1、科学小实验在美术课堂教学中的应用打开文本图片集【摘要】美术教学中涉及科学原理时，教师采用何种教学方法可以提高课堂教学效果？由于美术与科学的联系，在美术课堂教学中经常会提到一些科学原理。实际教学中，科学实验常被现代多媒体技术替代，但从学生学习的角度来看，这是否真的有益于学习、接受和记忆呢？【关键词】科学与美术；图示与实验；学习方式；教学改进我曾经给学生上过一堂色彩课，讲到光与色的关系时涉及三棱镜折射实验，我用投影展示了三棱镜折射光线的示意图，发现学生对此并不感兴趣，注意力不集中。于是，在第二个班上这节课时，我从物理实验室借了一个三棱镜，用三棱镜把窗台的日光折射到教室的白墙上，投射出彩虹的效果，这
2、下全班学生没有一个走神的，全都睁大了眼睛，用心观察，辨析彩虹里的色彩。我趁机开始引导学生探究光与色的关系。从图示到实验，这一小小的改变，前后两个班的教学效果截然不同。这节课后我就时常思考，在美术教学中涉及科学原理时，教师采用何种教学方法可以提高课堂教学效果？而我在这一方面也不断摸索和改进，以下就是我的一些思考和实践。一、科学和美术的关系是互为促进的科学与艺术是人类文明花园里绽放的两朵绚丽的花。美术作为艺术的一个分支，与科学之间也有着密切的联系。历史上科学技术的进步推进了美术的发展，而美术设计的前瞻也不断向科技提出新的要求。一方面，科学技术的发现推动美术的发展。1666 年，牛顿进行了著名的棱镜
3、色散实验，科学界发现了光与色的秘密，这一发现就像石子入水引起的涟漪，推动了各项研究的展开，新的关于光和色的实验与理论不断出现。一百年后，英国医生托马斯杨和德国生理学家亥姆霍兹研究了光谱中的三原色和补色原理。二百年后，法国的画家们开始表现光和色，诞生了以莫奈为代表的印象派绘画，开创了西方绘画的新领域。另一方面，美術超前的设计也向科技提出新的要求。1851 年英国博览会上，约瑟夫.帕克斯顿（Joseph Paxton）设计了一款名为“水晶宫”的展览大厅，科技界迅速回应这一挑战，攻克技术难关，革新生产方式，最终在建筑界树立了一种新的生产模式工业化生产，装配式施工。二、科学原理在美术教学中时常出现由于
4、美术与科学的联系，所以在美术课堂教学中经常会提到一些科学原理，通过科学原理的讲解才能使学生明白为什么会产生这样的现象。1.小孔成像揭示摄影原理随着拍照器材的普及和学生社团中摄影爱好者的增多，向学生讲解相机原理也是美术老师经常要碰到的教学内容。最初级的相机原理就是小孔成像原理，后来再复杂的相机都是在小孔成像的原理下增加了许多辅助功能。小孔成像是一个简单的物理学原理，当一根点燃的蜡烛立在一个前端有小洞的密闭圆筒前，观察者可以在圆筒后端的半透明膜上看到一个倒立的火苗。蜡烛与小孔的距离或远或近，半透明膜上倒立的火苗也随之变小变大。这就可以解释相机成像和变焦镜头的原理。2.动画效果与视觉暂留原理大多数人
5、都知道电影胶片是一张张静态的画面，连续播放时，画面上的人就动了起来。视觉暂留现象是电影、动画产生的科学原理。每秒 24 帧拍摄播放看到的动作是连贯的，少于 24 张/秒就会产生动作僵硬和机械感。这是因为人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，视神经的反应速度需时二十四分之一秒，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象被称为“视觉暂留”。以上两个原理就是科学在美术学科教学中的应用。但在具体教学时，老师会采用何种教学法来说明美术学科中涉及的科学原理呢？三、现在教学中科学实验常被现代多媒体技术替代1.随着计算机、多媒体、网络在教学中的应用，极大地丰富了教学资源，拓
