《薄膜物理》教学中的美育

宋春元

【摘 要】美育是一种情感教育，在人的全面发展教育中占有重要地位。将美育融入学校教育全过程，是素质教育的重要组成部分。《薄膜物理》是一门主要面向工科学生开设的课程，如何将美育有机地融于《薄膜物理》课程教学中去，使薄膜物理教学富有生机和吸引力，推动素质教育的全面深入，是开展薄膜物理教学必须面对和思考的问题。本文主要探讨如何在《薄膜物理》教学中融入美育。

【关键词】美育；薄膜物理；教学探索

Aesthetic Education in “Thin Film Physics”

SONG Chun-yuan

（School of Materials Science and Engineering， Nanjing University Posts & Telecommunications， Nanjing Jiangsu 210023， China）

【Abstract】Aesthetic， an emotional education， occupies an important position of comprehensive development of education. The entire process of aesthetic education into curriculum education is an important part of education of all-around development. “Thin Film Physics” is a course for engineering students， and the question that how to combine the aesthetic teaching with the course， making the film physics teaching vibrant， attractive， and promote the quality of education， must face and think about during the teaching. This paper discusses how to integrate aesthetic in “Thin Film Physics” course teaching.

【Key words】Aesthetic；Thin film physics；Research on teaching

1 美与美育

美是一个象形字，象征人佩戴羊角，牛角，古人认为这样很美[1]。培养学生认识美、爱好美和创造美的能力的教育称为美育，也称审美教育或美感教育，是一种按照美的标准培养人的形象化的情感教育，以特定时代、特定阶级的审美观念为标准，以形象为手段，以情感为核心，以实现人的全面发展为宗旨。

美育，美育是一种情感教育[2]，要通过各种艺术以及自然界和社会生活中美好的事物来进行，在人的全面发展教育中，美育占有重要地位。美的基本形态包括艺术美和现实美，其中现实美又涵盖自然美、社会美、科学美。艺术美来源于对音乐、舞蹈、绘画、影剧、文学作品的欣赏；自然美是以大自然为审美对象所感受和体验到的美；社会美，以社会生活中美好的人和事为对象而感受和体验到的美；科学美则是以科学的内容和形式为对象所感受到的美[3]。过去， 由于对美育和科学教育的狭隘理解， 美育与科学教育被认为是毫不相关的。随着我国素质教育的全面推进， 美育与科学教育的融合受到了关注，国家已明确指出要“将美育融入学校教育全过程”，明确指出了美育在人的全面发展中的独特地位和作用， 将其与德育、智育、体育一并纳入党的教育方针， 从而使其成为素质教育的重要组成部分[4]。

2 《薄膜物理》教学中的美育

《薄膜物理》课程是一门主要面向材料科学与工程、电子科学与工程、半导体物理与器件、电子材料与元器件、应用物理学等相关学科本科高年级及研究生开设的专业课程。主要内容包含各种薄膜的制备技术和监控与测试及表征技术、薄膜的生长过程和形成机理、薄膜的结构及物理特性等，并尽可能反映现在薄膜科学与技术方面的新进展。这是一门主要面向工科学生的课程，如何将美育有机地融于《薄膜物理》课程教学中去，使薄膜物理教学富有生机和吸引力，推动素质教育的全面深入，是开展薄膜物理教学必须面对、思考和探索的问题。

