高中物理教學(xué)與西方美術(shù)的融通*

蔡千斌

(溫嶺市新河中學(xué) 浙江 臺(tái)州 317502)

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物理·科學(xué)·文化

高中物理教學(xué)與西方美術(shù)的融通*

蔡千斌

(溫嶺市新河中學(xué) 浙江 臺(tái)州 317502)

提出了在“高中物理學(xué)史、物理概念、物理規(guī)律、物理方法、物理前沿”的教學(xué)中同西方美術(shù)相互融通的教學(xué)思路，為高中物理教師的課堂教學(xué)提供了別樣的教學(xué)方式，為高中學(xué)生的物理學(xué)習(xí)提供了嶄新的學(xué)習(xí)途徑.

高中 物理教學(xué) 西方美術(shù) 融通

1 高中物理教學(xué)內(nèi)容與西方美術(shù)有交集

物理求真，藝術(shù)尚美.高中物理與西方美術(shù)似乎是八竿子都打不到一塊的東西.可是，仔細(xì)梳理高中物理中的物理學(xué)史、物理概念、物理規(guī)律、物理方法、物理前沿，卻發(fā)現(xiàn)一些西方美術(shù)作品同它們之間有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系.因此，我們完全有理由說(shuō)，高中物理的一些教學(xué)內(nèi)容同西方美術(shù)作品之間存在著交集.這樣，問(wèn)題就來(lái)了，“當(dāng)高中物理與西方美術(shù)交會(huì)時(shí)，西方美術(shù)會(huì)給我們的高中物理教學(xué)帶來(lái)什么樣的影響，我們?cè)撊绾稳ト诤?，如何去貫通，高中物理與西方美術(shù)的融通之道又在哪里呢？”這些問(wèn)題就擺在了我們的面前.本文就“西方美術(shù)對(duì)高中物理教學(xué)的作用”和“高中物理與西方美術(shù)的融通之道”發(fā)表自己的一些看法.

2 西方美術(shù)對(duì)高中物理教學(xué)起促進(jìn)作用

在高中物理教學(xué)中恰當(dāng)?shù)匾胛鞣矫佬g(shù)，能對(duì)高中物理教學(xué)起促進(jìn)作用.

2.1 西方美術(shù)對(duì)物理學(xué)史的描繪升華了物理學(xué)精神

一些西方美術(shù)對(duì)物理學(xué)史的藝術(shù)描繪，能很好地體現(xiàn)物理學(xué)史上人物的研究精神.課堂中，教師適時(shí)地引入這些美術(shù)作品，能讓我們的學(xué)生充分地感受到物理學(xué)的精神，在心靈上受到良好的熏陶.在圖1所示的局部放大圖中，左首老者為柏拉圖，右首青年是他的學(xué)生亞里士多德.柏拉圖系唯心主義的創(chuàng)始人，圖中的他一手指天，仿佛在告訴我們，哲學(xué)是洞悉天地之間智慧的學(xué)問(wèn)，理念世界是真實(shí)的世界.亞里士多德系唯物主義的創(chuàng)始人，圖中的他手掌朝下，似乎在說(shuō)，不，不，現(xiàn)實(shí)世界才是真實(shí)的世界.二人所指方向不同，意味著他們的哲學(xué)取向不同.圖1印證了亞里士多德的一句話，“吾愛(ài)吾師，吾更愛(ài)真理.”物理中，最早研究運(yùn)動(dòng)的亞里士多德為今天的學(xué)生做了很好的榜樣：我們不僅要尊敬老師，而且要追求真理；我們不能盲目地追隨自己的老師；追求真理才是我們唯一的價(jià)值取向.

圖1 拉斐爾油畫《雅典學(xué)院》及局部放大圖

2.2 西方美術(shù)對(duì)物理學(xué)家的描繪凸顯了物理的力量

一些西方美術(shù)在不經(jīng)意間對(duì)物理學(xué)家的藝術(shù)描繪反而凸顯了物理學(xué)科的巨大力量.如圖2所示，赤裸的牛頓手拿圓規(guī)坐在漆黑的海底一角用圓規(guī)在丈量著什么.畫家本在諷刺牛頓，一張薄紙上的幾個(gè)公式怎么能描述這個(gè)廣闊的世界呢？事實(shí)上，牛頓提出的牛頓三大定律解決了宏觀現(xiàn)象中力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，牛頓提出的萬(wàn)有引力定律將天上的天體與地面上的物體聯(lián)系在一起，發(fā)現(xiàn)天體間的引力與地面上物體間的引力都遵循著共同的引力規(guī)律，突破了人類對(duì)于天體認(rèn)識(shí)的神秘感.今天的我們?cè)谟^賞畫作時(shí)，不必再去揣摩畫家當(dāng)年的作畫本意，而應(yīng)當(dāng)賦予畫作新的意蘊(yùn).牛頓死后，蒲柏在紀(jì)念牛頓的詩(shī)句中深情地寫道，“Nature and nature′s laws, hidden in the dark. God said, let Newton go! so, all becomes bright.”在這里，詩(shī)人蒲柏對(duì)牛頓的評(píng)價(jià)恰好給畫作做了最好的注釋：牛頓的出現(xiàn)，使得原本漆黑的世界到處充滿了光明，布萊克的畫作反而反映了物理學(xué)的偉大力量.

