在中小学,教师要向孩子们介绍那些抽象的科学概念、工程术语、技术名字、数学运算,真不是一件容易的事情。试试看,你怎么跟你的那些小家伙们解释神经生物学、纳米技术、土木工程、区块链、大数据和人工智能?如果还想让孩子们对STEM(科学、技术、工程、和数学)感到很痴迷,那简直就是难上加难啦!

但是,如果我们把电影大片中的片段运用到我们的STEM课堂教学之中,我想不但可以很好滴激发学生的兴趣,而且也可以受到意想不到的效果。无论是来自好莱坞电影中的涉及引力概念的短片,还是突出工程师作品的长篇纪录片,都可以说是难得的STEM素材,教师将这些影片融入课程中,可以帮助孩子们将他们在课堂上学到的东西与全世界联系起来。只要教师运用得当,这些电影片段,除了帮助学生进一步深化理解,强化主题,引发讨论,还会激发创造。

在 Edcircuit网站上,发布了Danny Wagner 在 Common Sense Education上为STEM课程精心挑选出来的十部精彩电影,这些影片展示了在学校、家庭和工作场所以及其他领域涉及到的基本的STEM技能。

这实在是一线教师急需的资源啊!不仅如此,这每一部电影啊,作者还非常贴心地给出了教师教学应用建议。

1、《乐高大电影》(The Lego Movie,小学一年级及以上)

这个热闹的拯救世界的故事吸引了我们所有人。影片中,随着英雄们开始他们的建筑之旅,创造性的工程解决方案可以说是比比皆是。

【教师提示】:让学生确定电影中的工程设计过程。 将一些乐高积木带入课堂(或使用Minecraft),并让学生为常见问题开发解决方案、创建原型、测试设计、并不断迭代他们自己的设计。学生可以记录他们的发现并分享创意过程中的点点滴滴。

【讨论问题】:电影中的哪些创作是你最喜欢的,为什么?在需要快速做出决策的时候,现实生活中的工程师如何改变影片中的设计流程?电影中的角色如何展示他们的团队合作?为什么这种团队合作对工程师非常重要?

2、《大英雄6》(Big Hero 6, 小学二年级及以上)

在这部由迪士尼同名漫画改编的电影中,为了加入他哥哥所在的大学机器人项目,一位14岁的天才发明了一款特殊的微型机器人。之后,一群英雄联合起来,运用他们在化学和工程方面的优势,战胜一个狡猾的恶棍,拯救整个城市。

【教师提示】:尝试一些由电影制片人所提供的实验。从那里,要求学生在他们的学校或社区选择一个问题,并通过团队合作,利用他们独特的才能,开展头脑风暴、设计和构建解决方案。

【讨论问题】:讨论问题:这些工程解决方案和发明是如何帮助 – 有时甚至会伤害人类呢?你有哪些技能可以帮助球队克服障碍? 在影片中,哪些事件或特征为每个角色的创造力增光添彩? 创造力总是正面的吗?

3、《梦想之大:构建我们的世界》( Dream Big: Engineering Our World,小学二年级及以上)

这部纪录片重点介绍了来自不同背景的工程师 – 其中许多是女性 – 以及他们正在设计的项目,从防震结构到发展中国家的人行天桥。

【教师提示】:在学校中使用有关工程和机器人俱乐部的强大故事来激励学生加入(或创建)他们自己的俱乐部。让学生研究目前正在进行的来自世界各地的其他一些工程项目,并讨论他们可能具有那些全球影响。 另外请务必查看电影的教育指南。

【讨论问题】:工程是如何影响我们每个人的日常生活的?随着技术变得越来越普遍,工程师应该如何适应今天的技术社会?在你看来,在这部影片中,为什么突出了很多女性工程师?为什么这种多样性非常重要?为什么?

4、《隐藏人物》(Hidden Figures,小学4年级及以上)

这个发生在20世纪50年代和60年代的真实故事,这个非常励志的非裔美国女性在美国航空航天局(NASA)的真实故事告诉我们,在反种族歧视的斗争中,革命与反抗是必要的,因为这可以帮助那些受到种族歧视的人们赢得外部权利的胜利,但是,真正的尊重,还是需要实力与才华才能赢得的。

【教师提示】:制作影片的教育指南:让学生构建并解算自己的数学方程,来描述行星的轨迹,或者使用计算机模拟,来模拟牛顿的第二运动定律。 谈论技术如何使这些计算变得更加容易。

【讨论问题】:技术对人类所曾经拥有的角色产生了哪些正面的和负面的影响? 在20世纪50年代和60年代,在STEM领域,性别扮演着什么样的角色? 这些角色今天究竟改变了多少?

5、《水下梦想》(Underwater Dreams,小学4年级及以上)

这部纪录片讲述了一个来自低收入家庭的高中生机器人团队的故事,该团队接受了包括麻省理工学院在内的大学生团队参加的水下机器人大赛。

【教师提示】:向学生介绍他们可以构建的机器人,如Sphero,littleBits Invent和Cue。 让学生团队一起工作,专注于设计过程并完成挑战。 当你在学校读书的时候,为什么不在你的学校开始创建或推广一个机器人俱乐部呢?

