用科幻辅助科学教育

2015-10-15

科幻世界 2015年7期

美国人为什么能创作出那么多高质量的科幻小说、科幻电影？难道他们真的是外星人变的吗？最近，一份由美国著名出版商兰登书屋（Random House）出版的《2015年科幻辅助科学教育》的教师参考手册，以电子文档的形式在国内科幻圈流传 —— 这份仅二十页的小册子足以为我们部分揭开美国人的脑洞谜底，也让我们思索，以这样的教育理念来指导国民，又岂止是对制造科幻产品有一点点益处而已呢？

该手册的前言介绍说，社会科学的教育很早就已开始使用故事，自然科学的教育也同样可以用故事来激发学生的兴趣和想象力。“这份指导手册的目的就是为中学的科学教师提供一些具体的实例，帮助他们在课堂上使用具有科学依据的幻想小说。”“阅读科幻小说使学生有机会在创造性的语境里探索科学概念，并想象科学将把我们带向何方。比起仅仅诱使学生学习科学知识而言，激发他们的好奇心可以使他们具有更大的潜力，这是点燃他们探寻之旅的火花，是推进大发现所需要的燃料。”

在美国教育的中学阶段，自然科学并不分列学科，教材只有漂漂亮亮的厚厚一大本，物理、化学、生物甚至天文学、地质学、基因技术等只是分列在“科学”名目下的不同单元，只有最后到十一、十二年级才根据学生的选择，学习进阶程度教授甚至是大学预科的物理、化学、生物等专门课程。

在手册边栏的显著位置上，是一句流传甚广的爱因斯坦的话，或许能为此手册作下绝佳的注脚：“想象力比知识更为重要。因为知识只是局限于我们眼前已知的、能理解的世界，而想象力却能拥抱整个宇宙，包括将会存在的、将能被人类了解和理解的一切的一切。”

该手册将推荐的科幻作品按讨论问题的复杂性和难易程度分别归到不同年级，在简要介绍作品之后，设计了一系列与作品相关的科学问题，然后是一份简要书单，把涉及类似科学概念的其他科幻作品也一一列出，作为深化或分化学习之用。此外，手册还注明了每个系列问题与对应的美国国家教学标准、教学大纲之间的对应关系。从中可以看到，不但有对各类知识点、关键概念的要求，还有对结构与工艺流程的理解、知识综合、科学写作规范、调研与积累知识的能力、表达和传播知识的方式与途径、对科学术语的使用、合作与沟通技巧等等全面的知识能力对应。

手册在前言中还介绍了科幻小说的一些基本常识。比如作者所创造的世界必须具有内在一致性，也就是说，虽然不必是科学意义上可以实现的现实，但故事的世界必须符合其内在的一系列规则，这些规则通常是符合我们对已有的物理、化学、生物等学科的理解的，所以学生在阅读科幻作品时，应该能辨别其中的科学原理。手册举例说，美国公共电视台（PBS）有个叫《聪明不是问题》（It's OK to Be Smart）的节目，把时下最流行的科幻剧集《权力的游戏》里面涉及的科学道理拿出来一一检验讨论，甚为妙趣横生。

值得一提的是，该手册还列出了几个基本的科幻定义，把反乌托邦、蒸汽朋克、赛博朋克等概念都一一作了简要介绍。下面我们就节选手册中的部分内容，以飨读者。

作者：恩斯特·克莱恩

应用年级：11年级～ 12年级

这是一部时代背景设定在近未来的小说。故事发生在2044年。它令人神往地描绘了高级虚拟现实的巨大潜力。作者恩斯特·克莱恩不久前在接受《福布斯》杂志的采访时，曾谈到当前技术的突破和它们可能把我们带往何处（阅读链接：http：//tinyurl.com/ForbesRP1）。本故事讲述一个少年为了在虚拟现实中赢得“复活节彩蛋”而走上的求索之路，小说情节紧凑，颇具阅读快感，是本教学指南中唯一涉及计算机科学的小说，这个领域对当今的高中学生而言可谓独具吸引力。

讨论问题及课外活动

1.请说明小说中描写的全球气候变化带来的冲击及其影响范围。是什么导致了全球能源危机？它如何冲击了社会？你认为到2044年人类可能会真的遇到如此深重的能源危机吗？请以数据支持你的观点。

2.在第26页，韦德沃特解释他发明了一种装置可以给他的设备充电，“连在一起的旧汽车电瓶和动感单车”。请用物理学原理解释此种装置如何运行。

3.沃特描述他是如何准备玩OASIS的（第26页），并在60页给出了系统的细节。请解释该系统涉及的技术是如何发生作用的（比如：触觉技术，视网膜扫描）。当前有多少此类技术存在？

4.英文缩写OASIS代表的是“实质人类中心感官浸入式仿真”（Ontologically Anthropocentric Sensory Immersive Simulation）。请辨析这个系统全名中每个词的词源。关于这个系统的功能，这个词告诉你了些什么？分析其他科学领域里面的名称由来。科学术语是如何产生的？科学名称的词源学研究能揭示有机体或者物体的哪些特点？

5.请说明制造代理化身的编码原理。是什么使它们可以互动？

6. 由于OASIS可以自由接入，小说中的虚拟世界是如何实现盈利的？你认为这种模式可行吗？请说明理由。瑞贝卡·史克鲁特（Rebecca Skloot）在其小说《海拉细胞的不死传奇》（The Immortal Life of Henrietta Lacks）中，提出了生物材料的所有权问题。对于虚拟商品，是否可以提出同样的问题来？请就这些问题作课堂辩论。

7.在计算机编程中，“复活节彩蛋”是什么意思？要在游戏、应用、程序或者网站编入“复活节彩蛋”，会涉及些什么问题？

8.沃特在线上彩蛋狩猎中获得进展之后，他也获得了更高级的装备，可以在OASIS里面使用。阅读小说第191-193页的描写内容，这种技术在目前以这样那样的形式存在多少类型？请说明它们的生效机制。

9.要制造OASIS那样广泛的浸入式系统，最大的困难是什么？你认为这种系统究竟能否被制造出来？人们愿意拿真实经历来置换虚拟经历吗？阐述你的见解。

10.OASIS除了提供娱乐，也提供教育机会。虚拟现实技术或其他类似的技术将可能对课堂体验带来什么样的革命？在推行“虚拟课堂”或者远程教学方面，我们已经走出了哪些步骤？你认为这种学习模式将最终替代传统的课堂吗？

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