宋春元

（南京郵電大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京210023）

1 美與美育

美是一個(gè)象形字，象征人佩戴羊角，牛角，古人認(rèn)為這樣很美[1]。培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識美、愛好美和創(chuàng)造美的能力的教育稱為美育，也稱審美教育或美感教育， 是一種按照美的標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)人的形象化的情感教育，以特定時(shí)代、特定階級的審美觀念為標(biāo)準(zhǔn)，以形象為手段，以情感為核心，以實(shí)現(xiàn)人的全面發(fā)展為宗旨。

美育，美育是一種情感教育[2]，要通過各種藝術(shù)以及自然界和社會生活中美好的事物來進(jìn)行，在人的全面發(fā)展教育中，美育占有重要地位。美的基本形態(tài)包括藝術(shù)美和現(xiàn)實(shí)美，其中現(xiàn)實(shí)美又涵蓋自然美、社會美、科學(xué)美。 藝術(shù)美來源于對音樂、舞蹈、繪畫、影劇、文學(xué)作品的欣賞；自然美是以大自然為審美對象所感受和體驗(yàn)到的美；社會美，以社會生活中美好的人和事為對象而感受和體驗(yàn)到的美；科學(xué)美則是以科學(xué)的內(nèi)容和形式為對象所感受到的美[3]。過去, 由于對美育和科學(xué)教育的狹隘理解, 美育與科學(xué)教育被認(rèn)為是毫不相關(guān)的。 隨著我國素質(zhì)教育的全面推進(jìn), 美育與科學(xué)教育的融合受到了關(guān)注， 國家已明確指出要“將美育融入學(xué)校教育全過程”，明確指出了美育在人的全面發(fā)展中的獨(dú)特地位和作用, 將其與德育、智育、體育一并納入黨的教育方針,從而使其成為素質(zhì)教育的重要組成部分[4]。

2 《薄膜物理》教學(xué)中的美育

《薄膜物理》課程是一門主要面向材料科學(xué)與工程、電子科學(xué)與工程、半導(dǎo)體物理與器件、電子材料與元器件、應(yīng)用物理學(xué)等相關(guān)學(xué)科本科高年級及研究生開設(shè)的專業(yè)課程。主要內(nèi)容包含各種薄膜的制備技術(shù)和監(jiān)控與測試及表征技術(shù)、薄膜的生長過程和形成機(jī)理、薄膜的結(jié)構(gòu)及物理特性等， 并盡可能反映現(xiàn)在薄膜科學(xué)與技術(shù)方面的新進(jìn)展。這是一門主要面向工科學(xué)生的課程，如何將美育有機(jī)地融于《薄膜物理》課程教學(xué)中去，使薄膜物理教學(xué)富有生機(jī)和吸引力，推動(dòng)素質(zhì)教育的全面深入，是開展薄膜物理教學(xué)必須面對、思考和探索的問題。

