新課標下的物理美育探討

許海萍 解世雄

(嘉應學院 廣東 梅州 514015)

1 引言

居里夫人曾說過，“科學的探索研究，其本身就含有至美.”而愛因斯坦更是贊嘆道：“物理學是至善至美的科學”，并把物理的美歸納為“簡單、和諧、完善、統一”.哥白尼苦心孤詣，研究了30多年建立了不朽的日心說.開普勒深切感受到日心說的美，毅然拋棄了地心說的觀點，并說道“我從靈魂的最深處證明它是真實的，我以難以想象的心情去欣賞它的美.”由此可見,物理學作為一門揭示物理存在與運動規律的自然科學,在揭示自然規律的同時，更是展示了物理之美.物理自身的這種藝術魅力，使眾多物理學者為其著迷且窮追不舍，然而他們深深追求的不只是知識,更是物理學中的美.對物理美的認知,既然可以激發物理學家打開神秘宇宙大門的強烈欲望，也就可以激發學生產生加入這個神奇奧妙的物理“馬戲團”的興趣與激情.因此，在物理教學中應當重視美育，通過滲透美育使學生去感受、領悟物理之美，激發學生發現自然奧妙之處的樂趣，從而向往、熱愛大自然.

2 新課標對美育的要求

2.1 新課標對美育的顯性要求

在物理新課程標準中，我們亦可發現新課標對美育的重視及要求.其中提出物理教學要使學生“有學習物理的興趣，有對科學的求知欲，能保持對自然界的好奇，樂于探索自然,能領略自然界的美妙與和諧，對大自然有親近、熱愛、和諧相處的情感”，這是新課標對美育的明確、顯性的要求.

根據這個要求,我們要重視美育并把美育滲透到物理教學過程的各個環節中.在物理美的熏陶下、在享受物理美的過程中，激發學生好奇心、求知欲，在學習物理知識、了解自然界的同時,也培養和提高了學生的審美情趣及審美能力，從而使學生形成正確的世界觀、人生觀、價值觀.

2.2 新課標對美育的隱性暗示

在新課標中，同時也有多處是隱含著對美育的暗示.其中提出物理教學要使學生“具有環境保護和可持續發展的意識，有振興中華、樹立正確的科學觀，將科學服務于人類的使命感與責任感”.一個有保護環境和可持續發展意識的人，必然也是真正熱愛自然的人.因此需要在物理教學中滲透美育，使學生通過感受自然之美從而培養其熱愛自然的情感.因為只有真正熱愛自然界的人，才會熱愛并珍惜自然界中的各種生命，這自然也加強了學生保護環境、堅持可持續發展的意識.

新課標中還提出物理教學要使學生“了解物理學及其相關技術發展的大致歷程，知道一些重要的物理學家的事跡與成果，了解歷史上一些重要的物理實驗及其對科學進步與社會發展的影響”.在物理教材當中也都涉及許許多多中外著名的物理學家.即使是出生于不同時代、不同國籍，甚至經歷不同，但他們身上有著震撼學生心靈的為追求科學真理而不懈奮斗的人格魅力美.而“從心靈美育和人格美育的角度來看，美育和德育有著高度的一致性，它們都以人的道德品質為教化和美化對象，都以塑造完美人格為目標”[1].

新課標提出此要求，無疑暗示著要讓學生在物理教學中充分感受物理學家不怕挫折的拼搏精神及愛國奉獻的人格美，強調了美育的重要性.

在物理教學中滲透美育，可以加深學生對科學世界的認知，促進學生智力發展，還可以促進學生創新思維能力的發展.愛因斯坦說：“想象力比知識更重要, 因為知識是有限的， 而想象力概括著世界上的一切.”創新需要靈感，而這些靈感多來源于豐富想象力的啟發.在物理教學中滲透美育，讓學生感受物理美的魅力，大大激發學生的聯想力及想象力，使學生產生探究物理的濃厚興趣和創新的動機.新課標提出物理教學要使學生“養成尊重事實、敢于創新的科學態度和科學精神”，可見也是在暗示物理教學應重視美育.

