在物理教學中滲透美學教育

摘要:當人們重新認識到自然科學與人文科學應當和諧發展時，對中學物理教學也提出了新的要求:學習物理既要探求“真”，又要追求“美”。于是新課程標準要求從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個方面培養學生，在物理教學中滲透美育正是契合了這一要求，中學物理教材中蘊含著眾多的美育素材，物理教師應充分挖掘這些素材并向學生施加審美影響。用物理知識的形式美來感染、熏陶學生;用物理學的內在美來感化、激勵學生。培養他們感受美、鑒賞美、創造美的能力，不僅提高他們的美學素養，更讓他們學會在思考中領悟。

關鍵詞:中學物理;形式美;內在美

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)5(S)-0029-2

在古希臘時期，哲學家們曾把自然科學和美學的研究統一在一起，提出了:“美在于數”、“美在和諧”等審美標準。而后來，工業革命的深入發展導致了自然科學與人文科學的分野，前者以物為尺度，求的是“真”，強調的是工具性和實用性;后者以人為中心，求的是“美”，強調的是精神性和感受性。這兩者似乎成為了兩個毫不相干的領域，就像康德所說的:“沒有美的科學，只有美的藝術”，他認為一門自然科學，若作為科學而被認為是美的，它將是一個怪物。

產業革命后，自然科學的光芒使人文社會科學黯然失色，兩種科學相互沖突的不和諧狀態深深影響著人們的價值觀，在功利主義思想指導下，“實用性”成為評判事物的標尺，這給人類的發展帶來了一系列的危機:生態危機、社會危機、道德危機、精神危機和價值危機。危機又喚醒了人們對兩種科學的互補性和整體性的認識，從而注定自然科學與人文科學必將重新走向和諧，這對中學物理教學也提出了新的要求，于是新課程標準提出了三維目標:知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀。這三維目標其實也可概括為:既要探求“真”，又要追求“美”。物理教師則有責任在日常教學中滲透美學教育，不是僅僅局限在“提高學生素質”的層面，而應上升到“教育學生思考”的高度。

事實上，真與美在客觀世界中是統一的，它們是同一事物的兩個方面，對真理的追求必然伴隨對美的追求，物理學也是真與美的統一體。

自然界的基本特點是統一、單純、和諧，不論是宇觀世界或是微觀世界。正是由于許多物理學家都堅信物理學領域中存在很多的美，并在各自的研究領域中自覺地按照對稱、簡單、和諧、統一等美的法則去努力地發現和揭示自然界的規律，從無序中見有序，大大促進了物理科學的發展。日心說的創立者哥白尼是這樣贊美天體的美的:“太陽在萬物的中心統馭著;在這座最美神廟里，另外還有什么更好的地點能安置這個發光體，使它能一下子照亮整個宇宙呢?……我們就是在這種布局里發現世界有一種美妙的和諧，和運行軌道與軌道大小之間的一種經常的和諧關系，而這是無法用別的方式發現的” ;開普勒在探索天體運動規則的過程中深受家鄉巴伐利亞民歌《和諧曲》的影響，始終信奉“存在天體的音樂”，它能產生和諧的旋律效果，并通過行星運動的事實轉譯成音符而辨別出來，而每一次的科學發現都證實了他最基本的信念;愛因斯坦更是能從美中發現定律，他從引力與加速度等效原理出發，憑協變對稱美寫出引力方程，這種從對稱美中尋找定律的方法被沿用至今，在科學前沿的探索中發揮著越來越大的作用。物理的科學之美與藝術美的不同之處在于它不僅有外在的、表層的，通過視、聽便可享受到的美，而且有內在的、深層的，通過理性的思維方可領會的美。

中學物理是經典物理學的基礎，研究的是物質運動的基本規律和基本結構，是人類對客觀世界的反映和認識，蘊含著豐富的審美教育素材，在物理教學中進行審美教育不僅僅是學生接受知識、提高學習效率的手段，也應該看到它的美學價值，在教學中滲透美學教育，讓學生學會在理智中感受美、鑒賞美，提高學生的人文素養，并能站在更高的角度反思科學與社會的關系。

