科学与艺术相关联：科学教育的新取向（二）
2 科学与艺术的交汇——审美教育
过去，人们往往以求真与求美来分别界定科学与艺术活动。然而，这种界定却是相对的而不是绝对的。
毫无疑问，追求真理是科学活动最重要的目的之一，但科学家在追求真理的同时也在追求美。在科学活动中，求真与求美往往是紧密联系在一起的。
科学美在科学发展的初期就被人们所认识，早在2500年前，毕达哥拉斯学派就提出了“美是和谐与比例”的科学美学思想。此后，在科学发展的进程中，人类对科学美的追求越来越执著，而且科学的实践证明，科学越进步，真理越真，科学美的光辉也越灿烂，科学美的作用越不容忽视。
通常，人们在判断科学的真理时，有两条标准，一是指逻辑上无矛盾，二是指要经受实践的检验。现在越来越多的人认为，除了这两条标准之外，还应当加上美学标准。库恩曾论述了科学革命中审美价值的重要性。他说：“我们都力图强调，艺术家与科学家一样，也会碰到棘手的技术问题，必须通过探索自己的业务去加以解决。我们更强调，科学家象艺术家一样，遵循着美学考虑，并为已确立的感觉方式所支配。这种类比还有待于进一步阐明和发展，我们只是开始发现善于看到科学与艺术共同点的好处。”[2]41举例来说，四色定理的证明，虽然在1976年6月被美国伊利诺斯州立大学的阿沛尔和哈肯在三台不同的计算机上花了1200小时，经过两百亿个逻辑判定终于证明出来。但从“科学美”的角度来检验，大多数科学家认为这种证明还不完善。定理的证明应当简洁而又具有高度的理论性；理论越有力，证明越优美。应该如同麦克斯韦方程组或象爱因斯坦质能方程那样直观而富有明白的意义。
显然，科学与艺术相交汇所体现出的美是如此的灿烂辉煌，不能只让其停留在科学家与艺术家的理论殿堂之中，而应当让其走出神圣的殿堂，进入到科学教育的课堂之中，让科学美与艺术美的光芒普照学生的心田，使他们汲取到特殊的“营养”，感受到科学与艺术的辉映之奥妙，从而激发学生的创造灵感。
首先，美能引起学生学习科学的兴趣，提高学习效率。现代教学论告诉我们，能否激发学生的学习主动性是教学成败的关键。科学史和教育史都证明，审美感作为构成意志行动的主要因素之一，能够转化为学生探索未知世界的巨大动力。曾为牛顿和贝多芬作传的丁·沙利文评价道：“因为科学理论的主要宗旨是发现自然中的和谐，所以我们能够立即看到这些理论必定具有美学价值。一个科学理论成就的大小，事实上就是它的美学价值的大小。”“科学家的动力归根结底是美学冲动的表示，……科学在艺术上不足的程度就是它不完善的程度。”[2]46由此可见，艺术美对科学思维己产生了多么大的影响。
喜欢音乐的同学都知道，有些音一起演奏听起来悦耳，另一些音则不然；前者叫谐和音，后者叫不谐和音。著名的大三和弦dou，mi，sou的频率比是4：5：6；而小三和弦的ruai，fa，la的频率比则是10：12：15。因为大三和弦三个音的频率比是更小的整数之比，所以听起来更为和谐。而这种艺术背后的科学道理就是物理学中有关机械振动的知识。显然，音乐的美具有激发学生学习兴趣的功能。
其次，美能加深学生对科学知识的理解与掌握。比如，虹与霓，那是非常漂亮的圆弧，宛如一幅艺术作品。教学中我们引导学生去观察，发现红在外，紫在内。如果去测量，会发现虹是一个42°弧，如果还有霓在外侧，则霓却是紫在外而红在内并且它是一个50°弧。怎样来解释这样一个美丽的物理现象？原来，空气中有许多水珠。当太阳照过来时，光在水珠里经过折射和反射，最后反射到人的眼睛里，通过光的折射和反射定律可以计算得出，第一次反射回到人眼睛里的是虹，第二次反射到人眼睛里的就是霓，这代表了唯象理论美。为什么水会有折射和反射现象呢？这却是唯象理论所不能解释的。通过麦克斯韦方程，就能进一步作出精确的解释，这体现了更深一层的美。
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