高中物理教學中滲透美感教育的案例舉隅

沈祖榮

(江蘇省木瀆高級中學，江蘇 蘇州 215101)

1 物理學科中“美感教育”的界定及意義

“美感教育”是指培養學生認識美、愛好美和創造美的能力的教育,也稱美感教育或審美教育．“美感教育”是“德、智、體、美、勞”教育的一個方面,也是促進學生全面發展、對學生實施素質教育的不可或缺的一環．中國教育改革和發展綱要指出:“美感教育對于培養學生健康的審美觀念和審美能力,陶冶高尚的道德情操,培養全面發展的人才,具有重要的作用”．著名學者王國維先生曾說過:“教育之中亦分三步:智育、德育(即意志)、美感教育(即情育)”．西南大學的趙伶俐認為美感教育的定義是:“有目的、有計劃、有組織地通過各種美的事物,培養學生審美欣賞、審美表現、審美創造能力,同時也有助于他們‘德、智、體、美、勞’等身心素質全面和諧發展的教育活動”．結合對“美感教育”的理解及高中物理學科特點,高中物理教育、教學中滲透“美感教育”,既可以培養學生發現美、欣賞美、創造美,又可培養學生對物理學科的學習興趣,激發學生學習物理的熱情,進而學習感性物理的同時、感悟理性物理．引導學生對物理學科的科學認識,培育學生的科學思維,觸發學生高階思維的產生,實現學生對物理學科的深度學習．因此,在物理學科教學中滲透“美感教育”是培育學生物理學科核心素養的重要組成部分．

2 物理學科中“美”的內涵

3 物理教學中滲透美感教育的案例舉隅

物理學科中富含“美感教育”的素材,有顯性的、也有隱形的,有具體的、也有抽象的,在物理學科中滲透美感教育是可行的．基于培育學生物理學科核心素養的需要,培養全面發展的學生形成關鍵能力和必備品格的需要,本文從感性美、理性美兩個角度闡述物理教學中滲透美感教育的案例．

3.1 在物理教學中滲透感性美教育

心理學上認為，感性是指感覺、知覺和表象等直觀形式的認識．對感性美的教育主要是欣賞美的現象及對形成美的現象的解釋,從而陶冶學生的情操,同時對智育提供非智力因素的支持．

案例1:“光的色散”教學片段設計.

發現美:白光變成彩色的光.

欣賞美:3張圖是在3種情況下形成彩色的光.

解釋美:形成彩色光的物理原理解釋.

圖1是白光通過雙縫時光的干涉現象形成的彩色光,用雙縫干涉的物理原理來解釋;圖2是白光通過單縫時光的衍射現象形成的彩色光,用單縫干涉的物理原理來解釋;圖3是白光通過三棱鏡時形成的色散現象,用光的折射原理來解釋．一樣的現象、不一樣的產生的機理,一樣的“美”．

圖1

圖3

拓展美:霓、虹等現象的認識.

圖4

觀察霓或虹的影片或圖片,激發學生思考,設問學生:圖4現象是光的干涉、衍射還是光的折射原理下形成的現象?學生可小組討論,形成正確的認識，是光的折射原理下形成的現象;把自然現象抽象成物理現象，太陽光照到空氣中的小水珠,光在水珠中發生折射與發射,一定條件下能產生霓或虹．教師光路分析,正確解釋霓或虹的物理原理．學生在發現美、解釋美及拓展美中,愉快學習新知識．通過在物理教學中滲透“美感教育”,以“美”為手段,激發了學生審美熱情和學習物理的興趣,做到“以美激趣”、“以美啟思”、“以美生智”和“以美怡情”．

案例2:平拋運動演示實驗教學片段設計.

圖5

欣賞美:平拋運動的軌跡是優美的曲線.

演示如圖5平拋運動,小球畫出一條優美的曲線．

方法美： 運動的分解是研究曲線運動的首選方法.

平拋運動是勻變速曲線運動,其運動軌跡是拋物線的一支．研究曲線運動首選方法是運動的分解,研究平拋運動也應該考慮將這一曲線運動如何分解,為了合理進行運動的分解,需要從實驗和理論兩個方面尋找依據．

對比美： 找到平拋運動的運動分解的依據.

依次演示如圖6、如圖7兩種情況,由圖6可得出平拋運動在豎直方向上與自由落體運動的運動性質一致,即初速為0的勻加速直線運動;由圖7可得出平拋運動在水平方向上與勻速直線運動的運動性質一致,即水平方向上是勻速直線運動．

圖6

圖7

分析美： 化未知運動轉為已知運動.

結合平拋運動的演示實驗,從實驗上找到平拋運動可分解為水平方向上的勻速直線運動和豎直方向上的自由落體運動的依據,完美地將未知的運動轉化為已知的運動,方法上將不會處理的問題轉為會處理的問題．這樣美的體現還很多,例如,研究勻速前進汽車輪子上的一點的運動軌跡,此軌跡曲線為“旋輪線”是非常復雜的曲線．但可以將輪子上的一點的運動分解為水平方向上的勻速直線運動與繞軸的勻速圓周運動的合成,也是將未知運動轉為已知運動的完美體現．

本教學片段案例培育學生對物理學科中美的欣賞、美的發現及美的體驗,滲透對學生美感教育．物理滲透美感教育可對學生學習物理的興趣、理念和方法有促進與補充作用．

3.2 在物理教學中滲透理性美教育

心理學上認為，理性指屬于概念、判斷和推理階段的認識．理性美是指人們在探索、思考、學習某種知識、理論、觀點的過程中,這些知識、理論、觀點的結構形式和主體已有的知識、理論、觀點的結構形式相符合時產生的情感體驗．理性美的教育,著重在發現美,并且通過概念、判斷和推理對人產生美的感受,進而形成理性的認知與理性的行為．

案例3:圖像法解題的教學片段設計.

