在大學(xué)物理教學(xué)中融入人文藝術(shù)元素

胡 蘋

（惠州學(xué)院 廣東省惠州市 516007）

藝術(shù)是一種文化，它通過一些手段或媒質(zhì)從感官角度，通過塑造形象、營(yíng)造氛圍的方式來反映客觀自然界、表達(dá)情感與態(tài)度，屬于人文科學(xué)[1]。物理學(xué)，屬于自然科學(xué)，主要通過數(shù)學(xué)語言描述自然界，力求用簡(jiǎn)潔的語言闡述自然界存在的規(guī)律和模式，幫助人們了解自然[1]。這兩者從表面上看，分屬不同學(xué)科，無論從表現(xiàn)形式，還是產(chǎn)生方式都存在極大的差異化。物理科學(xué)表現(xiàn)抽象的世界，藝術(shù)則闡釋視覺的世界；科學(xué)要求及非常嚴(yán)密的邏輯性，藝術(shù)則側(cè)重于靈感與想象；科學(xué)是理性的，藝術(shù)則是感性的，這些區(qū)別使得兩個(gè)領(lǐng)域看起來是不可能有交集的。但是，縱觀人類發(fā)展的歷史，物理科學(xué)與藝術(shù)從來就是相互影響的，他們相互共同譜寫了人類文明的發(fā)展篇章。正如諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主李政道所說：“科學(xué)與藝術(shù)，猶如一個(gè)硬幣的兩面，它們都源于人類活動(dòng)最高尚的部分，都追求深刻性、普遍性，永恒和富有意義的”[2]。史萊茵也在《藝術(shù)與物理學(xué)》一書中通過分析歷史，追溯了藝術(shù)與物理的背景，提示了藝術(shù)與物理的相關(guān)性。歸根結(jié)底，物理與藝術(shù)都同屬于科學(xué)范疇，都是人類認(rèn)識(shí)世界、改造世界的基礎(chǔ)，都主張通過精確而細(xì)致表達(dá)的方式來理解自然、宇宙，表達(dá)情感，從而構(gòu)建一個(gè)共同的范式。

既然藝術(shù)與物理學(xué)存在著統(tǒng)一性，同時(shí)伴隨著全世界范圍內(nèi)的政治經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的變革與日新月異的現(xiàn)代科技發(fā)展，教育體系的發(fā)展也越來越趨于同質(zhì)化，形成世界范疇的理念，培養(yǎng)具有全面綜合素養(yǎng)的人才成了共同的教育理念之一。但是，目前基于專業(yè)集中發(fā)展的思想嚴(yán)重地影響了高校教學(xué)過程人文素質(zhì)教育的滲透?？茖W(xué)教育與藝術(shù)教育是培育綜合型人才的兩極，只有兩極同時(shí)工作方能實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

本文將結(jié)合藝術(shù)與物理的聯(lián)系以及目前高校大學(xué)物理教學(xué)的現(xiàn)狀，淺談如何將藝術(shù)元素融入教學(xué)，提高教學(xué)效果與質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生的藝術(shù)審美內(nèi)涵。

一、將藝術(shù)元素融入物理課堂教學(xué)

