高中物理教學中的美育教育

張志祥

物理學具備很多美學特征，對于滲透美育教育具有很大的實際意義.在物理教學中怎樣認識，怎樣操作是廣大教育工作者關心的問題.本文通過對物理學形式之美的分析，簡單分析如何培養學生的科學態度與思維方法、滲透辯證唯物主義和愛國主義的精神教育，實現美譽教育的深入滲透.

眾所周知，物理學是一門建立在人們認識世界、改造世界基礎上的自然科學，觀察與實驗是其研究和學習的主要途徑和方法，具有所有自然科學所共有的精密、嚴謹、求實、理性的特點.

中國近代著名的教育家蔡元培先生曾經這樣說過：“凡是學校所有課程，都沒有與美育無關的.”物理作為現如今各級學校的必修課程之一，無疑也是蔡元培先生所說的“與美育有關”的學科.但是，物理學究竟有多美、美在何處，需要每一個物理教師在教學實踐中充分的挖掘和研究，將物理學的美全面而真實地呈現給學生，讓學生在學習物理的過程中學會如何欣賞美、創造美，進而促進他們學習物理和其他學科的興趣，激發他們的學習積極性.這是美育對物理教學的要求，如何充分發揮物理學的美育功能，是每一個物理教師必須面對的一個課題與挑戰，是落實素質教育、培養創新型人才的具體體現.教學中應該如何看待和發現物理學的美，用什么方法展開美學教育，筆者談談自己的想法.

一、發現物理學的形式之美

物理學因為是研究自然界中物體的運動變化規律的科學，因此她的形式之美很多比較直觀，融入整個的知識體系之中，容易被學生認知和接受.如生活中經常遇到的回聲、共鳴、水波波紋、水的三態變化、鹽或者糖的結晶、彩虹（涉及光學知識）等等，都能給人以美的享受.這些美，其實都蘊含著物理學的規律，反映著科學之光的美妙.由于自然界的奧妙無窮無盡，所以物理學之美也多姿多彩，有待我們繼續地研究和發現.物理學的形式之美不勝枚舉，在此筆者只簡述以下幾類.

1.統一之美.統一的美學感受帶有很強的沖擊力，因為她能夠將看似不搭邊的兩個甚至多個事物巧妙而精確地聯系在一起，體現出一種共有的特征和彼此間的緊密關系.物理學在漫長的發展過程中，無數物理學家都相信自然界具有奇妙的統一之美，并為此做出不懈努力，為物理的發展做出來杰出貢獻.比如牛頓相信天上和地上力的作用是統一的，因此他把所有物體的機械運動規律都統一起來，成就了其偉大的牛頓運動定律；麥克斯韋通過研究認為光、電、磁的運動是可以統一起來研究的，從而提出來著名的電磁理論；德布羅意提出的物質波假設美妙地將粒子運動和波動在另一個全新層面上統一在一起；不論力學、熱學，還是電磁學、光學以及原子物理學，能量是永遠繞不開的存在，因此在很深的層面上這也是一種統一；愛因斯坦大膽地思維通過一個極其簡單明了的公式，將物質的質量和能量統一在了一起……如此種種，都在說明一個問題，物理學處處都在體現著統一之美.

研究方法方面同樣也體現著物理的統一之美.比如最常用到的平行四邊形法則，就是一種將所有矢量運算統一起來的計算方法；在研究合力與分力、合運動與分運動時，常用到的等效法，也是統一之美的體現；其他還有很多，不一一列舉.

其實，只要是涉及概念的建立過程時，都或多或少體現著統一之美的影子，因為不論什么學科，研究未知事物時，都要用到類似的分類分析與比較，歸納總結與演繹，實踐檢驗，最終由個例推而廣之.物理更是如此，所以統一之美在物理學中無處不在.

2.簡潔之美 .簡潔之美給人的感覺最親切舒適，因為通過一句簡短明了的話或者一副圖片、或者一個公式，就能了解一個陌生的事物，這是多么美妙的事情啊.因此，物理學家絕對不會錯過這個.物理學中體現簡潔之美的除了定義、定理和定律之外，最能體現這一特點的莫過于“公式”了，因為公式能夠用最少的文字或者符號揭示最繁復的規律，這不能不讓人嘆為觀止.牛頓用大部分精力研究運動和力，當他最終揭開這個困擾人類上千年的問題時，卻驚奇地發現，只需要用F=ma這樣一個公式就能說清楚；而上面所提到的愛因斯坦統一物質的質量與能量關系的質能方程E=mc2，同樣也是簡單的讓人難以置信.現階段的實踐檢驗證明牛頓與愛因斯坦的成果是正確的，這不能不讓我們感嘆簡潔之美的無盡魅力.

