高等教育承担着人才培养、科学研究、社会服务、文化传承以及国际文化交流等重要使命，专业教育与通识课程相结合已成为现代高等教育的重要发展趋势。通识课程打破不同学科壁垒，在专业能力培养之外，致力于培养科学思维方法，养成远大视野、批判性思维、跨学科洞察力和深厚人文情怀，激发不同个体的独特潜能和精神特质，造就健全人格和蓬勃精神活力，助力学生在生活、学习和工作中实现真善美的统一。为了适应高等教育改革与学科发展需要，根据《*关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》（教高〔2019〕6 号）、《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》（2018 年发布）、《*关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》（教高〔2018〕2 号）、《高等学校课程思政建设指导纲要》，以及2020 年中共中央办公厅、国务院办公厅发布的《关于全面加强和改进新时代学校美育工作的意见》等文件精神，我们根据长期在一线从事高等教育的体会和感悟，组织编写了《元素之声电子、原子和分子的音乐故事》这本通识课程教材。音乐是一种没有国界的世界语言，它通过动听的旋律、和声和节奏等基本要素来勾画自然万物，抒发万千情感，反映社会生活。它既有理性的逻辑结构，又与感性的人文背景和个人情怀融合互通。言有尽而意无穷，音乐通过理性与感性的交织碰撞，激发无限想象和情感共鸣，直抵文字和语言不可到达的灵魂深处。《元素之声电子、原子和分子的音乐故事》将自然科学原理与人文、艺术审美相结合，以音乐形式表现人们永无止境的探索，展现星球万物蕴含的科学美和自然美，抒发沉醉于科学探索的种种情怀。原子是物质世界的基本组成单元，音乐与原子的渊源可追溯至1865年，英国化学家约翰纽兰兹（John Alexander Reina Newlands） 最先发现了;元素八音律。当他把那时已知的元素按照原子量递增顺序排列时，惊讶地发现每隔7 种元素，就会出现性质相似的元素，也就是每八个元素组成一个循环，仿佛音乐八度音循环一般。虽然;元素八音律按照原子量排序存在严格限制，仅适用于部分主族元素，但它是科学史上的一个美丽近似，将宇宙万物中看似各自孤立存在的各种元素联系起来，为发现元素周期律和预测各种新元素奠定了基础。《元素之声电子、原子和分子的音乐故事》共包含《元素之声（The Sound of Elements）》《电子律（Melody of Amazing Electrons）》《化学键（Chemical Bonds）》《芊芊水远（Flourishing Waterscape）》《生命的密码（The Code of Life）》《功夫蛋白（Functional Proteins）》和《星球万物（All in the Planet）》七首纯钢琴曲。整体作品从a 小调出发，逐步增加升号调，最终使用六个升号调，展现从第一周期到第七周期化学元素的核外电子递增、性质递变和结构演化过程。七首曲子分别从元素、电子和化学键等基本单元出发，演绎出万物之本、生命之源水，进而延伸至更复杂的遗传物质脱氧核糖核酸（DNA） 和执行重要生物学功能的蛋白质，最后与星球万物中多样的生态系统和自然环境相呼应，构成一个相互关联的完整体系。这组钢琴曲风格变换多样，旋律优美流畅，节奏明快。在带来美的感受和体验的同时，引导读者通过理解、想象和逻辑思维去认识潜藏在自然美中的科学概念、原理和规律，领悟大自然所呈现的和谐、简单、对称和新奇的科学美。全书共七章：元素之声（第一章）、电子律（第二章）、化学键（第三章）、芊芊水远（第四章）、生命的密码（第五章）、功夫蛋白（第六章） 和星球万物（第七章），内容涵盖了化学和分子生物学基本概念和原理，以及音乐基础知识（见附录），并将相关发展历史和人文背景融入其中。第一章至第七章包括背景知识、钢琴曲五线谱和作品赏析，其中七首钢琴曲音频可扫描二维码收听。广西大学钟鸿英担任本书主编，华中师范大学熊岳涛担任副主编。钟鸿英撰写了本书第一、二、三、四、五章的背景知识，其中广西大学生命科学创培211 班本科生朱路平参与撰写了第二章背景知识的第三部分，第六章和第七章的背景知识由广西大学俸雪撰写。七首钢琴曲由熊岳涛和钟鸿英共同完成，第一、二、三、五、六和七章的钢琴曲作品赏析由钟鸿英和熊岳涛共同完成，第四章的钢琴曲作品赏析由中国科学院大学中国科学院精密测量科学与技术创新研究院高安吉和熊岳涛共同完成。附录由钟鸿英撰写，熊岳涛和华中师范大学陈若岩修改。全书所有图片绘制和公式编辑由朱路平完成。全书由浙江大学邬健敏教授主审，邬教授对书稿提出了大量宝贵的修改意见。化学工业出版社的编辑为本书的出版付出了辛勤劳动。广西大学生命科学创培211 班本科生刘羽祺、张波和何卓雨，以及广西大学研究生黄星晨、胡啸远和张明月参与了本书编写准备工作。我的家人是这本书和音乐作品的第一批读者和听众，他们提供了大量修改意见。在此一并致以衷心的感谢。此外，还要感谢我的所有博士、硕士研究生以及本科生，正是他们的鼓励和欣赏给予了我编写这本跨领域通识课程教材的信心和勇气。本书旨在为高等学校本科生通识教育提供一本集科学探索和人文、艺术审美于一体的教材或参考书，由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，请广大读者指正。

