“在顯微鏡下，我發(fā)現(xiàn)雪花是美麗的奇跡；然而可惜的是人們看不到也欣賞不到這樣的美。每一個晶體都是設計出來的杰作，而且任何一套設計都不會再重復。當雪花融化的時候，這個設計就永遠消失74那些美也隨之消失了，琶不下一絲痕跡。
　　——威爾森·A “雪花”本特利(Wilson A.“Snowflake”Bentley)
　　整合藝術和科學這兩個世界可以成為一件完美的課堂工具，能夠吸引一開始對科學課沒有太多興趣的學生。而科學與藝術的聯(lián)系，還能吸引熱愛科學的孩子更深入地進行鉆研。建立這種關聯(lián)的方法之一是探索古今知名的自然藝術家的生活和作品?！秶铱茖W教育標準》內(nèi)容標準G(科學的歷史和本質(zhì))中寫到：“科學在很大程度上是一種人類的奮斗，科學工作依賴于人的一些基本素質(zhì)，例如推理、洞察力、精力、技能和創(chuàng)造性?！?NRC 1995，第16頁)。一些大師已經(jīng)把科學和藝術成功地結合在一起，而將他們的生活和作品融入科學課程內(nèi)，既能充分展示科學是人類奮斗這個概念，又有可能激發(fā)學生的創(chuàng)造力。學生能夠從中以全新的視角欣賞到科學的奇妙和美麗。
　　可供學習的藝術家
　　著名的自然藝術家包括瑪利亞·西彼拉·馬利安(Maria Sibylla Merian)、約翰·詹姆斯·奧杜邦(John／ames Audubon)，威爾森·A·本特利(Wilson A.Bentley)，以及安迪·高茲沃斯(AndyGoldsworthy)。這些藝術家中的代表雖然來自各個年代、性別不同，但所有的藝術家都憑借對藝術和科學的激情而獨樹一幟。表l列舉了更多的科學一藝術家。
　　瑪里亞·西彼拉·馬利安(1647－1717)
　　許多偉大的自然學家都是在年輕時就對這門學科開始著迷，瑪利亞-西彼拉·馬利安也不例外。她于1647年出生于德國，小時候?qū)ハx產(chǎn)生了濃厚的興趣。她的父親老馬特烏斯·馬利安(Matthtis Merianthe Eider)是一位印刷和出版商，于1650年去世。之后她的母親喬安娜·西比拉·海姆(Johanna SibyllaHeim)嫁給了荷蘭畫家雅各布·馬雷爾(JacobMarrel)，年幼的馬利安受到他的影響，開始接觸繪畫。
　　馬利安是第一位表現(xiàn)在自然生存環(huán)境中的昆蟲的畫家(Reitsma 2008)，她最知名的作品是3卷本花卉和植物畫冊和她的第l本(1679年)和第2本(1683年)《毛毛蟲》。
　　馬利安有2個女兒，喬安娜·海蓮娜(JohannaHelen)和多蘿西·瑪麗亞(Dorothea Maria)，2個女兒都繼承了母親的事業(yè)，以花卉和動物為主題作畫。1699年馬利安52歲時，與小女兒多蘿西一起來到南美洲東北部的蘇里南住了2年。1701年她們回到歐洲時，馬利安完成了1本關于蘇里南昆蟲的畫冊。畫冊于1705年出版，收錄了真實大小、生活在自然環(huán)境中的昆蟲的繪畫。畫冊還收集了該地區(qū)蝴蝶完全變態(tài)過程的繪畫。她從蘇里南帶回的繪畫內(nèi)容包括花卉、昆蟲和爬行動物。
