大学美育 第2版 课件 第十一章 科技美与美育

第十一章科技美与美育第一节科技美的特征与功能第二节科学技术与美的创造第三节职业技术教育中的科技美学习目标——了解科学技术对人类发展的影响。

——掌握科学美和技术美的联系和区别

。——懂得鉴赏科技美，提高对科学技术的热爱，启发创造性思维

。第一节科技美的特征与功能科学是指人类对自然规律和社会规律的认识，属于知识形态，是一种潜在的生产力；技术是指自然科学在生产实践中的具体应用，最终成为物化形态，是直接的生产力。科学是发现，技术是发明；科学是创造知识的，技术是根据社会发展需要利用知识的；科学回答“是什么”、“为什么”，技术回答的是“做什么”、“怎样做”。科学技术与艺术的统—就构成了科技美。在古代，作为制作者的工匠既是手工技术高超的技师，又是审美经验超群的艺术家，他们把积淀在头脑中的科技经验和审美经验一起倾注在产品上，从理论上来说，就是技术与艺术的统一。在近代，随着科学技术的发展，一方面使艺术（特别是像电影和电子音乐）兴盛起来，另一方面科学技术产品又在技术要求的范围内发挥艺术创造的自由性，使艺术和科学技术相互接近，相互统一。爱因斯坦就被认为“是科学家，更是科学的艺术家”。一、科学美与技术美的区别（一）科学美科学美主要研究自然科学中的美学问题，包括自然科学研究中科学家对美的追求、对科学理论的美学评价和科学研究中的形象思维等，它偏重于人类的理智美，是一种较高和较深层次的规律美，一般表现为理论形态，具有抽象性和稳定性。科学家从事科学研究活动的目的就是要揭示自然对象的本质、特征、发展规律及其相互间的内在关系。他们之所以能在十分艰苦的条件下孜孜不倦地从事科学研究，探索自然界的奥秘，除了科学家世界观的决定性作用以外，在许多情况下，一个十分重要的原因就是由于科学家对美的追求，就是由于科学家在科学探索中能获得一种精神上的满足和美的享受。波兰天文学家哥白尼从美学观点出发，批判了古希腊天文学家的“地心说”，大胆提出了“日心说”，并用观测到的数据验证了“宇宙里有一种奇妙的对称，轨道的大小与运动都有一定的和谐和关系”。后来，德国天文学家开普勒深切地感受到了哥白尼“日心说”的美，毅然摒弃了从他的老师那儿接受的“地心说”观点。他说：“我从灵魂的最深处证明它是真实的，我以难于相信的心情去欣赏它的美。”20世纪美国物理学家盖尔曼在为基本粒子命名时，从艺术作品中发现了“夸克”一词，其喻意是不同的颜色和味道，后经发现其物理属性恰与其艺术寓意相合。前苏联科学家巴甫洛夫也说：“浏览大自然的巨著会给智力以深深的满足，并能发现特别多美的事物，而感知这种美的事物是有赖于敏锐的艺术感觉和学者的深刻观察的，了解美并不限于观察自然景象和发掘其意义。就是在实验室的研究成果里，在数学公式的严整性里，在哲学推理的辩证唯物主义的逻辑里，也都可以感觉到，并且真正感觉到美。”随着科学技术的社会化和科学文化教育事业更快的发展，人们的文化水平和科学素养会不断提高，能够欣赏科学美的人将越来越多。

（二）技术美技术美主要研究人类生产劳动以及与此相关的一切技术领域里的美学问题，包括生产环境和生产过程的美化及物质产品的艺术设计等，它偏重于功能美，一般表现为物化形态，具有可感性和历史变异性。横跨在黄浦江上的三座“彩虹”——

杨浦、南浦、徐浦大桥，不同的审美设计就是变异美的生动例证。杨浦大桥杨浦大桥远景南浦大桥徐浦大桥西班牙阿拉米罗大桥的设计创造了一种新型的斜拉桥，用倾斜桥塔的自重来代替以往的后部钢索，在桥塔和桥面之间建立起一种平衡的对话关系。桥的造型独特浪漫，有创意，就像一个动感的雕塑作品。科学美和技术美看似不同，其实二者都是以理性为基础的物质实践活动，都服务于人类认识世界、改造世界的共同目的，因此统称为“科技美”也是十分合理的。二、科技美的基本特征（一）以简洁为标识科学的本质特征之一就在于能用最简洁的语言或符号表达出最深刻广泛的内容。C=2

