新课标下的物理美育探讨

许海萍 解世雄

(嘉应学院 广东 梅州 514015)

1 引言

居里夫人曾说过，“科学的探索研究，其本身就含有至美.”而爱因斯坦更是赞叹道：“物理学是至善至美的科学”，并把物理的美归纳为“简单、和谐、完善、统一”.哥白尼苦心孤诣，研究了30多年建立了不朽的日心说.开普勒深切感受到日心说的美，毅然抛弃了地心说的观点，并说道“我从灵魂的最深处证明它是真实的，我以难以想象的心情去欣赏它的美.”由此可见,物理学作为一门揭示物理存在与运动规律的自然科学,在揭示自然规律的同时，更是展示了物理之美.物理自身的这种艺术魅力，使众多物理学者为其着迷且穷追不舍，然而他们深深追求的不只是知识,更是物理学中的美.对物理美的认知,既然可以激发物理学家打开神秘宇宙大门的强烈欲望，也就可以激发学生产生加入这个神奇奥妙的物理“马戏团”的兴趣与激情.因此，在物理教学中应当重视美育，通过渗透美育使学生去感受、领悟物理之美，激发学生发现自然奥妙之处的乐趣，从而向往、热爱大自然.

2 新课标对美育的要求

2.1 新课标对美育的显性要求

在物理新课程标准中，我们亦可发现新课标对美育的重视及要求.其中提出物理教学要使学生“有学习物理的兴趣，有对科学的求知欲，能保持对自然界的好奇，乐于探索自然,能领略自然界的美妙与和谐，对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感”，这是新课标对美育的明确、显性的要求.

根据这个要求,我们要重视美育并把美育渗透到物理教学过程的各个环节中.在物理美的熏陶下、在享受物理美的过程中，激发学生好奇心、求知欲，在学习物理知识、了解自然界的同时,也培养和提高了学生的审美情趣及审美能力，从而使学生形成正确的世界观、人生观、价值观.

2.2 新课标对美育的隐性暗示

在新课标中，同时也有多处是隐含着对美育的暗示.其中提出物理教学要使学生“具有环境保护和可持续发展的意识，有振兴中华、树立正确的科学观，将科学服务于人类的使命感与责任感”.一个有保护环境和可持续发展意识的人，必然也是真正热爱自然的人.因此需要在物理教学中渗透美育，使学生通过感受自然之美从而培养其热爱自然的情感.因为只有真正热爱自然界的人，才会热爱并珍惜自然界中的各种生命，这自然也加强了学生保护环境、坚持可持续发展的意识.

新课标中还提出物理教学要使学生“了解物理学及其相关技术发展的大致历程，知道一些重要的物理学家的事迹与成果，了解历史上一些重要的物理实验及其对科学进步与社会发展的影响”.在物理教材当中也都涉及许许多多中外著名的物理学家.即使是出生于不同时代、不同国籍，甚至经历不同，但他们身上有着震撼学生心灵的为追求科学真理而不懈奋斗的人格魅力美.而“从心灵美育和人格美育的角度来看，美育和德育有着高度的一致性，它们都以人的道德品质为教化和美化对象，都以塑造完美人格为目标”[1].

新课标提出此要求，无疑暗示着要让学生在物理教学中充分感受物理学家不怕挫折的拼搏精神及爱国奉献的人格美，强调了美育的重要性.

在物理教学中渗透美育，可以加深学生对科学世界的认知，促进学生智力发展，还可以促进学生创新思维能力的发展.爱因斯坦说：“想象力比知识更重要, 因为知识是有限的， 而想象力概括着世界上的一切.”创新需要灵感，而这些灵感多来源于丰富想象力的启发.在物理教学中渗透美育，让学生感受物理美的魅力，大大激发学生的联想力及想象力，使学生产生探究物理的浓厚兴趣和创新的动机.新课标提出物理教学要使学生“养成尊重事实、敢于创新的科学态度和科学精神”，可见也是在暗示物理教学应重视美育.

3 物理课程中的美育元素

物理课程中处处蕴涵着美、体现着美，可谓美育素材比比皆是.

