谈物理教学的美

【摘要】物理学科具有美，我们教学的任务就是引导学生发现美，教学过程中运用美，培养学生认识美、鉴赏美、创造美的能力，教育学生追求美。

【关键词】物理美 运用 追求

Talk about the beauty of physics teaching

Guo Fenglin

【Abstract】Physics has the beauty and our teaching task is to guide students to discover the beauty, to apply the beauty in the teaching course and to cultivate students’ ability to know, to appreciate and create the beauty and in the end to educate students to seek for the beauty.

【Keywords】Beauty of physicsApplicationPursuance

冰是冷的，白光是单调的，然而，我们通过对冰进行雕刻，配以灯光，它会折射出夺目的光彩，使人感到爽心悦目，这就是美的发现、美的创造。对物理科学美的认识是对物理学理论更深层次的认识，是从整体上对物理教学特性的一种把握。因此，引导学生逐渐认识物理科学美，使学生在物理学习中逐步感受到美的乐趣，受到美的熏陶，提高对美的鉴赏能力，去运用美、创造美、追求美，这就是物理教学艺术的美的要求。

1．引导学生发现美。罗丹有一句名语：“生活中美并不缺少，而是缺少发现美的眼睛。”物理教学同样如此，物理教学中并不缺乏美的例证，而是缺乏美的提示。在物理教学中，要使摆在我们面前的物理教材，从僵硬的铅字变为闪烁着美的光彩的科学诗篇，关键在于教师怎么去发掘出物理科学美，并通过设计，在物理教学中充分展示出物理的美学特征和美的意境，让学生受到美的熏陶和美的培养，这就是教师教学艺术的表现。物理学的美包括以下几种：

1．1简洁美。物质世界的构成和运动，客观的展现了“简洁”的风采，物理学家对宇宙呈现的简单性具有强烈的信念，他们采用“宁可寻求简单”的逻辑与手法来研究物质世界。从天体到基本粒子，物质世界纷繁复杂，但物理学家巧妙的从复杂的真空世界中，把研究对象一一分割抽象出最简单的物理模型，如质点、理想弹簧振子、理想单摆、理想气体、点电荷、电力线等。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，既简洁又合理，给人们带来研究物质世界美的享受。

1．2对称美。在美学中，“对称”是形式美的表现，指整体各个组成部分之间的对称或对应，如空间上的和谐布局，时间上的节律协和。

在物理学中，物理学家追求的是宇宙结构的对称和物质运动的对称性。他们常把追求理论的对称之美作为一种有效的研究途径。探索物质世界时空的形象对称性是物理学的热门话题，最形象的要数镜像的对称。又如物体竖直上抛运动的上升与下降的时空对称，在光学和固体物理中屡屡出现的空间对称概念，在交流电和电磁振荡研究中出现的时间对称概念，最显见的时间对称例子是地球自转、公转带来的白天黑夜与年复一年的周期与节律。“力学定律在所有惯性系中都相同”的伽利略相对原理，深刻揭示了建立在直觉经验的基础上的时空对称性。物理学公式、定律表达方式上，对称性的反映更是不胜枚举。

1．3和谐美。“和谐”是美学的一个重要法则。古希腊毕达哥拉斯学派认为，宇宙与数之间所以美，是因为它们是和谐的。物理学家则认为：物质、能量、动量三大守恒定律的存在是物质世界和谐性的最完美体现。而物理规律的“同意”、“对应”也是宇宙和谐的反映。

“多样的统一”之美是人类追求的永恒主题。整个物理学史，可以说是物理大师们为建立统一的物理理论的奋斗史。只用一个理论以说明宇宙存在的四种力量――重力、电磁力、弱力和强力的“统一理论”，是爱因斯坦耗费30多年宝贵时光来孜孜以求的目标。尽管抱憾以终，但他的前瞻性思想对物理进展的影响至为深远。寻求迈向统一理论之路，仍是当今物理学的前沿课题之一。