在中學物理教學中滲透美育，就是要用物理知識的形式美來感染、熏陶學生;用物理學的內在美來感化、激勵學生。

1 物理知識的形式美

如同欣賞音樂、繪畫等藝術作品一樣，學習物理知識也能讓人產生愉悅感和美感，因為物理知識具有直觀的表象美，這主要包括一些物理現象之美和物理實驗之美。

1.1 物理現象之美

美的事物總是令人賞心悅目的，物理現象則呈現出了多種形式的美，直接觸動人們的視聽感官，給人美感，讓人愉悅，包括聲現象、熱現象、光現象、靜電現象以及磁現象等等。

由于光的色散、干涉和衍射而形成的種種色彩斑斕的現象，如彩虹、陽光下的肥皂泡，全息攝影等等，都呈現出繽紛之美;當學生聽到隆隆的雷聲，看到夜空中耀眼的閃電時，就能真真切切地感受到物理現象的震撼與敬畏之美;而水蠅在平靜的水面上輕盈地舞蹈時則給人以一種愉悅悠閑的美的享受。

1.2 物理實驗之美

一些用肉眼無法直接觀測到的奇異現象一旦通過物理儀器、物理實驗展現在人們的眼前時，除了帶給人們夢幻般的奇妙感覺外也帶來無限的想象空間。例如:對于電場和磁場這種人的視力無法觸及的現象，利用實驗，通過一種頗具美感的線條，以美的形態把抽象的場變成能為視覺感受的模型，學生不僅能感受到這種模型的美，更能感受到自然界本身所賦予的這種神奇的美。又如:通過對太陽光譜的觀察，分析太陽大氣中的物質，這個實驗不僅讓學生欣賞到美麗的光譜，也體會到物理知識的神奇妙用。

在物理教學中應當充分挖掘物理學的形式美，讓學生體驗到這種實實在在的美，培養學生的審美能力和審美情趣，激發學生對美的追求。

2 物理知識的內在美

物理學的美更主要更深刻地表現為物理的內在美，即抽象美。這種美不能靠視覺或聽覺來辨析，而要靠心智去體驗。這種美包括物理理論之美和物理方法之美。

2.1 物理理論之美

(1)理論描述之美

美國著名物理學家阿#8226;熱在其《可怕的對稱》一書中寫道“大自然在最基礎的水平上是按美來設計的”。其實從古至今，物理學家們都是帶著求真求美甚至由美求真的信念來探索世界的。因此他們對自然界物質運動的一般規律的描述也是美的。科學家們或是通過抽象的創造思維，或是通過長期的實驗，把看起來散亂無序的現象引向極其簡單而美麗的數學形式，這簡潔明了的意向，這種豐富深邃的意味不僅是科學創造的特征，更是審美創造的特征。

中學物理的許多物理量(如密度、壓強、功率、電流、電場強度、電勢差、電容等)就是用兩個物理量的比值定義的，形式非常簡潔。而各種物理規律又都能用樸素的語言或簡單嚴謹的數學形式表達出來，它們是如此的完美，以至于后人無需再畫蛇添足地作任何修改，這不僅體現了物理科學圓滿、協調、自洽的邏輯美，還體現了簡潔、和諧、對稱、多樣統一的形式美。例如，牛頓運動三定律和萬有引力定律，以極其簡單的形式將天上和地上的一切宏觀低速條件下的機械運動所遵循的規律完整地描述出來;開普勒第三定律“對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內掃過的面積相等”這是一種時間與空間乘積的對稱;能的轉化和守恒定律之所以能久經考驗而成為一條永恒的真理，就在于它用最簡單的語言描述了自然界一切物質的運動規律;閉合電路的歐姆定律則簡潔地描述了全電路中電源電動勢與電阻和電流的關系。