3 物理課程中的美育元素

物理課程中處處蘊涵著美、體現著美，可謂美育素材比比皆是.

3.1 物理學家人格美

他創建了狹義相對論，改變了時間和空間的觀念；他提出了光量子假說，發展了能量量子化思想;他有著傳奇的人生，他的大腦被科學界稱為另一個謎--他就是愛因斯坦.愛因斯坦作為20世紀最偉大的物理學家，他是天才嗎？這是眾多學生所好奇的一個問題.然而愛因斯坦卻告訴我們：“我沒有什么特別的才能，不過喜歡尋根刨底地追問問題罷了.智慧并不產生于學歷，而是來自對于知識的終身不懈的追求.”愛因斯坦以虔誠深摯的熱情獻身于追求科學真理，也從未因自己探索的是自燃領域而回避社會責任.相反，他是一位具有高度社會責任感和正義感的人，他也以巨大的熱情關注與人類命運息息相關的各個領域.

少年時的牛頓也并非神童，他資質平常、成績一般.但他酷愛讀書并從中受到啟發，喜歡自己動手制作些奇奇怪怪的小玩意，經常別出心裁地做些小工具、小技巧、小發明、小試驗.一個人對于科學研究專心的程度究竟有多深，以至于一個偶然的蘋果砸中腦袋事件也能引發這個人科學思想的閃光.而著名物理學家牛頓就是這樣一個對科學癡迷的人.

在著名的物理學家身上有著強烈的求知欲和好奇心，獨立思考的良好習慣和創新精神，熱衷于科學研究、堅持真理，敢于為科學獻身的優秀精神面貌.他們對物理學發展做出了不可磨滅的貢獻，這種人格魅力足夠感染我們每一個學生的心靈.為此，物理學中大部分物理量的單位是以科學家名字命名的，以此來紀念偉人的功勛.在物理教材中，介紹了許許多多中外科學家的生平趣事、發明成果.

3.2 物理理論美

物理概念是客觀事物的物理共同屬性和本質特征在人腦中的反映，物理規律反映了物質運動變化的各個因素之間的本質聯系.物理規律同物理概念一樣可以用精確、清晰的物理語言來表述，而物理規律還可以用簡練的數學公式來表達，其所表現出的簡潔、明快美讓人嘆為觀止.例如，讓眾多物理學家爭執了100 多年的熱，卻以“大量分子的無規則運動”，僅僅10個字科學、簡潔地做了概括.又如愛因斯坦質能方程E=mc2，用最少的符號、最簡潔的形式，溝通了微觀與宏觀的界域，揭示了奧秘無比的自然規律.為此愛因斯坦質能關系式被譽為新時代的標志之一，作為相對論動力學的一個重要成果.

而物理學作為一個龐大的知識體系, 各成分既相互影響又相互聯系,共同構成一個統一和諧體.正如畢達哥拉斯所提出“美是和諧與比例”的觀點，他認為美是在于物體自身的數量比例關系所構成的和諧.宇宙與數之間之所以美, 是因為它們是和諧的.如牛頓提出的萬有引力定律適用于一切物體，而一切物體既包括微小的粒子，也包括龐大的天體，這體現出其高度的統一性.又如英國物理學家詹姆斯·麥克斯韋在19世紀建立了一組偏微分方程，并利用該方程組把電、磁、光統一起來，系統而完整地概括了電磁場的基本規律.這個方程組便是麥克斯韋方程組，麥克斯韋方程組和洛倫茲力方程也共同形成了經典電磁學的完美組合.再如愛因斯坦描繪出的波粒二種性質的統一和諧性，這又是一個洋溢著對稱和諧美的杰作.