（一）目前高校大學(xué)物理課堂教學(xué)的現(xiàn)狀

大學(xué)物理課程是一門面向理工學(xué)生開設(shè)的必修課程，講授的內(nèi)容從經(jīng)典物理到近代物理，從宏觀領(lǐng)域到微觀領(lǐng)域，不僅包含了物理學(xué)的基本理論， 還涉及了物理在科學(xué)技術(shù)上的應(yīng)用等。本課程開設(shè)的主旨是培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的邏輯與科學(xué)思維方式，幫助學(xué)生建立正確的世界觀，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的綜合能力素質(zhì)。然而，在目前專業(yè)化占上風(fēng)的形勢(shì)下，該門課程的課時(shí)面臨大規(guī)模壓縮，使得這門課程在教學(xué)過程中收到諸多限制，顯露出許多不足。這些不足不僅表現(xiàn)在教學(xué)方法與教學(xué)手段上，而且還表現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容上。單從教學(xué)內(nèi)容方面來看，在實(shí)際的教學(xué)工作中，為了保證課程內(nèi)容的連續(xù)性與完整性，大部分高校在教學(xué)過程中都僅僅是完成教學(xué)大綱規(guī)定的物理概念、知識(shí)、定律，幾乎不涉及人文藝術(shù)知識(shí)的融入。如此教學(xué)的結(jié)果就是導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃，出現(xiàn)學(xué)生不重視、教師無興致的循環(huán)，同時(shí)也在一定程度上違背了培養(yǎng)綜合素質(zhì)的全方位人才的初衷，不利于學(xué)生的個(gè)性發(fā)展[3]。

（二）將藝術(shù)元素融入課堂

針對(duì)目前出現(xiàn)的問題，筆者認(rèn)為可以從教學(xué)內(nèi)容方面入手，改善大學(xué)物理課程的教學(xué)。在教學(xué)內(nèi)容中引入人文藝術(shù)元素，不僅將看似獨(dú)立的“理工”與“人文”相結(jié)合起來，同時(shí)也充分尊重了人才成長(zhǎng)規(guī)律，也讓學(xué)生個(gè)體的個(gè)性化發(fā)展得到充分的空間。在高校學(xué)生綜合素質(zhì)的培育中，藝術(shù)素養(yǎng)不僅體現(xiàn)在"清新典雅"的審美品格、豐富的人文情感體驗(yàn)上，而且體現(xiàn)在創(chuàng)新思維的發(fā)展、創(chuàng)造能力積累的人生修養(yǎng)上。將藝術(shù)元素融入教學(xué)活動(dòng)中，在拓寬學(xué)生視野、提高情操、激發(fā)靈感、活躍思維等方面都能起到積極而且深遠(yuǎn)的影響，使得學(xué)生人格更加健全，形成大學(xué)文化育人的體系。下面就具體從三個(gè)方面提出將藝術(shù)元素融入《大學(xué)物理》課堂教學(xué)。

1.科學(xué)與藝術(shù)發(fā)展同宗同源

藝術(shù)與物理從發(fā)展之初，他們就不是獨(dú)立的，它們是人類認(rèn)識(shí)世界的平行愿景。從起源和發(fā)展歷史上來講，偉大的藝術(shù)家，偉大的科學(xué)家，他們都通過創(chuàng)作的方式去探究現(xiàn)象背后永恒的東西，這種創(chuàng)造是對(duì)自然的反應(yīng)與加工[4]。兩者相互滲透、交叉融合，物理學(xué)的研究推動(dòng)著各種藝術(shù)的繁衍與發(fā)展，同時(shí)藝術(shù)又推動(dòng)著物理學(xué)家從不同的認(rèn)知角度、方向去探究自然與總結(jié)規(guī)律。例如，梵高的《星月夜》與天文學(xué)，斐波那契數(shù)列和蜂窩分型藝術(shù)，黃金比例和美術(shù)設(shè)計(jì)等等。藝術(shù)與跟科學(xué)一樣，都同屬于人類認(rèn)識(shí)活動(dòng)。愛因斯坦的相對(duì)論通過數(shù)學(xué)語言表現(xiàn)，是對(duì)世界的一種認(rèn)識(shí)；那么畢加索對(duì)人物和器具通過繪畫的方式呈現(xiàn)，同樣也是對(duì)世界一種認(rèn)識(shí)。不論這兩種認(rèn)識(shí)是分屬于感性思維還是理性思維上，也不論他們之間的區(qū)別何在，但是它們都是對(duì)世界認(rèn)識(shí)的方式。