圖像涉及高中物理學科的各個領域,培養認識圖像,應用圖像是物理學科核心素養培育的重要抓手．圖像法是高中物理中解題的重要的方法,涉及高中物理學科的各個模塊,圖像法往往給高中物理解題帶來“巧”、“妙”的“美感”,以下為圖像法解題的教學片段．

圖8

體會“美”:數形結合是一種思想方法.

例1.物體A、B、C均靜止在同一水平面上,它們的質量分別為mA、mB、mC,與水平面間的動摩擦因數分別為μA、μB、μC,用水平拉力F分別拉物體A、B、C,物體A、B、C的加速度a與拉力F的關系分別如圖8中圖線甲、乙、丙所示,則以下說法正確的是

(A)μA=μB,mA

(B)μB<μC,mB=mC.

(C)μB=μC,mB>mC.

(D)μA<μC,mA

“數形結合”的思想方法是高中物理的重要思想方法之一．“數形結合”中的數是指函數表達式,即物理原理或規律用數學中的函數式來表達,形即是圖形．“數形結合”連接物理問題、物理原理或規律、數學函數表達式及圖形,因此,“數形結合”的思想方法對學生應用數學知識解決物理問題的能力要求較高,屬于高階思維方法要求的范疇．

感受“美”： 經典故事體會看圖識信息.

圖9

例2.經典的龜兔賽跑故事中,動作敏捷的兔子輸給了行動遲緩的烏龜．如圖9所示,為“龜兔賽跑”的位移-時間圖像,請看圖回答下列問題:

(1) 哪條圖線表示烏龜的運動?哪條圖線表示兔子的運動?

(2) 兔子什么時候、什么地方開始睡覺?

(3) 兔子睡了多長時間?

(4) 在什么時候烏龜爬過兔子身邊?

(5) 兔子醒來時烏龜在什么地方?

(6) 兔子比烏龜晚多長時間到達終點?

解析: (1) 由題意知,圖線OBCE表示烏龜的運動;圖線OABDF表示兔子的運動．(2) 兔子從t1時刻開始睡覺,距出發點的距離是s1的位置．(3) 兔子從t1時刻睡到t3時刻,所以兔子睡覺時間為t3-t1．(4) 在t2時刻烏龜爬過兔子身邊．(5) 兔子醒來時烏龜在距原點距離為s2的位置．(6) 兔子比烏龜晚t5-t4的時間到達終點．

通過本例中如圖9所示的位移-時間圖像,感受到對于沒有物理學科素養的人來說,完全不知道是什么意思,更別談富含什么信息.對于具備高中物理學科素養的人來說,能用簡潔的圖顯示豐富的顯性信息,并且從圖的顯性信息中挖掘更多的潛在信息．物理圖像用簡潔的圖,表述豐富的信息是一種獨特的美．

感悟“美”.借用速率-時間圖像突破難點.

圖10

例3.一個固定在水平面上的光滑物塊,其左側面是斜面AB,右側面是曲面AC,如圖10所示.已知AB和AC的長度相同.兩個小球p、q同時從A點分別沿AB和AC由靜止開始下滑,比較它們到達水平面所用的時間

(A)p小球先到. (B)q小球先到.

(C) 兩小球同時到. (D) 無法確定.

解析:根據能量關系可知兩個小球p、q到達水平面的B、C兩點速率相等,設為v1;畫出如圖11所示速率-時間圖像,其中圖線與時間軸圍成的“面積”為路程;題中已知兩者的路程相等即可比較得出q小球所用時間較少,即q小球先到達水平面．本題應選(B)．

圖11

本題中,光滑物塊在斜面或者曲面上運動時,可用能量關系來比較速率大小,但對于兩小球在斜面或者曲面上運動時間的比較,常規的方法遇到困難．然而,本題用速率-時間圖像,可非常直觀描述光滑物塊在斜面或者曲面上運動,并且直觀比較兩者所用時間的長短．可謂,變不會解決的問題為會解決的問題,巧妙突破解題難點．速率-時間圖像此時的作用,也是物理方法的魅力,體會物理圖像之美的同時,更是感悟到物理方法之美．

4 結語

物理學科中富含“美”的素材,在物理教學中滲透美感教育,既可單一的滲透感性美教育,又可單一滲透理性美教育,也可兩者相互協同一起滲透．

物理的美不僅包含現象美、圖形美等感性之美,又包含是簡潔、統一等的理性之美,在物理教學中滲透美感教育是素質教育下培育學生“德、智、體、美、勞”全面發展的需要;也是對學生物理學科核心素養培育的需要;更是觸發學生高階思維、實現物理深度學習的需要．