淺談物理教學(xué)中的美育

勞振花

東營(yíng)職業(yè)學(xué)院 257091

淺談物理教學(xué)中的美育

勞振花

東營(yíng)職業(yè)學(xué)院 257091

本文通過(guò)揭示物理學(xué)的簡(jiǎn)單美、對(duì)稱美、和諧美，在教學(xué)中潛移默化地提高學(xué)生的審美水平，培養(yǎng)學(xué)生追求美和創(chuàng)造美的能力。

物理教學(xué)；美育

美育是使學(xué)生樹(shù)立正確審美觀、提高審美水平，培養(yǎng)追求美和創(chuàng)造美的能力的教育。美育是人類文明發(fā)展的成果，也是育人的教育。人類本身是一個(gè)非平衡態(tài)的非線性的開(kāi)放系統(tǒng)，由于它與外界不斷地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換，當(dāng)這種交換達(dá)到某一閥值時(shí)，系統(tǒng)可能從原來(lái)的無(wú)序狀態(tài)到達(dá)一種新的有序狀態(tài)，在這種狀態(tài)下才能自我發(fā)現(xiàn)，才產(chǎn)生審美的快樂(lè)，最終激發(fā)出追求美、創(chuàng)造美的欲望。生命的非線性平衡系統(tǒng)與外界交換能量是由教師來(lái)作媒介的。只有媒介的性能好，才有可能達(dá)到某一閥值，實(shí)現(xiàn)生命的自我發(fā)現(xiàn)。因此在物理教學(xué)中必須實(shí)施美育。正如羅丹所說(shuō)：“生活中并不缺少美，而是缺少美的發(fā)現(xiàn)?！盵1]在物理教育中，也不缺少美，而是缺少對(duì)美的揭示。

1、在教學(xué)中揭示物理學(xué)之美

在物理教學(xué)中融入美育，首先要揭示物理學(xué)之美。物理學(xué)中美麗的霓虹、多彩的原子光譜，神奇的超流超導(dǎo)，絢麗的臨界乳光、渦旋的黑洞等。這些物理現(xiàn)象之美只是直觀的美，是美的初級(jí)感覺(jué)和感性階段，而物理學(xué)中的科學(xué)美，才是理性之美，內(nèi)在之美。不過(guò)這種深層次的美，人們的認(rèn)識(shí)還不太容易，不太深刻，正如超導(dǎo)理論的奠基人庫(kù)珀所指出的哪樣：“音樂(lè)和繪畫能夠直接觸動(dòng)我們的感情，在物理中我們既聽(tīng)不到小提琴的哀怨、泣訴，也看不到藝術(shù)家哪令人驚嘆的表演，在這里，感情在創(chuàng)作中展開(kāi)，威力蘊(yùn)藏在它的結(jié)果中，而我們的理論來(lái)源于科學(xué)理論的優(yōu)雅嚴(yán)謹(jǐn)和完美?！盵2]正因?yàn)榭茖W(xué)美蘊(yùn)藏在創(chuàng)作中、結(jié)果中，因此，需要物理教師去揭示、去展現(xiàn)，物理學(xué)之美主要體現(xiàn)在簡(jiǎn)單性、對(duì)稱性、和諧性三個(gè)方面。

牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中》說(shuō)：“自然界不作無(wú)用之事，只要少作一點(diǎn)就成了。多做卻無(wú)用”。物質(zhì)世界的構(gòu)成和運(yùn)動(dòng)，客觀地展現(xiàn)了“簡(jiǎn)單”的風(fēng)采：一切物質(zhì)都由簡(jiǎn)單粒子構(gòu)成；光沿著簡(jiǎn)單的軌跡——直線傳播。行星沿著最簡(jiǎn)單的幾何曲線——圓、橢圓、拋物線或雙曲線運(yùn)動(dòng)?！耙?yàn)樽匀唤缦矚g簡(jiǎn)化、而不愛(ài)用那么多余的原因來(lái)夸耀自己”。物理學(xué)家巧妙地從復(fù)雜的真實(shí)世界中抽象出最簡(jiǎn)單的模型，如質(zhì)點(diǎn)、剛體、電荷、理想彈簧振子，理想氣體、薄透鏡等等。用這些優(yōu)美的、理想的簡(jiǎn)單模型，概括出物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，變復(fù)雜為簡(jiǎn)單、即簡(jiǎn)潔又合理，即抽象又形象，給師生帶來(lái)研究物質(zhì)世界美的享受。物理的理論體系規(guī)律公式所表達(dá)出來(lái)的邏輯上的簡(jiǎn)單美，更令人贊服。牛頓的經(jīng)典物理學(xué)描述運(yùn)動(dòng)用F=ma來(lái)統(tǒng)一；浩渺的太空?qǐng)D景以R3/T2=C來(lái)呈現(xiàn)；愛(ài)因斯坦以E=mc2把質(zhì)能關(guān)系的認(rèn)識(shí)推向更高領(lǐng)域。這些簡(jiǎn)單的英文字母，以優(yōu)美的、簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)形式，把物質(zhì)世界表現(xiàn)得淋漓盡致，散發(fā)著迷人的魅力。對(duì)稱性是指整體的各個(gè)部分之間相稱或相應(yīng)。美意味著對(duì)稱，探索物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律就是對(duì)美的追求。從物質(zhì)結(jié)構(gòu)上看存在著正電子與負(fù)電子、粒子與反粒子的對(duì)稱；從空間上看有鏡對(duì)稱、軸對(duì)稱、點(diǎn)對(duì)稱；從時(shí)間上看有周期、節(jié)奏、旋律的對(duì)稱；從相互作用上看，有吸引與排斥、作用力與反作用力的對(duì)稱。在物理學(xué)公式、定律和理論結(jié)構(gòu)上所反映的對(duì)稱性更是很多。電磁學(xué)中庫(kù)侖定律和萬(wàn)有引力定律是公式之間的對(duì)稱；原子核式結(jié)構(gòu)與太陽(yáng)系的結(jié)構(gòu)之間宏觀和微觀的對(duì)稱；運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)空間原點(diǎn)選擇的平移不變性決定了動(dòng)量守恒；運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)時(shí)間原點(diǎn)選擇的平移不變性決定了能量守恒、運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)空間轉(zhuǎn)動(dòng)下的對(duì)稱性決定了角動(dòng)量守恒。因此對(duì)稱性和守恒定律之間存在著密切的聯(lián)系。弗蘭西斯!培根曾說(shuō)過(guò)：“沒(méi)有一個(gè)極美的東西不是在勻稱中有著某種奇異?！闭沁@些對(duì)稱性展示著物理學(xué)的神奇美妙之處。

和諧性是物理之美的另一體現(xiàn)，和諧是指事物和現(xiàn)象之間的各個(gè)方面的配合和協(xié)調(diào)。美在于和諧，和諧在于對(duì)立統(tǒng)一。古希臘畢達(dá)哥拉斯學(xué)派認(rèn)為宇宙美在于數(shù)的和諧統(tǒng)一；德謨克利特認(rèn)為宇宙美統(tǒng)一于原子；中國(guó)先哲們認(rèn)為宇宙美統(tǒng)一與陰陽(yáng)五行、統(tǒng)一于太一。開(kāi)普勒正是堅(jiān)信宇宙是和諧的，“以天球的音樂(lè)為目標(biāo)奏出行星協(xié)奏曲”，提出了行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；愛(ài)因斯坦的相對(duì)論又解釋了行星的橢圓軌道會(huì)發(fā)生進(jìn)動(dòng)，和諧奇異美逼真地體現(xiàn)了物理的美妙之處。牛頓把地上的力學(xué)與天上的力學(xué)統(tǒng)一起，使宏觀低速的物理世界組成一個(gè)秩序井然的集體。麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論把電、磁、光統(tǒng)一起來(lái)，從而使復(fù)雜的電磁 現(xiàn)象和規(guī)律建立了一個(gè)和諧美滿的大家庭；愛(ài)因斯坦的相對(duì)論則把牛頓力學(xué)與麥克斯韋電磁理論統(tǒng)一起來(lái)構(gòu)成了一個(gè)大的團(tuán)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(zhì)波又在微觀世把波與粒子統(tǒng)一起來(lái)。物理學(xué)中充滿了和諧統(tǒng)一美。物理學(xué)本身固有之美又與物理學(xué)家探索物理世界的科學(xué)術(shù)精神之美和諧統(tǒng)一為一體，使物理學(xué)之美更自然、更有深度、更迷人。真正實(shí)現(xiàn)了古人的愿望：“原天地之美，達(dá)萬(wàn)物之理。”