所谓“薄膜”，很难用一句话来严格定义。有时，为了与厚膜相区别，厚度<1um的膜成为薄膜。显然膜的划分具有任意性，薄膜的形态不是块状的，其厚度与表面尺寸相差甚远，可近似为2维结构。寻找《薄膜物理》教学中的美育的切入点，是融合课程教育与美育的关键。实际上，薄膜材料有它与生俱来的、独特的美，这种美既有薄膜结构形态美、薄膜物理特性美，还有薄膜制备工艺技术美。如薄膜产生从祖国古代陶瓷制釉开始已有一千多年，我们的祖先创造了最早的薄膜制造技术—提拉法，制得了汇集中国古代工艺和艺术美的色彩及图案艳丽、寓意丰富的釉面材料，这些浓缩了人类文明和智慧的薄膜材料许多堪称顶级艺术品。此外，源于生活中的薄膜也为课程教育提供了丰富的美育资源，如五彩斑斓的肥皂泡、随视角变化而呈现千姿百态的光学薄膜等。另一类极具震撼力、引人入胜的纳米薄膜及纳米艺术近年来伴随纳米技术的迅速发展而出现，即使用纳米科技手段或方法，创作纳米尺度作品的艺术形式[5-6]。如1997年康奈尔大学的科学家基于单晶硅，采用刻蚀的方法制作了世界上最小的吉它，如图1a和图1b。这把小吉他只有10个微米长，相当于单个细胞的大小。每根琴弦只有50纳米粗，相当于100个原子的宽度，比人的一根头发还要细2000多倍。此后，他们利用激光在该吉它上进行弹奏，得到了比现在吉它频率高13万倍。加利福尼亚工学院Paul Rothemund教授通过DNA自组装折叠技术，绘制了DNA纳米笑脸，如图1c。2007年9月，国际顶尖杂志《自然》上刊登了两位化学家Alessandro Scali和Robin Goode的艺术作品—《看不见的大陆》，如图1d。这张非洲地图与普通地图完全不同，实际尺寸只有100×100微米。图1e-h为我们制备的不同形貌的盛开状金纳米花薄膜结构，展现出丰富而各不相同的花瓣结构。

图1 纳米艺术图案

创作这些美艳的“艺术画”的艺术家正是一些物理学家、化学家或材料学家。这些科学家通常利用薄膜制备常用的物理或化学工艺来“创作”纳米艺术画，如利用薄膜的物理制备方法，即用高能粒子束或光刻技术对薄膜材料进行精细“雕刻”，勾画出纳米艺术作品；也可以利用分子/原子自组装技术来“创作”，即基于分子或原子等基本结构单元间的一些相互作用而自发形成有序结构的一种技术，通过这种薄膜生长工艺得到规律性的艺术图案。还有一类方法是薄膜的化学气相沉积（CVD）技术，即纳米艺术家将一种或几种气态原料装到一个真空室内，让它们按合适的比例扩散到基片表面并发生化学反应，其中固态生成物在基体表面形成一种新纳米材料与结构，生长出艺术图案。这些科学与艺术的“杰作”为薄膜物理教学提供了丰富而震撼的美育素材，为探索融合课程教育和美育提供了很好的切入点。

3 结语

我国近代著名教育家察元培说[7]：“美育者，应用美学理论于教育，以陶养感情为目的者也”，即运用审美的方式实施教育，提高人们的审美感受力、审美创造力及审美情趣，以促进其人格的完善以及全民族整体素质的提高。科学美是美育教育中的重要组成部分，是以科学的内容和形式为对象所感受到的美。深入挖掘薄膜制备技术、薄膜材料以及薄膜物理性质等多方面的科学美、艺术美，将为该课程的美育提供丰富而震撼人心的素材，在课程教育中有机融合美育，有助于学生认知，同时可以发展他们的观察能力、想象能力、形象思维能力和创造能力；调剂他们的生活，提高学习效果，促进身心健康成长。

【参考文献】

[1]陈炜湛.古文字趣谈[M].上海：上海古籍出版社，2005.

[2]潘懋元，主编.新编高等教育学[M].北京：北京师范大学出版社，1996.

[3]蒋家琼.论物理教学中的美育[J].高等教育研究，2002，2：84-88.

[4]陈熙谋，等.物理教学与科学美教育[J].物理通报，1996，12：3-4.

[5]刘祥萱，编.纳米科学技术概论[M].北京：机械工业出版社，2008.

[6]沈海军，编.纳米科技概论[M].北京：国防工业出版社，2007.

[7]蔡元培.蔡元培美学文选[M].北京：北京大学出版社，1983.

[责任编辑：汤静]

图1 纳米艺术图案

创作这些美艳的“艺术画”的艺术家正是一些物理学家、化学家或材料学家。这些科学家通常利用薄膜制备常用的物理或化学工艺来“创作”纳米艺术画，如利用薄膜的物理制备方法，即用高能粒子束或光刻技术对薄膜材料进行精细“雕刻”，勾画出纳米艺术作品；也可以利用分子/原子自组装技术来“创作”，即基于分子或原子等基本结构单元间的一些相互作用而自发形成有序结构的一种技术，通过这种薄膜生长工艺得到规律性的艺术图案。还有一类方法是薄膜的化学气相沉积（CVD）技术，即纳米艺术家将一种或几种气态原料装到一个真空室内，让它们按合适的比例扩散到基片表面并发生化学反应，其中固态生成物在基体表面形成一种新纳米材料与结构，生长出艺术图案。这些科学与艺术的“杰作”为薄膜物理教学提供了丰富而震撼的美育素材，为探索融合课程教育和美育提供了很好的切入点。