【讨论问题】:这个团队中的孩子们是如何克服这些巨大困难与障碍的? 是什么让水下机器人技术成为今天这样一个具有挑战性的议题的?除了通过机器人俱乐部之外,还有什么其他方式可以在课堂外进行STEM活动?

6、《阿波罗13》(Apollo 13,小学6年级及以上)

这部影片讲述了1970年发射升空的阿波罗13号飞船在飞往月球的过程中,发生爆炸事故,三名宇航员——詹姆斯·洛威尔、弗莱德·海斯与杰克·斯威格特经历重重考验,九死一生回到地球的故事。这部影片突出展示了宇航员所面临的技术问题,以及他们所启发的一些自己动手解决问题的解决方案。

【教师提示】:使用火箭发射和重新进入场景来模拟物理概念。让学生建造,或者为自己的火箭编写程序代码,创建期刊来记录创建成功发射所需的各种小调整和迭代。提示:与Kerbal Space Program等游戏配合使用,效果更好。

【讨论问题】:自20世纪60年代以来,技术发生了哪些变化? 今天,美国航空航天局(NASA)应该将其工作重点放在太空探索的哪些地方? 这部电影讲述了工程师的哪些角色?以及这些工程师使用了哪些普通物品来解决高度技术性问题的能力?

7、《星际穿越》(Interstellar,小学6年级及以上)

作为科幻片,《星际穿越》无疑是非常优秀的。在这部影片中,对虫洞、黑洞、时间旅行、五维空间等概念几乎没有硬伤的运用实在精彩至极,不仅如此,这部影片嗨深刻地对人性进行了考察,对爱进行了深入地讨论。在这部科幻片中,有足够多的、真实的科学元素,让英雄们为寻找适合可居住的行星。

【教师提示】:在看过教育者指南和一些TED-Ed课程后,让学生讨论错误观念,并分析影片中某些科学问题的准确性。学生们可以围绕什么是事实、什么是可能的、什么是不可实现的等议题展开辩论。

【讨论问题】:什么技术问题阻碍了人类从星际穿越中返回地球? 如果你正在建造自己的太空旅行机器人伴侣,在你看,什么品质是最重要的? 观众有什么方法可以将科幻电影中的事实与幻想区分开来?

8、《火星人》(The Martian,小学6年级及以上)

这部科幻类太空惊悚片介绍的是一名被困在火星上的宇航员,他必须运用真正的科学原理,来解决他通向安全的道路的故事。

【教师提示】:让学生知道,这是一部关于冒险和创造性的电影,故事虽然是虚构的,但是,它植根于科学事实。 让学生看看电影中主角的一些创作:导航六分仪、他的马铃薯农场、或他用火箭燃料所制造的水。 接着,设计一节课,向学生提供一套有限的工具、设定目标和一些具体的限制条件,然后,看看他们可以创造出推出哪些创新的DIY项目。

【讨论问题】:什么是十六进制系统?为什么语言在科学和数学中是如此之重要?对这部电影的主角来说,保留日志有多重要? 我们为什么还没有技术去登录火星?

9、《如果你建造了它》(If You Build it, 7年级及以上)

 如果你想向学生们展示,让他们意识到,他们自己有才华和能力来做出改变?那么,就带领他们一起来观看这部纪录片吧!在这部纪录片中,10位高中生为他们所在的农村社区设计和建立一个新的农民市场。

【教师提示】:孩子们不仅会受到学生能力的启发,还会受到他们的行为的感召。利用这种情绪让孩子们走出教室,进入他们自己的社区。让你的学生去找邻居访谈、收集数据、并开展跨课程项目的学习任务来解决问题。教你的学生必要的技能来建立一些东西,然后让他们自由创建。

【讨论问题】:在整部电影中,你注意到了哪些工程过程? 有哪些比其他一些更加成功?如果您想在学校推动变革,您可能会遇到什么障碍?

10、《模拟游戏》(The Imitation Game,7年级及以上)

在第二次世界大战期间,在这部关于英国政府企图破解德国谜码的历史剧中,密码学家和数学家占据领先地位。

【教师提示】:通常,人们觉得总是缺乏一种以有意义的方式将好莱坞电影融入数学的方法。教师可以利用利用孩子们对这部电影的兴趣,在学校来举办一场密码破解挑战赛。 或者,使用密码,来作为对矩阵单位的介绍。 你也可以让孩子们研究其他一些例子,在那里,STEM技能帮助人们塑造了重大历史事件。

【讨论问题】:今天的计算机能否通过图灵测试,来确定智能水平? 为什么我们通常会看到更多关于生物学家或工程师的电影,而不是数学家的电影和故事?

特别鸣谢!感谢作者 Danny Wagner,也特别感谢  Common Sense Education(www.commonsense.org),感谢 Edcircuit (www.edcircuit.com)。