论中学物理课堂的美学教育

摘　要：作为美育理论基础的美学与物理学，既相对独立又相互交叉、渗透，物理学具有自身的科学美，体现了美学原理，物理教育中的美育应根据学科教育目标，结合中学生审美心理特点和生理特点，通过揭示物理学的“真”与“美”，使广大中学生开阔视野、陶冶心灵、增强情趣。

关键词：美育；简单性；对称性；和谐；破缺美；教学艺术

美学是充满现代活力的学科。每个时代的人，都能够以自己的鲜活的美感体验，为美学提供崭新的研究对象和新颖的研究课题。俗话说：爱美之心，人皆有之；我们在教学上还常说：兴趣是最好的老师，而只有美好的事物才有兴趣可言。雅典奥运会开幕式上，令人眼花缭乱、形形色色的高科技艺术形象震撼了世人，至今仍美味无穷。近年来，物理大师李政道多次邀请著名艺术家为物理科学前沿学科作专题绘画的创举，已在科学界和艺术界传为佳话。这些事实表明，科学的探究必然要伴随着对“美”的追求，这样的科学才有生命力。

一、中学物理教学中的美育环节有那些基本任务

1、培养学生正确的审美观，激发他们创造美的热情。适时引导他们树立对自然现象思维艺术的审美情趣，提高感受、鉴别和理解美的能力。

罗丹有一句名言：“生活中并不缺少美，而是缺少美的发现。”事实表明，凡对自然美和艺术美有追求的学生，一旦剖析了物理学的科学美，往往令他们在对物理学美的赞叹中，提高学习物理的热情，进而从尝到学习成果的滋味中，更激励他们主动学习、刻苦钻研的精神。可以说，对科学美的认识是诱导学生学好物理学的桥梁。

2、培养学生高尚的情操，使他们成为身心健康、全面发展和有道德的人。

中学物理教材中涉及诸多著名物理学家。他们虽然国籍、年代、经历不同，但他们都充分体现出为追求科学真理而不懈努力的美德，他们生平大量动人的事迹是一部绝好的美育教材，能激起学生心灵的震动。美育通过陶冶学生的心灵，起到以形悦心，以情感人，以美引善，以美育人的作用，从而培养学生具有优良的道德。

二、物理学在哪些方面体现了美学特征

中学物理教育的使命可表述为：培养学生认识宇宙，学会从物质组构和运动的繁杂、混乱无序之中，整理出统一的、简洁的秩序和规律。杨振宁提出物理学具有“物理现象之美”、“理论描述之美”、“理论结构之美”。也有人认为，物理学的美学特征主要表现为“多样统一美”、“和谐奇异美”、“简洁明快美”等。这里就这几个方面作一个简要论述：

1、简单美

物质世界的构成和运动，客观地展现出“简单”的风采：一切物质都由最简单的粒子构成；光沿着最简单的直线传播；行星沿着简单的几何曲线运动；探究物体机械运动时也要求选取最简单的参考系；等等。物理学家采用“宁可寻求简单”的逻辑来研究物质世界。巧妙地从复杂的真实世界中，抽象出最简单的物理模型，诸如质点、点电荷、弹簧振子、单摆、理想气体、理想变压器等等，以这些优美的理想模型概括出物质运动的基本规律，变复杂为简单，既抽象又形象，给人带来美的享受。

物理理论体系、规律在逻辑上的简单美，更令人赞叹。热现象曾是物理学家争论了一个多世纪的问题，最终却以“大量分子的无规则运动”这么简单的十个字做了精确总结；作为经典物理支柱的牛顿定律，在宏观低速领域，实实在在地展现其简洁和完美，牛顿第二定律的公式，其中比例系数的处理方案也体现了物理学的简单性特征。

2、对称美

探索物质世界的时空对称性始终是物理学的热门话题，最形象是镜像对称。诸如物体竖直上抛的上升过程与下降过程的时空对称；光学中的空间对称；交流电和电磁振荡中的时间对称。

在众多物理概念中，包含着不少相呼应甚至是相对立的内容，如：动能与动量，电磁波与机械波，电场线与磁感线，“磁生电”和“电生磁”，再比如：做功有正负，波有纵横，成像有虚实，电荷有正负，磁极有南北物质有正反等等。物理公式、定律表达方式上所反映的对称性更是数不胜数。诸如库仑定律中静电力的平方反比关系就是追求跟万有引力平方反比定律的对称而获得的。卢瑟福的原子模型的构想则得益于日本物理学家长冈半太郎的“土星系原子模型”，而长冈的思想也完全是出于对宏观天体与微观粒子间的对称性考虑。可以说探寻宇宙的对称性，已成为当代物理学发展的突破口。

