在大学物理教学中融入人文艺术元素

胡 苹

（惠州学院 广东省惠州市 516007）

艺术是一种文化，它通过一些手段或媒质从感官角度，通过塑造形象、营造氛围的方式来反映客观自然界、表达情感与态度，属于人文科学[1]。物理学，属于自然科学，主要通过数学语言描述自然界，力求用简洁的语言阐述自然界存在的规律和模式，帮助人们了解自然[1]。这两者从表面上看，分属不同学科，无论从表现形式，还是产生方式都存在极大的差异化。物理科学表现抽象的世界，艺术则阐释视觉的世界；科学要求及非常严密的逻辑性，艺术则侧重于灵感与想象；科学是理性的，艺术则是感性的，这些区别使得两个领域看起来是不可能有交集的。但是，纵观人类发展的历史，物理科学与艺术从来就是相互影响的，他们相互共同谱写了人类文明的发展篇章。正如诺贝尔物理学奖得主李政道所说：“科学与艺术，犹如一个硬币的两面，它们都源于人类活动最高尚的部分，都追求深刻性、普遍性，永恒和富有意义的”[2]。史莱茵也在《艺术与物理学》一书中通过分析历史，追溯了艺术与物理的背景，提示了艺术与物理的相关性。归根结底，物理与艺术都同属于科学范畴，都是人类认识世界、改造世界的基础，都主张通过精确而细致表达的方式来理解自然、宇宙，表达情感，从而构建一个共同的范式。

既然艺术与物理学存在着统一性，同时伴随着全世界范围内的政治经济大环境的变革与日新月异的现代科技发展，教育体系的发展也越来越趋于同质化，形成世界范畴的理念，培养具有全面综合素养的人才成了共同的教育理念之一。但是，目前基于专业集中发展的思想严重地影响了高校教学过程人文素质教育的渗透。科学教育与艺术教育是培育综合型人才的两极，只有两极同时工作方能实现人才培养的目标。

本文将结合艺术与物理的联系以及目前高校大学物理教学的现状，浅谈如何将艺术元素融入教学，提高教学效果与质量，激发学生兴趣，培养学生的艺术审美内涵。

一、将艺术元素融入物理课堂教学

（一）目前高校大学物理课堂教学的现状

大学物理课程是一门面向理工学生开设的必修课程，讲授的内容从经典物理到近代物理，从宏观领域到微观领域，不仅包含了物理学的基本理论， 还涉及了物理在科学技术上的应用等。本课程开设的主旨是培养和训练学生的逻辑与科学思维方式，帮助学生建立正确的世界观，激发学生的创新精神，提高学生的综合能力素质。然而，在目前专业化占上风的形势下，该门课程的课时面临大规模压缩，使得这门课程在教学过程中收到诸多限制，显露出许多不足。这些不足不仅表现在教学方法与教学手段上，而且还表现在教学内容上。单从教学内容方面来看，在实际的教学工作中，为了保证课程内容的连续性与完整性，大部分高校在教学过程中都仅仅是完成教学大纲规定的物理概念、知识、定律，几乎不涉及人文艺术知识的融入。如此教学的结果就是导致学生学习兴趣不浓，出现学生不重视、教师无兴致的循环，同时也在一定程度上违背了培养综合素质的全方位人才的初衷，不利于学生的个性发展[3]。

（二）将艺术元素融入课堂

针对目前出现的问题，笔者认为可以从教学内容方面入手，改善大学物理课程的教学。在教学内容中引入人文艺术元素，不仅将看似独立的“理工”与“人文”相结合起来，同时也充分尊重了人才成长规律，也让学生个体的个性化发展得到充分的空间。在高校学生综合素质的培育中，艺术素养不仅体现在"清新典雅"的审美品格、丰富的人文情感体验上，而且体现在创新思维的发展、创造能力积累的人生修养上。将艺术元素融入教学活动中，在拓宽学生视野、提高情操、激发灵感、活跃思维等方面都能起到积极而且深远的影响，使得学生人格更加健全，形成大学文化育人的体系。下面就具体从三个方面提出将艺术元素融入《大学物理》课堂教学。

1.科学与艺术发展同宗同源

艺术与物理从发展之初，他们就不是独立的，它们是人类认识世界的平行愿景。从起源和发展历史上来讲，伟大的艺术家，伟大的科学家，他们都通过创作的方式去探究现象背后永恒的东西，这种创造是对自然的反应与加工[4]。两者相互渗透、交叉融合，物理学的研究推动着各种艺术的繁衍与发展，同时艺术又推动着物理学家从不同的认知角度、方向去探究自然与总结规律。例如，梵高的《星月夜》与天文学，斐波那契数列和蜂窝分型艺术，黄金比例和美术设计等等。艺术与跟科学一样，都同属于人类认识活动。爱因斯坦的相对论通过数学语言表现，是对世界的一种认识；那么毕加索对人物和器具通过绘画的方式呈现，同样也是对世界一种认识。不论这两种认识是分属于感性思维还是理性思维上，也不论他们之间的区别何在，但是它们都是对世界认识的方式。

