物理教學中美的思考

摘要：美的探究，是實施中學物理教學情感目標的需要，又是物理教學藝術的重要體現。挖掘美的因素，培養審美能力，引導美的追求，寓美育于中學物理學教學之中，將使物理教學更加勃勃生機。

關鍵詞：規律美；實驗美；理論美

在中學物理實際教學中，教師往往偏重于向學生講授或證明物理學知識的真理性，忽視對教學活動自身美的因素的挖掘和教學內容美的因素的發掘，忽視對學生審美能力和審美情趣的培養，即忽視了美的探究，擺在學生面前的是一系列概念和公式的堆砌，部分學生會望而卻步或索然無味，教師感到吃力不討好，教學充滿了疲憊感。事實上，物理知識中蘊含著豐富的科學美的內容，它揭示了物質運動的合理性、有序性、規律性、和諧性等自然界的內在美，而物理學的發展史也是追求科學美的奮斗史。

一、物理規律美

物理規律美是一種自然美。我們用科學的眼光仔細觀察思索諸多的物理規律，就會發現它和自然界一樣會給人們帶來無窮無盡的美感。

在牛頓定律發現之前，人們認為天體運動是神秘的。而牛頓對前人的工作進行了詳細的研究和總結，把地球上物體的運動和天體的運動統一起來，提出了萬有引力定律。人們驚奇地發現，天體之間的運動也和世界上各式各樣美好的“圓”聯系在一起，人們利用這一物理規律展現的美好圖景發現了海王星、冥王星。

十八世紀，人們已經知道太陽系有七個行星。當時有人推測天王星軌道外面可能還有未發現的行星。英國的亞當斯和法國的勒維烈都利用萬有引力定律各自獨立地計算出了海王星的軌道，并且在1846年9月23日晚上由德國的加勒在勒維烈所指的位置附近觀察到了太陽系的第八個行星——海王星。用同樣的方法，1930年3月14日又發現了太陽系的第九個行星——冥王星。自然的物理規律美，在天文學上取得了重大的成就。

物理規律美，充分體現了多樣性的統一，同時也體現了不對稱的均衡美。例如，白光通過三棱鏡后各種色光按照各自規律發生折射，呈現出赤、橙、黃、綠、青、藍、紫七色光帶。這七色光頻率不同，讓它們再通過三棱鏡后又統一為白光，這不正是多樣性的統一嗎？同時，各種頻率不同的光，可見光、不可見光、紅外線、紫外線、X射線、r射線又都統一于一個共同的速度，c＝3.0×108米／秒。這里顯現出了驚人的規律和多樣性的統一，這就是物理規律美。

二、物理實驗美

物理實驗是把自然界的現象和規律通過人的創造，在一種特定的環境條件下明確地顯現出來。它對物理學的發展起著重要作用。許多美妙的實驗解決了一個個物理難題，啟迪了人們的思維，給人一種形象的直觀美感。

伽利略是成功地研究勻變速運動的物理學家。他所處的時代，技術比較落后，通過直接測定即時速度來驗證一個物體是否作勻變速運動是不可能的。但是他應用數學方法得出s∝t2。然后設計一個美妙的實驗對s∝t2進行驗證。在他的《兩種新科學的對話》一書中說，“像這樣的實驗，我們重復了整整一百次，結果總是經過的距離s與時間t的平方成比例……”后來多人重做了他的實驗，都證實了他結論的正確性。伽利略的這種從假說出發得出推理，再用實驗檢驗推理的研究方法，對于后來的科學研究具有重大的啟蒙作用。開創了近代物理學所使用的方法，充分顯現了物理實驗的新奇美和創造美。

三、物理理論美

物理理論美是物理規律美的升華，是物理學家的再創造，是物理自然美和物理創造美的統一。

科學認識的成果，都是通過形成各種概念加以總結和概括的。物理學家們根據實驗、觀察、推理、判斷，得到物理概念及原理、定理、公式，形成一個和諧的內部結構，從而形成物理科學理論體系。在整個過程中都充滿著美的創造，包含了科學家的審美活動。

力學中的基本概念是力、質量、位移、時間等，由這些又產生了速度、加速度、動量、沖量等。牛頓集前人之大成，將互不聯系的力學知識，將天體和地球上紛亂復雜的各種機械運動，用他的四個定律，通過數學方法把它們的相互關系，非常正確、簡潔、概括地表達出來，從而繪出了一幅美麗的經典力學圖畫，充分顯示了物理理論美。此后，許多科學家在力學的理論嚴密、體系完整上做了不懈的努力，把經典力學這幅圖畫幾乎畫到了完美無缺的地步。但是，世界上盡善盡美的東西是找不到的，1905年愛因斯坦提出的狹義相對論，引起物理學的一場革命。后來，他又發表了廣義相對論，使物理學以另一幅嶄新美麗的圖畫展現在人們面前。

在物理理論的發展過程中，科學家不斷創造新的概念，發展新的理論。我們置身于物理理論的大花園中，仿佛看到了物理學家把那樣紛繁、零亂的自然景致整理得井井有條。這里有國色天香的牡丹、幽姿淑態的海棠、雪容玉肌的茉莉，踏著花園的小徑，你在感受到物理理論美的同時，不由地贊嘆人類的智慧美和創造美。

總之，時代需要美，生活需要美。中學物理教學中美的探究，有意是前提，有序是基礎，有機是關鍵，有效是目的。激發愛美本性，培養審美能力，產生美的追求，是實施中學物理教學情感目標的需要，也將給中學物理教學帶來勃勃生機。

（作者單位 江蘇省丹陽市第五中學）