“在顯微鏡下，我發(fā)現(xiàn)雪花是美麗的奇跡；然而可惜的是人們看不到也欣賞不到這樣的美。每一個(gè)晶體都是設(shè)計(jì)出來的杰作，而且任何一套設(shè)計(jì)都不會(huì)再重復(fù)。當(dāng)雪花融化的時(shí)候，這個(gè)設(shè)計(jì)就永遠(yuǎn)消失74那些美也隨之消失了，琶不下一絲痕跡。
　　——威爾森·A “雪花”本特利(Wilson A.“Snowflake”Bentley)
　　整合藝術(shù)和科學(xué)這兩個(gè)世界可以成為一件完美的課堂工具，能夠吸引一開始對(duì)科學(xué)課沒有太多興趣的學(xué)生。而科學(xué)與藝術(shù)的聯(lián)系，還能吸引熱愛科學(xué)的孩子更深入地進(jìn)行鉆研。建立這種關(guān)聯(lián)的方法之一是探索古今知名的自然藝術(shù)家的生活和作品。《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)G(科學(xué)的歷史和本質(zhì))中寫到：“科學(xué)在很大程度上是一種人類的奮斗，科學(xué)工作依賴于人的一些基本素質(zhì)，例如推理、洞察力、精力、技能和創(chuàng)造性。”(NRC 1995，第16頁)。一些大師已經(jīng)把科學(xué)和藝術(shù)成功地結(jié)合在一起，而將他們的生活和作品融入科學(xué)課程內(nèi)，既能充分展示科學(xué)是人類奮斗這個(gè)概念，又有可能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。學(xué)生能夠從中以全新的視角欣賞到科學(xué)的奇妙和美麗。
　　可供學(xué)習(xí)的藝術(shù)家
　　著名的自然藝術(shù)家包括瑪利亞·西彼拉·馬利安(Maria Sibylla Merian)、約翰·詹姆斯·奧杜邦(John／ames Audubon)，威爾森·A·本特利(Wilson A.Bentley)，以及安迪·高茲沃斯(AndyGoldsworthy)。這些藝術(shù)家中的代表雖然來自各個(gè)年代、性別不同，但所有的藝術(shù)家都憑借對(duì)藝術(shù)和科學(xué)的激情而獨(dú)樹一幟。表l列舉了更多的科學(xué)一藝術(shù)家。
　　瑪里亞·西彼拉·馬利安(1647－1717)
　　許多偉大的自然學(xué)家都是在年輕時(shí)就對(duì)這門學(xué)科開始著迷，瑪利亞-西彼拉·馬利安也不例外。她于1647年出生于德國，小時(shí)候?qū)ハx產(chǎn)生了濃厚的興趣。她的父親老馬特烏斯·馬利安(Matthtis Merianthe Eider)是一位印刷和出版商，于1650年去世。之后她的母親喬安娜·西比拉·海姆(Johanna SibyllaHeim)嫁給了荷蘭畫家雅各布·馬雷爾(JacobMarrel)，年幼的馬利安受到他的影響，開始接觸繪畫。
　　馬利安是第一位表現(xiàn)在自然生存環(huán)境中的昆蟲的畫家(Reitsma 2008)，她最知名的作品是3卷本花卉和植物畫冊和她的第l本(1679年)和第2本(1683年)《毛毛蟲》。
　　馬利安有2個(gè)女兒，喬安娜·海蓮娜(JohannaHelen)和多蘿西·瑪麗亞(Dorothea Maria)，2個(gè)女兒都繼承了母親的事業(yè)，以花卉和動(dòng)物為主題作畫。1699年馬利安52歲時(shí)，與小女兒多蘿西一起來到南美洲東北部的蘇里南住了2年。1701年她們回到歐洲時(shí)，馬利安完成了1本關(guān)于蘇里南昆蟲的畫冊。畫冊于1705年出版，收錄了真實(shí)大小、生活在自然環(huán)境中的昆蟲的繪畫。畫冊還收集了該地區(qū)蝴蝶完全變態(tài)過程的繪畫。她從蘇里南帶回的繪畫內(nèi)容包括花卉、昆蟲和爬行動(dòng)物。