3 结语

我国近代著名教育家察元培说[7]：“美育者，应用美学理论于教育，以陶养感情为目的者也”，即运用审美的方式实施教育，提高人们的审美感受力、审美创造力及审美情趣，以促进其人格的完善以及全民族整体素质的提高。科学美是美育教育中的重要组成部分，是以科学的内容和形式为对象所感受到的美。深入挖掘薄膜制备技术、薄膜材料以及薄膜物理性质等多方面的科学美、艺术美，将为该课程的美育提供丰富而震撼人心的素材，在课程教育中有机融合美育，有助于学生认知，同时可以发展他们的观察能力、想象能力、形象思维能力和创造能力；调剂他们的生活，提高学习效果，促进身心健康成长。

【参考文献】

[1]陈炜湛.古文字趣谈[M].上海：上海古籍出版社，2005.

[2]潘懋元，主编.新编高等教育学[M].北京：北京师范大学出版社，1996.

[3]蒋家琼.论物理教学中的美育[J].高等教育研究，2002，2：84-88.

[4]陈熙谋，等.物理教学与科学美教育[J].物理通报，1996，12：3-4.

[5]刘祥萱，编.纳米科学技术概论[M].北京：机械工业出版社，2008.

[6]沈海军，编.纳米科技概论[M].北京：国防工业出版社，2007.

[7]蔡元培.蔡元培美学文选[M].北京：北京大学出版社，1983.

[责任编辑：汤静]

图1 纳米艺术图案

创作这些美艳的“艺术画”的艺术家正是一些物理学家、化学家或材料学家。这些科学家通常利用薄膜制备常用的物理或化学工艺来“创作”纳米艺术画，如利用薄膜的物理制备方法，即用高能粒子束或光刻技术对薄膜材料进行精细“雕刻”，勾画出纳米艺术作品；也可以利用分子/原子自组装技术来“创作”，即基于分子或原子等基本结构单元间的一些相互作用而自发形成有序结构的一种技术，通过这种薄膜生长工艺得到规律性的艺术图案。还有一类方法是薄膜的化学气相沉积（CVD）技术，即纳米艺术家将一种或几种气态原料装到一个真空室内，让它们按合适的比例扩散到基片表面并发生化学反应，其中固态生成物在基体表面形成一种新纳米材料与结构，生长出艺术图案。这些科学与艺术的“杰作”为薄膜物理教学提供了丰富而震撼的美育素材，为探索融合课程教育和美育提供了很好的切入点。

3 结语

我国近代著名教育家察元培说[7]：“美育者，应用美学理论于教育，以陶养感情为目的者也”，即运用审美的方式实施教育，提高人们的审美感受力、审美创造力及审美情趣，以促进其人格的完善以及全民族整体素质的提高。科学美是美育教育中的重要组成部分，是以科学的内容和形式为对象所感受到的美。深入挖掘薄膜制备技术、薄膜材料以及薄膜物理性质等多方面的科学美、艺术美，将为该课程的美育提供丰富而震撼人心的素材，在课程教育中有机融合美育，有助于学生认知，同时可以发展他们的观察能力、想象能力、形象思维能力和创造能力；调剂他们的生活，提高学习效果，促进身心健康成长。

【参考文献】

[1]陈炜湛.古文字趣谈[M].上海：上海古籍出版社，2005.

[2]潘懋元，主编.新编高等教育学[M].北京：北京师范大学出版社，1996.

[3]蒋家琼.论物理教学中的美育[J].高等教育研究，2002，2：84-88.

[4]陈熙谋，等.物理教学与科学美教育[J].物理通报，1996，12：3-4.

[5]刘祥萱，编.纳米科学技术概论[M].北京：机械工业出版社，2008.

[6]沈海军，编.纳米科技概论[M].北京：国防工业出版社，2007.

[7]蔡元培.蔡元培美学文选[M].北京：北京大学出版社，1983.

[责任编辑：汤静]