藝術(shù)家與物理學(xué)家都嘗試通過不同的方式、角度去認(rèn)識(shí)世界，理解自然。在教學(xué)中，教師可結(jié)合物理學(xué)發(fā)展情況，將它與藝術(shù)結(jié)合起來，從而將看似分裂的兩個(gè)個(gè)體聯(lián)系起來。

2.物理學(xué)與藝術(shù)的共同之處

物理學(xué)的內(nèi)容，總結(jié)起來就是三個(gè)方面：時(shí)間、空間和光。而藝術(shù)也可以概括成這三個(gè)方面，通過不同的表現(xiàn)手法，從不同的角度，融入時(shí)間、空間、光這三個(gè)元素，從而達(dá)到情感的體現(xiàn)。古語云“四方上下謂之宇，古往今來謂之宙”，這句話對(duì)宇宙做了一個(gè)很精辟的描述，而宇宙中最基本的三個(gè)元素：空間、時(shí)間和光，又都是科學(xué)家與藝術(shù)家創(chuàng)作的共同基礎(chǔ)，它們的存在伴隨著人類文化的共生與共存。

科學(xué)家對(duì)于時(shí)空觀的認(rèn)識(shí)源于哲學(xué)家，其中具有代表性的集科學(xué)家與哲學(xué)家雙重身份的亞里斯多德、畢達(dá)格拉斯，歐幾里得，他們都創(chuàng)造了時(shí)空觀，同時(shí)也深深地影響著藝術(shù)作品的創(chuàng)作[4]。 如歐幾里得在《幾何原本》中提出，世間萬物皆可用直線、圓來構(gòu)造，空間是由直線構(gòu)成的。縱觀古今的藝術(shù)作品，無疑在所有的藝術(shù)作品中，不論其表現(xiàn)形式，其最基本的構(gòu)成元素都是用直線和圓，使得作品展現(xiàn)出和諧、理性的美。其中，比較著名的建筑設(shè)計(jì)金字塔便是直線元素呈現(xiàn)的代表性作品之一。金字塔設(shè)計(jì)完美巧妙，至今仍是許多學(xué)者探究的課題。可以說，金字塔的設(shè)計(jì)是非?？茖W(xué)的，運(yùn)用了線條與圓形，巧妙地將磚塊一塊一塊網(wǎng)上堆疊，而無需任何粘合劑。歷經(jīng)數(shù)千年的風(fēng)霜洗禮，仍然屹立不倒，經(jīng)受住了時(shí)間與空間的雙重考驗(yàn)，堪稱建筑設(shè)計(jì)藝術(shù)的巔峰之作。

而關(guān)于光的描述，物理學(xué)家認(rèn)為光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，自然界中的速度之王是光速，任何其他物體或粒子的運(yùn)動(dòng)速度既不可能超越光速。自然界中美麗紛呈的顏色與動(dòng)植物，將光演繹的淋漓盡致。在藝術(shù)創(chuàng)作領(lǐng)域，藝術(shù)家們對(duì)光的理解與應(yīng)用，創(chuàng)造出了經(jīng)久不衰、美妙絕倫的藝術(shù)作品。如達(dá)芬奇這位全才對(duì)光線的處理，成就的名作《蒙娜麗莎的微笑》。在這幅作品中，達(dá)芬奇從科學(xué)的角度，考慮到觀察者眼部神經(jīng)的特點(diǎn)，將人物面部的不同部位創(chuàng)造性的利用上光影效果，從而實(shí)現(xiàn)神秘的“夢(mèng)娜麗莎”。從古希臘的文藝發(fā)展之初，藝術(shù)家們就將光的直線傳播原理充分應(yīng)用，隨著藝術(shù)與科學(xué)的發(fā)展，藝術(shù)史上發(fā)生了兩次科學(xué)性的革命——將透視學(xué)、解剖學(xué)應(yīng)用到藝術(shù)創(chuàng)作中以及照相技術(shù)的誕生[5]，這些變革都是在藝術(shù)創(chuàng)作領(lǐng)域?qū)鈱W(xué)知識(shí)的應(yīng)用，從而在視覺藝術(shù)層面將藝術(shù)與物理學(xué)結(jié)合的更加緊密，兩者之間實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一與和諧的局面。