3.1 物理学家人格美

他创建了狭义相对论，改变了时间和空间的观念；他提出了光量子假说，发展了能量量子化思想;他有着传奇的人生，他的大脑被科学界称为另一个谜--他就是爱因斯坦.爱因斯坦作为20世纪最伟大的物理学家，他是天才吗？这是众多学生所好奇的一个问题.然而爱因斯坦却告诉我们：“我没有什么特别的才能，不过喜欢寻根刨底地追问问题罢了.智慧并不产生于学历，而是来自对于知识的终身不懈的追求.”爱因斯坦以虔诚深挚的热情献身于追求科学真理，也从未因自己探索的是自燃领域而回避社会责任.相反，他是一位具有高度社会责任感和正义感的人，他也以巨大的热情关注与人类命运息息相关的各个领域.

少年时的牛顿也并非神童，他资质平常、成绩一般.但他酷爱读书并从中受到启发，喜欢自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意，经常别出心裁地做些小工具、小技巧、小发明、小试验.一个人对于科学研究专心的程度究竟有多深，以至于一个偶然的苹果砸中脑袋事件也能引发这个人科学思想的闪光.而著名物理学家牛顿就是这样一个对科学痴迷的人.

在著名的物理学家身上有着强烈的求知欲和好奇心，独立思考的良好习惯和创新精神，热衷于科学研究、坚持真理，敢于为科学献身的优秀精神面貌.他们对物理学发展做出了不可磨灭的贡献，这种人格魅力足够感染我们每一个学生的心灵.为此，物理学中大部分物理量的单位是以科学家名字命名的，以此来纪念伟人的功勋.在物理教材中，介绍了许许多多中外科学家的生平趣事、发明成果.

3.2 物理理论美

物理概念是客观事物的物理共同属性和本质特征在人脑中的反映，物理规律反映了物质运动变化的各个因素之间的本质联系.物理规律同物理概念一样可以用精确、清晰的物理语言来表述，而物理规律还可以用简练的数学公式来表达，其所表现出的简洁、明快美让人叹为观止.例如，让众多物理学家争执了100 多年的热，却以“大量分子的无规则运动”，仅仅10个字科学、简洁地做了概括.又如爱因斯坦质能方程E=mc2，用最少的符号、最简洁的形式，沟通了微观与宏观的界域，揭示了奥秘无比的自然规律.为此爱因斯坦质能关系式被誉为新时代的标志之一，作为相对论动力学的一个重要成果.

而物理学作为一个庞大的知识体系, 各成分既相互影响又相互联系,共同构成一个统一和谐体.正如毕达哥拉斯所提出“美是和谐与比例”的观点，他认为美是在于物体自身的数量比例关系所构成的和谐.宇宙与数之间之所以美, 是因为它们是和谐的.如牛顿提出的万有引力定律适用于一切物体，而一切物体既包括微小的粒子，也包括庞大的天体，这体现出其高度的统一性.又如英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦在19世纪建立了一组偏微分方程，并利用该方程组把电、磁、光统一起来，系统而完整地概括了电磁场的基本规律.这个方程组便是麦克斯韦方程组，麦克斯韦方程组和洛伦兹力方程也共同形成了经典电磁学的完美组合.再如爱因斯坦描绘出的波粒二种性质的统一和谐性，这又是一个洋溢着对称和谐美的杰作.

物理理论除了具有简洁美和统一和谐美外，还具有奇妙而神秘的对称美.如正电荷与负电荷, N 极与S 极, 平面镜成像的对称, 时间平移对称性(时间平移不变性)对应于能量守恒,空间旋转对称性(空间各向同性)对应于角动量守恒等等, 皆反映出了物理理论的对称美[2].

3.3 物理实验美

美国两位学者曾请全美物理学家提名有史以来最美丽的十大物理实验，结果刊登在了美国《物理世界》杂志上.十大最美实验分别是埃拉托色尼测量地球圆周长、伽利略的自由落体实验、伽利略的加速度实验、牛顿的棱镜分解太阳光、卡文迪什扭矩实验、托马斯·杨的光干涉实验、米歇尔·傅科钟摆实验、罗伯特·密立根的油滴实验、卢瑟福发现核子实验、托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉实验.

十大最美实验其中大多是我们耳熟能详的经典实验，他们都“抓”住了物理学家眼中“最美丽”的科学之魂：用最简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念，从而为我们展现出科学的一幕幕经典之美.这种经典美不止深刻、直观地体会了物理实验之美，也体现了科学家的精神美[3].

物理作为一门以实验为基础的学科，实验在物理教学中固然有着不可替代的重要地位.通过实验既可以提高学生学习物理的兴趣，还可以培养学生的实践操作能力和创新思维能力.而物理实验的探究过程，更是学生求真求善求美的过程，是学生欣赏美、创造美的过程.

