高中物理教學中的美育初探

一、美在物理學中的表現

美普遍存在于物質和精神世界中。物理學是研究物質世界的結構、運動及其變化規律的科學，是自然科學的重要組成部分，研究范圍大到宇宙天體，小到微觀粒子。一句話，是反映我們身邊這個世界的科學。物理之美表現在物理現象、科學原理和研究精神等幾方面。

1 物理現象之美

晝夜交替、日月同輝、海市蜃樓、彩虹繽紛、回聲繞梁、水光倒影，這些現象給人們展現了大自然的浪漫之美。臺風、海嘯、地震、火山噴發給人類造成巨大災難，從人文道德角度看，它們是丑陋的惡魔，除了令人恐懼和憎惡，沒有給人任何美感。然而，從物理的角度上看，它們卻是一種讓人敬畏的美麗，是巨大的能和力的爆發，是一種大自然的震撼之美。人類生產與生活的每一次革命性的飛躍，都與物理規律的重大發現和物理技術的應用密切相關。人類進入工業社會以來，先后出現了三次意義深遠的偉大變革，從而推動了社會生產力的迅速發展，影響和改變了人們的生活方式。這三次工業革命分別以18世紀蒸汽機的發明、19世紀初發電機的發明和20世紀中葉電子計算機的發明為重要標志，物理原理在科技、生產和生活中的應用，體現了人類智慧所創造的物理現象現實之美。

2 物理科學之美

自然界紛繁復雜的物質之間相互作用，相互依存，遵循各自的運動規律，形成有序、協調、對稱、統一的整體，顯現出自然規律的和諧美。描述這些自然規律的物理理論，則相對應的體現了物理科學之和諧美。天體運動理論、熱力學定律、分子擴散理論、光的波粒二象性描繪了物質運動的有序性；質量、能量、電量守恒體描繪了協調統一性；圓周運動、簡諧運動、拋體運動描繪了運動時間對稱性；電荷、磁極描繪了性質的對稱性。

愛因斯坦曾經描述說，物理學是至善至美的科學，他還特別把物理的美歸納為“簡單、和諧、完善、統一”。歷史上的科學家更多是把自己所發現的科學規律描繪得美不勝收。物理科學美體現在其簡單性、和諧性、完善性和統一性中。牛頓也曾經說：“把簡單的事情考慮得很復雜，可以發現新領域；把復雜的現象看得很簡單，可以發現新定律”。物理中各種各樣物理模型的建立和方法的運用，變復雜為簡單，簡潔合理地概括出物質及其運動的某一特征，體現出物理科學的簡潔之美。

3 科學精神之美

求美是物理學家研究物理學的動機，許多科學家研究物理學的動力就是來自于對美的追求。如愛因斯坦說：“照亮我的道路，并且不斷給我新的勇氣去愉快正視生活的理想，是善、美和真。”科學研究的道路是艱辛而漫長的，正是一種求真、求善、求美的精神，支持著科學家耗費畢生精力，為追求真理而勇敢探索，無私奉獻。如布魯諾為宣傳日心說而被教會燒死；伽利略為維護哥白尼學說而被終身監禁；居里夫人為科學而終生視苦為樂等，體現了科學精神之美。

二、在物理教學中體現美

展示物理美的目的，不僅僅是為了讓學生想像和認識物理科學之美，更重要的是，要通過美的教育，培養學生的審美能力和審美情趣，將對美的認識，轉化為追求美、發現美和創造美的自覺行動。對科學美的審美能力產生的基礎，是學生對物理知識學習所抱的態度，激起學生對物理學習的興趣是培養學生審美能力的前提。物理科學的美往往不能僅靠視覺辨析，更要靠心智去體驗。因此，在教學中要創造機會，讓學生親自動手實踐，去發現和探索物理科學之美。

比如在學習高中教學《萬有引力》時，可以參考各種衛星、行星、恒星的數據，描繪人類從天圓地心說走向太陽中心說，然后再認識到太陽系的各個行星在銀河中沿一條美麗的曲線運動的歷史，進一步以萬有引力所引發的橢圓軌道和圓軌道的美，激發學生探索這些美的科學規律和源泉，使學生對這些知識有更深的理解，感受到人類探索“真”與“美”的科學精神之美。

又如在研究庫侖力的教學中，回顧萬有引力的規律，對比公式F＝kQ₁Q₂/r¹和F＝Gm₁m₂/r²可以發現點電荷產生的靜電場跟萬有引力場具有統一的規律，通過進一步對比研究，還可發現萬有引力加速度g＝G/m和電場強度E＝F/q規律的統一；當萬有引力和電場力對物體或電荷做功時，都能引起勢能的變化。其中，力做正功，則勢能減小。這種統一性體現了物理科學的美。那么還有哪些現象能反映自然界的統一美呢?這個問題給學生留下探索的空間，從中培養學生的審美能力和審美情趣，提高學生的物理美育素質。

總之，“美感是智慧的品質”，物理美育就是要求通過審美實踐和美的創造實踐，培養學生美的感受力、鑒賞力和創造力。當每一個學生都作為一個參與者，直接投身于審美創造的實踐活動中時，才會對物理學有深刻的認識和強烈的感覺，產生對美的追求的積極行動，自覺地投入到物理的學習之中，進而為物理科學的應用與發展打下良好的基礎。