左永軍

【摘要】美術(shù)教學(xué)中涉及科學(xué)原理時(shí)，教師采用何種教學(xué)方法可以提高課堂教學(xué)效果？由于美術(shù)與科學(xué)的聯(lián)系，在美術(shù)課堂教學(xué)中經(jīng)常會(huì)提到一些科學(xué)原理。實(shí)際教學(xué)中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)常被現(xiàn)代多媒體技術(shù)替代，但從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度來(lái)看，這是否真的有益于學(xué)習(xí)、接受和記憶呢？

【關(guān)鍵詞】科學(xué)與美術(shù)；圖示與實(shí)驗(yàn)；學(xué)習(xí)方式；教學(xué)改進(jìn)

我曾經(jīng)給學(xué)生上過(guò)一堂色彩課，講到光與色的關(guān)系時(shí)涉及三棱鏡折射實(shí)驗(yàn)，我用投影展示了三棱鏡折射光線的示意圖，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)此并不感興趣，注意力不集中。于是，在第二個(gè)班上這節(jié)課時(shí)，我從物理實(shí)驗(yàn)室借了一個(gè)三棱鏡，用三棱鏡把窗臺(tái)的日光折射到教室的白墻上，投射出彩虹的效果，這下全班學(xué)生沒(méi)有一個(gè)走神的，全都睜大了眼睛，用心觀察，辨析彩虹里的色彩。我趁機(jī)開(kāi)始引導(dǎo)學(xué)生探究光與色的關(guān)系。

從圖示到實(shí)驗(yàn)，這一小小的改變，前后兩個(gè)班的教學(xué)效果截然不同。這節(jié)課后我就時(shí)常思考，在美術(shù)教學(xué)中涉及科學(xué)原理時(shí)，教師采用何種教學(xué)方法可以提高課堂教學(xué)效果？而我在這一方面也不斷摸索和改進(jìn)，以下就是我的一些思考和實(shí)踐。

一、科學(xué)和美術(shù)的關(guān)系是互為促進(jìn)的

科學(xué)與藝術(shù)是人類(lèi)文明花園里綻放的兩朵絢麗的花。美術(shù)作為藝術(shù)的一個(gè)分支，與科學(xué)之間也有著密切的聯(lián)系。歷史上科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推進(jìn)了美術(shù)的發(fā)展，而美術(shù)設(shè)計(jì)的前瞻也不斷向科技提出新的要求。

一方面，科學(xué)技術(shù)的發(fā)現(xiàn)推動(dòng)美術(shù)的發(fā)展。1666年，牛頓進(jìn)行了著名的棱鏡色散實(shí)驗(yàn)，科學(xué)界發(fā)現(xiàn)了光與色的秘密，這一發(fā)現(xiàn)就像石子入水引起的漣漪，推動(dòng)了各項(xiàng)研究的展開(kāi)，新的關(guān)于光和色的實(shí)驗(yàn)與理論不斷出現(xiàn)。一百年后，英國(guó)醫(yī)生托馬斯·楊①和德國(guó)生理學(xué)家亥姆霍茲②研究了光譜中的三原色和補(bǔ)色原理。二百年后，法國(guó)的畫(huà)家們開(kāi)始表現(xiàn)光和色，誕生了以莫奈為代表的印象派繪畫(huà)③，開(kāi)創(chuàng)了西方繪畫(huà)的新領(lǐng)域。

另一方面，美術(shù)超前的設(shè)計(jì)也向科技提出新的要求。1851年英國(guó)博覽會(huì)上，約瑟夫.帕克斯頓（Joseph Paxton）設(shè)計(jì)了一款名為“水晶宮”④的展覽大廳，科技界迅速回應(yīng)這一挑戰(zhàn)，攻克技術(shù)難關(guān)，革新生產(chǎn)方式，最終在建筑界樹(shù)立了一種新的生產(chǎn)模式——工業(yè)化生產(chǎn)，裝配式施工。

二、科學(xué)原理在美術(shù)教學(xué)中時(shí)常出現(xiàn)