而所谓闻之不如见之，见之不如亲临之.物理教材中安排了大量的实验，除了有随堂的演示实验外、更有大量的切实可行的自主探究性实验，以及丰富的拓展性小实验、小制作等.那是因为物理实验的美不仅仅体现在实验现象美上，还体现在独具创造性的实验构思、精巧完美的实验操作和实验设计上.为此物理课堂应充分利用这些美育元素，充分发挥其美学价值，让学生亲身去体验物理实验之美[4].

3.4 物理现象美

彩虹是物理中的一种光学现象.“若云薄漏日，日照雨滴则生虹”，唐初孔颖达用优美的诗句告诉我们，在雨后放晴的天空，当阳光照射到半空中的雨点，光线被折射及反射，从而在天空上形成拱形的七彩光谱，这便是迷人的彩虹.彩虹用自己的美讲述着一个个美丽的神话传说.在中国的神话中，它是女娲炼五色石补天时五色石发出的彩光；在西方希腊神话中，它是沟通天上与人间的使者；在印度神话中，它是雷电神“因陀罗”(又译作“帝释天”)的弓；在北欧神话中，它更是连接着神的领域“亚斯格特”和人类居所“中土世界”的桥梁.由此可见，彩虹的美确实是个梦幻的神奇现象.

除了彩虹，蜃景也在神话中占有一席之地.蜃景即海市蜃楼，其实是一种光学幻景，是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像.在西方神话中，蜃景被描绘成魔鬼的化身，是死亡和不幸的凶兆.我国古代则把蜃景看成是仙境，唐诗曾云：“忽闻海上有仙山，山在虚无缥缈间……”.在烟波浩渺的大海上,镶嵌着一群宝石般苍翠如黛的岛屿,这便是世人所誉之“海上仙山”.据《史记》记载，秦始皇、汉武帝曾率人前往蓬莱寻访仙境，还多次派人去蓬莱寻求灵丹妙药.如果说彩虹的美让人迷恋，那么这个虚幻缥渺，超脱凡尘的世外桃源则是让人惊叹不已.

红楼一梦，恍如梦一场.《红楼梦》为我们讲述了一段空前绝后、流传千古的爱恋，一部含笑的悲剧.剧中贾宝玉在太虚幻境中听众仙女弹唱歌曲，歌曲《枉凝眉》中唱道：“一个是水中月，一个是镜中花.”水中月镜中花，一切不过是虚空一场，都是幻象，不是真实的，描述的正是凄美的宝黛之恋.镜中花是花在镜子中形成的像，水中月是月亮在平静的水面所形成的像，镜中花和水中月形成的原因皆是平面镜成像原理.然而一个平凡常见的物理现象，也可为我们讲述一段悲痛而凄美的爱恋.

实际上，只要引导学生细心去观察，会发现身边存在许多美轮美奂的物理现象.镜中花，水中月，空中楼阁，彩虹，海市蜃楼等等，物理现象之美，无处不在，无一不给人以美的享受和无穷的遐想.

4 物理课程怎样更好地实施美育

物理课程中虽然蕴含着丰富的物理美，但若教师不积极引导学生去体验、欣赏物理美而只是一味注重传授知识的话，那么物理学便只是概念和公式的堆积，这样的学习必然是枯燥无味的.要让物理课堂变得炫美、有趣，并充分发挥物理课程的美育价值，需要教师的不懈努力.

4.1 转变教育观念

物理教学过程需要教师的教，更离不开学生主动的学.这过程中学生是学习的主体，而教师只是起主导作用.想让学生在体验美中学习、在学习中感受美，从而培养、提高学生的审美情操及能力，这就要求教师做到以下两点.

首先要求物理教师要树立正确的教育观，不得停留在传统的教育思想中，认为教师是课堂的主体，学生是被动接受学习的对象.传统教育观会扼杀学生的审美积极性，即使让学生处在充满物理美的学习环境中，学生也无法用心去体验、感受美，更别说创造美.所以要真正实现学生的物理美学体验，首先要转变物理教师的教育观念.

其次还要求教师本身应当具备较好的美学素质，具有一定的审美鉴赏力、审美创造力.正如教育家符·赞可夫所说，“只有教师本身具备这种品质——能够领会和体验生活中和艺术中的美, 才能在学生身上培养出这种品质.”为此物理教师需要不断加强提高自身美学素养，提高自己的审美能力[5].