圖2 布萊克版畫《艾薩克·牛頓》

2.3 西方美術(shù)暗合物理規(guī)律激發(fā)著學(xué)生的創(chuàng)造思維

西方藝術(shù)家在對(duì)藝術(shù)表達(dá)形式的探索中，所作的一些美術(shù)作品暗合著物理學(xué)規(guī)律.教師展示這些藝術(shù)作品，讓學(xué)生在欣賞藝術(shù)作品中將所隱藏的藝術(shù)思想同高中物理思想聯(lián)系起來(lái)，不僅能更好地理解物理知識(shí)，而且能更好地領(lǐng)會(huì)物理與藝術(shù)的共通之處，有利于培養(yǎng)出富有創(chuàng)造力的物理學(xué)人才.

如圖3所示，正中的白色區(qū)域?yàn)殚T，門中走出兩個(gè)奴隸.如換個(gè)角度看，門形的白色區(qū)域加上正中的兩個(gè)奴隸剛好又組成了一個(gè)伏爾泰的半身像.這就是達(dá)利在繪畫中所創(chuàng)造的“雙重意象”技法.我們看到的既是伏爾泰頭像，又是門中的兩個(gè)奴隸.巧合的是，高中物理中有著類似的例子，比如“波粒二象性”.“光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性”、“實(shí)物粒子既具有波動(dòng)性，又具有粒子性”的物理思想與達(dá)利的“雙重意象”藝術(shù)思想達(dá)到了完美的統(tǒng)一.

圖3 達(dá)利油畫《奴隸市場(chǎng)上失蹤的伏爾泰半身像》

3 高中物理與西方美術(shù)的融通之道

在高中物理教學(xué)中，廣大教師應(yīng)將高中物理教學(xué)內(nèi)容與西方美術(shù)作品有機(jī)融合，相互打通，使西方美術(shù)作品隨時(shí)為高中物理教學(xué)所用.尋找高中物理與西方美術(shù)的融通之道，就是高中物理教師的一項(xiàng)重要工作.筆者發(fā)現(xiàn)，在物理學(xué)史、物理概念、物理規(guī)律、物理方法、物理前沿的教學(xué)上均可實(shí)現(xiàn)“高中物理與西方美術(shù)的融通”，下面就這5個(gè)方面談?wù)劰P者的一些做法.

3.1 與西方美術(shù)融通的物理學(xué)史教學(xué)

一些西方美術(shù)利用藝術(shù)的手段生動(dòng)地再現(xiàn)了物理學(xué)史中的某些重要時(shí)刻，為我們的物理學(xué)史教學(xué)提供了極其精彩的教學(xué)素材.可惜，它們很少被我們好好地加以利用.很多時(shí)候，我們教師視而不見(jiàn)，提也不提它們.實(shí)際上，我們好好地利用這些西方美術(shù)的話，能讓學(xué)生真切地體會(huì)到物理學(xué)家的研究方法和深刻思想，并且激發(fā)起學(xué)生“親近物理”的種種情愫，對(duì)我們的教學(xué)有百利而無(wú)一害.比如，在“伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究”的教學(xué)中，教師展示圖4，然后設(shè)計(jì)如下4個(gè)問(wèn)題，讓學(xué)生在品圖中思考，收到的效益是不言而喻的.

圖4 油畫《伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)》及局部放大圖

(1)伽利略明明要研究的是小球的落體運(yùn)動(dòng)，圖中的他怎么卻去研究小球沿斜面向下的運(yùn)動(dòng)了？

(2)伽利略從理論上推導(dǎo)出“小球的速度與時(shí)間成正比，即通過(guò)的位移與時(shí)間的平方成正比”.在他的那個(gè)年代，能否測(cè)量通過(guò)某一段位移所用的時(shí)間呢？如果不能，他需要怎樣來(lái)驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論？

(3)伽利略是怎么從“小球沿光滑斜面向下運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”出發(fā)，逐步推導(dǎo)出“小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”的？

(4)根據(jù)這幅油畫，你能說(shuō)出伽利略當(dāng)時(shí)研究物理的方法嗎？

3.2 與西方美術(shù)融通的物理概念教學(xué)