3.對稱之美.對稱的美感不論古今中外，對人們都具有很強的感召力和親和力.對稱包括空間上的對稱和時間上的規律變化，由于物理是研究物體運動規律的科學，因此，在空間和時間上都有很多地方體現了對稱之美.物理學中空間和時間的對稱美感也是形式多樣的.比如電磁感應中電能生磁、磁也能生電，這是在規律上的對稱之美；正電荷與負電荷、正功與負功，這是在定義上的對稱之美；粒子與反粒子又是在客觀存在上的對稱之美……如此種種不一而足.物理學發展研究過程中，“對稱”也成為了一種研究方法，并成功建立了物理學的新局面和發展了物理學.例如麥克斯韋的電磁學理論在很大程度上是因為他發現了電和磁在互相生成方面的對稱性以及各自的數學表達形式（公式）的對稱性；而愛因斯坦的廣義相對論可以說是直接通過對稱性而提出的.

4.和諧之美. 和諧美在物理學中的具體體現就是可以通過一個規律串聯起來多種甚至所有事物，揭示彼此間的聯系和相互作用.還以牛頓運動定律為例，他完美地解釋了經典物理學范疇中物體、力和運動的關系，構建了一座迄今為止還被世人所敬仰的物理學“大廈”，并在生活中依然發揮著重要作用，這就是對和諧之美的完全闡釋.

再說到物理中的概念、定理、定律和公式，更是對和諧之美的體現.一個概念揭示了一類事物的共同屬性特征，定理和定律揭示了事物普遍共有的特性，公式更是簡潔明了地詮釋了事物普遍的物理規律，所有的概念、定理、定律和公式在現有科學認識的范疇內揭示了一個完整、有序和規律的宇宙，這就是和諧之美的魅力所在.

二、物理教學中如何實現美育滲透

1.通過對物理之美的發現和學習培養學生的科學態度與思維方法

發現了物理之美，就應該通過這種發現激發學生學習物理的興趣.但是學習的最終目的是讓學生學會物理的思維，即物理的科學態度與思維方法.物理學是客觀而嚴謹的，需要學生具有崇尚真理、熱愛真理、實事求是、勇于探索和創新的科學態度，也要求學生具備靈活應用科學的研究方法進行研究和學習.

基于物理是建立在實驗基礎上的學科，實現以上目標的最有效途徑就是通過實驗的動手操作來完成.這一過程中，要指導學生科學有效地完成實驗，認真負責地記錄實驗結果，仔細認真地進行數據分析，并能夠尊重實驗結果，實事求是地寫實驗報告，不弄虛作假.

2.恰到好處地巧妙滲透辯證唯物主義和愛國主義的精神教育

（1）物理作為一門自然科學，對于培養學生的辯證唯物主義具有較大優勢.物理教學中幾乎所有的素材都能用于這一教育目的.比如“永動機”是不存在的，地球只是一個遵循物理規律運動的天體沒有任何神秘性，重力場、電場、磁場是一種客觀存在的物質，物體運動的快與慢具有相對性、光電效應的量變與質變等等，這些內容的學習與吸收有助于學生破除迷信和唯心主義觀念，樹立正確的世界觀與價值觀.

另外還有像萬有引力、電磁感應、原子物理等等太多內容都是可以作為培養學生唯物主義精神的素材.因此，在教學過程中，適時地講授這些內容，對于學生的學習非常有必要.

（2）物理學是一門發展中的科學，講解原子物理等知識時，可以告訴學生這一領域還有很多空白沒有被人填補，鼓勵學生認真學習，將來填補這些空白領域，為國家爭光添彩.另外，結合社會生活實際，尤其是我國科學技術方面的長足發展，比如神舟系列航天器的成功發射運行，都能作為激發學生的民族自豪感、培養學生的愛國主義情操的教育素材.這些內容，教材上沒有，但是教師有責任也有義務將這些內容傳遞給學生，為培養符合國家需要的合格人才，做出我們應盡努力.

以上都是筆者淺顯粗略的觀點，希望大家多多指教，也希望多批評指正.endprint