物理開發(fā)科學(xué)娛樂功能

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馮小剛的賀歲片比如：《手機》，《天下無賊》等猶如“精神大餐”，在帶給人們幾小時的娛樂之后，還能讓人回味無窮……因為在這些好看的娛樂影片的背后隱藏著深刻的思想內(nèi)涵．那么在高校（尤其是工科院校）的課堂教學(xué)中是否亦可以適當(dāng)開發(fā)“娛樂性”，寓樂于教呢？我們向來習(xí)慣于將科學(xué)神圣化（認(rèn)為科學(xué)深不可測，高不可攀），或?qū)嵱没▽⒖茖W(xué)混同技術(shù)，學(xué)以致用，立竿見影）．在這種理念下，科學(xué)教育猶如“板著面孔一本正經(jīng)的婦人”，實在是令人敬畏和厭倦．那么科學(xué)有沒有“娛樂功能”呢？上海交通大學(xué)人文學(xué)院院長、科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)系博導(dǎo)江曉原教授給出了肯定的回答：科學(xué)有娛樂功能，當(dāng)然是智力上的娛樂［1，2］．隨著教育理念從“精英教育”向“大眾化教育”的轉(zhuǎn)化，我們?nèi)找嬉庾R到在缺乏活躍氣氛的工科院校里有必要開發(fā)科學(xué)的娛樂功能，讓以往“板著面孔，一本正經(jīng)的婦人”模樣的科學(xué)教育，變成“香艷的美女”，使得學(xué)生們愿意主動親近她．筆者在北京印刷學(xué)院開設(shè)公共選修課《愛因斯坦時空與凡•高的天空》，進(jìn)行了科學(xué)的“娛樂性”嘗試，寓樂于教，事半功倍．

1在科學(xué)的理性中添加美的娛樂元素，能夠感染學(xué)生，調(diào)動想象力

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，教師總是只講成熟完善的理論，以真理在握，居高臨下的姿態(tài)，傳道授業(yè)解惑，即便是數(shù)學(xué)公式書寫得多么精確漂亮，邏輯推理多么嚴(yán)謹(jǐn)無誤，卻難以吸引學(xué)生們的眼球和注意力．相反，如果教師能夠放下架子，以真誠熱情的人格魅力，豐富的學(xué)識和賦予創(chuàng)意的表達(dá)，則課堂氣氛就會得到明顯改觀．筆者熱愛教學(xué)工作，喜歡把課堂教學(xué)設(shè)計為教師與學(xué)生共同參與的一件生動的“行為藝術(shù)作品”，那么呆板枯燥的課堂教學(xué)，就變成了大家一起做一場好玩的“智力游戲”，學(xué)生們自然會情緒高漲，樂此不疲．比如講“科學(xué)美”，這個概念并沒有確切的定義，隨著時代而發(fā)展，也許永遠(yuǎn)不可能歸結(jié)為一個固定不變的標(biāo)準(zhǔn)答案．這反而給學(xué)生留下了自由想象的空間和盡力發(fā)揮的余地，我們可以從美學(xué)角度，不妨從下列四個方面來欣賞科學(xué)美：和諧美、簡單美、奇異美及對稱美［3］．