6、宽了教学渠道，增加了教学手段，提高了教学效率。从实用来看，有其进步的意义，一些原来无法在课堂内呈现的内容可以通过多媒体展示给学生，比如世界各地的建筑遗迹、历史纪录片等等。但有些本来可以在课堂上直观呈现的内容，也渐渐地被多媒体教学替代。比如视觉暂留原理，老师可以选择网上搜集一组动画原图，通过连续播放给学生讲解什么是视觉暂留；也可以画几页手翻页动画，通过快速翻动给学生展示。在备课过程中，显然前者要省力得多，而且百分之百成功。而后者却要花费一些精力去逐页手绘，课堂演示时还不一定完美。显然大多数老师更倾向于选择前者。用多媒体技术替代现场实际操作实验，保证了实验成功率，解放了老师，简化了教学，但从学生的
7、角度来看，是否真的有益于学习、接受和记忆呢？2.多媒体教学与实验教学实例比较例如美术教学中有一个视觉对比现象。两块同样灰度的色块，放在黑底上看起来比放在白底上要亮一些。要向学生说明展示这个现象，我们有两种选择：第一种，直接从网上找到相关的图片，利用现代多媒体教学工具，将图片投影展示给学生看，由教师告知学生，图中两个小方块的灰度其实是一样的。附图 1：图 1 灰度对比图（网络图）第二种，教师现场实物演示给学生看。第一步，将两块同样灰度的卡纸，一块放在黑色底板上，一块放在白色地板上，让学生观察灰色卡纸产生的明度差别。第二步，将两块灰卡从底板移动一下，并置在一起，请学生观察，其实它们的灰度是一样的。
8、附图 2、图3：图 2 灰度对比实验第一步图 3 灰度对比实验第二步这两种教学设计哪个更好一点呢？我们从心理学的角度来研究一下。四、从心理学角度如何看待多媒体教学替代实验教学1.学习的方式：主动发现“学习知识的最佳方式应是发现学习（Discovery Learning），即用自己的头脑亲自获得知识的一切方式。”“接受学习和发现学习是两种完全不同的过程，其区别在于发现学习比接受学习多了一个发现的阶段。”1在灰卡对比实验中，我们不难发现，第一种教学设计中，仅靠多媒体投影一张图，然后老师口述：“中间两个长方形的灰度一致”，是无法让人信服的，因为中间两个灰卡深浅一致这个现象并不是学生自己发现的，而是听
9、说的。学生出于对老师权威的信任，会相信这个结论，但终究没有眼见为实，心存疑惑。第二种教学设计中，学生眼见两个灰卡在黑白底色上呈现出明显的深浅差异，但将两个灰卡并置在一起时，却是同等的灰色。这是一个新鲜的体验，是一个有趣的现象，学生在这样的学习过程中多了一个“发现的阶段”。这将会进一步激发学生探究的兴趣。2.学习的动机：兴趣“兴趣是内部动机的一种表现形式。学习者在从事其感兴趣的学习任务时，会体验到相当积极的情感，比如愉快、兴奋和喜爱等。心理学家将兴趣分为情景兴趣和个人兴趣两种，老师在导入阶段设置的学习形式，就是利用情境激发学生兴趣的教学行为。”2爱因斯坦说过“兴趣是最好的老师”，一位好的教师会想
10、方设法激发学生对本门学科的学习兴趣，当学生对某一学科产生兴趣后，就会变被动学习为主动学习，而让兴趣产生的根源就是挑起学生的好奇心和求知欲。在灰卡比对实验中，当学生看见两个有明显色差的灰卡竟然是一样的，必然会产生好奇，为什么会这样？此时，就会产生思考或者亲自验证的后续行为，这就已经开始主动求知、主动学习了。所以，省力而有效的教学就是让学生对你所教的科目感兴趣，有趣的实验在教学中会吸引学生的注意，激发学生的兴趣。3.学习的效果：记忆经常有毕业很久的学生回校看望老师时提及当年的课堂，会问老师是否还记得当年课上闹过的笑话，老师往往哑然。这是一个值得思考的现象：为什么传授的知识早已忘记，而课堂上的趣事历
11、经十年却还记得？这就与人的记忆有关。记忆是一个复杂的过程，迄今为止，人类对于自己大脑的了解还只有一小部分。但是，我们有一个常识，自己亲历的事情总是比听说的事情记得长久。例如看过的一场战争电影和自己经历过的那场战斗，电影会很快忘记，而战斗会一直记得。课堂上亦是如此，对于学生来说，课堂上的知识大部分都是听说的，而课堂上的趣事却是亲历的。那么教师就要学会利用这一点，在教学上，我们可以让学生多亲历一些，比如現场动手做一个科学小实验，而非只是投影展示一下实验的照片，这样让学生能够更加深刻地记忆，在学习中也能取得更好的效果。五、回归科学精神，探究美术课堂科学小实验改进方法1.由于课堂小实验对于学生学习兴趣