1．4文学美。物质和意识的辩证关系告诉我们，物质具有客观性，意识是主观的，物质决定意识，反过来意识对人认识客观物质世界有能动作用。正是由于客观物质世界的美，物理规律概念的美。因此古今中外的作家、诗人在认识美的物理世界时，往往细致深入的观察大自然，并加以文字描述，把它形象的表达出来，使之更形象直观，更彰显其魅力。如唐代诗人孟浩然在《彭蠡湖上望庐山》诗中写道：“香炉初上日，瀑水喷成虹”。这里诗人不仅记录了虹这种自然现象，还提示了产生虹的两个因素：光和小水珠。电影《闪闪的红星》主题歌中唱到：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”，这里体现了运动相对性原理，诗人在对自然界的规律有所领悟。

2．教学过程中运用美。物理教学的使命是：培养学生认识宇宙，学会从物质结构和运动的繁杂、混乱、无序中整理出统一的、简洁的秩序和规律，培养学生具有正确的审美观和鉴赏美、创造美的能力。

2．1建立理想模型，简化物理对象和过程。在这里往往是抓住主要矛盾，忽略次要因素。如讲天体运动的时候，我们常把行星绕太阳、卫星绕地球的运动，简化为一种匀速圆周运动，由于物体本身大小和形状相对于研究对象的运动轨道来讲是很小，可以把它们当作质点，才能运用中学数学知识来分析解决，这是我们分析复杂问题常用的方法之一。

2．2根据物理世界的对称相对性，教学中采用类比的教学方法，帮助学生理解概念，加强记忆，找出事物间的相互联系和区别。如天体运动中星体的圆周运动和氢原子核外电子绕核旋转的圆运动，它们从运动空间上讲，虽然是从宏观到微观的物理模型，但

从向心力提代方面讲，一个是万有引力 ，而另一个是为库仑力 ，它们在这里显得多么的对称和相似。因此，对它们运动的速度周期能量进行研究时，可以进行类比。又如讲电势能与电场力做功的关系时可以归纳总结：电场力作功、电势能变化分子力作功、分子势能的变化弹力作功、弹性势能的变化重力作功与重力势能的变化规律是一样的，即对应的力作正功，对应的势能增加，反之则减少。这样采取类比方法，加深学生理解和记忆，大大提高学习效率，同时也创造物理世界的对称美。

2．3根据物理学知识的和谐和统一，培养学生的创造性思维，一题多解，殊道同归，让学生创造美、享受美。物理世界是纷繁复杂的，在分析解决问题时，我们追求的不是唯一的途径，而是从不同的角度分析解决它，因此，教学中我们经常要启发学生思维，培养他们的创造性。

2．4运用诗歌语言艺术的美，激发学生兴趣，直接形象的阐明物理道理。在描述地球自转这一现象时，可以列举同志的两句诗：“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”。该诗形象的把地球在太空中自转的情况描写出来。诗歌还可以帮我们理解概念，如在重力势能教学中，学生对重力势能相对性比较难理解，就可以引用电视剧《雪城》中主题歌：“山上有棵小树，山下有棵大树，我不知道哪一棵更高？……”让大家讨论，认识到要把两个物体进行高度比较，应选择一个参考点，进而类比到重力势能的相对性及零势能的规定。

3．教育学生追求美。物理学中蕴涵着科学美，它体现在物理知识的形式和结构上，体现在物理研究的方法上；它还体现在科学探索的过程中，体现在物理学家的精神上。在发现真理、宣传真理的过程中，许多科学家不懈追求，勇敢探索，无私奉献。如布鲁诺为宣传日心说而被教廷烧死，伽利略为维护哥白尼学说而经受了生命的考验，居里夫人为科学终身视苦为乐等，体现出一种科学精神之美。这种科学精神之美，理应是物理科学美的一个组成部分。

教学中，除了应引导学生认识物理知识的形式美、结构美、内容美之外，还应不失时机的向学生揭示科学家的这种人性之美，做到以美感人，以美育人，使学生们在学习物理知识的同时，也能学习科学家们的精神，将对美的认识转化为对美的追求，落实为创造美的实际行动。

对科学美的认识是引导学生学好物理学的桥梁，当学生认识到物理科学美并能欣赏这种美时，展现在他们面前的将不再是死气沉沉的公式和呆板的符号，而是真理的光芒，物理学习将不会被看作额外的负担，而将成为他们追求科学美和人生意义的自觉行动。激发爱美本性，培养审美能力，产生美的追求，三者相互联系，形成一个立体美的结构。怎么在教学中形成这样一个结构，把握这个结构，发展这个结构，正是物理教师艺术的美的体现。