　　洛杉磯蓋提藝術(shù)中心(J.Paul Getty Museum)開設(shè)了一個(gè)非常好的記錄馬利安和她的女兒們的生活和作品的網(wǎng)站，并出版了一本畫冊《昆蟲和花卉：瑪利亞·西彼拉·馬利安藝術(shù)作品*(見“相關(guān)資源”)。教師可以運(yùn)用蓋提藝術(shù)中心網(wǎng)站的幻燈播放功能與學(xué)生分享馬利安的作品圖像，以及對(duì)藝術(shù)家本人和藝術(shù)作品的音頻講解。圖片中的一部分是關(guān)于昆蟲的變態(tài)過程——不僅描繪了昆蟲生命周期中的各個(gè)階段，還表現(xiàn)了昆蟲賴以生活的宿主植物。以馬利安的作品為提示，學(xué)生可以創(chuàng)作自己的關(guān)于昆蟲和宿主植物的藝術(shù)作品。例如，老師可以向?qū)W生提供一些不同的蝴蝶，如帝王斑蝶、黑鳳蝶、赤蛺蝶、鹿眼蛺蝶等。每名學(xué)生可以選擇其中的一種蝴蝶為主題，進(jìn)行繪畫。作品需要包括蝴蝶生命周期的每一個(gè)階段，以及至少1種它的宿主植物。學(xué)生可以使用在互聯(lián)網(wǎng)上找到的電子圖片作為創(chuàng)造自己作品的基礎(chǔ)。學(xué)生也可以在自然環(huán)境中觀察植物與昆蟲生活的實(shí)際情景，并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)作出一幅藝術(shù)作品。
　　
　　馬利安的昆蟲藝術(shù)作品也是一種評(píng)價(jià)手段。在欣賞過她的畫作之后，學(xué)生要判斷每一幅藝術(shù)作品是否正確地表現(xiàn)了每一種昆蟲或生物體。學(xué)生要通過分析每一種生物的特征，提出支持自己判斷的依據(jù)。
　　約翰·詹姆斯·奧杜邦(1785－1851)
　　奧杜邦1785年生于圣多明各(現(xiàn)在的海地)，3歲時(shí)到法國，在那里度過了童年。1803年來到美國。奧杜邦最著名的作品是《美國的鳥類》。這部作品中的繪圖不但精美，還具有很高的科學(xué)準(zhǔn)確度，而且鳥類都是以實(shí)際大小畫出，這些特點(diǎn)使他的作品獨(dú)樹一幟。這部畫冊收集了435幅畫之多(Chowder 2007)。奧杜邦與露西·貝克維爾(Lucy Bakewell)結(jié)婚后，生養(yǎng)了4個(gè)子女，但其中只有維克多和約翰2個(gè)兒子存活了下來。奧杜邦一生的大半時(shí)間在美國度過，但在1826－1839年間斷斷續(xù)續(xù)地在英國生活了一段時(shí)間，期間成功地展示了其作品(Rhodes2004)。奧杜邦的2個(gè)孩子也加入了他的工作：約翰繪畫、維克多處理印刷和訂購事宜(Rhodes 2004)。在去世前，奧杜邦開始了另一本書《北美四足動(dòng)物》的創(chuàng)作。通過約翰在藝術(shù)方面和維克多在編輯方面的幫助，這本書在1845年面世。