R揭示了圆的周长与半径之间本来就存在着的最简洁、最和谐、最科学的关系；牛顿用空间、时间、物质和力四个简洁的概念、五个字母就准确地概括了天上和地上所有的力学运动现象；爱因斯坦的质能关系式E

mc2

、普朗克的能量和频率的关系式E

hv等，都是用极简明的公式表达了极为复杂的自然规律。科学研究总是追求一种最简洁的结论，简洁就是美的一种体现。技术要推广、要应用，要让许多人掌握，技艺也要力求简明扼要；尤其是功能多、科技含量高的产品，更要力求使用方便简单，易于被大众所掌握。即使是产品的造型、色彩、线条的设计，一般也是“明快、单纯、简洁”为好。如举世闻名的埃菲尔铁塔，完全摆脱了巴洛克建筑风格的象征性、装饰性和雕塑性的桎梏，按照科学的静力学原理和技术的逻辑性来设计造型，结构独特，功能与形式达到了简洁又和谐的完美统一。（二）以效用为目的一般说来，科学美的效用是潜在的、滞后的、非直接的，但又有着普遍性的、基础性的、规律性的意义，因而富有深广、深远的价值。陈景润研究哥德巴哈猜想，霍金研究宇宙大爆炸理论，是科学研究领域的重大突破，体现了人类挑战自然所达到的智慧的最新高度，犹如奥林匹克运动金牌获得者体现了人的体能与技能所达到的高度一样，因而衡量科学美的“效用”不能用直接的、物质的尺度。摩尔根的基因学说问世时，遭到许多人的抨击与讥笑，更被一些“唯物论”者当作“唯心论”的“活靶子”，而苏联李森科的伪科学却打着“唯物”、“科学”的旗号，招摇撞骗，欺世盗名，曾一度红得发紫。但伪科学很快就破产了，基因学说却不仅被科学实验所反复证明，而且不断地丰富发展，现在成了现代高科技的领头羊之一，已经带来了巨大的经济效益，它的开发前景将会越来越灿烂、辉煌。至于技术美的效用则是有目共睹，人所皆知的。科学的某项发现或发明一旦被开发，应用于现实生活，就会给人类带来巨大的福祉。据统计，现代人生活的改善与提高，主要不是靠体力的付出，而是科学技术赋予人类的福祉。（三）以新奇为特点好奇心是科学之母物理学家W·泡利的好奇，使他发现了原子物理世界中一个极为隐蔽的规律——