由于美術(shù)與科學(xué)的聯(lián)系，所以在美術(shù)課堂教學(xué)中經(jīng)常會(huì)提到一些科學(xué)原理，通過(guò)科學(xué)原理的講解才能使學(xué)生明白為什么會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象。

1.小孔成像揭示攝影原理

隨著拍照器材的普及和學(xué)生社團(tuán)中攝影愛(ài)好者的增多，向?qū)W生講解相機(jī)原理也是美術(shù)老師經(jīng)常要碰到的教學(xué)內(nèi)容。最初級(jí)的相機(jī)原理就是小孔成像原理，后來(lái)再?gòu)?fù)雜的相機(jī)都是在小孔成像的原理下增加了許多輔助功能。

小孔成像是一個(gè)簡(jiǎn)單的物理學(xué)原理，當(dāng)一根點(diǎn)燃的蠟燭立在一個(gè)前端有小洞的密閉圓筒前，觀察者可以在圓筒后端的半透明膜上看到一個(gè)倒立的火苗。蠟燭與小孔的距離或遠(yuǎn)或近，半透明膜上倒立的火苗也隨之變小變大。這就可以解釋相機(jī)成像和變焦鏡頭的原理。

2.動(dòng)畫(huà)效果與視覺(jué)暫留原理

大多數(shù)人都知道電影膠片是一張張靜態(tài)的畫(huà)面，連續(xù)播放時(shí)，畫(huà)面上的人就動(dòng)了起來(lái)。視覺(jué)暫留現(xiàn)象是電影、動(dòng)畫(huà)產(chǎn)生的科學(xué)原理。每秒24幀拍攝播放看到的動(dòng)作是連貫的，少于24張/秒就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作僵硬和機(jī)械感。這是因?yàn)槿搜墼谟^察景物時(shí)，光信號(hào)傳入大腦神經(jīng)，視神經(jīng)的反應(yīng)速度需時(shí)二十四分之一秒，光的作用結(jié)束后，視覺(jué)形象并不立即消失，這種殘留的視覺(jué)稱(chēng)“后像”，視覺(jué)的這一現(xiàn)象被稱(chēng)為“視覺(jué)暫留”。

以上兩個(gè)原理就是科學(xué)在美術(shù)學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用。但在具體教學(xué)時(shí)，老師會(huì)采用何種教學(xué)法來(lái)說(shuō)明美術(shù)學(xué)科中涉及的科學(xué)原理呢？

三、現(xiàn)在教學(xué)中科學(xué)實(shí)驗(yàn)常被現(xiàn)代多媒體技術(shù)替代

1.隨著計(jì)算機(jī)、多媒體、網(wǎng)絡(luò)在教學(xué)中的應(yīng)用，極大地豐富了教學(xué)資源，拓寬了教學(xué)渠道，增加了教學(xué)手段，提高了教學(xué)效率。從實(shí)用來(lái)看，有其進(jìn)步的意義，一些原來(lái)無(wú)法在課堂內(nèi)呈現(xiàn)的內(nèi)容可以通過(guò)多媒體展示給學(xué)生，比如世界各地的建筑遺跡、歷史紀(jì)錄片等等。但有些本來(lái)可以在課堂上直觀呈現(xiàn)的內(nèi)容，也漸漸地被多媒體教學(xué)替代。比如視覺(jué)暫留原理，老師可以選擇網(wǎng)上搜集一組動(dòng)畫(huà)原圖，通過(guò)連續(xù)播放給學(xué)生講解什么是視覺(jué)暫留；也可以畫(huà)幾頁(yè)手翻頁(yè)動(dòng)畫(huà)，通過(guò)快速翻動(dòng)給學(xué)生展示。在備課過(guò)程中，顯然前者要省力得多，而且百分之百成功。而后者卻要花費(fèi)一些精力去逐頁(yè)手繪，課堂演示時(shí)還不一定完美。顯然大多數(shù)老師更傾向于選擇前者。用多媒體技術(shù)替代現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)，保證了實(shí)驗(yàn)成功率，解放了老師，簡(jiǎn)化了教學(xué)，但從學(xué)生的角度來(lái)看，是否真的有益于學(xué)習(xí)、接受和記憶呢？