物理理論除了具有簡潔美和統一和諧美外，還具有奇妙而神秘的對稱美.如正電荷與負電荷, N 極與S 極, 平面鏡成像的對稱, 時間平移對稱性(時間平移不變性)對應于能量守恒,空間旋轉對稱性(空間各向同性)對應于角動量守恒等等, 皆反映出了物理理論的對稱美[2].

3.3 物理實驗美

美國兩位學者曾請全美物理學家提名有史以來最美麗的十大物理實驗，結果刊登在了美國《物理世界》雜志上.十大最美實驗分別是埃拉托色尼測量地球圓周長、伽利略的自由落體實驗、伽利略的加速度實驗、牛頓的棱鏡分解太陽光、卡文迪什扭矩實驗、托馬斯·楊的光干涉實驗、米歇爾·傅科鐘擺實驗、羅伯特·密立根的油滴實驗、盧瑟福發現核子實驗、托馬斯·楊的雙縫演示應用于電子干涉實驗.

十大最美實驗其中大多是我們耳熟能詳的經典實驗，他們都“抓”住了物理學家眼中“最美麗”的科學之魂：用最簡單的儀器和設備，發現了最根本、最單純的科學概念，從而為我們展現出科學的一幕幕經典之美.這種經典美不止深刻、直觀地體會了物理實驗之美，也體現了科學家的精神美[3].

物理作為一門以實驗為基礎的學科，實驗在物理教學中固然有著不可替代的重要地位.通過實驗既可以提高學生學習物理的興趣，還可以培養學生的實踐操作能力和創新思維能力.而物理實驗的探究過程，更是學生求真求善求美的過程，是學生欣賞美、創造美的過程.

而所謂聞之不如見之，見之不如親臨之.物理教材中安排了大量的實驗，除了有隨堂的演示實驗外、更有大量的切實可行的自主探究性實驗，以及豐富的拓展性小實驗、小制作等.那是因為物理實驗的美不僅僅體現在實驗現象美上，還體現在獨具創造性的實驗構思、精巧完美的實驗操作和實驗設計上.為此物理課堂應充分利用這些美育元素，充分發揮其美學價值，讓學生親身去體驗物理實驗之美[4].

3.4 物理現象美

彩虹是物理中的一種光學現象.“若云薄漏日，日照雨滴則生虹”，唐初孔穎達用優美的詩句告訴我們，在雨后放晴的天空，當陽光照射到半空中的雨點，光線被折射及反射，從而在天空上形成拱形的七彩光譜，這便是迷人的彩虹.彩虹用自己的美講述著一個個美麗的神話傳說.在中國的神話中，它是女媧煉五色石補天時五色石發出的彩光；在西方希臘神話中，它是溝通天上與人間的使者；在印度神話中，它是雷電神“因陀羅”(又譯作“帝釋天”)的弓；在北歐神話中，它更是連接著神的領域“亞斯格特”和人類居所“中土世界”的橋梁.由此可見，彩虹的美確實是個夢幻的神奇現象.

除了彩虹，蜃景也在神話中占有一席之地.蜃景即海市蜃樓，其實是一種光學幻景，是地球上物體反射的光經大氣折射而形成的虛像.在西方神話中，蜃景被描繪成魔鬼的化身，是死亡和不幸的兇兆.我國古代則把蜃景看成是仙境，唐詩曾云：“忽聞海上有仙山，山在虛無縹緲間……”.在煙波浩渺的大海上,鑲嵌著一群寶石般蒼翠如黛的島嶼,這便是世人所譽之“海上仙山”.據《史記》記載，秦始皇、漢武帝曾率人前往蓬萊尋訪仙境，還多次派人去蓬萊尋求靈丹妙藥.如果說彩虹的美讓人迷戀，那么這個虛幻縹渺，超脫凡塵的世外桃源則是讓人驚嘆不已.

