王蘭輝

（南京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210046）

在高校理工學(xué)科的課堂教學(xué)中，我們往往重視基礎(chǔ)理論和基本技能的傳授與訓(xùn)練，但忽視了科學(xué)美在課堂教學(xué)中的作用。如果教師不善于發(fā)現(xiàn)自己所從事的教學(xué)與研究學(xué)科所特有的美，就不會注意用科學(xué)美來激發(fā)學(xué)生的求知欲望，提高他們的學(xué)習(xí)興趣；不重視引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)科中的美，欣賞科學(xué)美，也就談不上引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造美，甚至使一些學(xué)生感到教師所授課程沒意思而不想學(xué)。那么在課堂教學(xué)中，如何發(fā)揮科學(xué)美的美育功能從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量呢?本文將著重探討把握科學(xué)美的意義和特征，以及發(fā)揮科學(xué)美的美育作用。

一、把握科學(xué)美的意義和特征

科學(xué)美指科學(xué)領(lǐng)域中存在的美，是有別于感性美的理性美［1］?？茖W(xué)家通過理解、想象和邏輯思維，能夠體驗到大自然內(nèi)在結(jié)構(gòu)所顯示的和諧、秩序、簡單、統(tǒng)一的美，這就是科學(xué)美。無論是教師還是學(xué)生，都應(yīng)把握科學(xué)美的意義和特征，這將有力促進科學(xué)美在課堂教學(xué)中發(fā)揮美育功能。

1.科學(xué)美的意義

科學(xué)美感就是具有科學(xué)美的事物作用于審美者，使其內(nèi)心產(chǎn)生愉悅的心理感受。

在科學(xué)認(rèn)識和探討中能喚起科學(xué)美感，這對科學(xué)家來說，是不言而喻的。20世紀(jì)初，愛因斯坦創(chuàng)立了相對論，它的美立即使許多科學(xué)家為之傾倒。法國物理學(xué)家法德羅意說：“這種解釋的雅致和美麗是無可爭辯的，它該作為20世紀(jì)數(shù)學(xué)物理學(xué)的一個最優(yōu)美的紀(jì)念碑而永垂不朽?！钡聡锢韺W(xué)家海森堡為此將愛因斯坦稱為“藝術(shù)領(lǐng)域中的達·芬奇或者貝多芬”。美國物理學(xué)家英費爾德評價：“大多數(shù)物理學(xué)家一致認(rèn)為它是引力論的唯一的合理而優(yōu)美的理論。誠然，還存在另外一些（引力）理論，但是愛因斯坦的理論在優(yōu)美、深邃和邏輯的合理性這些方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了它們。”

由此可見，科學(xué)美的客觀存在是毋庸置疑的，科學(xué)家大都有科學(xué)美的審美感受。因此，包括課堂在內(nèi)的科學(xué)學(xué)習(xí)，不但是一種科學(xué)認(rèn)知活動，而且是一個審美感知的過程。如果在課堂教學(xué)中，教師能夠引導(dǎo)學(xué)生把求知和審美結(jié)合起來，以美求知，就會激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，減輕學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，增長學(xué)生的才干，獲得提高課堂學(xué)習(xí)效率的效果。

2.科學(xué)美的特征

把握科學(xué)美的基本特征，將有助于教師發(fā)現(xiàn)和深度挖掘自己所從事學(xué)科的科學(xué)美，從而使教師在課堂教學(xué)中更加生動地展示學(xué)科中所包含的科學(xué)美，也將使學(xué)生更好更快地感受到所學(xué)知識中蘊含的科學(xué)美，更好地理解和掌握所學(xué)知識。

（1）簡單性。簡單性是美的特征，也必然是科學(xué)美的特征。愛因斯坦曾指出，評價一個理論美的標(biāo)準(zhǔn)是原理上的簡單性［2］。這里的簡單是指科學(xué)理論、定理、公式的簡單直觀的形式與其深廣內(nèi)涵的統(tǒng)一。也就是說，從盡可能少的假設(shè)或公理出發(fā)，通過邏輯演繹概括出盡可能多的客觀真理。因為，“理論的前提簡單性越大，它所涉及的事物種類就越多，它的應(yīng)用范圍就越廣，給人們的美感就越深”。需要說明的是，這里的簡單性不能理解為學(xué)習(xí)這種理論也是很簡單的，而是指理論的表達形式簡單直觀。例如，門捷列夫的元素周期律深刻地揭示了自然界化學(xué)元素的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，但形式卻十分簡潔直觀，具有很強的審美價值。