2.多媒體教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)例比較

例如美術(shù)教學(xué)中有一個(gè)視覺(jué)對(duì)比現(xiàn)象。兩塊同樣灰度的色塊，放在黑底上看起來(lái)比放在白底上要亮一些。要向?qū)W生說(shuō)明展示這個(gè)現(xiàn)象，我們有兩種選擇：第一種，直接從網(wǎng)上找到相關(guān)的圖片，利用現(xiàn)代多媒體教學(xué)工具，將圖片投影展示給學(xué)生看，由教師告知學(xué)生，圖中兩個(gè)小方塊的灰度其實(shí)是一樣的。附圖1：

圖1 灰度對(duì)比圖 （網(wǎng)絡(luò)圖）

第二種，教師現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物演示給學(xué)生看。第一步，將兩塊同樣灰度的卡紙，一塊放在黑色底板上，一塊放在白色地板上，讓學(xué)生觀察灰色卡紙產(chǎn)生的明度差別。第二步，將兩塊灰卡從底板移動(dòng)一下，并置在一起，請(qǐng)學(xué)生觀察，其實(shí)它們的灰度是一樣的。附圖2、圖3：

圖2 灰度對(duì)比實(shí)驗(yàn)第一步

圖3 灰度對(duì)比實(shí)驗(yàn)第二步

這兩種教學(xué)設(shè)計(jì)哪個(gè)更好一點(diǎn)呢？我們從心理學(xué)的角度來(lái)研究一下。

四、從心理學(xué)角度如何看待多媒體教學(xué)替代實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1.學(xué)習(xí)的方式：主動(dòng)發(fā)現(xiàn)

“學(xué)習(xí)知識(shí)的最佳方式應(yīng)是發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)（Discovery Learning），即用自己的頭腦親自獲得知識(shí)的一切方式?！?“接受學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)是兩種完全不同的過(guò)程，其區(qū)別在于發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)比接受學(xué)習(xí)多了一個(gè)‘發(fā)現(xiàn)的階段?！盵1]

在灰卡對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，我們不難發(fā)現(xiàn)，第一種教學(xué)設(shè)計(jì)中，僅靠多媒體投影一張圖，然后老師口述：“中間兩個(gè)長(zhǎng)方形的灰度一致”，是無(wú)法讓人信服的，因?yàn)橹虚g兩個(gè)灰卡深淺一致這個(gè)現(xiàn)象并不是學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)的，而是聽(tīng)說(shuō)的。學(xué)生出于對(duì)老師權(quán)威的信任，會(huì)相信這個(gè)結(jié)論，但終究沒(méi)有眼見(jiàn)為實(shí)，心存疑惑。第二種教學(xué)設(shè)計(jì)中，學(xué)生眼見(jiàn)兩個(gè)灰卡在黑白底色上呈現(xiàn)出明顯的深淺差異，但將兩個(gè)灰卡并置在一起時(shí)，卻是同等的灰色。這是一個(gè)新鮮的體驗(yàn)，是一個(gè)有趣的現(xiàn)象，學(xué)生在這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程中多了一個(gè)“發(fā)現(xiàn)的階段”。這將會(huì)進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生探究的興趣。

2.學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)：興趣

“興趣是內(nèi)部動(dòng)機(jī)的一種表現(xiàn)形式。學(xué)習(xí)者在從事其感興趣的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，會(huì)體驗(yàn)到相當(dāng)積極的情感，比如愉快、興奮和喜愛(ài)等。心理學(xué)家將興趣分為情景興趣和個(gè)人興趣兩種，老師在導(dǎo)入階段設(shè)置的學(xué)習(xí)形式，就是利用情境激發(fā)學(xué)生興趣的教學(xué)行為?！盵2]

愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)“興趣是最好的老師”，一位好的教師會(huì)想方設(shè)法激發(fā)學(xué)生對(duì)本門(mén)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，當(dāng)學(xué)生對(duì)某一學(xué)科產(chǎn)生興趣后，就會(huì)變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，而讓興趣產(chǎn)生的根源就是挑起學(xué)生的好奇心和求知欲。在灰卡比對(duì)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)學(xué)生看見(jiàn)兩個(gè)有明顯色差的灰卡竟然是一樣的，必然會(huì)產(chǎn)生好奇，為什么會(huì)這樣？此時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生思考或者親自驗(yàn)證的后續(xù)行為，這就已經(jīng)開(kāi)始主動(dòng)求知、主動(dòng)學(xué)習(xí)了。