艺术家与物理学家都尝试通过不同的方式、角度去认识世界，理解自然。在教学中，教师可结合物理学发展情况，将它与艺术结合起来，从而将看似分裂的两个个体联系起来。

2.物理学与艺术的共同之处

物理学的内容，总结起来就是三个方面：时间、空间和光。而艺术也可以概括成这三个方面，通过不同的表现手法，从不同的角度，融入时间、空间、光这三个元素，从而达到情感的体现。古语云“四方上下谓之宇，古往今来谓之宙”，这句话对宇宙做了一个很精辟的描述，而宇宙中最基本的三个元素：空间、时间和光，又都是科学家与艺术家创作的共同基础，它们的存在伴随着人类文化的共生与共存。

科学家对于时空观的认识源于哲学家，其中具有代表性的集科学家与哲学家双重身份的亚里斯多德、毕达格拉斯，欧几里得，他们都创造了时空观，同时也深深地影响着艺术作品的创作[4]。 如欧几里得在《几何原本》中提出，世间万物皆可用直线、圆来构造，空间是由直线构成的。纵观古今的艺术作品，无疑在所有的艺术作品中，不论其表现形式，其最基本的构成元素都是用直线和圆，使得作品展现出和谐、理性的美。其中，比较著名的建筑设计金字塔便是直线元素呈现的代表性作品之一。金字塔设计完美巧妙，至今仍是许多学者探究的课题。可以说，金字塔的设计是非常科学的，运用了线条与圆形，巧妙地将砖块一块一块网上堆叠，而无需任何粘合剂。历经数千年的风霜洗礼，仍然屹立不倒，经受住了时间与空间的双重考验，堪称建筑设计艺术的巅峰之作。

而关于光的描述，物理学家认为光既具有波动性，又具有粒子性，自然界中的速度之王是光速，任何其他物体或粒子的运动速度既不可能超越光速。自然界中美丽纷呈的颜色与动植物，将光演绎的淋漓尽致。在艺术创作领域，艺术家们对光的理解与应用，创造出了经久不衰、美妙绝伦的艺术作品。如达芬奇这位全才对光线的处理，成就的名作《蒙娜丽莎的微笑》。在这幅作品中，达芬奇从科学的角度，考虑到观察者眼部神经的特点，将人物面部的不同部位创造性的利用上光影效果，从而实现神秘的“梦娜丽莎”。从古希腊的文艺发展之初，艺术家们就将光的直线传播原理充分应用，随着艺术与科学的发展，艺术史上发生了两次科学性的革命——将透视学、解剖学应用到艺术创作中以及照相技术的诞生[5]，这些变革都是在艺术创作领域对光学知识的应用，从而在视觉艺术层面将艺术与物理学结合的更加紧密，两者之间实现了统一与和谐的局面。

3.中国古诗词与物理学

中国是一个诗词王国，诗词是中华五千年文化的精髓，是艺术的一个重要分支。古代名家凭借他们的聪慧的才智，将许多物理知识融入到了诗词当中，非常巧妙地将文化的魅力渗透到人们的生活。

在物理教学过程中，我们根据不同的教学内容，挖掘不同的艺术题材，将两者有机地结合起来，不仅可以给学生带去艺术的熏陶，也可以提高学生的兴趣，活跃他们的思维，强化物理概念，让学生学有所用，提高教学效果[6]。

在大学物理力学篇中，讲述质点运动与参照系这一部分内容时，我们可以适时地引入毛泽东的一句著名诗词“坐地日行八万里，巡天遥看万千河”[7]。“坐地”表明观察者所处参照系为地面，同时也说明观察者其实是相对地球静止，随着地球一起自转，同时地球又绕着太阳公转，才有“日行八万里”。又如，李白在《望天门山》中写道：“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”，在这一句诗中，也蕴含了“对同一运动不同描述”的物理知识。本来青山相对于地面是静止的，但是变换参照系---运动的船，则青山是运动的；而在描述运动的孤帆时则选择了河岸作为参照系。在这两句优美的诗句中，作者将参照系的选取对运动的描述形容的非常生动，既给人们创造了如画一般的意境，又蕴含了物理知识。 同样在讲述分子热运动中，我们可以引入南宋诗人陆游的《村居山喜》中的“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”。这句诗文字描述的是春暖花开、莺歌燕舞的乡村美景，而仔细研究，不难发现其中蕴含了“分子运动”的物理知识。在讲解分子运动的平均自由程与碰撞频率，其中讲到温度与分子运动的剧烈程度之间的关系，花朵分泌的芳香油在高温的作用下，加速扩散，便有“花气袭人知骤暖”。

仔细挖掘，不难发现中国古诗词中有很多诗句中都蕴含丰富的物理知识[6]，利用古诗词讲解物理知识，既可充分将比较枯燥的物理概念、定理等转化为生动、丰富、形象的诗词，提高学生的学习兴趣，同时又能利用物理知识去解释诗词中所描绘的场景，让学生学以致用，拓展与训练学生的思维能力。

二、结束语

本文从目前高校的育人目标与大学物理教学的现状出发，分析了为什么要将艺术元素引入课堂，同时又举例分析了如何将艺术元素融入到教学过程中。在大学物理教学中，将艺术元素引入大学物理教学不仅提高教学效果，还能实现多方位育人的教育目标。