在有些物理概念的教學(xué)中，教師如恰當(dāng)?shù)匾胛鞣矫佬g(shù)作品，既能印證物理概念，還能深化物理概念，更重要的是還能打破學(xué)生的前概念.比如，在“多普勒效應(yīng)”的教學(xué)中，教師問(wèn)，“我們知道草地的顏色是綠的或是黃的，你能想象出草地的顏色是其他顏色，比如紅色的嗎？”學(xué)生大惑不解.接著，教師出示高更的畫作，如圖5所示.畫作的右上方是一片紅色的草地，草地上有一個(gè)身長(zhǎng)雙翼的天使同一個(gè)地球上的人在廝打搏殺.草地怎么會(huì)是紅色的？這一問(wèn)題沖撞著學(xué)生的前概念.教師指出，多普勒效應(yīng)不僅適用于聲波，也適用于其他波，比如光波.在愛(ài)因斯坦的相對(duì)論里，當(dāng)光遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，觀察者接收到的光的頻率將減小，波長(zhǎng)將增大，光的顏色將向紅色的一端偏移，此時(shí)人們就會(huì)見(jiàn)到紅色的草地了.因此，高更的畫作在相對(duì)論的時(shí)空觀里是可以存在的.后來(lái)，人們還根據(jù)光線的“紅移”現(xiàn)象測(cè)出了星體遠(yuǎn)離地球的速度.當(dāng)然，如果星體接近地球時(shí)，人們將會(huì)看到這一星球發(fā)出的光線發(fā)生了“藍(lán)移”現(xiàn)象.

圖5 高更油畫《布道后的幻影》

3.3 與西方美術(shù)融通的物理規(guī)律教學(xué)

首先，在西方美術(shù)史中，一些并不清楚物理理論的藝術(shù)家，用他們前衛(wèi)的藝術(shù)理念創(chuàng)作的藝術(shù)作品能為我們正確地詮釋物理學(xué)的基本規(guī)律.教師一旦在教學(xué)中引入這些藝術(shù)作品，在學(xué)生的頭腦中將會(huì)留下深刻的不可磨滅的印象，甚至是一輩子都不會(huì)忘懷的印象.因?yàn)椋@一印象不僅僅是藝術(shù)的，當(dāng)然也是物理的，更為準(zhǔn)確地說(shuō)是二者的絕佳組合.比如，在相對(duì)論的教學(xué)中，教師出示馬格里特的畫作如圖6所示，學(xué)生驚訝于我們?cè)趺茨芸吹奖硨?duì)我們的人臉呢？教師在推導(dǎo)了“尺縮效應(yīng)”后，指出“當(dāng)我們以光速前行時(shí)，由于尺縮效應(yīng)的存在，我們所觀察到的前與后將變成一體.此時(shí)，我們會(huì)同時(shí)看到人的后背及人正面的臉龐.”并且，由于相對(duì)論效應(yīng)，我們看到的只是白、黑、灰、褐色.圖中確實(shí)只用了這4種顏色.你看，一個(gè)不懂相對(duì)論的畫家，用他前衛(wèi)的藝術(shù)理念為我們正確地詮釋了深?yuàn)W的相對(duì)論理論.

圖6 馬格里特畫作《溫室》

圖7 埃舍爾版畫《瀑布》

其次，西方美術(shù)作品中存在的物理悖論會(huì)引發(fā)學(xué)生的質(zhì)疑問(wèn)難.一些西方藝術(shù)家利用數(shù)理中的悖論思想創(chuàng)作了大量的美術(shù)作品，它們有悖于物理理論.引入這些作品，旨在激發(fā)學(xué)生去質(zhì)疑問(wèn)難.讓學(xué)生在質(zhì)疑問(wèn)難中去澄清物理規(guī)律，去運(yùn)用物理規(guī)律，這樣做，能加深學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的深層理解.當(dāng)然，這也是對(duì)物理規(guī)律學(xué)以致用的一個(gè)表現(xiàn).比如，在教到機(jī)械能守恒定律時(shí)，教師引入埃舍爾的《瀑布》畫作如圖7所示.讓學(xué)生觀察畫作后，思考：這一畫作有何不同尋常之處，請(qǐng)從物理學(xué)的角度來(lái)評(píng)論一下它在現(xiàn)實(shí)生活中存在的可能性.