關(guān)于和諧美：物理學(xué)中的熱學(xué)統(tǒng)一了熱力學(xué)（宏觀、唯象）和統(tǒng)計物理（微觀、唯理）；相對論電磁場統(tǒng)一了電場和磁場，如同宏偉的交響樂一樣，帶來震撼人心的統(tǒng)一和諧美！而量子力學(xué)中“波粒二象性”概念，所表達(dá)的神秘的互補性，如同生活中的男人和女人所體現(xiàn)的幸福的互補和諧美．關(guān)于簡單美：在愛因斯坦狹義相對論中著名的質(zhì)能關(guān)系式E＝mc2，這個看上去異常簡潔的公式里，卻蘊藏著巨大的威力，標(biāo)志著原子時代的到來．而詩歌中最簡單的莫過于北島的現(xiàn)代詩：《生活》網(wǎng)．一個小小的“網(wǎng)”字，卻包羅萬象，一“網(wǎng)”打盡．它可以代表某種具體的網(wǎng)，諸如漁網(wǎng)，蜘蛛網(wǎng)之類；也可以代表高科技產(chǎn)品，如電子線路網(wǎng)，或internet網(wǎng)絡(luò)；還可以象征一些抽象的網(wǎng)，如生活中的各種人際關(guān)系網(wǎng)．真是天羅地網(wǎng)，大網(wǎng)套小網(wǎng)，糾纏不清，內(nèi)涵復(fù)雜（極端簡單中可能包含著無限的復(fù)雜性）．受此啟發(fā)，03級計算機4班的學(xué)生薛藝和詩一首：《中國人的處世原則》墻．一個簡單的“墻”字，足以概括中國人的處世原則．像偉大的長城（不過是GreatWall），也沒有逃出墻的制約；大富人家的深宅大院，曲徑通幽；還有中國人喜歡深居簡出，深藏不露；喜歡封閉自己，把心放在高墻之中，束之高閣……林林總總，不過是圍著“墻”字打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，未能從墻的禁錮中解脫出來．其他同學(xué)也紛紛向北島致敬，創(chuàng)作了系列現(xiàn)代詩：如市場營銷05－1班任飛銀的現(xiàn)代詩《人際交往》環(huán)；電氣08－1班張晶的現(xiàn)代詩《生活》窗；英語07－2班張燁的現(xiàn)代詩《信仰》虛；傳播08－1班郭萍的現(xiàn)代詩《中國》結(jié)……關(guān)于奇異美：愛因斯坦廣義相對論具有均衡的奇異美，因為廣義相對論將一直被認(rèn)為是完全獨立的兩個基本概念———時空和物質(zhì)，聯(lián)系并結(jié)合起來了．時空幾何不是先驗的、既定的，它由物質(zhì)及其運動決定．廣義相對論的基本思想可以概括為：“物質(zhì)告訴時空如何彎曲，時空告訴物質(zhì)如何運動”．即，物質(zhì)的分布及其運動使其周圍的時空發(fā)生彎曲，而時空的彎曲反過來影響物質(zhì)的運動［4］．古希臘偉大的雕塑《斷臂維納斯》（如圖1），則展現(xiàn)了令人驚嘆的“完美有缺”的奇異美！關(guān)于對稱美：對稱性是指“對象在某種變換下的不變性”，因而對稱美具有廣泛而普適的意義．物理學(xué)中對稱性及其破缺的思想成了指導(dǎo)性的原則之一，如在牛頓力學(xué)中對稱性與三大守恒定律；粒子物理中李政道、楊振寧關(guān)于弱相互作用下宇稱不守恒；分形中無限嵌套的自相似結(jié)構(gòu)對稱美等（如圖2）［5］3．在藝術(shù)領(lǐng)域，對稱與不對稱微妙的和諧美更是比比皆是．繪畫作品主要表現(xiàn)為空間上的對稱與不對稱美，如達(dá)•芬奇的《蒙娜•麗莎》［6］301，她的面部兩側(cè)及背景兩側(cè)地平線總體上是對稱的，卻又不完全對稱，使得蒙娜麗莎的微笑神秘莫測（如圖3）；科雷喬的《圣誕之夜》［6］303，則是通過光平衡了不對稱的布局，凸顯了光彩奪目的圣母子之美（如圖4）．音樂作品表現(xiàn)為時間上的對稱與不對稱美，如法國印象派大師拉威爾1928年創(chuàng)作的《波萊羅》舞曲，在小鼓無休止的三拍子節(jié)奏的背景里，兩個簡單旋律不斷反復(fù)（時間平移對稱性），而各種配器營造的音樂色彩，在一次次的循環(huán)返復(fù)中如夢幻般的變換（不對稱），詭秘而不確定，如同“冥府的永動機”……最后以明亮狂熱的色彩力量壓倒一切，戛然而止！舞蹈則是通過身體語言綜合性地表達(dá)空間和時間的對稱美，如在極賦身體表現(xiàn)魅力的拉丁舞蹈中，優(yōu)秀的舞者總是能夠恰如其分地控制舞姿，無論是前進(jìn)、后退、旋轉(zhuǎn)或是胯部的扭動等，均能很好地保持身體的垂直重心不變（空間對稱性）［7］，用飽滿的激情和完美的舞姿，流暢演繹音樂（時間對稱性）（如圖5）．