　　PBS在《美國大師》系列片中收錄了奧杜邦，并開設(shè)了一個(gè)相應(yīng)的網(wǎng)站，展示他的生平、鳥類圖集和他一生中的大事記(見“相關(guān)資源”)。研究奧杜邦的生平能為學(xué)生提供一個(gè)研究當(dāng)?shù)伉B類的絕好機(jī)會(huì)。學(xué)生可以觀察家周圍或當(dāng)?shù)毓珗@的一種鳥類。近水的地區(qū)是能夠找到鳥類的好地方。學(xué)生對(duì)鳥類觀察的成果應(yīng)當(dāng)包括這種鳥的草圖，以及對(duì)它行為的描述。在觀察的時(shí)候，學(xué)生還應(yīng)該用數(shù)碼相機(jī)給這種鳥拍照片。當(dāng)初步的觀察完成后，學(xué)生可以把他們筆下的鳥與照片相比較，并描述要表現(xiàn)照片中看到的細(xì)節(jié)的難易程度。這一步做完后，學(xué)生可以就“沒有照相機(jī)或其他圖像記錄手段的年代，奧杜邦這樣的自然藝術(shù)家是如何進(jìn)行繪畫”這個(gè)問題展開研究。在這個(gè)階段對(duì)自然藝術(shù)的學(xué)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生可以討論今天的技術(shù)手段可能在哪些方面影響奧杜邦的繪畫技巧。威爾森·A·本特利(1865—1931)
　　威爾森·A·本特利是著名的雪花攝影家，1865年生于佛蒙特州的杰里科。自年幼時(shí)起他就對(duì)自然產(chǎn)生了濃厚的興趣，特別是雪花。本特利研究雪花的興趣受到了母親的鼓勵(lì)，在15歲生日時(shí)，媽媽送了他1架顯微鏡(Blanchard 1998)。本特利開始把顯微鏡下觀察到的雪花繪成圖畫。最終父母購買了1臺(tái)價(jià)格昂貴的配有顯微鏡的照相機(jī)，這樣他就能夠把看到的景象拍下來。操作這臺(tái)照相機(jī)一顯微鏡并不容易。本特利1925年接受《美國人》雜志采訪時(shí)的摘錄展示了他在學(xué)習(xí)使用照相機(jī)捕捉每一片雪花時(shí)所付出的堅(jiān)持和努力：
　　
　　
　　“我現(xiàn)在拿著這臺(tái)好不容易才得到的昂貴的機(jī)--器。我滿以為能用它造出奇跡，可是，我一次又一次地失敗了……要是能有誰來說明一下哪里出了問題該多好!但是在這個(gè)農(nóng)場上，誰也幫不了我。一次失敗接著又一次失敗。冬天快過去了，我?guī)缀跻货瓴徽?。但在?年冬季，我發(fā)現(xiàn)了問題所在。我開始用一個(gè)非常小的“定格”裝置——1塊帶有小開口的薄片來遮擋大部分光線。用這個(gè)辦法和更長的曝光時(shí)間，我獲得了1幅清晰的照片?！?Blanchard 1998，P.32-33)
　　1898年對(duì)本特利來說是重要的1年，發(fā)生了2件大事：他開始出售拍攝的照片，并發(fā)表了1篇有關(guān)雪花晶體的文章(Blanchard 1988)。本特利一生保持了對(duì)雪花晶體顯微攝影的熱忱和激情。W.A.本特利官方網(wǎng)站包括了他拍攝的雪花照片的原作、生平和其他資源(見“相關(guān)資源”)。
　　作為本特利作品的延伸，學(xué)生可以利用指南或雪花分類表(見“相關(guān)資源”)學(xué)習(xí)雪花的分類。在引導(dǎo)學(xué)生開始這項(xiàng)學(xué)習(xí)時(shí)，教師可以利用從以上資源中選取的一幅雪花圖來引導(dǎo)學(xué)生畫出雪花的一些基本形狀。之后可以對(duì)照雪花分類表，仔細(xì)觀察投射到屏幕上的未經(jīng)標(biāo)志的雪花，并為它們分類。安迪·高茲沃斯(1956－)
　　安迪·高茲沃斯是一位英國藝術(shù)家，他使用大自然中從樹枝到石頭到樹葉的各種天然素材創(chuàng)造出無與倫比的藝術(shù)作品。高茲沃斯每創(chuàng)造一幅作品，都會(huì)把這些天然素材隨時(shí)間流逝而變化的形態(tài)拍攝下來。他的創(chuàng)作中所蘊(yùn)含的靈感能激發(fā)學(xué)生對(duì)藝術(shù)產(chǎn)生別樣的思考。他的作品能激發(fā)創(chuàng)造力，鼓勵(lì)學(xué)生思考自然環(huán)境中潛藏的藝術(shù)。他的作品傳遍全球各地，有許多相關(guān)的資源可以利用(見“相關(guān)資源”)。
