《物理与艺术纲》课程教学大纲

物理与艺术课程教学大纲PhysicsandArts学时数：32学分数：2适用专业：校内各理工科专业一、课程的性质、目的和任务对大学生加强科学与人文素质教育，是近年来教育界普遍接受的教育理念。在大学教育中如何实现科学与人文、科技与艺术的融合已经成为各国教育学研究中不可缺少的一部分，是高等教育发展的必然趋势，已经成为当今教育家和科学家共同的理想与追求。

“物理与艺术”课程是面向全校各专业同学开设的一门公选课，32学时，2学分。

“物理与艺术”课程不同于人文类的艺术欣赏等课程，也不同于理工科的大学物理课程。本课程注重文理结合，教学内容主要是以艺术家和物理学家相互平行的视角来阐述人们对宇宙图像的建立过程和理解；对物质运动的基本形式的认识。科学与艺术的共同目的都是以创新的手段来唤起人们意识或潜意识中，对自然和情感的共鸣，只不过它们所使用的“语言”不同。本课程的教学目的之一就是要打破它们之间的“语言”障碍，分析比较它们在创新意识和思维方法上的共同点，以达到对学生进行科学与人文素质培养和创新思维能力培养的目的。二、课程教学的基本要求艺术与物理是人类对世界本体描述的两个不同，但平行、互补的方面，它们都经历了从观察自然，到描绘自然，进而思考自然的平行发展历史。在发展过程中，尽管艺术家和科学家很少彼此关注对方的工作，但艺术经常预期科学真理的发展，科学的发展也为艺术创造提供不竭的动力和方法。课程教学的基础是培养学生创新思维和提高人文与科学素养。自始至终贯彻大学教育教学理念正向更加重视素质教育的方向转变，向科学教育与人文教育相融合的方向转变的观点。三、课程的教学内容、重点和难点目前本课程安排的主要教学内容有：引言：物理与艺术；自然哲学到物理学与绘画的开端；乔托的“透视”与伽利略的“参照系”；牛顿与达·芬奇；现代科学革命与现代美术革命；光与色彩的意义；空间的意义与立体主义画派；时间的意义与未来主义和超现实主义画派；量子风云与抽象主义艺术；宇宙与人文；对称与不对称；混沌和分形与抽象表现主义画派；东方的艺术之道与西方的科学之道等。简而言之，我们追寻着物理和艺术的发展历史，探讨它们之间的相互联系，教学的重点就在于揭示它们发展的每一次重大革命中的创新点。首先，对自然的判断是一个透视问题；对运动的观察是一个参考系的问题。透视法则是西方美术的基础，参照系的概念是物理学发展的里程碑。美术之父乔托感悟出透视原理；物理学之父伽利略引入了参照系，从此人类才分别从艺术角度和科学角度学会看“风景”。这是物理与艺术发展的第一个里程碑。在艺术欣赏上，观察一幅根据透视原理创作的绘画，观众需要选择一个最具优势的位置。这一位置从根本上不同于其他位置，升格到了超级地位上，就如同牛顿力学中的绝对参照系，在人们认识宇宙图像时处于超级地位上一样。在物理和艺术两个领域内，出现如此并行又深刻的思想，充分说明了物理与艺术之间密切的联系。其次，物理和艺术发展的第二下次飞跃是20世纪伊始的现代美术革命和现代科学革命。照相术的发展直接导致了现代艺术革命；马奈对透视原理的挑战动摇了欧洲绘画数百年的传统支柱，所以当时遭到非难。爱因斯坦以优美的数字和方程，在科学上为马奈正名。毕加索的立体主义画派是空间的重构，与爱因斯坦狭义相对论的时空观不谋而合；马蒂斯的野兽主义画派是光与色的革命；未来主义者追逐时间的意义；量子物理学家和抽象主意艺术家对世界的认识不约而同地从“具象”走向“抽象”。毕加索等艺术家和爱因斯坦等物理学家从未谋面，对彼此的工作也互无兴趣，但他们对人类赖以生存的自然具有相同的认识和革命性的理解。但是，在教学中，我们也指出，艺术家们对自然的理解并非能建立起完整的科学图像，并且这种理解不受实验的检验，真理与谬论并存。艺术不是物理，思辨决不是科学。课程内容具体共分十二章：第一章：物理/艺术第二章：自然哲学到物理学/乔托之前的绘画第三章：伽利略与“参照系”/乔托与“透视”第四章：牛顿/达·芬奇第五章：科学革命/现代艺术第六章：爱因斯坦与相对论/马奈与印象派第七章：光的意义/野兽主义画派第八章：空间结构/立体主义画派第九章：时间革命/未来主义画派第十章：宇宙/人文第十一章：物理中的对称/艺术中的不对称第十二章：东方的文化之道/西方的科学之道四、课程各教学环节要求根据文科学生的心理和思维特征，数学和物理的基础，以及兴趣来组织教学，确定教学要求。以电子教案为重点开展多媒体和网络教学。课堂教学以电子教案为主线，配合CAI课件、插播视频短片、图片，网络资源以等教学媒体，充分发挥各种手段的功能，力求达到最佳的教学效果。以课程QQ群为基础，鼓励学生进行课后阅读和讨论。《物理与艺术》课程是培养学生科学与人文素质，提高创新思维能力的通识类教育课程。要求学生认真阅读教材并广泛阅读网站提供的课程资料；通过课程网站，积极参与话题讨论并递交作业；最终将通过课程报告（50％）和书面考查形式（50％）完成课程考核。五、学时分配教学内容各教学环节学时分配作业题量备注章节主要内容讲授实验讨论习题课外其它小计一引言物理与艺术331二自然哲学到物理学/乔托之前的绘画221三伽利略与“参照系”/乔托与“透视”22四牛顿/达·芬奇331五科学革命/现代艺术331六爱因斯坦与相对论/马奈与印象派331七光的意义/野兽主义画派331八时间革命/未来主义画派221九时间革命/未来主义画派22十宇宙/人文331十一物理中的对称/艺术中的不对称331十二东方的文化之道/西方的科学之道331合计3210六、本课程与其它课程的关系本课程属于通识教育类，主要是为了提高理工科学生的人文素养，可在一、二年级开设。七、教材与教学参考书（一）教材施大宁.物理与艺术（普通高等教育“十一五”国家级规划教材）.北京：科学出版社，2010年01月。（二）教学参考书[1]史莱因（美）原著，ArtandPhysics:ParallelVisionsinSpace,Time,andLight，艺术