2顛倒師生關(guān)系，讓學(xué)生走向講臺，刺激學(xué)生研究式學(xué)習(xí)，實現(xiàn)師生互動

“要學(xué)會一門新學(xué)問，就寫一本關(guān)于它的書”———物理學(xué)家惠勒如是說；“要寫一本關(guān)于它的書，就教一門關(guān)于它的課”———北師大哲學(xué)系田松博士如是說．其實大學(xué)生們早已厭倦了單調(diào)枯燥的填鴨式教學(xué)，何不與時俱進(jìn)，趕后現(xiàn)代思潮，偶爾顛覆一下師生關(guān)系，讓學(xué)生當(dāng)一回老師呢？筆者在選修課《愛因斯坦時空與凡•高的天空》課堂教學(xué)中，特意安排了幾次學(xué)生講課的機會．一次是由設(shè)計藝術(shù)系多媒體專業(yè)03級2班的孫怡銘等幾位女同學(xué)組織的講座《凡•高作品欣賞》，恰逢2004年中法互辦文化年，法國印象派畫展正在中國美術(shù)館展出，她們便利用周末時間去美術(shù)館參觀，并用數(shù)碼相機拍照，制作成漂亮的PPT課件，在課堂上講解時生動形象．由于她們是從純藝術(shù)角度欣賞的，我從另外的角度作了點評補充：謝瑞爾（R．R．Shearer）指出，每一時代的主流繪畫藝術(shù)背后都隱藏著一種深層數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)———幾何學(xué)．藝術(shù)領(lǐng)域兩次最大的創(chuàng)新，一次是文藝復(fù)興，另一次是20世紀(jì)初興起的現(xiàn)代藝術(shù)．兩次都與幾何學(xué)的變革有關(guān)．前者與三維透視幾何有關(guān)，后者與N維幾何和非歐幾何有關(guān)［5］44．如圖6，后期印象派凡•高的作品《星月夜》，不同于三維透視幾何．凡•高的《星月夜》顯然不是肉眼看到的現(xiàn)實星空，而是凡•高內(nèi)心超常的想象力加上外面的風(fēng)景相互作用的幻象結(jié)果，如同愛因斯坦的廣義相對論彎曲時空（時空與物質(zhì)相互作用）一樣，都是非歐幾何．從這個角度，愛因斯坦的時空與凡•

高的天空是相通的！另一次是由管理系廣告專業(yè)02級2班的學(xué)生王松川搞的講座《搖滾樂欣賞》，由于這位學(xué)生酷愛搖滾，并有過創(chuàng)作搖滾樂的經(jīng)歷，經(jīng)過他一個月的精心準(zhǔn)備，梳理了搖滾樂的起源發(fā)展史、搖滾樂分類等，弄得頗“專業(yè)”的．由于是學(xué)生給學(xué)生講課，更符合他（她）們自身的品味，有特別的親和力，因而格外受到了同學(xué)們的歡迎，也帶動了其他同學(xué)上網(wǎng)收集資料、相互合作、研究式的學(xué)習(xí)風(fēng)氣．學(xué)生們各顯神通，展示了豐富的創(chuàng)造性和多方面的才華．教與學(xué)，學(xué)與教融合起來，教學(xué)相長．如此這般，筆者在與學(xué)生們的互動和研究式的教學(xué)中，尤其是吸收人文文化（包括繪畫、音樂、舞蹈、文學(xué)及哲學(xué)等）的娛樂成分，制作精美的“糖衣”，包裹科學(xué)“炮彈”，炸開了學(xué)生們的思想閘門，任想象力一瀉千里……而筆者也陶醉在“寓樂于教”中！