不只是“酷科学”：课堂上的科幻小说和现实 外文翻译资料

不只是“酷科学”：课堂上的科幻小说和现实

不幸的是，包括许多主修科学在内的学生对于物理学持有着消极态度，他们认可有创造性的教学方法来传授物理课程。比如在现有的课程中融入科幻小说，无论是加入电影还是文章的形式。这个方法在1970年左右就已经被提出，而现在被许多大学和学生已经在课堂上融入了科幻小说、电影。这样做的目的体现在三点：a）增加学生对物理学的兴趣；b）增加学生的想象力；c）确保学生能够清楚的理解物理概念。从他们的对Freedman和Little 1980年的经典论文到最近的作品Dubeck等，Dark,和Smith的实验表明，这些创新性的方法是有效的。我对于科幻小说与现实科学（以科学新闻文献的形式）结合的方法是否对包括了科幻小说也有利很是好奇。下面，我就描绘了我是如何用结合了科幻小说与一篇有关科学主题的文章，去激起学生在令人激动的却又与课程素材有关的新领域中的兴趣。

为什么是科幻小说？现在许多人接受了用科幻小说来吸引学生的这种方法，其中还包括了美国航天局。2011年，美国航天局宣布与科幻小说出版社“Tor”合作，公布《受美国航天局启发的科幻小说》。在2003年的夏天，《Though and Action》（《思想与行为》）杂志上，生物学家Athena Andreadis发表了一篇名为《为什么科学需要科幻小说》的文章。这篇文章回答了“为了建立联系，去寻找科学上各个密不透水的领域之间更大的关系”这个问题，要用想象力去探索更遥远的地方，消除边界。英国物理研究所项目主任Jon Ogborn认为，科幻小说有助于逆转学习物理人数下降的局势。霍金说过，“科幻小说有助于激发想象力和驱散对未来的恐惧”。许多的科学家都认为（根据一个叫Sigma Xi的“非凡科学研究”报告提供的信息）他们自己能成为科学家是因为早期接触了科幻小说。（这个作者就是一个恰当的例子）很明显，美国国家科学基金会十分重视科幻小说。它还资助了一个名为“天空中的钻石”的项目，这个项目通过科幻小说传授天文学知识。AAPT已经知我认知到这个联系：范德比尔特大学的物理学家罗伯特·谢勒在他的课堂上介绍道，他因在电影中使用科幻故事而获得教学奖。

2011年春，为了探索这些可能性，我在弗莱明翰州立大学的微积分物理原理II课程上，我与医学预科、兽医预科、工程预科或生物和化学专业的学生一起进行了一次教学实验。除了个别几个罕见的例外，这些学生在以前的物理课程上都有过极度消极的经历，而且对待科学的课程比一般的学生要更加没有热情。他们先阅读一篇科幻小说：1976年，Bob Shaw写的《往日之光》。在让他们回答一些问题后，去阅读一篇由哈佛大学的物理学家Lene Hau根据实验写的一篇实际的科学文献并回答一些传统问题。我的目的是为了弄清阅读科幻小说是否会影响对实际科学文献的阅读，是否有利于增加学生对科学的兴趣与理解。在2013年春天，我在物理原理II课程上做了很轻微的调整重复这个教学实验。从一所大学的社会科学学科中，我学习到了如何从学生定性的回答编码成定量的回答。在每一种情况，教室规模（分别为13人和19人）太小以至于无法从数据中得出的一般性结论，但是结果任然是有趣的而且还展示了对更大范围的进一步研究的可能性。

《往日之光》是一篇讲述了一段失败恋情的短篇小说。男主和女主驾着车子穿过一片生长着慢速玻璃的乡间。慢速玻璃，一种科幻小说中幻想出来的产物。是一种能够将穿入其中的光减速的物体。以至于光要花十年时间才能穿出这一英寸厚的玻璃。在小说的世界中，慢速玻璃在被暴露在优美的自然环境下许多年后，被安置在城市房屋的墙壁上。这对夫妇遇到了一个种植慢速玻璃的老农，当他们在为一块慢速玻璃协商时，他们感觉到农场里有什么东西不对劲。正是这个奇怪的感觉，成了他们关系中门槛事件。这个故事叙述的十分抒情，它成了证明记忆有着持久力量的，美丽而又悲伤的证明。

自从1999年以来，哈佛大学物理学家Lene Hau，公布了一系列令人震惊的光速实验数据。利用爱因斯坦-玻色子凝聚态，她先将光速降低至每小时35英里，然后在随后的实验中关闭了灯光，最后再次开启灯光。她实验的寓意仍在整理中。但是肯定的是，她的实验不会被写入任何的普通物理学的指导课程的教科书中。

Table I

Table II

结果汇总在表I和表II中。从表I中我们可以看出第一组中（2011的实验）0%的学生与第二组（2013年的实验）中84%的学生对故事有着积极或者极度积极的反应。学生用一些形容词例如“吸引人的”，“令人印象深刻的”，“有意思又令人迷惑的”，“富有想象力的”，“令人着迷的”，“意义深刻的”，和“先令人困惑，再令人惊着迷的”来描述自己的感受。其他口头的，对慢速玻璃的表述，包括“喜欢的”，“十分有趣的”，“奇迹般的应用”，“令人惊叹的可能”，“难以置信的”，“牵强的”。另外，大部分学生正确的计算出穿过四分之一的“十年”慢速玻璃的n值。

