如何在物理教學(xué)中滲透美育

潘衛(wèi)榮

蘇聯(lián)著名的教育家蘇霍姆林斯基曾講過，“我一千次確信：沒有一條富有詩意、感情和審美的清泉，就不可能有學(xué)生全面的智力發(fā)展?！痹诿烙矫?，我們的教育僅對學(xué)生進行文學(xué)、藝術(shù)美的熏陶，卻忽略了自然科學(xué)美，忽略了自然科學(xué)也和其它藝術(shù)一樣充滿美感。比如物理學(xué)中的一條定理、一個公式、一種新的理論，都會使物理學(xué)家迷戀和欣喜若狂。愛因斯坦稱贊盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型具有“思想領(lǐng)域中最高的音樂神樂”，而愛因斯坦的相對論則被人們稱為物理理論中最美的“藝術(shù)品”。新課標倡導(dǎo)，在物理教學(xué)中使學(xué)生“能領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對科學(xué)的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅”，把美育放在課程目標三個維度中的“情感態(tài)度與價值觀”的首位。可見新課標中更加突出美育教育在中學(xué)物理教學(xué)中的重要性。

一、中學(xué)物理教學(xué)中美育的現(xiàn)狀

受傳統(tǒng)教育思想、教學(xué)理論的影響，以及社會、家長對學(xué)校的要求，我們的物理教學(xué)中存在著較嚴重的重學(xué)科知識教育輕美育的現(xiàn)象。具體表現(xiàn)在：1．重“靜態(tài)美育”，輕“動態(tài)美育”?，F(xiàn)在很多學(xué)校都開設(shè)有美術(shù)班，對美術(shù)特長生進行繪畫功底的強化訓(xùn)練，為升學(xué)服務(wù)，而絕大多數(shù)的同學(xué)很少接觸美學(xué)教育，甚至與美育無緣。這種急功近利的美育和一味追求升學(xué)率的做法是片面的、低層次的。2．重美育成果的顯現(xiàn)，輕美育底蘊的孕育。美育是潛移默化和時間積淀的結(jié)果，并不是一朝一夕就能速成的。然而，我們的學(xué)校卻存在著較嚴重的“突擊”現(xiàn)象，或為了迎接檢查驗收，或為接待參觀學(xué)習(xí)，或為了搞慶典，叫幾個繪畫功底較好的學(xué)生畫幾幅畫像模像樣地展出一下，辦個畫展。表面上看，學(xué)校的美育工作開展得有聲有色，使來者感覺賞心悅目，因此也贏得了眾多贊譽。而實際上，忽視了美育是沒有學(xué)科界限的，不同學(xué)科的美育對學(xué)生來說是全面的、系統(tǒng)的。這樣的學(xué)校美育才是有內(nèi)涵和生命力的。3．重美育氛圍的渲染，輕學(xué)生內(nèi)心世界的陶冶。美育往往被我們的學(xué)校作為面子工程來做?；蛟趯W(xué)校的樓梯口，或在教學(xué)樓的走廊上，我們經(jīng)常能看到經(jīng)裝裱后的學(xué)生自己創(chuàng)作的繪畫、書法作品。以為這是美育的全部，而忽視了學(xué)生的內(nèi)在美，忽視對學(xué)生心靈美的熏陶。美不僅是視覺或聽覺的感知，更多的是靠學(xué)生的心智去體驗。

