探討高中物理教學中的美學

【摘要】物理現象和規(guī)律充滿美感，在物理教學中滲透美學教育可以培養(yǎng)學生的審美觀，使學生具有良好的審美能力，從而激發(fā)起學生對美的追求，身心得到健康和諧發(fā)展；可以激發(fā)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(chuàng)造性思維的發(fā)展。

【關鍵詞】物理教育；美學

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(guī)律充滿美感，在物理教學中滲透美學教育，可以培養(yǎng)學生的審美觀，使學生具有良好的審美能力，從而激發(fā)起學生對美的追求，身心得到健康和諧發(fā)展；可以激發(fā)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(chuàng)造性思維的發(fā)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(fā)現了大自然的和諧和統一，發(fā)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(guī)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(fā)展。

筆者認為物理學發(fā)展史是一部美學發(fā)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(fā)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(chuàng)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(guī)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(guī)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(guī)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(guī)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(tài)。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(chuàng)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，有精美的彩色照片，有長征火箭、通信衛(wèi)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(chuàng)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(fā)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(chuàng)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(fā)展他自己獨特的研究方向跟研究方法，形成他自己的風格?！痹S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(chuàng)立與評價物理學理論時起著重大的啟發(fā)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(fā)起學生對美的追求，激發(fā)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(fā)展就在于不斷地推陳出新，以美的規(guī)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(guī)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(fā)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(fā)揮學生的主體作用。

（作者單位：江蘇省淮安市建筑工程學校）