表II显示两组中超过90%的学生对Lene Hau研究的科学文章表达了有积极或非常积极的反应，这些口头的话语例如:“非常酷”、“令人惊讶”、“枯燥”、“令人兴奋”、“令人困惑”、“从未想过可能”和“简直太棒了”。总的来说，他们认为同时阅读科幻故事和事实文章是一种积极的体验。一些具体的评论包括:“故事让文章变得更加可信，更加容易理解”，“故事让我在假设层面上进行了更深的思考”，“我喜欢两者的巧合”，“故事让我对文章中的想法产生了兴趣。”大多数学生很好地描述了这篇事实文章中的中心科学思想，两组学生都对课堂上出现更多科幻小说的想法表述赞同，而且有些学生表现的更加热情。

评论包括以下内容:

bull;“让我想到一些其他情况下我不会想到的可能性，”

bull;“激发想象力”，“将想法与现实世界联系起来很重要，”

bull;“传递对科学的热情，”

bull;“不同的展望,”

bull;“增加了对科学兴趣和物质的联系，”

bull;“和生活的其他方面有关”，以及

bull;“帮助我们退后一步，回顾基本概念。”

那些消极的回答：“无法欣赏”这个故事，“感觉文献要好的多”，认为“实际例子更利于理解”，和说这个故事是“有趣的，但是帮助的没有困难多。”

总的来说，学生们大体上对科幻小说与相关的科学文献并排的做法有着积极的反应。

他们展现了更加清晰、更加理解和更加感兴趣(尽管2011年的小组之前有过负面的物理体验)。他们对这篇科学文章感到“惊讶”，一些人发现，事先阅读科幻小说能让他们更深入地欣赏这篇文章，包括思考新发现的潜在用途，以及这思考与他们的个人生活有关的可能。在阅读了科幻小说之后，他们对折射率的概念有了更好的理解，而且大多数都得到了正确的计算。

两组中许多学生情感的回应和参与程度都令作者感到惊讶。在那些最真诚表达他们自己反应的人中，也有一些平常上课十分安静的人（特别是2011年组），这让我看到了他们完全不同的一面。一个特别安静的男同学评论说，这个故事对他最打动他的地方是“对风景的生动描述hellip;hellip;每个人在特定时期的感受。”一名在课堂上比较孤僻的女学生详细描述了她对故事中描述的关系的反应，并表现出了一种复杂的理解，这种理解也延伸到了那篇科学文章，她认为这“相当惊人”。另一名女学生猜测像慢速玻璃这样的技术对心理的影响。2013年组的一名男同学说他“最后几乎哭了”。一些学生以对故事的智慧和激情和技术，详细分析了他们的情感和智力反应。因此，科幻故事似乎为学生开放和参与课堂提供了一种催化剂，并在更广泛的背景下讨论科学和技术。这项研究为教育学提供了有趣的可能性，尽管事实上它只是一个更详细的定量研究的前奏。通过将科幻故事与科学文章相结合，我们似乎可以在智力和情感上都吸引学生——换句话说，我们可以吸引整个人。一个影响情感的科幻故事让科学与社会、心理乃至个人的关注交织在一起，同时把许多人对科学所忽略的“奇迹”放在首位。包括一篇相关的科学文章强调了这些关注和联系，同时巩固概念理解。

也许这是一种可以让学生投入到物理课程的内容，并更深刻地理解它与他们的生活的相关性的方式。2009年AACamp;U对潜在雇主进行的一项研究显示，在现实世界中，毕业生需要具备全面思考的能力，将他们的知识应用到现实情况中，并能够考虑问题的道德层面。在课堂上对精心挑选的科幻故事进行讨论，并配以相关的科学文章，可以帮助学生参与到这样的情景中。

我也可以推测一个更具包容性的，跨学科的物理文化不回避严肃地讨论科学和技术是如何塑造和被我们人类所塑造的(这可能也允许讨论伦理和责任)，这可能会吸引许多不同类型的人，可能包括更多的女性。美国国家科学基金会2001年的一项调查显示，在被调查的科幻小说读者中，男性和女性的人数几乎相等。也许进一步将科学阅读和科幻小说结合起来的实验可以调查性别和种族如何影响学生对这些阅读的反应，以及科幻小说中的性别动态如何影响学生阅读这些故事的方式。

致谢：

我感谢弗雷明汉州立大学卓越学习、教学、奖学金和服务中心(CELTSS)的同事们进行了有益的讨论。我特别要感谢佛罗里达州立大学心理学系的布里奇特·加尔文博士，他帮助我理解了如何编写本文中所描述的学生反应。在2012年4月28日的AAPT新英格兰分部会议上，我们展示了这个演讲的一个版本。

参考文献

1. 弗里德曼和利特尔，《物理学:通过科幻小说教授现代物理学》。J. Phys. 48, 548-551(1980年7月)。

2. 杜贝克等人，“科幻有助于科学教学”，物理学。教案28,316(1990年5月)。参见参考文献7。

3.m·达克(M. Dark)，“在物理学入门中使用科幻电影”。教学43,463(2005年10月)。

4. 史密斯博士(D. Smith)，“通过科幻小说接触非理工科学生”。教学47,302-305(2009年5月)。

5.美国宇航局关于与洋葱网络合作的新闻稿，

http://www.nasa.gov/home/hqnews/2011/aug/hq_11 - 273 _nasa_torforge_books_partner.html。

6. 雅典娜·安德里迪斯，《双螺旋:为什么科学需要科幻小说》，《思想与行动》(Summer2003)，

http://www。nea.org/assets/img/PubThoughtAndAction/TAA_03_02.pdf。

7. 《科幻小说拯救教学》理论物理。World(1998年2月)，http://physicsworld.com/cws/article/news/1998/feb/15/science-fiction-to-the-rescue-of-te

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