再仔細審視我們中學(xué)物理教學(xué)中的美育，我們不難發(fā)現(xiàn)：（1）從現(xiàn)實生活看，社會對一所學(xué)校教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣評估是升學(xué)率。這樣就迫使學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和教師關(guān)注少數(shù)成績優(yōu)異的同學(xué)，一味地注重大量的練習(xí)以及解題技巧的訓(xùn)練，忙于應(yīng)試，無暇考慮提高學(xué)生的全面素質(zhì)，尤其是美育。（2）從教學(xué)過程看，教師往往為了應(yīng)付檢查，在教案的教學(xué)目標“情感態(tài)度與價值觀”一欄寫上幾筆培養(yǎng)什么什么美的能力。但縱觀整個教學(xué)設(shè)計卻幾乎與美育無緣，尤其是教學(xué)反思中更難見有關(guān)美育的文字了。這種教學(xué)理念和教學(xué)方法與新課程理念的要求顯然相距甚遠。時代在呼喚：課堂教學(xué)中，教師要打破傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，拓寬物理教學(xué)的領(lǐng)域，教學(xué)中對學(xué)生進行美育滲透，真正讓學(xué)生感受到物理學(xué)的美妙與和諧。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)他們的健全人格。

二、美學(xué)原理與物理學(xué)的關(guān)系

根據(jù)有關(guān)學(xué)者從“三論”（控制論、信息論、系統(tǒng)論）和科學(xué)美的角度提出的美學(xué)三原理：情感轉(zhuǎn)移原理、和諧奇異原理和多樣統(tǒng)一原理。物理科學(xué)作為無機界科學(xué)的統(tǒng)稱，其理論、方法和手段在人類社會實踐中正向綜合化、整體化發(fā)展。世界物理圖象逐漸展示其統(tǒng)一性和整體性。龐大的物理知識群體，雖然各部分在體系、內(nèi)容、方法和發(fā)展諸方面都有其自身的結(jié)構(gòu)，但它們相互之間又有內(nèi)在聯(lián)系。通過這種聯(lián)系而構(gòu)成統(tǒng)一的整體，從而形成多樣統(tǒng)一之美。單調(diào)不美，多而雜、零而亂也不美，既有差異又有相互聯(lián)系、既多樣又統(tǒng)一，則顯得美。因而人類總是從不同的方面去追求世界的統(tǒng)一、自然的統(tǒng)一、社會的統(tǒng)一，即多樣統(tǒng)一，這實質(zhì)上是對美的追求。多樣統(tǒng)一之美是人類永遠追求的目標。物理學(xué)的發(fā)展，恰好體現(xiàn)了物理學(xué)的這種多樣統(tǒng)一之美。

為了建立物理學(xué)的統(tǒng)一理論，許多物理學(xué)家為之奮斗不息、前赴后繼。牛頓力學(xué)，把地上的力學(xué)與天上的力學(xué)統(tǒng)一起來；麥克斯韋的電磁理論，把電、磁、光統(tǒng)一起來；愛因斯坦的相對論，則把牛頓力學(xué)與麥克斯韋的電磁理論統(tǒng)一起來……仔細察看二十世紀以來的物理進展，就會發(fā)現(xiàn)具有立體、交叉、分層次呈網(wǎng)狀的整體結(jié)構(gòu)，向人們展示出物理學(xué)大廈優(yōu)美、真實、和諧統(tǒng)一的框架，猶如巧奪天工的藝術(shù)精品，給人以享受不盡的美感。

三、發(fā)掘體驗物理科學(xué)之美

在中學(xué)物理教學(xué)中結(jié)合教學(xué)內(nèi)容對學(xué)生進行美的教育，對于提高學(xué)習(xí)興趣、發(fā)展求知欲，使學(xué)生樂于探究自然界的奧秘，體驗探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅，培養(yǎng)全面和諧發(fā)展的人。