3.4 與西方美術(shù)融通的物理方法教學(xué)

一些西方美術(shù)作品中的思想方法同物理學(xué)中的思想方法如出一轍.在高中物理教學(xué)中，教師結(jié)合要講解的物理學(xué)思想方法，適時(shí)地介紹西方美術(shù)作品，是對(duì)高中物理思想方法的一個(gè)有益的必要的補(bǔ)充，能起到強(qiáng)化高中物理思想方法的作用.比如，高中物理中涉及的“頻閃照相機(jī)”學(xué)生就難以見(jiàn)到，但“頻閃照相”的思想方法是必須要掌握的.所謂“頻閃照相”就是每隔一定的時(shí)間拍一次照片——教師如果僅僅這樣告訴學(xué)生是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的.因?yàn)樵趯W(xué)生的前概念中，常見(jiàn)的拍照是每拍一次就在新的一張底片上曝光一次.而“頻閃照相”是多次拍照均在同一張底片上曝光的.如何突破學(xué)生的這一前概念呢？這個(gè)好辦，西方美術(shù)中就有類似“頻閃照相”的做法.教師只要出示圖8所示的畫作，不用教師多言，學(xué)生就能從藝術(shù)作品中感受到“頻閃照相”的物理思想.引入西方美術(shù)的高中物理教學(xué)避免了“頻閃照相”中只有抽象的小球在空中下落的畫面，增加了具體的人物走下樓梯的形象，使學(xué)生的學(xué)習(xí)變得更為活潑生動(dòng).

圖8 杜尚畫作《下樓梯的裸女(作品二號(hào))》

3.5 與西方美術(shù)融通的物理前沿教學(xué)

在物理學(xué)前沿的教學(xué)中，同樣能引入西方美術(shù)來(lái)幫助學(xué)生理解我們周圍的物質(zhì)世界.比如，在《原子核的人工轉(zhuǎn)變》教學(xué)中，約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)了放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了正電子.教師指出：

(1)約里奧·居里夫婦正電子的發(fā)現(xiàn)，證實(shí)了狄拉克“存在反粒子”的預(yù)言.

(2)既然負(fù)電子有對(duì)應(yīng)的反粒子正電子，那么質(zhì)子有無(wú)對(duì)應(yīng)的反粒子——反質(zhì)子呢？

(3)如果以此類推，我們周圍的物質(zhì)有無(wú)對(duì)應(yīng)的反物質(zhì)存在呢？這時(shí)，教師出示圖9所示的畫作，學(xué)生將嘆服于藝術(shù)大師的神奇魅力.因?yàn)?，如將圖中的白色騎馬者稱為“物質(zhì)”，則圖中的黑色騎馬者不就是“反物質(zhì)”了嗎？藝術(shù)家的心靈同物理學(xué)家的心靈竟然如此相通，簡(jiǎn)直是如出一脈.

圖9 埃舍爾版畫《騎馬者》

4 總結(jié)

閱罷本文所述的例子，我們的心中會(huì)不由自主地發(fā)出慨嘆：

(1)科學(xué)與藝術(shù)同根同源，科學(xué)與藝術(shù)不能分割；科學(xué)影響了藝術(shù)，藝術(shù)也在影響著科學(xué).

(2)在高中物理教學(xué)中，讓我們不要偏廢藝術(shù)的思潮，讓物理與藝術(shù)攜起手來(lái)，相互貫通，將會(huì)造就別具一格的創(chuàng)新人才.

(3)高中物理的教學(xué)應(yīng)讓“物理與藝術(shù)有機(jī)結(jié)合、相互融通”.

但是，在高中物理與西方藝術(shù)的融通教學(xué)中，我們必須要注意兩點(diǎn)：

(1)引入的西方藝術(shù)作品，含義不能太復(fù)雜，否則容易弄巧成拙，沖淡物理教學(xué)的主題.如果高中物理的課堂教學(xué)演變?yōu)槲鞣矫佬g(shù)作品的介紹那就有悖于我們的教學(xué)初衷了.

(2)不能為引入而引入，要視物理教學(xué)的內(nèi)容而定.所謂“如無(wú)必要，勿增實(shí)體”、“適合的才是最好的”，這是我們教學(xué)的基本準(zhǔn)則.

1 施大寧.物理與藝術(shù).北京：科學(xué)出版社，2010

*中國(guó)教育學(xué)會(huì)物理教學(xué)專業(yè)委員會(huì)2013年-2016年全國(guó)物理教育科研重點(diǎn)課題“高中物理教材‘二次開(kāi)發(fā)’的研究”；浙江省臺(tái)州市2015年度教科規(guī)劃重點(diǎn)課題"促成高中物理教師教學(xué)設(shè)計(jì)能力提升的策略研究"，項(xiàng)目編號(hào)：TZ15035

蔡千斌(1976- )，男，碩士，中教高級(jí)，臺(tái)州市名師，浙江省名師網(wǎng)絡(luò)工作室學(xué)科帶頭人,主要從事高中物理教育研究.

2015-08-08)