紅樓一夢，恍如夢一場.《紅樓夢》為我們講述了一段空前絕后、流傳千古的愛戀，一部含笑的悲劇.劇中賈寶玉在太虛幻境中聽眾仙女彈唱歌曲，歌曲《枉凝眉》中唱道：“一個是水中月，一個是鏡中花.”水中月鏡中花，一切不過是虛空一場，都是幻象，不是真實的，描述的正是凄美的寶黛之戀.鏡中花是花在鏡子中形成的像，水中月是月亮在平靜的水面所形成的像，鏡中花和水中月形成的原因皆是平面鏡成像原理.然而一個平凡常見的物理現象，也可為我們講述一段悲痛而凄美的愛戀.

實際上，只要引導學生細心去觀察，會發現身邊存在許多美輪美奐的物理現象.鏡中花，水中月，空中樓閣，彩虹，海市蜃樓等等，物理現象之美，無處不在，無一不給人以美的享受和無窮的遐想.

4 物理課程怎樣更好地實施美育

物理課程中雖然蘊含著豐富的物理美，但若教師不積極引導學生去體驗、欣賞物理美而只是一味注重傳授知識的話，那么物理學便只是概念和公式的堆積，這樣的學習必然是枯燥無味的.要讓物理課堂變得炫美、有趣，并充分發揮物理課程的美育價值，需要教師的不懈努力.

4.1 轉變教育觀念

物理教學過程需要教師的教，更離不開學生主動的學.這過程中學生是學習的主體，而教師只是起主導作用.想讓學生在體驗美中學習、在學習中感受美，從而培養、提高學生的審美情操及能力，這就要求教師做到以下兩點.

首先要求物理教師要樹立正確的教育觀，不得停留在傳統的教育思想中，認為教師是課堂的主體，學生是被動接受學習的對象.傳統教育觀會扼殺學生的審美積極性，即使讓學生處在充滿物理美的學習環境中，學生也無法用心去體驗、感受美，更別說創造美.所以要真正實現學生的物理美學體驗，首先要轉變物理教師的教育觀念.

其次還要求教師本身應當具備較好的美學素質，具有一定的審美鑒賞力、審美創造力.正如教育家符·贊可夫所說，“只有教師本身具備這種品質——能夠領會和體驗生活中和藝術中的美, 才能在學生身上培養出這種品質.”為此物理教師需要不斷加強提高自身美學素養，提高自己的審美能力[5].

4.2 精心設計教學過程

物理課程提供了豐富的體現美的教學內容,其目的并不是讓教師獨自陶醉于物理美，更重要是需要物理教師精心地去設計教學過程，恰當地運用各種教學措施將濃郁的物理美融入到物理的教學過程中，為學生營造一個物理美境，使物理教學過程實現求真與立美的統一.

4.2.1 借助物理故事表現人文精神美

物理學的發展是一個漫長的過程，它包含無數代科學家前赴后繼的共同努力，是人類智慧的結晶.王冠潛底，浮力原理浮出水面；蘋果落地，人類飛向太空；蝴蝶振羽，風云為之色變……物理學史本身就是一部足夠震動學生心靈的絕好美學史，為此應借助物理學史教育來激發學生追求美、表現美、創造美.教師要適時根據教學內容借助物理學史巧妙設計教學過程，通過介紹物理學家奮斗和創造的歷史故事，弘揚物理學家們的人格魅力，以此來逐步熏陶、凈化學生的心靈, 促進學生發展.

例如，在進行浮力原理教學時，可采用故事導入法在進行新課的學習前先為學生們講解一個故事.