钟鸿英2025年6月15日于广西大学

《元素之声电子、原子和分子的音乐故事》采用;理论阐释原创音乐作品赏析三位一体的创新架构，系统呈现了从微观原子结构到宏观生态系统的科学知识体系。全书共七章，各章均包含科学原理的阐述、基于科学原理创作的钢琴曲以及详细的钢琴曲赏析。七首原创钢琴曲通过音高对应原子能级、节奏模拟分子振动、和声演绎化学键形成等音乐语言，实现了科学概念的艺术转译。本书作为;科学音乐化的范式，不仅为读者提供了理解化学的新途径，更为科学传播与艺术教育的融合提供了一种创新模式，使抽象的科学理论转化为可感知的审美体验，实现了理性认知与感性体验的有机统一。《元素之声电子、原子和分子的音乐故事》将科学探索与人文、艺术审美相结合，可作为普通高校通识课程教材，也可作为大众科普读物。

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第一章 元素之声一、原子和元素 002二、天然元素 004三、人工合成元素 007四、稳定同位素和放射性同位素 008五、元素周期表 010六、《元素之声》钢琴曲五线谱 015七、《元素之声》作品赏析 019

第二章 电子律一、原子模型与电子的发现 027二、核外电子排布基本原则 036三、无处不在的神秘电子 040四、《电子律》钢琴曲五线谱 042五、《电子律》作品赏析 045

第三章 化学键一、化学键类型 053二、分子杂化轨道理论 059三、分子间作用力 060四、《化学键》钢琴曲五线谱 067五、《化学键》作品赏析 069

第四章 芊芊水远一、水分子的结构和水的物态 074二、水与蔚蓝星球 077三、水的宇宙起源 079四、水文与地质 081五、水与生命活动 085六、《芊芊水远》钢琴曲五线谱 094七、《芊芊水远》作品赏析 097

第五章 生命的密码一、核苷酸的结构与组成 102二、核酸的结构与功能 106三、DNA 复制 119四、DNA 损伤、修复和突变 123五、DNA 转录和转录后加工 125六、mRNA 的翻译 129七、《生命的密码》钢琴曲五线谱 132八、《生命的密码》作品赏析 135

第六章 功夫蛋白一、蛋白质的结构 140二、蛋白质的功能 148三、蛋白质的理化性质和分离纯化 150四、蛋白质翻译后修饰 151五、蛋白质翻译后转运 155六、《功夫蛋白》钢琴曲五线谱 158七、《功夫蛋白》作品赏析 161

第七章 星球万物一、地球自然环境与圈层 166二、自然界的元素循环 172三、星际物质 181四、《星球万物》钢琴曲五线谱 185五、《星球万物》作品赏析 189

附录 音乐基础知识一、音乐基本要素 195二、音乐基本结构 204三、五线谱简介 205