每个量子轨道最多只能容纳两个电子，如果这两个空位被填满，其他的电子就必须填在其他轨道上——

这就是“不相容原理”。为此发现，泡利获得了1954年度的诺贝尔奖。W·海森伯的好奇，发现了“测不准关系”——

微观粒子的坐标和动量不能同时具有确定值，粒子坐标的值越确定，粒子动量的值便越不确定。要在微观世界中同时确定粒子的坐标和动量是不可能的，原因不在其他，而是为微观粒子的波粒二象性所决定的。这就揭示了微观世界中精确性与模糊性的关系之谜。数以亿计的生命信息原来只是由64个密码构成，而这64个密码竟又是由四部分通过三联体组成。四个核酸竟构成了地球上绚丽多彩的生命世界，真难以想像，怎能不让人感到新奇！华裔实验物理学家、诺贝尔奖获得者朱棣文在接受文汇报记者采访时说：“一个优秀的物理学家要具备多种素质，但首先必须要有好奇心，对于自然的好奇，对于普遍事物的好奇。据我所知的优秀物理学家，他们对于所有事物都非常好奇。他们想探知事物的规律，他们具有看到事物最为本质一面的本领。”科学是什么？苏联物理学家、诺贝尔奖获得者卡皮查说：“科学就是人对自然规律的认识。”英国物理学家、诺贝尔奖获得者布莱克特说：“所谓科学，就是国家出钱，来满足科学家的好奇心。”（四）以和谐为旨归古希腊的毕达哥拉斯学派认为，宇宙天体在本质上是数的和谐。从那以后，和谐就成了科学研究所要寻求的母题。开普勒反复计算有关行星近点、远点的运动速度和各种比例关系，力图证明行星运动是有节奏的和遵循声律的，最终寻到行星运动中的音乐和谐性。爱因斯坦认为，我们生活于其中的自然界有一种神秘的和谐，他的探索就在于“为一个和谐的宇宙找到自觉而统一的动力学”。门捷列夫化学元素周期表是科学和谐秩序之美的范例。在门捷列夫之前已经发现化学元素60余种，但这些元素之间究竟呈何种关系，当时的化学界认识模糊。门捷列夫认为，在已知的化学元素之间必定存在着某种秩序和规律，化学研究的目的就是要揭示这个隐匿在复杂现象背后的统一性。因此，他首先对各种元素的化学性质进行分析比较，将相似或相同性质的元素组合成元素的族类，进而再对各个不同的元素家族加以考虑，从中发现了元素的化学性质与元素原子量之间的内在规律：即在同一族类的元素中，随着原子量的增加，金属性递增，而非金属性递减。按照这一规律，门捷列夫将已知的63种元素排列成一个完整的元素周期表。这个周期表不仅具有极大的包容性，而且不论从内容上看还是从形式上看都是对称协调的，它的各行各列、上下左右联系十分巧妙，显示出惊人的和谐和秩序的美。三、科技美的主要功能早在19世纪，法国作家福楼拜就有这样的预言：“越往前进，艺术就越要科学化，同时科学也要艺术化。它们从底基分手，回头又在塔尖结合。”这个所谓的“结合”，就是科技与艺术交互融合的趋势，它不仅拓展了美学研究的领域，而且还能在实用功能的基础上发挥与强化科技美的多维度的综合作用。（一）导向功能科技要求“真”，而美能导“真”，成为寻求真理的向导。法国物理学家、诺贝尔奖获得者W·海森伯谈到发现量子力学的感觉时说，最初一瞬间，他简直感到惊慌，因为通过分子现象的表面，他正在窥探一个异常美丽的内部世界。正是对这个美的内部世界的探寻，成为他不懈追求的强大动力。美国发明家富兰克林在1752年发明了避雷针，10年后避雷针传入英国。英王乔治三世对电学一窍不通，但他依据球形最完美的观念，断言避雷针的顶端不应该是尖头的，而应该是圆球状的。究竟谁是谁非？后来美国物理学家查理·摩尔经过16年的研究才得出结论：尖端为球状的避雷针比尖头状的避雷针效果要高出1倍，并揭示了它的科学原因。在科学发明史上，有许多杰出的科学家都把美感作为向导，由此而求真，最终做出了重大的科学贡献。（二）鉴别功能美还能帮助科学家去鉴别真伪，判别是非，洞察实质。德国数学家哥德巴赫凭借了对美的直觉，在1747年致友人的信中提出了“哥德巴赫猜想”，即每一个大于2的偶数是否等于两个素数的和的问题。友人怀疑其正确性，但要通过逻辑验证却极其繁琐、复杂、困难。陈景润把一生的主要精力贡献给了对“猜想”的研究，而且取得了举世瞩目的成就。黄金分割律是人们早就从实践中总结出来的一条“审美法则”，并用数学公式可概括为长与宽的审美比例是：X:L

（L

X）:X，可谓通行古今中外。但在相当长时期内，人们只能用实践经验去感受、去验证。直到20世纪60年代，苏联的一位建筑心理学家用实验法揭示了个中奥秘：原来黄金分割律最符合人的视觉活动规律，此时人的眼睛的积极休息区域最大，最能节省视觉能量。可见，美能协助人们鉴别“真”，凡是美的东西，往往是与真联袂而来的。（三）启迪功能科技美的启迪功能在于从美的启示中追索还未认识到的“真”，从而发现“真”，获得“真”。当代英国理论物理学家、诺贝尔奖获得者狄拉克宣称：“方程中所具有的优美要比它们符合实验更为重要。”“如果一个人从寻求他的方程式的优美这种观点出发，而且如果他确实具有深刻的洞察力，那么，他必然就是在一条可靠的发展路线上。”现代西方最杰出的理论物理学家爱因斯坦、P·狄拉克、M·玻思、W·海森伯和E·薛定锷等人，往往正是从审美的角度获得启迪，并由此而取得了巨大成就。（四）愉悦功能科学家弹精竭虑、孜孜以求地探索，重要动因也在于寻求美的愉悦。奠基于科学的技术美，审美愉悦功能更为鲜明、突出。几乎所有的建筑设计和产品设计都不能不讲完美的形式，产品造型设计美不美，往往成为市场竞争的重要砝码。众所周知，计算机世界两雄微软公司盖茨与苹果公司乔布斯之间的斗智斗法可谓惊心动魄。乔布斯曾几次败北，但几年前他又搞出iMAc电脑，使苹果公司重获生机。乔布斯成功的原因，除了他的电脑技术精湛之外，还得益于他的审美能力。他设计的新一代苹果机具有简洁、现代和回归自然的审美特点，与现代青年的审美趣味非常合拍。而现代白领青年不问代价但求最佳最美的心理趋向，使价格不菲的新一代苹果机能保持畅销不竭的态势，成为计算机世界的一支劲族。可见，美与技术的交融有着多么巨大的价值与意义。适用而美观的产品总使人感动亲切，产生爱恋之情；反之，则用之不顺眼，弃之不忍心，终日相伴而总不舒畅。第二节科学技术与美的创造一、现代科技的发展开拓了审美活动的新领域我们借助于高倍数的天文望远镜，看到了那么多巨大的星云呈现着奇美的螺旋形，看到了瑰丽的双星那迷人的、协调统一的色彩组合，看到了卫星绕着行星运转、行星绕着太阳运转、太阳系绕着银河系运转，一层—层井然有序、和谐壮美的景象，还看到了遥远的银河系具有十分美丽的旋涡状轮廓等。鹰状星云——恒星的诞生地