　　在高茲沃斯和其他自然藝術(shù)家的啟發(fā)下，美國新澤西州教育信息和資源中心所屬的Monarch教師組織建立了一個(gè)名為“來自陸地的聲音”、面向K-12教師們的工作室(見“相關(guān)資源”)。2010年夏天，西得克薩斯州農(nóng)工大學(xué)(WTAMU)的教育系組織當(dāng)?shù)亟處焻⒓恿诉@項(xiàng)為期2天的工作室活動(dòng)。
　　活動(dòng)為參加者示范了許多在教學(xué)中整合藝術(shù)、詩歌、科學(xué)和技術(shù)的方法。參加者們分成小組，在自然環(huán)境中創(chuàng)作和拍攝自己的藝術(shù)作品。之后各小組以他們自己創(chuàng)作的自然藝術(shù)作品為素材，撰寫詩歌并演出。一些參與了WTAMU工作室活動(dòng)的教師利用一個(gè)在線編輯網(wǎng)站出版了自己創(chuàng)作的攝影和詩歌集。在課堂中將藝術(shù)與科學(xué)相結(jié)合
　　教師僅需要在教室的墻上放出投影，這樣簡單的活動(dòng)就能激發(fā)學(xué)生對(duì)藝術(shù)與科學(xué)相銜接的興趣。為了保證學(xué)生不斷體驗(yàn)這種銜接，可以在教室墻報(bào)中設(shè)立1個(gè)“藝術(shù)中的科學(xué)”專欄，每周或每月突出展示1種表現(xiàn)科學(xué)與藝術(shù)結(jié)合的印刷品或海報(bào)。收集印有奧杜邦和其他自然藝術(shù)家作品的舊掛歷可以輕松獲得這些作品的原圖。向?qū)W生展示3～4幅范例后，讓學(xué)生試著創(chuàng)作自己的作品，來表現(xiàn)藝術(shù)和科學(xué)的結(jié)合，并展示出來。教師可以在1個(gè)學(xué)期之初就把“藝術(shù)中的科學(xué)”挑戰(zhàn)任務(wù)布置給學(xué)生，這樣就有機(jī)會(huì)展示很多學(xué)生的創(chuàng)作。這項(xiàng)活動(dòng)的具體主題可根據(jù)科學(xué)課每單元的內(nèi)容安排而定期調(diào)整。用展示的辦法來肯定學(xué)生的工作是有效的激勵(lì)手段。這項(xiàng)活動(dòng)的評(píng)價(jià)方法可以簡單到僅僅是學(xué)生的參與。
　　“科學(xué)的藝術(shù)(The Art of Science)”是2011年美國科學(xué)教師協(xié)會(huì)(NSTA)在得克薩斯州召開的區(qū)域會(huì)議的主題，邀請(qǐng)全得克薩斯州的學(xué)生提交符合這個(gè)主題的藝術(shù)作品。獲獎(jiǎng)作品將在會(huì)議期間展出，其他優(yōu)秀作品將在會(huì)議網(wǎng)站W(wǎng)AVer.statweb.org／cast2011上展示。
　　K.B.薩德維德拍攝的令人驚嘆的照片總能激發(fā)學(xué)生的興趣(表2)。首先，向?qū)W生展示由蝴蝶翅膀組成的字母的照片，但不要告訴學(xué)生是什么構(gòu)成了這些字母。學(xué)生對(duì)這些圖片進(jìn)行觀察和討論后，往往能正確識(shí)別出這些是蝴蝶翅膀。這一階段的啟發(fā)過后，帶學(xué)生走出學(xué)?；蜻M(jìn)行一次實(shí)地參觀，尋找自然界中的圖案。地方、州立和國家級(jí)的公園為學(xué)生們提供了豐富的機(jī)會(huì)，用數(shù)碼相機(jī)捕捉找到的圖案。孩子們交上來的這些數(shù)碼照片作業(yè)也可以在“藝術(shù)中的科學(xué)”墻報(bào)中展不。