由以上分析可看出：物理學(xué)在破譯宇宙密碼的同時(shí)，實(shí)實(shí)在在地展示了“驚人的簡(jiǎn)單”“神秘的對(duì)稱”和“美妙的和諧”。因此在物理教育中，教師應(yīng)適時(shí)適當(dāng)?shù)卣故疚锢淼默F(xiàn)象之美、結(jié)構(gòu)之美、形式之美；挖掘物理的思想之美、觀念之美、規(guī)律之美。使學(xué)生在物理知識(shí)的學(xué)習(xí)中，體驗(yàn)美的感受，接受美的熏陶，激發(fā)出創(chuàng)造美的欲望。

2、利用物理學(xué)之美發(fā)展學(xué)生鑒賞美、創(chuàng)造美的能力

物理學(xué)是反映物理世界的客觀規(guī)律的是真與美的統(tǒng)一體。以美啟真，化抽象為形象給學(xué)生一個(gè)可感知的美的實(shí)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(xué)地說(shuō)明了運(yùn)動(dòng)靜止與參照物的關(guān)系。如正電荷的電力線向“光芒四射”的太陽(yáng)；負(fù)電荷的電力線象“眾矢之的”的目標(biāo)；在教學(xué)中把抽象的真化為形象的美，使學(xué)生在想象和聯(lián)想中獲得美的享受，同時(shí)也發(fā)展了鑒賞美和創(chuàng)造美的能力。如通電導(dǎo)體周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)后，那么磁場(chǎng)能否產(chǎn)生電流呢？引導(dǎo)學(xué)生從對(duì)稱美的角度思考，鼓勵(lì)學(xué)生大膽假設(shè)討論，最后得到：磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)。當(dāng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證磁能生電時(shí)，學(xué)生抑制不興奮轉(zhuǎn)化為探求知識(shí)的動(dòng)力。教師可因勢(shì)利導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)生總結(jié)電與磁的對(duì)稱關(guān)系。（電場(chǎng)與磁場(chǎng)、電通量與磁通量等）。另外在教學(xué)中，也可以訓(xùn)練學(xué)生從形象的東西中抽象出事物的本質(zhì)。例如做電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，有五種情況可以產(chǎn)生感應(yīng)電流，即變化著的電流、運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)電流、變化的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的磁鐵和在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體，這些現(xiàn)象雜亂無(wú)序，毫無(wú)美感，教師可分析、引導(dǎo)、幫助學(xué)生從現(xiàn)象中抽象出本質(zhì)：只要閉合回路磁通量發(fā)生變化，在閉合回路中就產(chǎn)生了電流。精練的概括從無(wú)序到有序，無(wú)疑是簡(jiǎn)潔美。在教學(xué)中：教師引導(dǎo)學(xué)生把每一部分的內(nèi)容（如力、熱、光、電、聲）進(jìn)行自我梳理，構(gòu)建知識(shí)體系的框架，力求整體上把握知識(shí)脈絡(luò)，達(dá)到對(duì)所學(xué)知識(shí)的深化與精化，把紛、繁、零亂的知識(shí)點(diǎn)在“山重水復(fù)疑無(wú)路”的情況下，經(jīng)過(guò)努力加工出現(xiàn)了“柳暗花明又一村”的境地。學(xué)生在自己創(chuàng)造的美的享受、領(lǐng)略到“一覽眾山小”的感覺(jué)。

總之，在物理教學(xué)中，教師從展示物理學(xué)之美，調(diào)動(dòng)學(xué)生的審美思維，到啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造美的靈感，展開(kāi)聯(lián)想想象，最終能創(chuàng)造出美，真正實(shí)現(xiàn)了融美育于物理教育之中。

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

[2]殷傳宗等主編.物理教育學(xué)研究 [M] .成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，1996第139頁(yè)

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.150