相傳敘拉古赫農王讓工匠替他做了一頂純金的王冠.但是做好后，國王疑心工匠做的金冠并非純金，但這頂金冠確與當初交給金匠的純金一樣重.工匠到底有沒有私吞黃金呢？國王很想檢驗金冠是否為純金，但又不能破壞王冠，這個問題不僅難倒了國王，也使諸大臣們面面相覷.經一大臣建議，國王請來一位厲害人士進行檢驗.最初，這個人也是冥思苦想而卻無計可施.后來有一天，他在家洗澡，當他坐進澡盆里時，看到水往外溢，同時感到身體被輕輕托起.他突然興奮地跳出澡盆，連衣服都顧不得穿上就跑了出去，大聲喊著“尤里卡！尤里卡！”(希臘文尤里卡的意思就是“找到了”)同學們，你們知道他想到了什么好的檢驗方法么？

以故事導入創設情境留下了懸念，也激發了學生的好奇心和求知欲.待學生認識了阿基米德浮力原理后，回頭讓學生嘗試解決課前故事中留下的問題時，學生往往會恍然大悟，猜到這個厲害人士其實就是偉大的阿基米德.這樣的設計一方面利于激發學生學習的興趣，另一方面也能更好地讓學生感受到物理學家身上的這種癡迷于科學的精神美、人格美，進而激勵學生熱愛科學.

4.2.2 運用詩歌體現物理理論美

詩，作為一種文學體裁，透過語言，除了表達文字的意義外，也表達情感與美感進而引發共鳴.事實上詩詞中也包含著大量的物理知識，蘊藏著豐富的物理美.如來自詩人陸游《村居山喜》中的“花氣襲人知驟暖，鵲聲穿樹喜新晴.”咋一看，感覺這句詩是在給人們描寫一幕春晴天暖，鳥語花香的山村美景.但仔細分析，卻發現事實上這句詩還在給人們闡述著相關的物理熱學知識.人聞到花香味是花朵分泌的芳香油分子做無規則運動的結果，而溫度是影響分子運動激烈程度的因素，當天氣變暖，溫度升高分子無規則運動加劇，于是便有了“花氣襲人知驟暖”的表述.可見，詩人們通過詩詞借美景抒發情感的同時，也在闡明著萬物之理.正如莊子所說，“判天地之美，析萬物之理”[6].

為此，物理教師可在教學過程中借詩歌來體現物理理論美，可以利用詩詞引入物理概念、規律，還可以利用詩詞幫助學生理解物理概念、規律.例如，在進行聲音的特性之音色教學中，可設計先播放利用二胡、琵琶兩種不同的樂器演奏名曲《梁祝》的同一曲調，讓學生欣賞且分辨出其中的樂器.接著帶領學生鑒賞詩歌《琵琶行》.詩人白居易通過《琵琶行》一詩對琵琶曲的音色、音質、節奏、旋律進行了十分準確而細膩的描繪.其中“大弦嘈嘈如急雨，小弦切切如私語.嘈嘈切切錯雜彈，大珠小珠落玉盤”，將琵琶曲的音色描寫得惟妙惟肖，把大弦聲音與小弦聲音交錯彈奏，比擬是大珍珠和小珍珠落在玉盤子里的聲音，一會兒急切，一會兒緩慢，非常動聽.借一首悲壯的詩歌感受琵琶弦音之美，進而體驗聲音的特性.實現利用樂曲、詩歌，使學生獲取豐富的感性認識進而引入音色概念，并引導學生充分理解音色概念.這樣的設計也實現了讓學生在豐富的體驗中反復感受物理美，并逐步從無意轉向有意，在潛移默化中學習新知識.

4.2.3 精心設計實驗展現物理現象美

教師應充分挖掘和利用物理實驗中的美，進而精心選擇、巧妙設計課堂演示實驗，讓學生親眼目睹物理實驗所展現出來的自然美.通過組織學生開展自主探究性實驗、趣味小實驗、課外拓展實驗等，讓學生在欣賞自己勞動成果的過程中品味勞動創造美.教師應充分利用多媒體等多種教學資源來逼真再現各種物理現象，通過創設各種情境，讓學生在享受美的同時也激發學生濃厚的學習興趣，培養、提高學生的審美能力.

