浅谈物理教学中的美育

劳振花

东营职业学院 257091

浅谈物理教学中的美育

劳振花

东营职业学院 257091

本文通过揭示物理学的简单美、对称美、和谐美，在教学中潜移默化地提高学生的审美水平，培养学生追求美和创造美的能力。

物理教学；美育

美育是使学生树立正确审美观、提高审美水平，培养追求美和创造美的能力的教育。美育是人类文明发展的成果，也是育人的教育。人类本身是一个非平衡态的非线性的开放系统，由于它与外界不断地进行物质、能量和信息的交换，当这种交换达到某一阀值时，系统可能从原来的无序状态到达一种新的有序状态，在这种状态下才能自我发现，才产生审美的快乐，最终激发出追求美、创造美的欲望。生命的非线性平衡系统与外界交换能量是由教师来作媒介的。只有媒介的性能好，才有可能达到某一阀值，实现生命的自我发现。因此在物理教学中必须实施美育。正如罗丹所说：“生活中并不缺少美，而是缺少美的发现。”[1]在物理教育中，也不缺少美，而是缺少对美的揭示。

1、在教学中揭示物理学之美

在物理教学中融入美育，首先要揭示物理学之美。物理学中美丽的霓虹、多彩的原子光谱，神奇的超流超导，绚丽的临界乳光、涡旋的黑洞等。这些物理现象之美只是直观的美，是美的初级感觉和感性阶段，而物理学中的科学美，才是理性之美，内在之美。不过这种深层次的美，人们的认识还不太容易，不太深刻，正如超导理论的奠基人库珀所指出的哪样：“音乐和绘画能够直接触动我们的感情，在物理中我们既听不到小提琴的哀怨、泣诉，也看不到艺术家哪令人惊叹的表演，在这里，感情在创作中展开，威力蕴藏在它的结果中，而我们的理论来源于科学理论的优雅严谨和完美。”[2]正因为科学美蕴藏在创作中、结果中，因此，需要物理教师去揭示、去展现，物理学之美主要体现在简单性、对称性、和谐性三个方面。

牛顿在《自然哲学的数学原理中》说：“自然界不作无用之事，只要少作一点就成了。多做却无用”。物质世界的构成和运动，客观地展现了“简单”的风采：一切物质都由简单粒子构成；光沿着简单的轨迹——直线传播。行星沿着最简单的几何曲线——圆、椭圆、抛物线或双曲线运动。“因为自然界喜欢简化、而不爱用那么多余的原因来夸耀自己”。物理学家巧妙地从复杂的真实世界中抽象出最简单的模型，如质点、刚体、电荷、理想弹簧振子，理想气体、薄透镜等等。用这些优美的、理想的简单模型，概括出物质运动的基本规律，变复杂为简单、即简洁又合理，即抽象又形象，给师生带来研究物质世界美的享受。物理的理论体系规律公式所表达出来的逻辑上的简单美，更令人赞服。牛顿的经典物理学描述运动用F=ma来统一；浩渺的太空图景以R3/T2=C来呈现；爱因斯坦以E=mc2把质能关系的认识推向更高领域。这些简单的英文字母，以优美的、简单的数学形式，把物质世界表现得淋漓尽致，散发着迷人的魅力。对称性是指整体的各个部分之间相称或相应。美意味着对称，探索物质运动的规律就是对美的追求。从物质结构上看存在着正电子与负电子、粒子与反粒子的对称；从空间上看有镜对称、轴对称、点对称；从时间上看有周期、节奏、旋律的对称；从相互作用上看，有吸引与排斥、作用力与反作用力的对称。在物理学公式、定律和理论结构上所反映的对称性更是很多。电磁学中库仑定律和万有引力定律是公式之间的对称；原子核式结构与太阳系的结构之间宏观和微观的对称；运动规律对空间原点选择的平移不变性决定了动量守恒；运动规律对时间原点选择的平移不变性决定了能量守恒、运动规律对空间转动下的对称性决定了角动量守恒。因此对称性和守恒定律之间存在着密切的联系。弗兰西斯!培根曾说过：“没有一个极美的东西不是在匀称中有着某种奇异。”正是这些对称性展示着物理学的神奇美妙之处。