3.中國(guó)古詩詞與物理學(xué)

中國(guó)是一個(gè)詩詞王國(guó)，詩詞是中華五千年文化的精髓，是藝術(shù)的一個(gè)重要分支。古代名家憑借他們的聰慧的才智，將許多物理知識(shí)融入到了詩詞當(dāng)中，非常巧妙地將文化的魅力滲透到人們的生活。

在物理教學(xué)過程中，我們根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，挖掘不同的藝術(shù)題材，將兩者有機(jī)地結(jié)合起來，不僅可以給學(xué)生帶去藝術(shù)的熏陶，也可以提高學(xué)生的興趣，活躍他們的思維，強(qiáng)化物理概念，讓學(xué)生學(xué)有所用，提高教學(xué)效果[6]。

在大學(xué)物理力學(xué)篇中，講述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與參照系這一部分內(nèi)容時(shí)，我們可以適時(shí)地引入毛澤東的一句著名詩詞“坐地日行八萬里，巡天遙看萬千河”[7]?！白亍北砻饔^察者所處參照系為地面，同時(shí)也說明觀察者其實(shí)是相對(duì)地球靜止，隨著地球一起自轉(zhuǎn)，同時(shí)地球又繞著太陽公轉(zhuǎn)，才有“日行八萬里”。又如，李白在《望天門山》中寫道：“兩岸青山相對(duì)出，孤帆一片日邊來”，在這一句詩中，也蘊(yùn)含了“對(duì)同一運(yùn)動(dòng)不同描述”的物理知識(shí)。本來青山相對(duì)于地面是靜止的，但是變換參照系---運(yùn)動(dòng)的船，則青山是運(yùn)動(dòng)的；而在描述運(yùn)動(dòng)的孤帆時(shí)則選擇了河岸作為參照系。在這兩句優(yōu)美的詩句中，作者將參照系的選取對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述形容的非常生動(dòng)，既給人們創(chuàng)造了如畫一般的意境，又蘊(yùn)含了物理知識(shí)。 同樣在講述分子熱運(yùn)動(dòng)中，我們可以引入南宋詩人陸游的《村居山喜》中的“花氣襲人知驟暖，鵲聲穿樹喜新晴”。這句詩文字描述的是春暖花開、鶯歌燕舞的鄉(xiāng)村美景，而仔細(xì)研究，不難發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)含了“分子運(yùn)動(dòng)”的物理知識(shí)。在講解分子運(yùn)動(dòng)的平均自由程與碰撞頻率，其中講到溫度與分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度之間的關(guān)系，花朵分泌的芳香油在高溫的作用下，加速擴(kuò)散，便有“花氣襲人知驟暖”。

仔細(xì)挖掘，不難發(fā)現(xiàn)中國(guó)古詩詞中有很多詩句中都蘊(yùn)含豐富的物理知識(shí)[6]，利用古詩詞講解物理知識(shí)，既可充分將比較枯燥的物理概念、定理等轉(zhuǎn)化為生動(dòng)、豐富、形象的詩詞，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)又能利用物理知識(shí)去解釋詩詞中所描繪的場(chǎng)景，讓學(xué)生學(xué)以致用，拓展與訓(xùn)練學(xué)生的思維能力。

二、結(jié)束語

本文從目前高校的育人目標(biāo)與大學(xué)物理教學(xué)的現(xiàn)狀出發(fā)，分析了為什么要將藝術(shù)元素引入課堂，同時(shí)又舉例分析了如何將藝術(shù)元素融入到教學(xué)過程中。在大學(xué)物理教學(xué)中，將藝術(shù)元素引入大學(xué)物理教學(xué)不僅提高教學(xué)效果，還能實(shí)現(xiàn)多方位育人的教育目標(biāo)。