3、和谐美

“和谐”是美学的一个重要法则。物质世界自身及物理理论的“统一”、“对应”乃是宇宙和谐的反映。

物理学庞大的知识体系，既遵循各自规律，又相互联系，存在许多“同源”知识，深刻体现了物理学的归一性、统一美。例如，安培分子电流假说达成了磁极与电流磁效应的共识；光以及物质的波粒二象性的证实为几百年来粒子性与波动性的争斗画上了完美句号；简谐运动及正弦交流电都与匀速圆周运动有着密切关系；楞次定律体现了电磁感应中磁通量的惯性，不仅与质量的力学惯性很相似，甚至也能跟生活中为人处世的定性、惰性相呼应，我曾经向学生提过一条生活中的楞次定律，说的是有一个人，当你得意忘形时给予理性劝阻，而当你情绪低落时给予支持和鼓励，这就是遵循楞次定律的所谓良师益友。再比如，牛顿力学定律，把地上与天上的力统一起来；富兰克林证实了天电和地电的统一，麦克斯韦把电、磁、光统一为电磁场理论；爱因斯坦相对论，又把牛顿力学与麦克斯韦电磁场理论统一了起来。而物质、能量、动量三大守恒定律乃是物质世界和谐性最完美的体现。

“多样的统一”之美是人类追求的永恒主题。整个物理学史，在某种程度上也可以说是物理学大师们为建立统一的物理理论的奋斗史。是爱因斯坦毕生孜孜以求的目标，虽抱憾以终，但他的前瞻性思想，对现代物理进展影响深远。寻求统一场论，仍是当今物理学的前沿课题之一。

4、破缺美

物理学大师劳厄说过，“物理学从来不具有一种对一切时代都是完美的形式；而且它也不可能具有完美的形式，因为它的内容的有限性总是和观察量的无限丰富的多样性相对立的”。永动机不可制成，绝对零度不可达到，光速之旅不可实现，统一场论遥遥无期，种种遗憾，也使人们对和谐的物理学产生了一丝破缺美，也成了人们继续探究自然的动力。

奇异破缺与和谐的配置也是美的体现。不和谐在和谐的背景下才给人以美感。古人认为，圆是最和谐的，于是，托勒密和哥白尼就用圆形轨道建立起一幅和谐的宇宙图景，开普勒用实验观察，发现了行星运动的椭圆轨道理论。看起来开普勒的发现完全偏离了世人对和谐的想象，然而站在牛顿力学的更高基础上，这些发现又是惊人地和谐，开普勒的行星运动定律体现了和谐破缺美。现代物理学已经把“对称加破缺”看作是一条重要的美学原则。

通过以上的论述，可见物理学在破译宇宙密码的同时，实实在在地展示了其“惊人的简单”、“神秘的对称”、“美妙的和谐”、“奇异的破缺”。

三、中学物理课堂中如何贯彻美学教育理念

1、美学教育对教师提出了更高的要求

首先，教师必须更新教育思想。实施美育的重大意义就是应当有利于激发学生的创造性，活跃学生的思想，同时也应当创造有利于学生个性发展的和谐环境。其次，教师须美感在先。要不断加强美学修养，不断提高自己的审美感受力、审美鉴赏力、审美创造力和审美表达力。

2、多渠道创设物理教育中的美育氛围

物理教育中的美育渗透，要求教师及教育主管者应根据学生的审美心理特点，在物理教育全过程中处处创设美的氛围。诸如在学校的教室、走廊里张贴体现科学美的挂图；在科技橱窗里展示优秀的物理实验制作和报道最新学科前沿情况。另外，还可以创设开放性实验室，培养学生创造性思维；在课外活动时，开设有关美学讲座等。

3、怀美而教、努力展示物理课堂的教学艺术。

每堂物理课都应该是教师创作的优美作品，要求在授课艺术上充分体现物理学科自身的美学规律，产生审美效果。把自己对学生的关怀、鼓励和期待之美意，表露在自己的教学仪态、教学语言和教学行为之中。还要根据教材中所蕴含的美感，跟物理学自身的美学特征紧密结合，激发学生的美感并产生共鸣。

总之，物理教师应该是从“塑造新一代心灵美的科学人才的工程师和艺术家”这一视角出发，在物理课堂中渗透美学教育。如果说学生是神话中的阿里巴巴，物理学是珍藏宝贝的山洞，那么，物理教育中的审美观点就是“芝麻，芝麻开门吧!”的神秘符咒。调动学生的审美思维，启发学生的审美联想，让学生树立起这样一种信念：宇宙存在着一种最终的简单、对称、和谐之美。有待他们去发现，去揭秘，去“原天地之美而达万物之理”。

参考文献：

[1]牟大全，物理教学艺术与研究[M]，济南：山东教育出版社，2001.

[2]陈熙谋，胡望雨，舒幼生，物理教学与科学美教育[J]，物理通报1996，(12).

[3]赵顺法，谈高中物理美学教育的四个层次[J]，物理教学探讨，2004，(05).

推荐访问:美学 课堂 中学物理 教育