课程教学大纲

课程编号 课程名称 英 文 总学时 课程学时 32 30 2 1.有 2. 无 课程简介： 简要描述课程的性质及专业地位，培养目标（理论、能力和技能） Art and Physics 理论教学 实验教学 上 机 课程设计 中 文 物理与艺术 开课学院 理学院 课程类别 开课系 公共选修课 应用物理系 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。从2001年开始，在“江苏省新世纪高等教育教学改革工程课题”和南京航空航天大学“新世纪本科教育教学改革计划”重点研究项目的支持下，经过深入地调研和准备，我们在全国率先开设了《物理与艺术》选修课，供全校所有专业的同学选修，受到广泛地欢迎，取得了一些成功的经验。《物理与艺术》于2005年1月在科学出版社出版，著名物理学家李政道教授亲笔为该书题写书名，教育部高等学校文化素质教育指导委员会主任杨叔子院士为该书作序。以本课程为基础的教学改革成果2004年获江苏省优秀教学成果一等奖。 “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，它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。 前修课程、能力和知识结构要求： 明确学生学习本门课程的先修课程，主要能力和知识结构。 先修课程为：大学物理。 课程结构说明： 对课程的组织结构进行简要说明，即明确课程所述内容由几个大的部分构成，每个部分的教学由哪几个环节或单元组成（如：理论授课、实验教学，上机实习，课外作业，随堂考试，讨论会，总结报告等） 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；现代科学与现代美术；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和现代科学。照相术的发展直接导致了现代艺术；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；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。 本课程要求参观演示物理实验室一次。 课程知识结构说明： 明确课程涉及的学科知识领域、知识单元，每个知识单元由哪些知识点构成以及每个知识单元的学习目标，明确核心知识点（用“*”标示）和扩展性知识点（用“Δ”标示）、必讲要求和选讲及自学要求。课程学时分布（按知识单元说明，并对核心知识点与较大的知识点进行必要的学时标注）。课程如包含实验或实践性等环节，还需要说明该部分的学时要求以及内容、方案和作用。 课程共分十二讲： 第一讲： 物理 / 艺术 第二讲： 自然哲学到物理学 / 乔托之前的绘画 第三讲： 伽利略与“参照系”/ 乔托与“透视” 第四讲：牛顿 / 达·芬奇 第四讲 牛顿 / 达·芬奇 第五讲： 科学 / 现代艺术 第六讲： 爱因斯坦与相对论 / 马奈与印象派 第七讲： 光的意义 / 野兽主义画派 第八讲： 空间结构 / 立体主义画派 第九讲： 时间 / 未来主义画派 第十讲： 宇宙 / 人文 第十一讲： 物理中的对称 / 艺术中的不对称 第十二讲： 东方的文化之道 / 西方的科学之道 课程考核形式与要求： 明确课程考核成绩由几个部分构成，考核的侧重点，相对于知识单元（或课程的各个构成部分）大致的分数分配。考核形式（如开卷考试、闭卷考试、面试、停课考试、随堂考试、总结报告等）。 《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（ 60 ％）和书面考查形式（ 40 ％）完成课程考核。 课程教授方法说明： 指出课程教学中的难点、建议的应对策略、方法以及教学手段。 （1） 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、插播片、胶片投影，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。 （2） 以课程网站为基础，鼓励学生进行课后阅读和讨论。 课程能力培养说明： 明确以知识为载体进行能力训练和素质培养的观点，对课程教学中所传授的学科（课程所属学科）所特有的思维方法、研究手段进行说明，要能够说明课程教学中如何通过知识单元或若干个知识点的传授过程来达到何种素质的培养和何种能力的训练， 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。 先修课程 使用教材 大学物理 《物理与艺术》，施大宁编著，科学出版社 参 考 书目与文献 1、 “ Art and Physics: Parallel Visions in Space, Time, and Light ”， L. Shlain 著（中文版：《艺术与物理学》，吉林人民出版社） 2 、 《艺术发展史》，贡布里奇著，浙江美术出版社 3 、《科学与艺术》，李政道编，上海科技出版社 4 、 《时间简史》， 霍金著，湖南科技出版社 http://gc.nuaa.edu.cn/phyandart/ 课堂教学，论文报告会 全校各专业 教学院长意见 （签名）： 年 月 日 年 月 日 课程相关主要网站 课程教学方式 主要适用专业 课程组长意见 （签名）：