1．思想之美。古希臘人認為“美是和諧與比例。”他們認為平面上最美的圖形是圓，空間最美的圖形是球。圓或球有著一種絕對的對稱與和諧，使整體與局部顯得十分協(xié)調(diào)悅目。所以他們認為天體都必然是球體，并在正圓軌跡上運轉(zhuǎn)。圓形也符合中國傳統(tǒng)的審美觀，它代表了終極完美，所以結(jié)婚稱為圓房，和尚的死也叫圓寂。哥白尼在他的《天體運行論》一書中用詩的語言贊美了太陽：“中央就是太陽，在這華美的宮殿里，為了能同時照亮一切，我們還能把這個發(fā)光體放在更好的位置上面嗎？太陽被稱為宇宙之燈，宇宙的主宰……太陽好象是坐在王位上統(tǒng)率著圍繞它轉(zhuǎn)的行星家族。”這種順序顯示出令人贊嘆的對稱性和軌道的運動與太陽大小的和諧。神圣的造物主的莊嚴作品是何等的偉大啊。哥白尼繼承了古希臘人的美學(xué)觀念，把正圓與勻速作為自己學(xué)說的基本原則。開普勒在研究行星運動時，認為哥白尼學(xué)說還沒有充分提示出宇宙的數(shù)的和諧性，它還可以更簡明、更美。在探尋行星運動規(guī)律中，開普勒遭到多次失敗，最后終于對勻速與正圓軌道這兩個傳統(tǒng)的觀念產(chǎn)生了懷疑。他大膽假設(shè)行星沿橢圓軌道運動，速度是變化的，越接近太陽，速度越快。這樣便發(fā)現(xiàn)了行星運動的第一、第二定律。圓可視為一種特殊的橢圓，橢圓包括了圓，因而橢圓不僅具有和諧之美，還具有多樣統(tǒng)一之美，比圓更美。

2．常數(shù)之美。中學(xué)物理中的常數(shù)，有的標志物質(zhì)的某些特性，如物質(zhì)的密度、比熱、導(dǎo)體的電阻率、電子的電荷等，還有一些常數(shù)，例如萬有引力常數(shù)、普朗克常數(shù)、阿佛加德羅常數(shù)，它們在物理定律中體現(xiàn)著兩個或兩個以上物理量之間相互變化的定量聯(lián)系，如萬有引力常數(shù)G，不管是地上的物體或天上的星體，它們之間的萬有引力都可用這一常數(shù)來計算。這是多么奇妙和神秘！這些在物理問題的討論中，始終保持不變的數(shù)，顯示了在無窮豐富的自然界中的統(tǒng)一和諧。物理常數(shù)的提出在科學(xué)發(fā)展中起了顯著的作用。不變的光速c對于狹義相對論的提出，普朗克常數(shù)h對于量子理論的發(fā)展，都起了極大的作用。所以有的常數(shù)可以作為物理學(xué)史某一發(fā)展階段的標志。萬有引力常數(shù)G可以作為牛頓力學(xué)發(fā)展階段的標志；光速c可以作為麥克斯韋電動力學(xué)發(fā)展階段的標志；普朗克常數(shù)h可以作為量子力學(xué)發(fā)展階段的標志。許多物理學(xué)家正是從這些常數(shù)出發(fā)去探求整個自然界的和諧與統(tǒng)一。

3．對稱之美。對稱在藝術(shù)、生物、數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科中有不同的表現(xiàn)形式。對稱性會帶來平衡、穩(wěn)定，因而感受到一種合乎規(guī)律的愉悅。所以，對稱性是美的事物的表現(xiàn)形式之一。在物理教學(xué)中接觸到的對稱性是非常普遍的。平面鏡成像，物體和它的像對稱；在電學(xué)中，電場和磁場對稱；光的波粒二象性理論，波和粒子對稱，微觀粒子和它的反粒子對稱；在豎直上拋物體運動中，上升和下落運動對稱；作用力和反作用力互相對稱等等。這些物理現(xiàn)象和理論的對稱性，充滿美的色彩，給人以啟迪，給人以快樂，體現(xiàn)了自然規(guī)律的一種內(nèi)在美。對稱在物理學(xué)的發(fā)展中起了重要作用。古希臘的人對于對稱很重視。他們覺得世界的一切規(guī)律都是從對稱來的。愛因斯坦對于對稱也很注意。當?shù)虏剂_意提出物質(zhì)波理論時，愛因斯坦根據(jù)波的波粒二象性認為物質(zhì)微粒也有二象性，因而立即對這種理論投了贊成票，促進了物質(zhì)波理論的發(fā)展。法拉第從電場和磁場的對稱性出發(fā)，認識到既然電流有磁場，與之對稱，磁也能產(chǎn)生電，從而發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。狄拉克在提出著名的空穴理論后，根據(jù)對稱性的考慮，從理論上預(yù)言了電子的反粒子——正電子的存在。

