高中物理教學(xué)中滲透美感教育的案例舉隅

沈祖榮

(江蘇省木瀆高級(jí)中學(xué)，江蘇 蘇州 215101)

1 物理學(xué)科中“美感教育”的界定及意義

“美感教育”是指培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)美、愛(ài)好美和創(chuàng)造美的能力的教育,也稱美感教育或?qū)徝澜逃懊栏薪逃笔恰暗?、智、體、美、勞”教育的一個(gè)方面,也是促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展、對(duì)學(xué)生實(shí)施素質(zhì)教育的不可或缺的一環(huán)．中國(guó)教育改革和發(fā)展綱要指出:“美感教育對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生健康的審美觀念和審美能力,陶冶高尚的道德情操,培養(yǎng)全面發(fā)展的人才,具有重要的作用”．著名學(xué)者王國(guó)維先生曾說(shuō)過(guò):“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(xué)的趙伶俐認(rèn)為美感教育的定義是:“有目的、有計(jì)劃、有組織地通過(guò)各種美的事物,培養(yǎng)學(xué)生審美欣賞、審美表現(xiàn)、審美創(chuàng)造能力,同時(shí)也有助于他們‘德、智、體、美、勞’等身心素質(zhì)全面和諧發(fā)展的教育活動(dòng)”．結(jié)合對(duì)“美感教育”的理解及高中物理學(xué)科特點(diǎn),高中物理教育、教學(xué)中滲透“美感教育”,既可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)美、欣賞美、創(chuàng)造美,又可培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情,進(jìn)而學(xué)習(xí)感性物理的同時(shí)、感悟理性物理．引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的科學(xué)認(rèn)識(shí),培育學(xué)生的科學(xué)思維,觸發(fā)學(xué)生高階思維的產(chǎn)生,實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的深度學(xué)習(xí)．因此,在物理學(xué)科教學(xué)中滲透“美感教育”是培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分．

2 物理學(xué)科中“美”的內(nèi)涵

3 物理教學(xué)中滲透美感教育的案例舉隅

物理學(xué)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(xué)科中滲透美感教育是可行的．基于培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的需要,培養(yǎng)全面發(fā)展的學(xué)生形成關(guān)鍵能力和必備品格的需要,本文從感性美、理性美兩個(gè)角度闡述物理教學(xué)中滲透美感教育的案例．

3.1 在物理教學(xué)中滲透感性美教育

心理學(xué)上認(rèn)為，感性是指感覺(jué)、知覺(jué)和表象等直觀形式的認(rèn)識(shí)．對(duì)感性美的教育主要是欣賞美的現(xiàn)象及對(duì)形成美的現(xiàn)象的解釋,從而陶冶學(xué)生的情操,同時(shí)對(duì)智育提供非智力因素的支持．

案例1:“光的色散”教學(xué)片段設(shè)計(jì).

發(fā)現(xiàn)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(guò)雙縫時(shí)光的干涉現(xiàn)象形成的彩色光,用雙縫干涉的物理原理來(lái)解釋;圖2是白光通過(guò)單縫時(shí)光的衍射現(xiàn)象形成的彩色光,用單縫干涉的物理原理來(lái)解釋;圖3是白光通過(guò)三棱鏡時(shí)形成的色散現(xiàn)象,用光的折射原理來(lái)解釋．一樣的現(xiàn)象、不一樣的產(chǎn)生的機(jī)理,一樣的“美”．

圖1

圖3

拓展美:霓、虹等現(xiàn)象的認(rèn)識(shí).

圖4

觀察霓或虹的影片或圖片,激發(fā)學(xué)生思考,設(shè)問(wèn)學(xué)生:圖4現(xiàn)象是光的干涉、衍射還是光的折射原理下形成的現(xiàn)象?學(xué)生可小組討論,形成正確的認(rèn)識(shí)，是光的折射原理下形成的現(xiàn)象;把自然現(xiàn)象抽象成物理現(xiàn)象，太陽(yáng)光照到空氣中的小水珠,光在水珠中發(fā)生折射與發(fā)射,一定條件下能產(chǎn)生霓或虹．教師光路分析,正確解釋霓或虹的物理原理．學(xué)生在發(fā)現(xiàn)美、解釋美及拓展美中,愉快學(xué)習(xí)新知識(shí)．通過(guò)在物理教學(xué)中滲透“美感教育”,以“美”為手段,激發(fā)了學(xué)生審美熱情和學(xué)習(xí)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(yùn)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)片段設(shè)計(jì).

