初中物理學中的美學體驗

石喬明

2012版《義務教育物理課程標準》告訴我們，物理學是人類科學文化的重要組成部分，它科學地揭示了自然規律；同時也向我們展示了其發展歷程中人類與自然科學的藝術魅力。這就要求我們一線教師在實踐新課程理念的同時，還要探究學科內部的各種美學因素，以便在學科教學中運用審美觀點，實施審美教育。物理之美，美不勝收，這主要體現在它的精神之美、自然之美、簡潔美之美和對稱之美。

一、物理學發展過程中的精神之美

由于人類對真理的不懈追求，在物理學發展過程中，涌現出一大批可歌可泣的卓越的物理學家。16世紀初，哥白尼與教會進行了堅持不懈的斗爭，徹底的否定了托勒玫的“地心說”，在哥白尼臨終前出版的《天體運行論》向世人描繪了一個全新的宇宙觀，即以太陽為中心的“日心說”。正是由于哥白尼堅韌不拔的精神和對科學知識的執著追求，即使面臨極端困難的生存環境，他也不退縮，潛心研究了三十多年，終于建立了傳世之作“日心說”。在接下來的一段時間里，由于受到哥白尼的“日心說”的影響，讓開普勒深切感受到“日心說”的美，毅然拋棄了從他的導師第谷·布拉赫那里接受的“地心說”的觀點。他說，他從靈魂的最深處，證明“日心說”是對的、真實的。再如，意大利天文學家布魯諾，他為了捍衛和發展哥白尼的“日心說”，與當時處于統治地位的經院哲學和神學理論進行了爭鋒相對的斗爭，在他的努力下，太陽中心說，這一嶄新的理論很快在整個歐洲傳播開來，也逐漸被人們所接受。也正是由于他批判、反對“地心說”和“神學思想”，1952年他不幸被捕入獄，最后被宗教以“異端”這一罪名，燒死在羅馬廣場。面對熊熊烈火，他毫不畏懼，拒不退步，用響徹云宇的宣言“火并不能把我征服”，向世人宣告了神學的毀滅和真理的永生。在人類歷史的長河中，像布魯諾這樣的科學家，還有很多。他們成功的背后不知隱藏了多少不為人知、可歌可泣的感人故事。他們歷經坎坷，有的為宣揚真理而與宗教勢力不懈斗爭；有的為國家的發展，遠渡重洋，學成后歷經磨難最終回國；有的為改變國家國防事業的落后面貌，獻身報國的戰斗精神，驚天地、泣鬼神。正是由于他們為真理奮斗終生的精神之美，成為我們人生道路上的榜樣，也是我們教育教學工作中培養學生高尚情操的經典范例。

二、物理現象中的自然之美

初中物理中，涉及聲、熱、光、力、電、磁等各種物理現象。例如，熱學中的物態之間的相互轉化，光學中斗轉星移、日夜輪回；電學中的萬家燈火。它們因有序而變得更美；光的反射、折射、水中倒影、海市蜃樓、光的色散與日全食和月全食都有其奇異的自然之美。人類在研究物質結構方面創造的輝煌

成果，如盧瑟福的原子核式結構模型圖就是美的精品（如圖所示）。蒸汽機、電燈、電話、激光武器、人造地球衛星的發明，項項改進了人類生活，促進了人類生產、社會進步。“阿波羅”號首次登月成功，使人類千年的夢想“嫦娥奔月”變成了現實美談，“神舟系列”、“天宮系列”飛船的成功巡天則實現了華夏兒女暢游太空的飛天夢。自然之美還包括物體的運動美，如直線運動所表現的剛性美、曲線運動的柔性美等自然之美。

三、物理規律的簡潔之美

簡潔美不是說越簡單就越美，而是因為自然現象本是錯綜復雜的，由于我們的科學家用最精煉的語言，最少的符號，最簡單的形式揭示了它們的規律，從而感覺美。簡潔美是科學美的特征之一。正如著名的物理學家愛因斯坦所說：“真實的世界在邏輯上總是簡單的。”因此，作為揭示物質運動變化規律和物質結構的物理學來說，那種最簡單的物理規律和理論最能給人以美的享受。比如：對于物體的運動與其受到的力的關系，曾經困惑人類上千年，但當牛頓運動定律被發現以后，卻又變得如此的簡單明了；焦耳的焦耳定律：Q=I²Rt形式非常簡單，一看就懂，但內容卻又極其豐富，為什么呢？那是因為焦耳用最精簡、最準確的語言、用最少的符號，揭示了電流、電阻和通電時間之間的關系。所有的這些發現，都表現出了物理學科的簡潔之美。因此，只要我們在教學中善于挖掘、勤于點撥，就一定會使學生在學習物理的過程中一直處于簡潔之美的氛圍當中。

四、物理圖形的對稱之美

翻開中學物理教科書，我們會發現好多跳動著的美的音符，其中就有因為對稱而讓人感到物理學科真的很美。如光的反射、天平平衡、簡諧振動、通電螺線管周圍的磁場分布和平面鏡成像等（如圖所示）。物理學之所以美，美就美在它能夠體現出這門學科所具有的對稱之美。也正是由于人類對美的追求是無止境、永不停息的，所以當教師給學生介紹并演示這些美好的、對稱的物理現象時，定能激發學生學習的熱情和求知欲望。

綜上所述，物理學科之美，在課堂教學中恰當運用，不僅可以激發學生的學習興趣、提高學習效率，而且還能促進學生的創造性思維的發展。

（責任編輯 易志毅）