4.2 精心设计教学过程

物理课程提供了丰富的体现美的教学内容,其目的并不是让教师独自陶醉于物理美，更重要是需要物理教师精心地去设计教学过程，恰当地运用各种教学措施将浓郁的物理美融入到物理的教学过程中，为学生营造一个物理美境，使物理教学过程实现求真与立美的统一.

4.2.1 借助物理故事表现人文精神美

物理学的发展是一个漫长的过程，它包含无数代科学家前赴后继的共同努力，是人类智慧的结晶.王冠潜底，浮力原理浮出水面；苹果落地，人类飞向太空；蝴蝶振羽，风云为之色变……物理学史本身就是一部足够震动学生心灵的绝好美学史，为此应借助物理学史教育来激发学生追求美、表现美、创造美.教师要适时根据教学内容借助物理学史巧妙设计教学过程，通过介绍物理学家奋斗和创造的历史故事，弘扬物理学家们的人格魅力，以此来逐步熏陶、净化学生的心灵, 促进学生发展.

例如，在进行浮力原理教学时，可采用故事导入法在进行新课的学习前先为学生们讲解一个故事.

相传叙拉古赫农王让工匠替他做了一顶纯金的王冠.但是做好后，国王疑心工匠做的金冠并非纯金，但这顶金冠确与当初交给金匠的纯金一样重.工匠到底有没有私吞黄金呢？国王很想检验金冠是否为纯金，但又不能破坏王冠，这个问题不仅难倒了国王，也使诸大臣们面面相觑.经一大臣建议，国王请来一位厉害人士进行检验.最初，这个人也是冥思苦想而却无计可施.后来有一天，他在家洗澡，当他坐进澡盆里时，看到水往外溢，同时感到身体被轻轻托起.他突然兴奋地跳出澡盆，连衣服都顾不得穿上就跑了出去，大声喊着“尤里卡！尤里卡！”(希腊文尤里卡的意思就是“找到了”)同学们，你们知道他想到了什么好的检验方法么？

以故事导入创设情境留下了悬念，也激发了学生的好奇心和求知欲.待学生认识了阿基米德浮力原理后，回头让学生尝试解决课前故事中留下的问题时，学生往往会恍然大悟，猜到这个厉害人士其实就是伟大的阿基米德.这样的设计一方面利于激发学生学习的兴趣，另一方面也能更好地让学生感受到物理学家身上的这种痴迷于科学的精神美、人格美，进而激励学生热爱科学.

4.2.2 运用诗歌体现物理理论美

诗，作为一种文学体裁，透过语言，除了表达文字的意义外，也表达情感与美感进而引发共鸣.事实上诗词中也包含着大量的物理知识，蕴藏着丰富的物理美.如来自诗人陆游《村居山喜》中的“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴.”咋一看，感觉这句诗是在给人们描写一幕春晴天暖，鸟语花香的山村美景.但仔细分析，却发现事实上这句诗还在给人们阐述着相关的物理热学知识.人闻到花香味是花朵分泌的芳香油分子做无规则运动的结果，而温度是影响分子运动激烈程度的因素，当天气变暖，温度升高分子无规则运动加剧，于是便有了“花气袭人知骤暖”的表述.可见，诗人们通过诗词借美景抒发情感的同时，也在阐明着万物之理.正如庄子所说，“判天地之美，析万物之理”[6].

为此，物理教师可在教学过程中借诗歌来体现物理理论美，可以利用诗词引入物理概念、规律，还可以利用诗词帮助学生理解物理概念、规律.例如，在进行声音的特性之音色教学中，可设计先播放利用二胡、琵琶两种不同的乐器演奏名曲《梁祝》的同一曲调，让学生欣赏且分辨出其中的乐器.接着带领学生鉴赏诗歌《琵琶行》.诗人白居易通过《琵琶行》一诗对琵琶曲的音色、音质、节奏、旋律进行了十分准确而细腻的描绘.其中“大弦嘈嘈如急雨，小弦切切如私语.嘈嘈切切错杂弹，大珠小珠落玉盘”，将琵琶曲的音色描写得惟妙惟肖，把大弦声音与小弦声音交错弹奏，比拟是大珍珠和小珍珠落在玉盘子里的声音，一会儿急切，一会儿缓慢，非常动听.借一首悲壮的诗歌感受琵琶弦音之美，进而体验声音的特性.实现利用乐曲、诗歌，使学生获取丰富的感性认识进而引入音色概念，并引导学生充分理解音色概念.这样的设计也实现了让学生在丰富的体验中反复感受物理美，并逐步从无意转向有意，在潜移默化中学习新知识.