夏日烟火般的火花哈勃太空望远镜经典照片

距地球两千八百万光年的宽边帽星系被命名为蚂蚁星云的Mz3星系之心宇宙深处的星体猫眼星云锥形星云被称为爱斯基摩星云的NGC2392以凡高作品《星夜》命名的景象遥远的大犬星座的两个螺旋形星系相互碰撞距地球九千光年的三裂星云随着宇航事业的发展，太空景象更真切地进入人类的审美视野。正如法国宇航员帕特里克·博德里所描绘的：“从太空望去，地球戴着深蓝色的王冠，美丽无比。我至少分辨出九种不同颜色，其中有蓝赭石色、橘黄色、浅红色，以及地球表面的淡蓝色。……云缝中射出第一丝红色光芒，突然又出现道道闪光！这光芒比雪还白，比想象的还要亮。太阳就要露面了，蓝天依旧，白光却更加强烈，这真是天上奇观。……突然，太阳在2秒钟内喷薄而出，照得一切闪闪发亮，令人不敢仰视。”浩瀚无际的宇宙原来是如此丰姿多采，美不胜收。这种从太空俯瞰地球和观看日出的审美体验，是只有创造了高科技的现代人才能享受到的。随着科学技术的发展，幽深的海底与各种奇异的景物也必将逐步纳入人类的审美范围，从而使人类的审美视野更加开阔，审美对象也更加丰富。电子显微镜为人们展现了极富魅力的微观世界，先进的激光刀对人类做不流血的手术，电脑控制的探测仪在人类无法到达的地区进行探索等，为人类创造了难以想像的神话般的美，让我们能更加深刻地感受到科枝这个第一生产力带来的强烈的美感。人类许多古老的神话，荒诞的幻想，转眼之间都变成了活生生的现实。二、现代科技为美的创造提供了新的手段远古时代只有石凿技术以红土为材料，所以产生的岩画壁画粗犷豪放；新石器时代的制陶技术的产生，彩陶上面才能留下漂亮的几何图案和动物形花纹；冶炼技术的发明，人们才可以浇铸出司母戊大鼎，金属质地的凿子才能雕出《大卫》等杰作；榨油技术的产生使凡•爱克兄弟发明了油画颜料，达•芬奇才可能留下蒙娜丽莎永恒的微笑；电子动画、计算机图形、音响合成技术、模型技术、爆破效果等先进技术的运用，使那些成本很高、费时过多、难度和危险性大的摄制任务和现实生活中并不存在的被摄对象和现象有了完成的可能，这也就使我们看到了一个又一个震撼的电影画面。如《星河战队》、《侏罗纪公园》、《指环王》、《唐山大地震》等。纺织术、造纸术、印刷术的发展，从最初的画在岩石上发展到画在布上、纸上或板上；电脑技术与功能的逐渐完善，使绘画从最初的写生临摹发展到电脑绘画以及全息美术作品生动逼真、声光电并用和三维动画等。电子技术成功地运用到音乐中来，使电子音乐异军突起，风靡全球。奥林匹克运动会紧张精彩的比赛场面，在20世纪50年代人们还只能通过听广播去想象比赛的真实情景，而有了电视的现场直播，我们就能身临其境地观看比赛的具体过程，而且通过解说，通过慢镜头，我们还能欣赏到每个用肉眼看不到的“细节”与“瞬间”，在某种意义上比亲临现场还要看得真切。当电脑和各种科技成为你我生活中不可缺少的工具，一些视觉艺术工作者开始以电脑和数码科技取代纸和笔，一种被广泛称为新媒体艺术的新艺术形式应运而生。2008奥运会那充满阳刚之气的“鸟巢”和尽显阴柔之美的“水立方”也充分展现了中国传统文化与现代建筑技术融合的创意。2008年9月9日，韩国首都首尔的半坡大桥完成扩建——

