淺議物理教學中的美學

物理現象和規律充滿美感，在物理教學中滲透美學教育可以培養學生的審美觀，使學生具有良好的審美能力，從而激發起學生對美的追求，身心得到健康和諧發展；可以激發學生學習物理的興趣，增強學生的強烈求知欲；減輕學生心理壓力和學習負擔，提高學習效率；可以促進學生對知識的理解與掌握，促進學生創造性思維的發展。

筆者認為物理學既是一門自然科學，又是一門美學，許多物理現象和規律充滿美感，在物理教學中滲透美學教育，可以培養學生的審美觀，使學生具有良好的審美能力，從而激發起學生對美的追求，身心得到健康和諧發展：可以激發學生學習物理的興趣，增強學生的強烈求知欲；可以減輕學生心理壓力和學習負擔，提高學習效率；可以促進學生對知識的理解與掌握，促進學生創造性思維的發展，起到“以美啟真”的作用。

自然界是美的，作為研究自然，涉及人與自然之間關系、揭示自然奧秘的物理科學也是美的。物理的科學美在于它是建立在自然美的基礎上，揭示了大自然的隱含真理，在于它發現了大自然的和諧和統一，發現了大自然的對稱和守恒，在于它用最簡單的語言描述了大自然遵循的規律、更在于人類在物理科學美思想的指導下推動了物理學的發展。

筆者認為物理學發展史是一部美學發展史，許多物理學家在科學美思想指導下，通過不懈的努力，才推動了物理學的發展。

物理學中的美學特征：簡單深刻、對稱守恒、統一和諧。在物理教學中應有意識地滲透美學思想教育，讓學生在學習物理的同時體驗科學美、欣賞科學美并能在科學美思想的指導下進行創新活動。

一、物理學中簡單深刻美

在一個藝術家眼里簡單是一種美。自然現象錯綜復雜，物理學揭示自然界物質的存在、組成、運動及其轉化等規律的簡單性而產生美感，稱為物理學的簡單美。物理學的簡單美主要體現在物理學的理論和方法上。宇宙中紛亂的各種物體通過牛頓引入的質點統為一體，牛頓只用幾條簡單的定律就概括了物質世界紛繁的運動現象，又如能量的轉化和守恒定律反映了各種不同形式的能量的轉化，麥克斯韋電磁方程組將復雜的電磁現象統一其中，愛因斯坦相對論中的基本原理簡單凝練，但其中內涵確是豐富而深刻的。這些都體現了物理學理論整體的簡單深刻美。

二、物理學中的對稱守恒美

對稱現象是辯證法的生動體現，物理學揭示自然界物質的存在、構成、運動及其轉化等規律的對稱性而產生的美感，稱為物理學的對稱美。對稱是自然界中廣泛存在的也是人們很樂于接受的一種美學形式，物理學在對自然的表述中處處顯現出了這種對稱的美：引力和斥力。“電生磁”與“磁生電”，粒子與反粒子，物質與反物質、圓孔或單縫衍射圖樣的對稱、無限長直導線周圍磁場的軸對稱等等。物理定律對某種規范變換的不變性、守恒性更是貫穿于整個物理學的一種對稱形式，物理學中有許多守恒定律如：動量守恒、機械能守恒等等。實際上，對稱性和守恒性已經成為當代物理學家研究物理理論的一種方法。

三、物理學中的統一和諧美

物質是多樣又是統一的。物理規律的多樣統一性而產生的美感稱為物理學的統一美。物理理論的和諧統一美實際上是自然界和諧統一美的理論形態。如德布羅意將微觀粒子的波動性與粒子性統一起來，麥克斯韋電磁場理論把電學、磁學、光學統一了起來，愛因斯坦的相對論把時間、空間、物質和運動統一起來，把經典物理學都包容在他的理論框架之內，創造了程度更高范圍更大的和諧統一理論。

四、物理學家與美學思想

翻開中學物理課本，首先印入眼簾的是精美的彩色照片，有長征火箭、通信衛星、光導纖維、核電站防波堤、正負電子對撞機等，這是人類對自然美的追求和創造的結果，是無數科學家畢生奉獻的結晶。哥白尼用畢生心血追求太陽系的結構美，直到臨終前才發表了劃時代的不朽著作《天體運動論》，愛因斯坦幾乎把后半生的近四十年全部科學創造精力都致力于統一場論的漫長探索，以追求物理學至高無上的統一美。世界著名物理學家狄拉克認為：讓一個方程具有美感要比符合實驗更為重要。法國科學家彭加勒曾說：“科學家研究自然，是因為他從中能得到樂趣，他之所以能得到樂趣，是因為她美”。著名物理學家楊振寧曾經說過：“物理學的原理有它的結構，這個結構有它的美跟妙的地方，而各個物理學工作者對于這個結構的不同的美跟妙的地方的感受，有不同的了解，因為大家有不同的感受，所以每一個工作者會發展他自己獨特的研究方向跟研究方法，形成他自己的風格。”許多著名的物理學家都有感知美的奇異本領，美學思想在許多物理學家創立與評價物理學理論時起著重大的啟發與指導作用。追溯人類科學源頭，科學美始終被作為一種人文理想而追求，成為科學家們獻身科學、潛心研究的直接動力之一。

要通過科學家奉獻精神的介紹，激發起學生對美的追求，激發起學生的強烈求知欲。要向學生進一步指出：物理學之所以發展就在于不斷地推陳出新，以美的規律代替不美的錯誤理論，把缺乏美感的理論改造為充滿美感的理論。托勒密的地心學說之所以被拋棄，就在于不恰當地將所有天體的運動強加在圍繞地球的圓軌道上，給人一種不協調的感覺，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。

因此，物理學本身就是一門美的科學，在物理教學中若能有意識地挖掘物理科學美的因素，對學生進行科學美的審美教育，不但能使學生更好地掌握物理學的真諦，而且能使學生在受教育的同時體驗美、享受美，把學習作為一種高級的審美活動，充分發揮學習的主動性和積極性，實現真正意義上變被動的學習為主動的學習，發揮學生的主體作用。