和谐性是物理之美的另一体现，和谐是指事物和现象之间的各个方面的配合和协调。美在于和谐，和谐在于对立统一。古希腊毕达哥拉斯学派认为宇宙美在于数的和谐统一；德谟克利特认为宇宙美统一于原子；中国先哲们认为宇宙美统一与阴阳五行、统一于太一。开普勒正是坚信宇宙是和谐的，“以天球的音乐为目标奏出行星协奏曲”，提出了行星的运动规律；爱因斯坦的相对论又解释了行星的椭圆轨道会发生进动，和谐奇异美逼真地体现了物理的美妙之处。牛顿把地上的力学与天上的力学统一起，使宏观低速的物理世界组成一个秩序井然的集体。麦克斯韦的电磁场理论把电、磁、光统一起来，从而使复杂的电磁 现象和规律建立了一个和谐美满的大家庭；爱因斯坦的相对论则把牛顿力学与麦克斯韦电磁理论统一起来构成了一个大的团体。量子理论的诞生，把飘忽不定的微观粒子眉目清晰找到了归宿；德布罗意的物质波又在微观世把波与粒子统一起来。物理学中充满了和谐统一美。物理学本身固有之美又与物理学家探索物理世界的科学术精神之美和谐统一为一体，使物理学之美更自然、更有深度、更迷人。真正实现了古人的愿望：“原天地之美，达万物之理。”

由以上分析可看出：物理学在破译宇宙密码的同时，实实在在地展示了“惊人的简单”“神秘的对称”和“美妙的和谐”。因此在物理教育中，教师应适时适当地展示物理的现象之美、结构之美、形式之美；挖掘物理的思想之美、观念之美、规律之美。使学生在物理知识的学习中，体验美的感受，接受美的熏陶，激发出创造美的欲望。

2、利用物理学之美发展学生鉴赏美、创造美的能力

物理学是反映物理世界的客观规律的是真与美的统一体。以美启真，化抽象为形象给学生一个可感知的美的实体。如电影《闪闪的红星》插曲“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”。形象地描绘了一幅青山、江水竹排的画卷，但也科学地说明了运动静止与参照物的关系。如正电荷的电力线向“光芒四射”的太阳；负电荷的电力线象“众矢之的”的目标；在教学中把抽象的真化为形象的美，使学生在想象和联想中获得美的享受，同时也发展了鉴赏美和创造美的能力。如通电导体周围空间产生磁场后，那么磁场能否产生电流呢？引导学生从对称美的角度思考，鼓励学生大胆假设讨论，最后得到：磁场能产生电场。当通过实验验证磁能生电时，学生抑制不兴奋转化为探求知识的动力。教师可因势利导鼓励学生总结电与磁的对称关系。（电场与磁场、电通量与磁通量等）。另外在教学中，也可以训练学生从形象的东西中抽象出事物的本质。例如做电磁感应实验时，有五种情况可以产生感应电流，即变化着的电流、运动的稳电流、变化的磁场、运动的磁铁和在磁场中运动的导体，这些现象杂乱无序，毫无美感，教师可分析、引导、帮助学生从现象中抽象出本质：只要闭合回路磁通量发生变化，在闭合回路中就产生了电流。精练的概括从无序到有序，无疑是简洁美。在教学中：教师引导学生把每一部分的内容（如力、热、光、电、声）进行自我梳理，构建知识体系的框架，力求整体上把握知识脉络，达到对所学知识的深化与精化，把纷、繁、零乱的知识点在“山重水复疑无路”的情况下，经过努力加工出现了“柳暗花明又一村”的境地。学生在自己创造的美的享受、领略到“一览众山小”的感觉。

总之，在物理教学中，教师从展示物理学之美，调动学生的审美思维，到启发学生的创造美的灵感，展开联想想象，最终能创造出美，真正实现了融美育于物理教育之中。

[1]张民生主编.中学物理教育学 [M] .上海：上海教育出版社，1999.第175页

[2]殷传宗等主编.物理教育学研究 [M] .成都：四川科学技术出版社，1996第139页

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.150