例如，在進行音調與頻率關系教學時，可設計先通過演示水瓶琴實驗, 讓學生直觀獲得對音調高低的感性認識后加以引導給音調下定義.針對頻率這一較抽象的物理概念，采用演示撥動吉他粗細弦,引導學生觀察、理解物體振動有快慢，即物理量——頻率.進而提出問題:“音調與頻率有什么關系呢？”帶動學生利用紙板和梳子進行探究小實驗，引導學生有目的地觀察現象，并總結現象.最后教師加以歸納總結音調與頻率關系.這過程實現讓學生在體驗美中學習理解物理概念音調，在經歷探究實驗過程中觀察、體驗實驗的現象美，也使學生的探究能力得到鍛煉和提高.

再如，在進行物理浮沉條件教學時，可設計先利用雞蛋、水杯、鹽、清水作為實驗器材為學生演示“神奇的雞蛋”實驗.將雞蛋放入水中，學生發現雞蛋沉到水底；往杯中加入鹽，學生發現雞蛋上浮；再往杯中加鹽，結果雞蛋又下沉.在演示每一個步驟前先讓學生猜想可能觀察到的實驗現象，當所觀察到實驗現象和學生猜想不同時，學生好奇心和求知欲強烈，從而充分調動起學生積極性.為解釋其中的奧秘所在，進而為學生提供實驗器材氣球、桃子、重物、空瓶子、大容器、清水，讓學生以小組為單位利用實驗器材設計實驗探究如何讓空瓶子下沉和讓桃子上浮，引導學生進行自主探究物體的浮沉條件.教師及時表揚成功完成實驗的小組，請小組代表發言介紹自己組的實驗方法.然后教師借用多媒體引導學生對實驗現象進行分析，總結得出物理浮沉的條件，并讓學生嘗試回頭去揭示課前“雞蛋沉浮”留下的神奇之謎.這過程不僅使學生感受了物理實驗美、現象美，還讓學生體驗到物理的邏輯美.

4.3 善用教態和語言表現物理美

教學過程是師生互動、交流的過程.這過程教師的教學儀態、語言對學生的學習會產生一定的作用與影響.為此，物理教師除了努力挖掘物理美，精心設計教學過程展現物理美外，還要充分結合利用自身的教學儀態、語言，將自己所感受到的物理美以更加直觀、生動、鮮明的形象作用于學生的感官，激發學生產生共鳴.

例如，慣性作為經典力學中的一個基本概念，也是人們日常生活中的一個基礎性觀念.所以在物理課上，教師講了一個生活中常見的幽默小故事：電車在馬路上飛駛.車廂里，一前一后站著兩位男女青年.女青年在哼《麗達之歌》，男青年在看《物理學》.突然一個急剎車，男青年沒留神，撞了女青年的身體一下.男青年忙說：“對不起！”女青年把頭一扭，哼了一聲：“德性！”男青年說：“不，是慣性.”這個幽默小故事不僅活躍了課堂氣氛，也加深了學生對慣性的理解.

5 結語

總之，物理教師要注重美育，并善于挖掘物理美，用美的語言敘說物理美，用美的教學藝術闡釋物理美.使學生陶醉于物理美的藝術情景中，領悟到物理美所蘊含的精神.從而激發學生不斷去欣賞物理美，探索物理美，追求物理美，塑造學生不畏學習艱難而勇于追求美的品質.

參考文獻

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2 童小明.讓美進入物理課堂.物理教師,2000,21(11)：47～48

3 宮鐵波.張炳恒.十大經典物理實驗回顧. 大學物理實驗,2003,16(2)：81～83

4 于鳳梅,李偉,王克強.物理實驗的美與物理實驗教學. 中山大學學報論叢,2007,27(7)：83～87

5 向警和.物理教學過程要加強物理美育的滲透. 當代教育論壇,2007(7)：1～2

6 溫寧花,萬海青,曾曉鋒.淺析詩詞中的物理美在物理教學中的應用.江西教育學院學報,2010,31(3)：24～27