4.2.3 精心设计实验展现物理现象美

教师应充分挖掘和利用物理实验中的美，进而精心选择、巧妙设计课堂演示实验，让学生亲眼目睹物理实验所展现出来的自然美.通过组织学生开展自主探究性实验、趣味小实验、课外拓展实验等，让学生在欣赏自己劳动成果的过程中品味劳动创造美.教师应充分利用多媒体等多种教学资源来逼真再现各种物理现象，通过创设各种情境，让学生在享受美的同时也激发学生浓厚的学习兴趣，培养、提高学生的审美能力.

例如，在进行音调与频率关系教学时，可设计先通过演示水瓶琴实验, 让学生直观获得对音调高低的感性认识后加以引导给音调下定义.针对频率这一较抽象的物理概念，采用演示拨动吉他粗细弦,引导学生观察、理解物体振动有快慢，即物理量——频率.进而提出问题:“音调与频率有什么关系呢？”带动学生利用纸板和梳子进行探究小实验，引导学生有目的地观察现象，并总结现象.最后教师加以归纳总结音调与频率关系.这过程实现让学生在体验美中学习理解物理概念音调，在经历探究实验过程中观察、体验实验的现象美，也使学生的探究能力得到锻炼和提高.

再如，在进行物理浮沉条件教学时，可设计先利用鸡蛋、水杯、盐、清水作为实验器材为学生演示“神奇的鸡蛋”实验.将鸡蛋放入水中，学生发现鸡蛋沉到水底；往杯中加入盐，学生发现鸡蛋上浮；再往杯中加盐，结果鸡蛋又下沉.在演示每一个步骤前先让学生猜想可能观察到的实验现象，当所观察到实验现象和学生猜想不同时，学生好奇心和求知欲强烈，从而充分调动起学生积极性.为解释其中的奥秘所在，进而为学生提供实验器材气球、桃子、重物、空瓶子、大容器、清水，让学生以小组为单位利用实验器材设计实验探究如何让空瓶子下沉和让桃子上浮，引导学生进行自主探究物体的浮沉条件.教师及时表扬成功完成实验的小组，请小组代表发言介绍自己组的实验方法.然后教师借用多媒体引导学生对实验现象进行分析，总结得出物理浮沉的条件，并让学生尝试回头去揭示课前“鸡蛋沉浮”留下的神奇之谜.这过程不仅使学生感受了物理实验美、现象美，还让学生体验到物理的逻辑美.

4.3 善用教态和语言表现物理美

教学过程是师生互动、交流的过程.这过程教师的教学仪态、语言对学生的学习会产生一定的作用与影响.为此，物理教师除了努力挖掘物理美，精心设计教学过程展现物理美外，还要充分结合利用自身的教学仪态、语言，将自己所感受到的物理美以更加直观、生动、鲜明的形象作用于学生的感官，激发学生产生共鸣.

例如，惯性作为经典力学中的一个基本概念，也是人们日常生活中的一个基础性观念.所以在物理课上，教师讲了一个生活中常见的幽默小故事：电车在马路上飞驶.车厢里，一前一后站着两位男女青年.女青年在哼《丽达之歌》，男青年在看《物理学》.突然一个急刹车，男青年没留神，撞了女青年的身体一下.男青年忙说：“对不起！”女青年把头一扭，哼了一声：“德性！”男青年说：“不，是惯性.”这个幽默小故事不仅活跃了课堂气氛，也加深了学生对惯性的理解.

5 结语

总之，物理教师要注重美育，并善于挖掘物理美，用美的语言叙说物理美，用美的教学艺术阐释物理美.使学生陶醉于物理美的艺术情景中，领悟到物理美所蕴含的精神.从而激发学生不断去欣赏物理美，探索物理美，追求物理美，塑造学生不畏学习艰难而勇于追求美的品质.

参考文献

1 孙义海.美育对人的全面发展的促进作用.内蒙古民族大学学报,2009,35(2):66～69

2 童小明.让美进入物理课堂.物理教师,2000,21(11)：47～48

3 宫铁波.张炳恒.十大经典物理实验回顾. 大学物理实验,2003,16(2)：81～83

4 于凤梅,李伟,王克强.物理实验的美与物理实验教学. 中山大学学报论丛,2007,27(7)：83～87

5 向警和.物理教学过程要加强物理美育的渗透. 当代教育论坛,2007(7)：1～2

6 温宁花,万海青,曾晓锋.浅析诗词中的物理美在物理教学中的应用.江西教育学院学报,2010,31(3)：24～27