所以，省力而有效的教學(xué)就是讓學(xué)生對(duì)你所教的科目感興趣，有趣的實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中會(huì)吸引學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)生的興趣。

3.學(xué)習(xí)的效果：記憶

經(jīng)常有畢業(yè)很久的學(xué)生回校看望老師時(shí)提及當(dāng)年的課堂，會(huì)問(wèn)老師是否還記得當(dāng)年課上鬧過(guò)的笑話(huà)，老師往往啞然。這是一個(gè)值得思考的現(xiàn)象：為什么傳授的知識(shí)早已忘記，而課堂上的趣事歷經(jīng)十年卻還記得？這就與人的記憶有關(guān)。記憶是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，迄今為止，人類(lèi)對(duì)于自己大腦的了解還只有一小部分。但是，我們有一個(gè)常識(shí)，自己親歷的事情總是比聽(tīng)說(shuō)的事情記得長(zhǎng)久。例如看過(guò)的一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)電影和自己經(jīng)歷過(guò)的那場(chǎng)戰(zhàn)斗，電影會(huì)很快忘記，而戰(zhàn)斗會(huì)一直記得。課堂上亦是如此，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，課堂上的知識(shí)大部分都是聽(tīng)說(shuō)的，而課堂上的趣事卻是親歷的。那么教師就要學(xué)會(huì)利用這一點(diǎn)，在教學(xué)上，我們可以讓學(xué)生多親歷一些，比如現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)手做一個(gè)科學(xué)小實(shí)驗(yàn)，而非只是投影展示一下實(shí)驗(yàn)的照片，這樣讓學(xué)生能夠更加深刻地記憶，在學(xué)習(xí)中也能取得更好的效果。

五、回歸科學(xué)精神，探究美術(shù)課堂科學(xué)小實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法

1.由于課堂小實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)、信息接納和理解記憶都有明顯的優(yōu)勢(shì)，故我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)不怕麻煩，多動(dòng)腦子，設(shè)計(jì)教學(xué)小實(shí)驗(yàn)，多讓學(xué)生獲取直接經(jīng)驗(yàn)。

2.課堂教學(xué)改進(jìn)案例：圓形的透視原理

透視是因人眼球生理結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的一種近大遠(yuǎn)小、近實(shí)遠(yuǎn)虛的現(xiàn)象。在中學(xué)階段講解圓形透視教學(xué)中，老師一般采用畫(huà)圖講解的方法：先畫(huà)一個(gè)正方形，通過(guò)輔助線在正方形里畫(huà)一個(gè)圓，然后畫(huà)一個(gè)水平放置的正方形，依靠輔助線找出一個(gè)橢圓，這就是圓形的透視圖。附圖4：

圖4 圓形透視圖

但是，在一位美術(shù)特級(jí)教師的課堂上，這個(gè)圖示講解變成了一個(gè)科學(xué)小實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單，且教學(xué)效果很好。

老師先在卡紙上畫(huà)出正方形和圓，事先裁切正方形的三個(gè)邊，演示時(shí)將中間的正方形推到，呈水平狀，請(qǐng)學(xué)生觀察正方形邊框和圓的透視變化。附圖5：

圖5 圓形透視實(shí)驗(yàn)

在這個(gè)教學(xué)改進(jìn)中，最關(guān)鍵的一步就是推到正方形之后的透視變化，從老師告知學(xué)生變成了學(xué)生自己用眼睛觀察，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，這就是直接經(jīng)驗(yàn)的獲得，是主動(dòng)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。顯然，后者的學(xué)習(xí)過(guò)程更加引人入勝，令學(xué)生易于理解且經(jīng)久不忘。

六、課堂科學(xué)小實(shí)驗(yàn)給教學(xué)帶來(lái)改變，提高教學(xué)的有效性

通過(guò)實(shí)踐和總結(jié)，我發(fā)現(xiàn)利用科學(xué)小實(shí)驗(yàn)可以給美術(shù)課堂帶來(lái)以下幾點(diǎn)有益的促進(jìn)：