4．守恒之美。中學(xué)物理中的守恒定律有動量守恒、機械能守恒、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律、質(zhì)量守恒、電荷守恒。這些守恒定律說明了自然界的各種現(xiàn)象是無限循環(huán)的，從而顯示出自然界的和諧與統(tǒng)一。守恒定律這條線索，可以從紛繁復(fù)雜的自然現(xiàn)象中洞悉自然的內(nèi)在美，即顯示出一種守恒。能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，恩格斯稱為“偉大的運動基本定律”，認為是十九世紀自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一。從力學(xué)的發(fā)展開始，伽利略在他的斜塔落體實驗中觀察到，從高處下落的物體，在最低處獲得的速度有可能使它跳回到原來的高度。笛卡爾則提出宇宙中運動動量守恒?；莞乖趶椥耘鲎驳难芯恐邪l(fā)現(xiàn)動能是守恒的。十九世紀由于力學(xué)、電磁學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)的發(fā)展及蒸汽機的改進，使物理學(xué)家感到自然界存在一種統(tǒng)一的“力”，從而創(chuàng)立了“能”的概念。在這過程中，邁爾、焦耳、赫姆霍茨從不同的方面，用各自的方式提出了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律。這一定律的發(fā)現(xiàn)，使各種形式的能都統(tǒng)一起來，朦朧的大自然被組合成一幅能量統(tǒng)一的圖案，顯得清楚明了，簡單易懂。

5．人生之美?？茖W(xué)史上的一些科學(xué)家獻身科學(xué)的精神，體現(xiàn)了一種光輝的人生美。法拉第是最偉大的科學(xué)家之一。他成名之后，世界各國贈給他的各種學(xué)位頭銜達九十四個之多，但他卻把所有榮譽和獎?wù)露际詹仄饋?，連最親近的朋友都從未見過。當有些人問他喜歡不喜歡這些榮譽，他說：“我從來沒有為追求這些榮譽而工作?！彼耆梢砸笏篮蟀苍嵩谕姑籼卮蠼烫弥泻蛡ゴ蟮呐ｎD安葬在一起，但他沒有這樣做。他死后安葬在海洛特公墓，墓碑上按他的要求只刻著他的姓名及生卒年月。德國科學(xué)家倫琴在發(fā)現(xiàn)X光射線后，當柏林通用電氣協(xié)會建議以高價換取他的新發(fā)現(xiàn)的專利權(quán)時，他堅持拒絕了這項建議。倫琴得到的諾貝爾獎金也遵照他的遺囑，贈送給他任教的維爾次堡大學(xué)，而他自己晚年由于通貨膨脹則過著很艱難的生活。

總之，物理學(xué)并不只是一些枯燥的公式和定理，而是蘊藏著豐富的內(nèi)在美。這種美需要我們不斷挖掘，使其展露出光彩奪目的美麗色彩，尤其是在新課程全面實施的今天，把物理學(xué)中這些美。呈現(xiàn)給我們的學(xué)生，啟發(fā)學(xué)生用心智去體驗，使他們充分感受到物理學(xué)的美，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，促使他們學(xué)好物理。同時，引導(dǎo)學(xué)生積極主動地去探索自然界的奧秘，使他們在探索中領(lǐng)會許多事物的本質(zhì)與聯(lián)系，感受到知難而進，解疑釋惑，獲得新知識的愉快，從而培養(yǎng)學(xué)生的審美能力和健康的人格，促進社會的和諧發(fā)展。