12、的激发、信息接纳和理解记忆都有明显的优势，故我们在教学中应不怕麻烦，多动脑子，设计教学小实验，多让学生获取直接经验。2.课堂教学改进案例：圆形的透视原理透视是因人眼球生理结构而产生的一种近大远小、近实远虚的现象。在中学阶段讲解圆形透视教学中，老师一般采用画图讲解的方法：先画一个正方形，通过辅助线在正方形里画一个圆，然后画一个水平放置的正方形，依靠辅助线找出一个椭圆，这就是圆形的透视图。附图 4：图 4 圆形透视图但是，在一位美术特级教师的课堂上，这个图示讲解变成了一个科学小实验，实验很简单，且教学效果很好。老师先在卡纸上画出正方形和圆，事先裁切正方形的三个边，演示时将中间的正方形推到，呈水平状
13、，请学生观察正方形边框和圆的透视变化。附图 5：图 5 圆形透视实验在这个教学改进中，最关键的一步就是推到正方形之后的透视变化，从老师告知学生变成了学生自己用眼睛观察，对于学生来说，这就是直接经验的获得，是主动发现学习。显然，后者的学习过程更加引人入胜，令学生易于理解且经久不忘。六、课堂科学小实验给教学带来改变，提高教学的有效性通过实践和总结，我发现利用科学小实验可以给美术课堂带来以下几点有益的促进：1.直观性看现场的操作实验，可以让学生身临其境，亲眼目睹。视觉经验的直接获取能够给学生留下更深的感悟，激发学生思考的积极性。2.操作性做有的科学小实验还可以由学生操作，比如，小孔成像的实验就可以请
14、学生自己观察。自己参与的实验学生会有切身的感受。3.试错性思只要是实验，就必定伴随着失败，就算在课堂实验中失败了，也不见得是一件坏事，失败的经验也是经验。通过失败的实验可以去怀疑原理是否正确，也可以反思是否自己操作不够严谨，这对于培养学生的质疑思维和反思精神都是不错的尝试。4.体验性情在实验的过程中，学生会体验到发现的兴奋、成功的喜悦、失败的不甘。这都是教育过程中学生的情绪体验，老师应该因势利导，培养学生不骄不馁、积极探究及严密思考的内在品质。综上所述，当在美术课堂上遇到科学问题时，老师不妨设计一些小实验来说明科学原理，从老师角度来看，虽然准备教学要费事一些，但是教学过程变得直观简洁，更容易说
15、明问题；从学生角度来看，课堂实验具有趣味性，喜闻乐见，易于理解，便于记忆；从课堂效果来看，是一种事半功倍，可以有效提高美术课堂教学质量的教学法。注释：托马斯杨（Thomas Young，1773-1829），英国医生、物理学家。他提出色觉取决于眼睛里的三种不同的神经，分别感觉红、绿、紫色。后来亥姆霍兹对此理论进行了改进。1801 年他所做的双缝干涉实验，证明光以波动形式存在。赫尔曼冯亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz，18211894），德国物理学家、生理学家、发明家。1847 年出版了力量的保存一书，阐明了能量守恒的原理，他的两部著作作为乐理的生理学基础的音调感受的研究生理
16、光学手册，对后世影响很大。印象派绘画是 19 世纪 6090 年代在法国兴起的画派，受现代光学的启发，认为一切色彩皆产生于光，绘画中注重对外光的研究和表现，主张表现物象在光的照射下，色彩的微妙变化。代表人物有莫奈、雷诺阿、德加等。水晶宫是专为 1851 年伦敦第一届世界工业产品博览会而设计建造的一座展览馆。由英国园艺师约瑟夫.帕克斯顿（Joseph Paxton）按照当时建造植物园温室和铁路站棚的方式设计，框架为铁结构，外墙和屋面均为玻璃，整个建筑通体透明，宽敞明亮，故被誉为“水晶宫”。【参考文献】1王友智.学习心理学M.北京：中国社会科学出版社，2010：159-166.2 珍妮埃利斯奥姆罗德.教育心理学 M.龚少英，主译.北京：中国人民大学出版社，2011：425-426.3 中国心理学会编.20122013 心理学学科发展报告 R.北京：中国科学技术出版社，2014.4 尹少淳.初中美术教学策略M.北京：北京师范大学出版社，2010.5 雷斯潘根贝格，戴安娜莫泽.科学的旅程M.郭奕玲，陈蓉霞，沈慧君，译.北京：北京大学出版社，2008.