（2）對稱性。自然界具有對稱美，科學(xué)理論的對稱美正是源于自然界物質(zhì)形態(tài)及其時空運動所具有的廣泛對稱性。凱庫勒從對稱性原則出發(fā)提出了芳香化合物的分子結(jié)構(gòu)方式，它采取雙軸對稱的幾何圖形，給人以美的魅力。自然界從微觀的原子、分子及生物結(jié)構(gòu)再到宏觀的天體運動和宇宙空間都具有這種對稱美。這種均衡、穩(wěn)定給人以美感。因此，平衡理論、對稱理論、對偶理論、穩(wěn)定理論等反映自然界對稱特征的理論也是美的，都有很高的審美價值。在科學(xué)理論中，對稱性的美學(xué)意境令許多科學(xué)家心馳神往，而當(dāng)他們窺探到自然奇異美麗的內(nèi)部時，則更加欣喜若狂。物理學(xué)中的電場與磁場、負(fù)電子與正電子［3］；化學(xué)中的合成與分解、氧化與還原；生物學(xué)中的遺傳與變異、同化與異化；地理學(xué)中的自然與人文、尺度與空間等都是因為有很美的對稱形式而受到欣賞。在數(shù)學(xué)上，甚至有許多數(shù)學(xué)家為追求命題和公式的對稱美而耗盡了畢生心血。

（3）新奇性。自然界是不斷運動變化的，每一刻都是新的。也正是自然界無時無刻不在的運動變化造就了五彩紛呈的奇異世界。培根說：“沒有一個極美的東西不是在勻稱中有關(guān)某種奇異?！笨茖W(xué)理論美的新奇特征來自科學(xué)思想和方法的新穎性與獨創(chuàng)性。富有獨創(chuàng)性，是科學(xué)理論生命力的所在，也是審美價值的所在。正如哈佛大學(xué)著名華裔科學(xué)家何毓琦教授在一篇文章中所寫：“當(dāng)你在數(shù)個月的艱苦工作后第一次有了不錯的發(fā)現(xiàn)，你會陷入幾秒鐘的狂喜——全世界你是唯一一個認(rèn)識這個真理的人。這樣的感覺只可意會不可言傳。你坐立不安，來回踱步，徹夜難眠，有時候甚至?xí)吲d到胃疼的地步?！比绻茖W(xué)理論創(chuàng)造了人類知識背景所沒有的新知識，并能在前人可靠的科學(xué)成果基礎(chǔ)上獲得新穎的成就，這種重大的新奇理論將導(dǎo)致科學(xué)的革命，將推動科學(xué)向更高一級發(fā)展，這種理論的審美價值就更大。沃森和克里克發(fā)現(xiàn)的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，開啟了分子生物學(xué)時代，打開了“生命之謎”，無疑具有很高的審美價值。

（4）和諧性。大自然承載萬物，生生不息，具有高度的和諧美?？茖W(xué)美亦是自然界的和諧美在人們意識中的反映?？茖W(xué)美的和諧性表現(xiàn)在理論內(nèi)在和諧結(jié)構(gòu)和外在和諧功能兩方面的有機統(tǒng)一。前者指出理論的“邏輯結(jié)構(gòu)合理勻稱”，使概念清晰簡明、和諧優(yōu)美；后者表現(xiàn)為能正確反映客觀世界，能經(jīng)得起事實和其他正確理論的檢驗。愛因斯坦的相對論深刻地揭示了宇宙萬物普遍的質(zhì)能變化規(guī)律，具有高度的和諧美。任何一種理論，它的普遍適應(yīng)性越廣，它的審美價值就越高。自然界的長期運動變化過程表明，它本質(zhì)上是最優(yōu)化的、最和諧統(tǒng)一的。凡是能表達自然這種內(nèi)在特征的理論都具有和諧美。例如，物質(zhì)守恒定律和能量守恒定律將物質(zhì)和能量世界統(tǒng)一起來，揭示世間萬物和諧共生。科學(xué)理論應(yīng)能反映自然的和諧，也是其美學(xué)價值的重要體現(xiàn)。

二、發(fā)揮科學(xué)美的美育功能

科學(xué)是美的，愛美之心，人皆有之，追求真、善、美是人類固有的天性。教師應(yīng)該充分利用課堂教學(xué)時間，向?qū)W生們展現(xiàn)科學(xué)之美，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)審美意識，讓學(xué)生充分領(lǐng)略科學(xué)之美，愛上科學(xué)，將來獻身科學(xué)研究事業(yè)。