1.直觀性——看

現(xiàn)場(chǎng)的操作實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生身臨其境，親眼目睹。視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的直接獲取能夠給學(xué)生留下更深的感悟，激發(fā)學(xué)生思考的積極性。

2.操作性——做

有的科學(xué)小實(shí)驗(yàn)還可以由學(xué)生操作，比如，小孔成像的實(shí)驗(yàn)就可以請(qǐng)學(xué)生自己觀察。自己參與的實(shí)驗(yàn)學(xué)生會(huì)有切身的感受。

3.試錯(cuò)性——思

只要是實(shí)驗(yàn)，就必定伴隨著失敗，就算在課堂實(shí)驗(yàn)中失敗了，也不見(jiàn)得是一件壞事，失敗的經(jīng)驗(yàn)也是經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)失敗的實(shí)驗(yàn)可以去懷疑原理是否正確，也可以反思是否自己操作不夠嚴(yán)謹(jǐn)，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑思維和反思精神都是不錯(cuò)的嘗試。

4.體驗(yàn)性——情

在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生會(huì)體驗(yàn)到發(fā)現(xiàn)的興奮、成功的喜悅、失敗的不甘。這都是教育過(guò)程中學(xué)生的情緒體驗(yàn)，老師應(yīng)該因勢(shì)利導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生不驕不餒、積極探究及嚴(yán)密思考的內(nèi)在品質(zhì)。

綜上所述，當(dāng)在美術(shù)課堂上遇到科學(xué)問(wèn)題時(shí)，老師不妨設(shè)計(jì)一些小實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明科學(xué)原理，從老師角度來(lái)看，雖然準(zhǔn)備教學(xué)要費(fèi)事一些，但是教學(xué)過(guò)程變得直觀簡(jiǎn)潔，更容易說(shuō)明問(wèn)題；從學(xué)生角度來(lái)看，課堂實(shí)驗(yàn)具有趣味性，喜聞樂(lè)見(jiàn)，易于理解，便于記憶；從課堂效果來(lái)看，是一種事半功倍，可以有效提高美術(shù)課堂教學(xué)質(zhì)量的教學(xué)法。

注釋?zhuān)?/h3>

①托馬斯·楊（Thomas Young，1773-1829），英國(guó)醫(yī)生、物理學(xué)家。他提出色覺(jué)取決于眼睛里的三種不同的神經(jīng)，分別感覺(jué)紅、綠、紫色。后來(lái)亥姆霍茲對(duì)此理論進(jìn)行了改進(jìn)。 1801年他所做的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，證明光以波動(dòng)形式存在。

②赫爾曼·馮·亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz，1821—1894），德國(guó)物理學(xué)家、生理學(xué)家、發(fā)明家。1847年出版了《力量的保存》一書(shū)，闡明了能量守恒的原理，他的兩部著作《作為樂(lè)理的生理學(xué)基礎(chǔ)的音調(diào)感受的研究》《生理光學(xué)手冊(cè)》，對(duì)后世影響很大。

③印象派繪畫(huà)是19世紀(jì)60—90年代在法國(guó)興起的畫(huà)派，受現(xiàn)代光學(xué)的啟發(fā)，認(rèn)為一切色彩皆產(chǎn)生于光，繪畫(huà)中注重對(duì)外光的研究和表現(xiàn)，主張表現(xiàn)物象在光的照射下，色彩的微妙變化。代表人物有莫奈、雷諾阿、德加等。

④水晶宮是專(zhuān)為1851年倫敦第一屆世界工業(yè)產(chǎn)品博覽會(huì)而設(shè)計(jì)建造的一座展覽館。由英國(guó)園藝師約瑟夫.帕克斯頓（Joseph Paxton）按照當(dāng)時(shí)建造植物園溫室和鐵路站棚的方式設(shè)計(jì)，框架為鐵結(jié)構(gòu)，外墻和屋面均為玻璃，整個(gè)建筑通體透明，寬敞明亮，故被譽(yù)為“水晶宮”。

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