在桥身两侧安装了1万个喷泉口，使之成为每秒喷出数万吨水流的喷泉大桥。随着集成电路越做越小，产品的功能越来越多，操作越来越方便，产品的外形设计的自由发挥余地也越来越大，这也使科技产品的设计越来越显示出无比的魅力。洗衣机——童趣设计，精巧可爱，一按一选，操作简单，宝宝衣物随着动人的音乐在灯笼椒中翩翩起舞。立体循环水流，轻柔搓洗，贴心呵护宝宝衣物。彻底清除衣物上残留的清洗剂，呵护宝宝肌肤。精致容量，省水省电。三、现代科技的发展为自然美增添了新的内容我国在长江三峡修建葛洲坝水电站，使本来就风光绮丽的长江三峡的自然景色更加壮丽。内蒙古腾格里沙漠大面积飞播牧草获得成功，使这片原来“天上飞鸟绝，地上无人烟”的不毛之地奇迹般地成为绿草如茵的牧场。现代科学技术的发展，使人类改造自然的能力大为增强，自然界的面貌将发生更大、更快的变化。科学技术为自然美增添了新的内容，使绚丽多彩的自然界变得更美了。第三节职业技术教育中的科技美技术工作中的审美问题其实质就是要研究如何以科技美的基本特征为依据，创造舒适和谐的、有利于激发人的积极性和创造力的工作环境以及实用美观的产品。一、树立生产环境美意识（一）色彩和照明的运用燥热嘈杂的工作场所宜选用蓝、紫等冷色，而阴冷潮湿的地方宜选用橙、红、黄等暖色。机器与工件的色彩应有较大差异，例如将机床的机身漆成浅绿色，将机床的移动部分漆成淡黄色，以便与铁灰色的工件形成色差对比，使操作工人易于辨别。危险的地方和部件宜漆成有警示作用的红色。此外还要注意色彩的搭配，既不要过分单一呆板，又要避免花哨繁琐，以免强化操作者的疲劳和烦躁感。照明要尽量利用自然光线，机床的操作台面要尽量朝向临窗的一面，机床上供操作的照明灯亮度要适宜，并与背景光源有一定对比，对耀眼光源要加上灯罩，避免直射操作者眼睛。总之，根据工作场所的具体情况科学地配置色彩和照明，是创造优美舒适的工作环境的重要条件。（二）控制声音控制声音就是要尽量控制、消除噪音的影响，而利用乐音发挥其积极的愉情作用。一是减少噪音的产生，二是降低噪音的影响，如在建筑上采用吸声材料和吸音结构，让操作者配戴耳塞，通过绿化吸附周围的噪音等。利用乐音的积极作用，一般是在工作场所播放优美流畅的轻音乐，这不但能减少噪音对人的危害，而且还能使人心情振奋，动作协调。（三）工作场境的布置与美化工作空间和设备必须根据工艺流程、操作动作、使用频率和通风采光的需要，以方便、实用、有序、美观的原则来设置，辅助设施和装饰（如图表标志、花卉盆景、厂训厂徽等）颜色和情调要与其他设施及整体布置相协调，做到和谐有序，简洁美观。厂区的水池、绿化带不仅可以美化环境，还能降低尘埃密度、净化空气、调节气温、吸收部分噪音，加上喷泉、雕塑的设置和建筑格调的展现，对塑造企业形象，维护工人身心健康，激发工人对企业和工作的热爱，都具有不可低估的作用。二、探索科技美在减轻劳动强度方面的应用对善于思考的年轻朋友可以从自己的身边小事做起，发现、发明旨在减轻劳动强度，提高劳动效率的方法或措施。例如工效专家吉尔伯瑞斯通过对劳动者工作时间和动作特点的研究与分析，提出了著名的砌砖法。他发现建筑工人在砌砖时，总得先伏身拿起砖来，这样每砌一块砖都要做许多无用功。后来他发明了自由升降的脚手架，把砖始终放在与工作面平齐的水平面上，结果减少了每次弯腰取砖的动作，既节省了时间还减轻了劳动强度。接着他又仔细分析，改变了砌砖时手与臂的各种动作，将每砌一块砖的动作由原来的18个减为四五个，砌砖的速度由原来的每小时120块增加到每小时350块，大大提高了劳动效率。他还对外科手术的动作进行分析，外科医生开刀时，护士将所需的器械适时地送到医生手中，比之医生自己寻找并拿取手术器械可减少约2/3的手术时间。当然，对劳动者工作时间和动作的分析，既应着眼于提高工作效率，又应注意减