　　洛杉磯蓋提藝術中心(J.Paul Getty Museum)開設了一個非常好的記錄馬利安和她的女兒們的生活和作品的網(wǎng)站，并出版了一本畫冊《昆蟲和花卉：瑪利亞·西彼拉·馬利安藝術作品*(見“相關資源”)。教師可以運用蓋提藝術中心網(wǎng)站的幻燈播放功能與學生分享馬利安的作品圖像，以及對藝術家本人和藝術作品的音頻講解。圖片中的一部分是關于昆蟲的變態(tài)過程——不僅描繪了昆蟲生命周期中的各個階段，還表現(xiàn)了昆蟲賴以生活的宿主植物。以馬利安的作品為提示，學生可以創(chuàng)作自己的關于昆蟲和宿主植物的藝術作品。例如，老師可以向?qū)W生提供一些不同的蝴蝶，如帝王斑蝶、黑鳳蝶、赤蛺蝶、鹿眼蛺蝶等。每名學生可以選擇其中的一種蝴蝶為主題，進行繪畫。作品需要包括蝴蝶生命周期的每一個階段，以及至少1種它的宿主植物。學生可以使用在互聯(lián)網(wǎng)上找到的電子圖片作為創(chuàng)造自己作品的基礎。學生也可以在自然環(huán)境中觀察植物與昆蟲生活的實際情景，并在此基礎上創(chuàng)作出一幅藝術作品。
　　
　　馬利安的昆蟲藝術作品也是一種評價手段。在欣賞過她的畫作之后，學生要判斷每一幅藝術作品是否正確地表現(xiàn)了每一種昆蟲或生物體。學生要通過分析每一種生物的特征，提出支持自己判斷的依據(jù)。
　　約翰·詹姆斯·奧杜邦(1785－1851)
　　奧杜邦1785年生于圣多明各(現(xiàn)在的海地)，3歲時到法國，在那里度過了童年。1803年來到美國。奧杜邦最著名的作品是《美國的鳥類》。這部作品中的繪圖不但精美，還具有很高的科學準確度，而且鳥類都是以實際大小畫出，這些特點使他的作品獨樹一幟。這部畫冊收集了435幅畫之多(Chowder 2007)。奧杜邦與露西·貝克維爾(Lucy Bakewell)結婚后，生養(yǎng)了4個子女，但其中只有維克多和約翰2個兒子存活了下來。奧杜邦一生的大半時間在美國度過，但在1826－1839年間斷斷續(xù)續(xù)地在英國生活了一段時間，期間成功地展示了其作品(Rhodes2004)。奧杜邦的2個孩子也加入了他的工作：約翰繪畫、維克多處理印刷和訂購事宜(Rhodes 2004)。在去世前，奧杜邦開始了另一本書《北美四足動物》的創(chuàng)作。通過約翰在藝術方面和維克多在編輯方面的幫助，這本書在1845年面世。
　　PBS在《美國大師》系列片中收錄了奧杜邦，并開設了一個相應的網(wǎng)站，展示他的生平、鳥類圖集和他一生中的大事記(見“相關資源”)。研究奧杜邦的生平能為學生提供一個研究當?shù)伉B類的絕好機會。學生可以觀察家周圍或當?shù)毓珗@的一種鳥類。近水的地區(qū)是能夠找到鳥類的好地方。學生對鳥類觀察的成果應當包括這種鳥的草圖，以及對它行為的描述。在觀察的時候，學生還應該用數(shù)碼相機給這種鳥拍照片。當初步的觀察完成后，學生可以把他們筆下的鳥與照片相比較，并描述要表現(xiàn)照片中看到的細節(jié)的難易程度。這一步做完后，學生可以就“沒有照相機或其他圖像記錄手段的年代，奧杜邦這樣的自然藝術家是如何進行繪畫”這個問題展開研究。在這個階段對自然藝術的學習結束后，學生可以討論今天的技術手段可能在哪些方面影響奧杜邦的繪畫技巧。威爾森·A·本特利(1865—1931)
　　威爾森·A·本特利是著名的雪花攝影家，1865年生于佛蒙特州的杰里科。自年幼時起他就對自然產(chǎn)生了濃厚的興趣，特別是雪花。本特利研究雪花的興趣受到了母親的鼓勵，在15歲生日時，媽媽送了他1架顯微鏡(Blanchard 1998)。本特利開始把顯微鏡下觀察到的雪花繪成圖畫。最終父母購買了1臺價格昂貴的配有顯微鏡的照相機，這樣他就能夠把看到的景象拍下來。操作這臺照相機一顯微鏡并不容易。本特利1925年接受《美國人》雜志采訪時的摘錄展示了他在學習使用照相機捕捉每一片雪花時所付出的堅持和努力：