1.展現(xiàn)科學(xué)美，培養(yǎng)學(xué)生強烈的科學(xué)好奇心。

科學(xué)美感總是同科學(xué)家在科學(xué)活動中“好奇心的滿足”密切聯(lián)系著?？鬃右舱f過，“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”。學(xué)生對新事物往往都有強烈的好奇心，但是如何把這種好奇心轉(zhuǎn)化為強烈而持久的學(xué)習(xí)興趣呢？如果學(xué)生能夠被所學(xué)知識中所蘊含的深層次的科學(xué)美所吸引，就會產(chǎn)生積極而持久的興趣和學(xué)習(xí)熱情。因此，教師應(yīng)向?qū)W生充分展現(xiàn)所授課程中蘊藏的科學(xué)美，從而激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣、強烈的求知欲望。①通過形象的模型展示、豐富的多媒體展示、組織學(xué)生進行實際體驗等形式，將知識化刻板為形象，化抽象為具體；②結(jié)合教材內(nèi)容，聯(lián)系學(xué)科知識在生產(chǎn)生活中的實際應(yīng)用及學(xué)科前沿在國內(nèi)外的最新研究進展，向?qū)W生介紹學(xué)科的應(yīng)用價值和研究前景，使學(xué)生覺得學(xué)有所用，明確今天的學(xué)習(xí)是為了明天的應(yīng)用；③根據(jù)教學(xué)需要和學(xué)生的實際發(fā)展水平提出一些具有挑戰(zhàn)性又不是非常難的學(xué)科問題；④根據(jù)學(xué)科特點和軟硬件條件開展課外實踐活動，如地理學(xué)和生物學(xué)開展野外觀察和實踐等?？傊?，盡可能全面地向?qū)W生展現(xiàn)學(xué)科的科學(xué)美，全方位、多角度培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)好奇心。

2.融貫科學(xué)美，加深學(xué)生對學(xué)科知識的理解。

科學(xué)美是客觀存在的，但又是高級的，許多學(xué)生往往感受不到或者感受不深?？茖W(xué)美是事物內(nèi)在結(jié)構(gòu)和功能和諧統(tǒng)一而具有的理性美，它比自然美、藝術(shù)美更抽象，是深層次的美。接觸它，感知它，需要高度的理解力和想象力。教師在課堂教學(xué)中，通過生動、形象的材料展示，科學(xué)規(guī)范的語言分析和板書等做出審美示范［4］，創(chuàng)設(shè)思維情境，化感性為理性，化抽象為具體，把科學(xué)美的簡單、對稱、新奇、和諧等特征融貫進課堂教學(xué)的全過程，使學(xué)生在美的享受中接受知識，理解知識，掌握知識，使學(xué)生在潛移默化中感受理解科學(xué)美的特征和意義。例如，在講授“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)”時，應(yīng)該充分融貫其所蘊含的科學(xué)美：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)所揭示的遺傳規(guī)律的簡單美；堿基互補原則所具有的對稱美；打開“生命之謎”，將人類帶入分子生物學(xué)時代所具有的新奇美；揭示生命世界統(tǒng)一物質(zhì)基礎(chǔ)所具有的和諧美等。當(dāng)學(xué)生們從中體驗到生命世界中的秩序、和諧與統(tǒng)一的美，進入審美感受理解的境地，必將加深對所學(xué)知識的理解，必將愛上自己所學(xué)的專業(yè)和知識。

3.挖掘科學(xué)美，增強學(xué)生的科學(xué)審美意識。

教師在教學(xué)中向?qū)W生展示學(xué)科中所蘊含的科學(xué)美固然重要，但是引導(dǎo)學(xué)生進行研究性、創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自己挖掘所學(xué)知識中的科學(xué)美，則更有意義，這有利于增強學(xué)生的科學(xué)審美意識?？茖W(xué)審美意識是在學(xué)習(xí)探索科學(xué)知識的審美實踐活動中不斷增強的，它反映出學(xué)生對學(xué)習(xí)探索科學(xué)奧秘的熱愛和渴求，也是學(xué)生科學(xué)思維能力和創(chuàng)新能力提高的表現(xiàn)［5］。教師要引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)知識學(xué)習(xí)過程中采取審美態(tài)度，創(chuàng)設(shè)思維境界，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，使學(xué)生主動挖掘知識中的科學(xué)美。當(dāng)學(xué)生通過自己的思維活動，強烈而深刻地感受到科學(xué)美的時候，聰明才智得到充分發(fā)揮，更會感受到發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造科學(xué)美的巨大喜悅。這是對學(xué)習(xí)采取走馬觀花、不求甚解態(tài)度的學(xué)生所感受不到的。在挖掘科學(xué)美的過程中，學(xué)生的科學(xué)審美意識、科學(xué)思維能力和創(chuàng)新能力無疑都獲得了巨大提高。

增強學(xué)生的科學(xué)審美意識，充分發(fā)揮科學(xué)美在課堂教學(xué)中的美育功能，有利于提升高校理工科課堂教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)和探索科學(xué)知識的興趣和熱情，促進學(xué)生全面發(fā)展；也有利于高校為國家培養(yǎng)真正熱愛科學(xué)、獻身科學(xué)的高素質(zhì)科研人才，推動創(chuàng)新型國家的建設(shè)。

［1］陳望衡.科技美學(xué)原理［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1992.

［2］陳棣沭.科學(xué)美與藝術(shù)美的統(tǒng)一性及其對高教的啟示［J］.教育與現(xiàn)代化，2008，（2）：21-25.

［3］陰瑞華.物理科學(xué)美的特點及其方法論意義［J］.中國成人教育，2008，（3）：147-148.

［4］殷樹祥.課堂語言的美學(xué)特征［J］.中學(xué)政治教學(xué)參考，1994，（Z2）：65.

［5］毛天虹.美學(xué)教育與創(chuàng)新人才培養(yǎng)［J］.長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報（高教研究版），2007，（2）：65-67.