圖5

欣賞美:平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是優(yōu)美的曲線.

演示如圖5平拋運(yùn)動(dòng),小球畫(huà)出一條優(yōu)美的曲線．

方法美： 運(yùn)動(dòng)的分解是研究曲線運(yùn)動(dòng)的首選方法.

平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線的一支．研究曲線運(yùn)動(dòng)首選方法是運(yùn)動(dòng)的分解,研究平拋運(yùn)動(dòng)也應(yīng)該考慮將這一曲線運(yùn)動(dòng)如何分解,為了合理進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的分解,需要從實(shí)驗(yàn)和理論兩個(gè)方面尋找依據(jù)．

對(duì)比美： 找到平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分解的依據(jù).

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

圖6

圖7

分析美： 化未知運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為已知運(yùn)動(dòng).

結(jié)合平拋運(yùn)動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn),從實(shí)驗(yàn)上找到平拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)的依據(jù),完美地將未知的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為已知的運(yùn)動(dòng),方法上將不會(huì)處理的問(wèn)題轉(zhuǎn)為會(huì)處理的問(wèn)題．這樣美的體現(xiàn)還很多,例如,研究勻速前進(jìn)汽車(chē)輪子上的一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡,此軌跡曲線為“旋輪線”是非常復(fù)雜的曲線．但可以將輪子上的一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分解為水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)與繞軸的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合成,也是將未知運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為已知運(yùn)動(dòng)的完美體現(xiàn)．

本教學(xué)片段案例培育學(xué)生對(duì)物理學(xué)科中美的欣賞、美的發(fā)現(xiàn)及美的體驗(yàn),滲透對(duì)學(xué)生美感教育．物理滲透美感教育可對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣、理念和方法有促進(jìn)與補(bǔ)充作用．

3.2 在物理教學(xué)中滲透理性美教育

心理學(xué)上認(rèn)為，理性指屬于概念、判斷和推理階段的認(rèn)識(shí)．理性美是指人們?cè)谔剿鳌⑺伎?、學(xué)習(xí)某種知識(shí)、理論、觀點(diǎn)的過(guò)程中,這些知識(shí)、理論、觀點(diǎn)的結(jié)構(gòu)形式和主體已有的知識(shí)、理論、觀點(diǎn)的結(jié)構(gòu)形式相符合時(shí)產(chǎn)生的情感體驗(yàn)．理性美的教育,著重在發(fā)現(xiàn)美,并且通過(guò)概念、判斷和推理對(duì)人產(chǎn)生美的感受,進(jìn)而形成理性的認(rèn)知與理性的行為．

案例3:圖像法解題的教學(xué)片段設(shè)計(jì).

圖像涉及高中物理學(xué)科的各個(gè)領(lǐng)域,培養(yǎng)認(rèn)識(shí)圖像,應(yīng)用圖像是物理學(xué)科核心素養(yǎng)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(xué)科的各個(gè)模塊,圖像法往往給高中物理解題帶來(lái)“巧”、“妙”的“美感”,以下為圖像法解題的教學(xué)片段．

圖8

體會(huì)“美”:數(shù)形結(jié)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(zhì)量分別為mA、mB、mC,與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)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(guān)系分別如圖8中圖線甲、乙、丙所示,則以下說(shuō)法正確的是

(A)μA=μB,mA

(B)μB<μC,mB=mC.

(C)μB=μC,mB>mC.

(D)μA<μC,mA

“數(shù)形結(jié)合”的思想方法是高中物理的重要思想方法之一．“數(shù)形結(jié)合”中的數(shù)是指函數(shù)表達(dá)式,即物理原理或規(guī)律用數(shù)學(xué)中的函數(shù)式來(lái)表達(dá),形即是圖形．“數(shù)形結(jié)合”連接物理問(wèn)題、物理原理或規(guī)律、數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)式及圖形,因此,“數(shù)形結(jié)合”的思想方法對(duì)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)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(jīng)典故事體會(huì)看圖識(shí)信息.