　　
　　
　　“我現(xiàn)在拿著這臺好不容易才得到的昂貴的機--器。我滿以為能用它造出奇跡，可是，我一次又一次地失敗了……要是能有誰來說明一下哪里出了問題該多好!但是在這個農(nóng)場上，誰也幫不了我。一次失敗接著又一次失敗。冬天快過去了，我?guī)缀跻货瓴徽?。但在?年冬季，我發(fā)現(xiàn)了問題所在。我開始用一個非常小的“定格”裝置——1塊帶有小開口的薄片來遮擋大部分光線。用這個辦法和更長的曝光時間，我獲得了1幅清晰的照片。”(Blanchard 1998，P.32-33)
　　1898年對本特利來說是重要的1年，發(fā)生了2件大事：他開始出售拍攝的照片，并發(fā)表了1篇有關雪花晶體的文章(Blanchard 1988)。本特利一生保持了對雪花晶體顯微攝影的熱忱和激情。W.A.本特利官方網(wǎng)站包括了他拍攝的雪花照片的原作、生平和其他資源(見“相關資源”)。
　　作為本特利作品的延伸，學生可以利用指南或雪花分類表(見“相關資源”)學習雪花的分類。在引導學生開始這項學習時，教師可以利用從以上資源中選取的一幅雪花圖來引導學生畫出雪花的一些基本形狀。之后可以對照雪花分類表，仔細觀察投射到屏幕上的未經(jīng)標志的雪花，并為它們分類。安迪·高茲沃斯(1956－)
　　安迪·高茲沃斯是一位英國藝術家，他使用大自然中從樹枝到石頭到樹葉的各種天然素材創(chuàng)造出無與倫比的藝術作品。高茲沃斯每創(chuàng)造一幅作品，都會把這些天然素材隨時間流逝而變化的形態(tài)拍攝下來。他的創(chuàng)作中所蘊含的靈感能激發(fā)學生對藝術產(chǎn)生別樣的思考。他的作品能激發(fā)創(chuàng)造力，鼓勵學生思考自然環(huán)境中潛藏的藝術。他的作品傳遍全球各地，有許多相關的資源可以利用(見“相關資源”)。
　　在高茲沃斯和其他自然藝術家的啟發(fā)下，美國新澤西州教育信息和資源中心所屬的Monarch教師組織建立了一個名為“來自陸地的聲音”、面向K-12教師們的工作室(見“相關資源”)。2010年夏天，西得克薩斯州農(nóng)工大學(WTAMU)的教育系組織當?shù)亟處焻⒓恿诉@項為期2天的工作室活動。
　　活動為參加者示范了許多在教學中整合藝術、詩歌、科學和技術的方法。參加者們分成小組，在自然環(huán)境中創(chuàng)作和拍攝自己的藝術作品。之后各小組以他們自己創(chuàng)作的自然藝術作品為素材，撰寫詩歌并演出。一些參與了WTAMU工作室活動的教師利用一個在線編輯網(wǎng)站出版了自己創(chuàng)作的攝影和詩歌集。在課堂中將藝術與科學相結合
　　教師僅需要在教室的墻上放出投影，這樣簡單的活動就能激發(fā)學生對藝術與科學相銜接的興趣。為了保證學生不斷體驗這種銜接，可以在教室墻報中設立1個“藝術中的科學”專欄，每周或每月突出展示1種表現(xiàn)科學與藝術結合的印刷品或海報。收集印有奧杜邦和其他自然藝術家作品的舊掛歷可以輕松獲得這些作品的原圖。向?qū)W生展示3～4幅范例后，讓學生試著創(chuàng)作自己的作品，來表現(xiàn)藝術和科學的結合，并展示出來。教師可以在1個學期之初就把“藝術中的科學”挑戰(zhàn)任務布置給學生，這樣就有機會展示很多學生的創(chuàng)作。這項活動的具體主題可根據(jù)科學課每單元的內(nèi)容安排而定期調(diào)整。用展示的辦法來肯定學生的工作是有效的激勵手段。這項活動的評價方法可以簡單到僅僅是學生的參與。
