判性思维，也能提高学生对物理学习的兴趣，加深学生对物理知识的理解。