所謂“薄膜”，很難用一句話來嚴(yán)格定義。 有時(shí)，為了與厚膜相區(qū)別，厚度<1um 的膜成為薄膜。 顯然膜的劃分具有任意性，薄膜的形態(tài)不是塊狀的，其厚度與表面尺寸相差甚遠(yuǎn)，可近似為2 維結(jié)構(gòu)。 尋找《薄膜物理》教學(xué)中的美育的切入點(diǎn)，是融合課程教育與美育的關(guān)鍵。實(shí)際上，薄膜材料有它與生俱來的、獨(dú)特的美，這種美既有薄膜結(jié)構(gòu)形態(tài)美、薄膜物理特性美，還有薄膜制備工藝技術(shù)美。如薄膜產(chǎn)生從祖國古代陶瓷制釉開始已有一千多年，我們的祖先創(chuàng)造了最早的薄膜制造技術(shù)—提拉法， 制得了匯集中國古代工藝和藝術(shù)美的色彩及圖案艷麗、寓意豐富的釉面材料，這些濃縮了人類文明和智慧的薄膜材料許多堪稱頂級藝術(shù)品。 此外，源于生活中的薄膜也為課程教育提供了豐富的美育資源，如五彩斑斕的肥皂泡、隨視角變化而呈現(xiàn)千姿百態(tài)的光學(xué)薄膜等。 另一類極具震撼力、引人入勝的納米薄膜及納米藝術(shù)近年來伴隨納米技術(shù)的迅速發(fā)展而出現(xiàn)， 即使用納米科技手段或方法，創(chuàng)作納米尺度作品的藝術(shù)形式[5-6]。 如1997 年康奈爾大學(xué)的科學(xué)家基于單晶硅， 采用刻蝕的方法制作了世界上最小的吉它， 如圖1a 和圖1b。 這把小吉他只有10 個(gè)微米長，相當(dāng)于單個(gè)細(xì)胞的大小。 每根琴弦只有50 納米粗， 相當(dāng)于100 個(gè)原子的寬度， 比人的一根頭發(fā)還要細(xì)2000 多倍。 此后，他們利用激光在該吉它上進(jìn)行彈奏，得到了比現(xiàn)在吉它頻率高13 萬倍。 加利福尼亞工學(xué)院Paul Rothemund 教授通過DNA 自組裝折疊技術(shù)，繪制了DNA 納米笑臉，如圖1c。 2007 年9 月，國際頂尖雜志《自然》上刊登了兩位化學(xué)家Alessandro Scali 和Robin Goode 的藝術(shù)作品—《看不見的大陸》，如圖1d。 這張非洲地圖與普通地圖完全不同，實(shí)際尺寸只有100×100 微米。圖1e-h 為我們制備的不同形貌的盛開狀金納米花薄膜結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出豐富而各不相同的花瓣結(jié)構(gòu)。創(chuàng)作這些美艷的“藝術(shù)畫”的藝術(shù)家正是一些物理學(xué)家、化學(xué)家或材料學(xué)家。 這些科學(xué)家通常利用薄膜制備常用的物理或化學(xué)工藝來“創(chuàng)作”納米藝術(shù)畫，如利用薄膜的物理制備方法，即用高能粒子束或光刻技術(shù)對薄膜材料進(jìn)行精細(xì)“雕刻”，勾畫出納米藝術(shù)作品；也可以利用分子/原子自組裝技術(shù)來“創(chuàng)作”，即基于分子或原子等基本結(jié)構(gòu)單元間的一些相互作用而自發(fā)形成有序結(jié)構(gòu)的一種技術(shù)，通過這種薄膜生長工藝得到規(guī)律性的藝術(shù)圖案。還有一類方法是薄膜的化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)，即納米藝術(shù)家將一種或幾種氣態(tài)原料裝到一個(gè)真空室內(nèi)，讓它們按合適的比例擴(kuò)散到基片表面并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其中固態(tài)生成物在基體表面形成一種新納米材料與結(jié)構(gòu)，生長出藝術(shù)圖案。這些科學(xué)與藝術(shù)的“杰作”為薄膜物理教學(xué)提供了豐富而震撼的美育素材，為探索融合課程教育和美育提供了很好的切入點(diǎn)。

圖1 納米藝術(shù)圖案

3 結(jié)語

我國近代著名教育家察元培說[7]：“美育者，應(yīng)用美學(xué)理論于教育，以陶養(yǎng)感情為目的者也”，即運(yùn)用審美的方式實(shí)施教育，提高人們的審美感受力、審美創(chuàng)造力及審美情趣，以促進(jìn)其人格的完善以及全民族整體素質(zhì)的提高。 科學(xué)美是美育教育中的重要組成部分，是以科學(xué)的內(nèi)容和形式為對象所感受到的美。 深入挖掘薄膜制備技術(shù)、薄膜材料以及薄膜物理性質(zhì)等多方面的科學(xué)美、藝術(shù)美，將為該課程的美育提供豐富而震撼人心的素材，在課程教育中有機(jī)融合美育，有助于學(xué)生認(rèn)知，同時(shí)可以發(fā)展他們的觀察能力、想象能力、形象思維能力和創(chuàng)造能力；調(diào)劑他們的生活，提高學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)身心健康成長。

［1］陳煒湛.古文字趣談[M].上海:上海古籍出版社,2005.

［2］潘懋元,主編.新編高等教育學(xué)[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,1996.

［3］蔣家瓊.論物理教學(xué)中的美育[J].高等教育研究,2002,2:84-88.

［4］陳熙謀,等.物理教學(xué)與科學(xué)美教育[J].物理通報(bào),1996,12:3-4.

［5］劉祥萱,編.納米科學(xué)技術(shù)概論[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.

［6］沈海軍,編.納米科技概論[M].北京:國防工業(yè)出版社,2007.

［7］蔡元培.蔡元培美學(xué)文選[M].北京:北京大學(xué)出版社,1983.