(2)理論結構之美

物理學所研究的是從大自然的不同事物運動變化的多樣性中找出它們的內在聯系和共性，通過這種聯系和共性來構成一個統一的理論體系。例如，以運動定律和萬有引力定律所表現的牛頓力學把地上的力與天上的力統一了起來;優美的麥克斯韋方程把電、磁、光統一為電磁場理論;而作為近代物理支柱的愛因斯坦相對論，又把牛頓力學與麥克斯韋電磁場理論統一起來;波粒二象性把粒子運動和波動統一起來;原子、分子結構理論把宇宙萬物統一于同一本源;能量概念不僅溝通了力、熱、電、磁、光、原子等領域，還進入其他學科;質能方程E=mc2把質量和能量、實物和場統一起來;三大守恒定律(物質、能量、動量)更是物質世界和諧性的最完美體現。

2.2 物理方法之美

物理學的許多研究方法、實驗方法都是“鴛鴦繡出從君看，更把金針度與人”。從伽利略的理想實驗到邁克爾遜的“邁克爾遜——莫雷實驗”，那些巧妙的思維，精妙的方法無不閃耀著人類智慧的光芒。

在中學物理的教學中，要深入挖掘物理學的內在美，教會學生感受這種美，理解這種美，使學生在學習物理中自覺地發現美、欣賞美、領悟美、創造美、分享美。

3 物理學家的經歷之美

除了物理知識自身的美育素材之外，中學物理教材中涉及許許多多中外著名的物理學家，雖然他們國籍不同、經歷不同，但他們有許多共同的美德，或是科學精神之美或是人性之美，他們的生平事跡就是一部絕好的美育教材。

每一位科學家都有發現真理的強烈愿望，對真理的追求是整個科學活動的原動力。一個人如果真想尋求存在著的東西，就絕不能自欺欺人、絕不能撒謊，最低限度，絕不能偽造經驗，這些不都是人類追求的美德嗎?阿基米德、伽利略、牛頓、法拉第、焦耳、麥克斯韋、居里夫人、愛因斯坦，這一串閃光的名字連同他們在科學探索中體現出的嚴謹求實、勇于獻身、大膽懷疑、不斷創新的精神都以無與倫比的美照亮世世代代人的心田。物理學家們在從事科學研究的過程中體現的人性之美也同樣強烈地震撼人們的心弦，二戰期間，若不是出于道義，恐怕原子彈也不會那么早便降臨人世。當時的多數科學家都認為窮兇極惡的納粹有可能制造出原子彈，那么維持正義的一方也得造出來，才能與之抗衡。那些獻身于制造原子彈的科學家不僅是智慧的而且也是美的。

4 物理教學的藝術美也是一顆美的種子

教學本身是一門藝術，一個物理教師在教學過程中創造出美的意境、和諧的氣氛，給學生以優美的語言、傳神的教態、靈活多變的教法，對學生來說無疑是一種美的感受，能使學生在心靈上產生愉悅的情感，這樣學生就會在物理學習中受到激勵和鼓舞。

具體而言，教師的語言要幽默風趣、簡略透徹、精致含蓄、富有感染力，要能夠把物理規律表述得妙趣橫生;教師的教態要莊重大方、親切自然，和悅而不輕浮、嚴肅而不冷峻、富有藝術性;板書要簡明扼要、排列整齊、字跡清楚，圖示大小適當、色彩和諧;演示操作熟練，可見度強;教學方法靈活多樣，注重與學生的感情交流，教師能放手讓學生主動探索，并時時給學生心理上的支持和精神上的鼓舞，讓學生獲得超越自我的成功感，在交流、合作、學習的過程中獲得美的享受。

中學物理教學全過程中充滿著美，它不僅是知識的學習過程，同時也是藝術的創造過程和審美的教育過程，教師把美展示給學生，做到“以美啟真” 、“以美引善” 、“以美育人”，使學生在獲得知識的同時也獲得欣賞和創造美的能力，當學生既認識到物理學的科學性，又認識到物理學的美學性時，展現在他們面前的將不再是枯燥無味的事實和死氣沉沉的公式，而是充滿魅力和誘惑的寶石，即使學習過程是嚴肅而艱苦的，也會令他們充滿學習的激情、充滿豐富的想象力和創造力，物理學習將成為他們發揮潛能、追求真、善、美的自覺行為，教師也會為自己的教學藝術和成功而無限欣慰。

參考文獻:

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(欄目編輯鄧 磊)