淺談物理教學中的美育

勞振花

東營職業學院 257091

淺談物理教學中的美育

勞振花

東營職業學院 257091

本文通過揭示物理學的簡單美、對稱美、和諧美，在教學中潛移默化地提高學生的審美水平，培養學生追求美和創造美的能力。

物理教學；美育

美育是使學生樹立正確審美觀、提高審美水平，培養追求美和創造美的能力的教育。美育是人類文明發展的成果，也是育人的教育。人類本身是一個非平衡態的非線性的開放系統，由于它與外界不斷地進行物質、能量和信息的交換，當這種交換達到某一閥值時，系統可能從原來的無序狀態到達一種新的有序狀態，在這種狀態下才能自我發現，才產生審美的快樂，最終激發出追求美、創造美的欲望。生命的非線性平衡系統與外界交換能量是由教師來作媒介的。只有媒介的性能好，才有可能達到某一閥值，實現生命的自我發現。因此在物理教學中必須實施美育。正如羅丹所說：“生活中并不缺少美，而是缺少美的發現。”[1]在物理教育中，也不缺少美，而是缺少對美的揭示。

1、在教學中揭示物理學之美

在物理教學中融入美育，首先要揭示物理學之美。物理學中美麗的霓虹、多彩的原子光譜，神奇的超流超導，絢麗的臨界乳光、渦旋的黑洞等。這些物理現象之美只是直觀的美，是美的初級感覺和感性階段，而物理學中的科學美，才是理性之美，內在之美。不過這種深層次的美，人們的認識還不太容易，不太深刻，正如超導理論的奠基人庫珀所指出的哪樣：“音樂和繪畫能夠直接觸動我們的感情，在物理中我們既聽不到小提琴的哀怨、泣訴，也看不到藝術家哪令人驚嘆的表演，在這里，感情在創作中展開，威力蘊藏在它的結果中，而我們的理論來源于科學理論的優雅嚴謹和完美。”[2]正因為科學美蘊藏在創作中、結果中，因此，需要物理教師去揭示、去展現，物理學之美主要體現在簡單性、對稱性、和諧性三個方面。

牛頓在《自然哲學的數學原理中》說：“自然界不作無用之事，只要少作一點就成了。多做卻無用”。物質世界的構成和運動，客觀地展現了“簡單”的風采：一切物質都由簡單粒子構成；光沿著簡單的軌跡——直線傳播。行星沿著最簡單的幾何曲線——圓、橢圓、拋物線或雙曲線運動。“因為自然界喜歡簡化、而不愛用那么多余的原因來夸耀自己”。物理學家巧妙地從復雜的真實世界中抽象出最簡單的模型，如質點、剛體、電荷、理想彈簧振子，理想氣體、薄透鏡等等。用這些優美的、理想的簡單模型，概括出物質運動的基本規律，變復雜為簡單、即簡潔又合理，即抽象又形象，給師生帶來研究物質世界美的享受。物理的理論體系規律公式所表達出來的邏輯上的簡單美，更令人贊服。牛頓的經典物理學描述運動用F=ma來統一；浩渺的太空圖景以R3/T2=C來呈現；愛因斯坦以E=mc2把質能關系的認識推向更高領域。這些簡單的英文字母，以優美的、簡單的數學形式，把物質世界表現得淋漓盡致，散發著迷人的魅力。對稱性是指整體的各個部分之間相稱或相應。美意味著對稱，探索物質運動的規律就是對美的追求。從物質結構上看存在著正電子與負電子、粒子與反粒子的對稱；從空間上看有鏡對稱、軸對稱、點對稱；從時間上看有周期、節奏、旋律的對稱；從相互作用上看，有吸引與排斥、作用力與反作用力的對稱。在物理學公式、定律和理論結構上所反映的對稱性更是很多。電磁學中庫侖定律和萬有引力定律是公式之間的對稱；原子核式結構與太陽系的結構之間宏觀和微觀的對稱；運動規律對空間原點選擇的平移不變性決定了動量守恒；運動規律對時間原點選擇的平移不變性決定了能量守恒、運動規律對空間轉動下的對稱性決定了角動量守恒。因此對稱性和守恒定律之間存在著密切的聯系。弗蘭西斯!培根曾說過：“沒有一個極美的東西不是在勻稱中有著某種奇異。”正是這些對稱性展示著物理學的神奇美妙之處。