　　“科學的藝術(The Art of Science)”是2011年美國科學教師協(xié)會(NSTA)在得克薩斯州召開的區(qū)域會議的主題，邀請全得克薩斯州的學生提交符合這個主題的藝術作品。獲獎作品將在會議期間展出，其他優(yōu)秀作品將在會議網(wǎng)站W(wǎng)AVer.statweb.org／cast2011上展示。
　　K.B.薩德維德拍攝的令人驚嘆的照片總能激發(fā)學生的興趣(表2)。首先，向?qū)W生展示由蝴蝶翅膀組成的字母的照片，但不要告訴學生是什么構成了這些字母。學生對這些圖片進行觀察和討論后，往往能正確識別出這些是蝴蝶翅膀。這一階段的啟發(fā)過后，帶學生走出學?；蜻M行一次實地參觀，尋找自然界中的圖案。地方、州立和國家級的公園為學生們提供了豐富的機會，用數(shù)碼相機捕捉找到的圖案。孩子們交上來的這些數(shù)碼照片作業(yè)也可以在“藝術中的科學”墻報中展不。
　　為了建立自然和藝術的聯(lián)系，可以與學生一起觀賞電影《安迪·高茲沃斯：河流與潮汐(Andy’Goldsworthy：Rivers andTides)》(Riedelsheimer 2006)中的劇照(如果當?shù)貓D書館沒有這部電影，可以通過網(wǎng)絡在線購買；高茲沃斯的攝影作品還能從他的網(wǎng)站獲得)(見“相關資源”)。把學生分成兩人一組或幾人一組，要求他們只采用戶外環(huán)境中的天然素材創(chuàng)作一幅自然藝術作品。在完成之后，學生應從多個角度對作品拍攝數(shù)碼照片。讓每一名學生寫出描述創(chuàng)作自然藝術作品過程的小結，然后把全班學生的作品和小結裝訂成冊。為了讓學生清楚地了解這一課的任務要求，可以把活動評分標準發(fā)給他們(見表3)。
　　為鼓勵學生通過學習科學
　　藝術大師的生平來理解和尋找藝術與科學之間的關聯(lián)，可以讓學生制作表現(xiàn)某位整合了科學與藝術的大師的生平卡片。這些卡片與棒球卡片類似，正面是人物照片和姓名，背面寫有該人物的重要生平事跡，如誕辰日、逝世日(如適用)、教育經(jīng)歷、個人興趣、職業(yè)信息，以及最知名的成就等。評價生平卡片制作水平的方法是檢查其是否包括了每一項要求的內(nèi)容。
　　利用生平卡片開展活動時，請學生生動地講述這些科學一藝術家的故事，要求學生裝扮起來，準備1段5分鐘的獨自并講給全班同學聽。這段獨白要整理成書面作業(yè)上交，內(nèi)容要與生平卡片上的項目一致。評價學生在這項活動中表現(xiàn)的依據(jù)是學生的口頭表達、化妝裝束和書面作業(yè)。
　　另一項可以開展的活動是邀請1位現(xiàn)代的科學一藝術家到課堂或通過Skype這樣的即時通訊工具與學生們見面。學生可以在課前討論并準備好想向這位科學一藝術家了解的問題。
　　結論
　　在中學課堂用一些時間討論和發(fā)現(xiàn)藝術和科學的關聯(lián)能幫助學生拓寬思路，從一個新的角度認識藝術和科學。在探索這樣的關聯(lián)時，教師會發(fā)現(xiàn)很多與藝術、科學、英語和技術教師之間的合作機會。投入時間進行這項活動，收獲的回報將可能是學生對藝術和自然世界產(chǎn)生終生的興趣和熱