圖9

例2.經(jīng)典的龜兔賽跑故事中,動(dòng)作敏捷的兔子輸給了行動(dòng)遲緩的烏龜．如圖9所示,為“龜兔賽跑”的位移-時(shí)間圖像,請(qǐng)看圖回答下列問(wèn)題:

(1) 哪條圖線表示烏龜?shù)倪\(yùn)動(dòng)?哪條圖線表示兔子的運(yùn)動(dòng)?

(2) 兔子什么時(shí)候、什么地方開(kāi)始睡覺(jué)?

(3) 兔子睡了多長(zhǎng)時(shí)間?

(4) 在什么時(shí)候?yàn)觚斉肋^(guò)兔子身邊?

(5) 兔子醒來(lái)時(shí)烏龜在什么地方?

(6) 兔子比烏龜晚多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)終點(diǎn)?

解析: (1) 由題意知,圖線OBCE表示烏龜?shù)倪\(yùn)動(dòng);圖線OABDF表示兔子的運(yùn)動(dòng)．(2) 兔子從t1時(shí)刻開(kāi)始睡覺(jué),距出發(fā)點(diǎn)的距離是s1的位置．(3) 兔子從t1時(shí)刻睡到t3時(shí)刻,所以兔子睡覺(jué)時(shí)間為t3-t1．(4) 在t2時(shí)刻烏龜爬過(guò)兔子身邊．(5) 兔子醒來(lái)時(shí)烏龜在距原點(diǎn)距離為s2的位置．(6) 兔子比烏龜晚t5-t4的時(shí)間到達(dá)終點(diǎn)．

通過(guò)本例中如圖9所示的位移-時(shí)間圖像,感受到對(duì)于沒(méi)有物理學(xué)科素養(yǎng)的人來(lái)說(shuō),完全不知道是什么意思,更別談富含什么信息.對(duì)于具備高中物理學(xué)科素養(yǎng)的人來(lái)說(shuō),能用簡(jiǎn)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(jiǎn)潔的圖,表述豐富的信息是一種獨(dú)特的美．

感悟“美”.借用速率-時(shí)間圖像突破難點(diǎn).

圖10

例3.一個(gè)固定在水平面上的光滑物塊,其左側(cè)面是斜面AB,右側(cè)面是曲面AC,如圖10所示.已知AB和AC的長(zhǎng)度相同.兩個(gè)小球p、q同時(shí)從A點(diǎn)分別沿AB和AC由靜止開(kāi)始下滑,比較它們到達(dá)水平面所用的時(shí)間

(A)p小球先到. (B)q小球先到.

(C) 兩小球同時(shí)到. (D) 無(wú)法確定.

解析:根據(jù)能量關(guān)系可知兩個(gè)小球p、q到達(dá)水平面的B、C兩點(diǎn)速率相等,設(shè)為v1;畫(huà)出如圖11所示速率-時(shí)間圖像,其中圖線與時(shí)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(shí)間較少,即q小球先到達(dá)水平面．本題應(yīng)選(B)．

圖11

本題中,光滑物塊在斜面或者曲面上運(yùn)動(dòng)時(shí),可用能量關(guān)系來(lái)比較速率大小,但對(duì)于兩小球在斜面或者曲面上運(yùn)動(dòng)時(shí)間的比較,常規(guī)的方法遇到困難．然而,本題用速率-時(shí)間圖像,可非常直觀描述光滑物塊在斜面或者曲面上運(yùn)動(dòng),并且直觀比較兩者所用時(shí)間的長(zhǎng)短．可謂,變不會(huì)解決的問(wèn)題為會(huì)解決的問(wèn)題,巧妙突破解題難點(diǎn)．速率-時(shí)間圖像此時(shí)的作用,也是物理方法的魅力,體會(huì)物理圖像之美的同時(shí),更是感悟到物理方法之美．

4 結(jié)語(yǔ)

物理學(xué)科中富含“美”的素材,在物理教學(xué)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(xié)同一起滲透．

物理的美不僅包含現(xiàn)象美、圖形美等感性之美,又包含是簡(jiǎn)潔、統(tǒng)一等的理性之美,在物理教學(xué)中滲透美感教育是素質(zhì)教育下培育學(xué)生“德、智、體、美、勞”全面發(fā)展的需要;也是對(duì)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培育的需要;更是觸發(fā)學(xué)生高階思維、實(shí)現(xiàn)物理深度學(xué)習(xí)的需要．