和諧性是物理之美的另一體現，和諧是指事物和現象之間的各個方面的配合和協調。美在于和諧，和諧在于對立統一。古希臘畢達哥拉斯學派認為宇宙美在于數的和諧統一；德謨克利特認為宇宙美統一于原子；中國先哲們認為宇宙美統一與陰陽五行、統一于太一。開普勒正是堅信宇宙是和諧的，“以天球的音樂為目標奏出行星協奏曲”，提出了行星的運動規律；愛因斯坦的相對論又解釋了行星的橢圓軌道會發生進動，和諧奇異美逼真地體現了物理的美妙之處。牛頓把地上的力學與天上的力學統一起，使宏觀低速的物理世界組成一個秩序井然的集體。麥克斯韋的電磁場理論把電、磁、光統一起來，從而使復雜的電磁 現象和規律建立了一個和諧美滿的大家庭；愛因斯坦的相對論則把牛頓力學與麥克斯韋電磁理論統一起來構成了一個大的團體。量子理論的誕生，把飄忽不定的微觀粒子眉目清晰找到了歸宿；德布羅意的物質波又在微觀世把波與粒子統一起來。物理學中充滿了和諧統一美。物理學本身固有之美又與物理學家探索物理世界的科學術精神之美和諧統一為一體，使物理學之美更自然、更有深度、更迷人。真正實現了古人的愿望：“原天地之美，達萬物之理。”

由以上分析可看出：物理學在破譯宇宙密碼的同時，實實在在地展示了“驚人的簡單”“神秘的對稱”和“美妙的和諧”。因此在物理教育中，教師應適時適當地展示物理的現象之美、結構之美、形式之美；挖掘物理的思想之美、觀念之美、規律之美。使學生在物理知識的學習中，體驗美的感受，接受美的熏陶，激發出創造美的欲望。

2、利用物理學之美發展學生鑒賞美、創造美的能力

物理學是反映物理世界的客觀規律的是真與美的統一體。以美啟真，化抽象為形象給學生一個可感知的美的實體。如電影《閃閃的紅星》插曲“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”。形象地描繪了一幅青山、江水竹排的畫卷，但也科學地說明了運動靜止與參照物的關系。如正電荷的電力線向“光芒四射”的太陽；負電荷的電力線象“眾矢之的”的目標；在教學中把抽象的真化為形象的美，使學生在想象和聯想中獲得美的享受，同時也發展了鑒賞美和創造美的能力。如通電導體周圍空間產生磁場后，那么磁場能否產生電流呢？引導學生從對稱美的角度思考，鼓勵學生大膽假設討論，最后得到：磁場能產生電場。當通過實驗驗證磁能生電時，學生抑制不興奮轉化為探求知識的動力。教師可因勢利導鼓勵學生總結電與磁的對稱關系。（電場與磁場、電通量與磁通量等）。另外在教學中，也可以訓練學生從形象的東西中抽象出事物的本質。例如做電磁感應實驗時，有五種情況可以產生感應電流，即變化著的電流、運動的穩電流、變化的磁場、運動的磁鐵和在磁場中運動的導體，這些現象雜亂無序，毫無美感，教師可分析、引導、幫助學生從現象中抽象出本質：只要閉合回路磁通量發生變化，在閉合回路中就產生了電流。精練的概括從無序到有序，無疑是簡潔美。在教學中：教師引導學生把每一部分的內容（如力、熱、光、電、聲）進行自我梳理，構建知識體系的框架，力求整體上把握知識脈絡，達到對所學知識的深化與精化，把紛、繁、零亂的知識點在“山重水復疑無路”的情況下，經過努力加工出現了“柳暗花明又一村”的境地。學生在自己創造的美的享受、領略到“一覽眾山小”的感覺。

總之，在物理教學中，教師從展示物理學之美，調動學生的審美思維，到啟發學生的創造美的靈感，展開聯想想象，最終能創造出美，真正實現了融美育于物理教育之中。

[1]張民生主編.中學物理教育學 [M] .上海：上海教育出版社，1999.第175頁

[2]殷傳宗等主編.物理教育學研究 [M] .成都：四川科學技術出版社，1996第139頁

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.150