　　為了建立自然和藝術(shù)的聯(lián)系，可以與學(xué)生一起觀賞電影《安迪·高茲沃斯：河流與潮汐(Andy’Goldsworthy：Rivers andTides)》(Riedelsheimer 2006)中的劇照(如果當(dāng)?shù)貓D書館沒有這部電影，可以通過網(wǎng)絡(luò)在線購買；高茲沃斯的攝影作品還能從他的網(wǎng)站獲得)(見“相關(guān)資源”)。把學(xué)生分成兩人一組或幾人一組，要求他們只采用戶外環(huán)境中的天然素材創(chuàng)作一幅自然藝術(shù)作品。在完成之后，學(xué)生應(yīng)從多個(gè)角度對(duì)作品拍攝數(shù)碼照片。讓每一名學(xué)生寫出描述創(chuàng)作自然藝術(shù)作品過程的小結(jié)，然后把全班學(xué)生的作品和小結(jié)裝訂成冊。為了讓學(xué)生清楚地了解這一課的任務(wù)要求，可以把活動(dòng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)發(fā)給他們(見表3)。
　　為鼓勵(lì)學(xué)生通過學(xué)習(xí)科學(xué)
　　藝術(shù)大師的生平來理解和尋找藝術(shù)與科學(xué)之間的關(guān)聯(lián)，可以讓學(xué)生制作表現(xiàn)某位整合了科學(xué)與藝術(shù)的大師的生平卡片。這些卡片與棒球卡片類似，正面是人物照片和姓名，背面寫有該人物的重要生平事跡，如誕辰日、逝世日(如適用)、教育經(jīng)歷、個(gè)人興趣、職業(yè)信息，以及最知名的成就等。評(píng)價(jià)生平卡片制作水平的方法是檢查其是否包括了每一項(xiàng)要求的內(nèi)容。
　　利用生平卡片開展活動(dòng)時(shí)，請(qǐng)學(xué)生生動(dòng)地講述這些科學(xué)一藝術(shù)家的故事，要求學(xué)生裝扮起來，準(zhǔn)備1段5分鐘的獨(dú)自并講給全班同學(xué)聽。這段獨(dú)白要整理成書面作業(yè)上交，內(nèi)容要與生平卡片上的項(xiàng)目一致。評(píng)價(jià)學(xué)生在這項(xiàng)活動(dòng)中表現(xiàn)的依據(jù)是學(xué)生的口頭表達(dá)、化妝裝束和書面作業(yè)。
　　另一項(xiàng)可以開展的活動(dòng)是邀請(qǐng)1位現(xiàn)代的科學(xué)一藝術(shù)家到課堂或通過Skype這樣的即時(shí)通訊工具與學(xué)生們見面。學(xué)生可以在課前討論并準(zhǔn)備好想向這位科學(xué)一藝術(shù)家了解的問題。
　　結(jié)論
　　在中學(xué)課堂用一些時(shí)間討論和發(fā)現(xiàn)藝術(shù)和科學(xué)的關(guān)聯(lián)能幫助學(xué)生拓寬思路，從一個(gè)新的角度認(rèn)識(shí)藝術(shù)和科學(xué)。在探索這樣的關(guān)聯(lián)時(shí)，教師會(huì)發(fā)現(xiàn)很多與藝術(shù)、科學(xué)、英語和技術(shù)教師之間的合作機(jī)會(huì)。投入時(shí)間進(jìn)行這項(xiàng)活動(dòng)，收獲的回報(bào)將可能是學(xué)生對(duì)藝術(shù)和自然世界產(chǎn)生終生的興趣和熱