物理教学中美的初步体会

摘 要：“生活中并不缺少美，而是缺少美的发现”，物理教学也是如此。物理学中的例证比比皆是，但物理学本身不是美学，能否把摆在我们面前的物理教材从僵硬的铅字变成闪烁着美的光彩的画册。

关键词：科学审美观

当代物理学家杨振宇教授说过“科学中存在美，所有科学家都有这种感受。：科学美来源天地的自然美，但它不是指大自然美的景色，而是指潜藏在感性美之后的理性美，并为理智所能领悟的自然界内在结构所显示的和谐、秩序、简洁、对称、统一的美，是审美者通过理解、想象、逻辑思维所体验到的美。科学美是中学生审美观念和审美素质教育的重要组成部分之一。

物理是研究自然界中物体运动变化规律的一门科学，是自然科学的一个重要组成部分，那么物理中蕴含着美也就是必然的。物理中的美是科学美的一部分，而科学美又不同于艺术美那么直观，不易为人们所理解，为揭示中学物理中的科学美，本文就根据科学美的一般范畴和领悟方法，做抛砖引玉的浅论，主题是中学物理中的科学美及其在教育中的作用。

一、模型与和谐

一般地说，美至少有两个各具特征的层次，一个是事物外在的感性形态美；另一个则是内在的和谐理性之美。物理源于客观实体，但又高于客观实体，物理是通过建立抽象的、理想的模型来做为构造理论体系的基础，这些模型和理论分别具有模型美与和谐美。例如物理中的电场和磁感线是一类抽象模型，它们都是为形象描述客观实体电场和磁场性质所画出的具有一定规律并且颇具美感的线条，这些线条以美的形态把的抽象的场变为能够为视觉感受到的模型，模型在体现模型美的同时也体现了电场和磁场的抽象美。物理中抽象模型是美的，光滑平面、理想气体等理想模型也是美的，实验中的仪器、一些实体模型也都以其优美的造型，庄重的色彩给人以美感。

二、统一与奇异

大自然中的物体运动变化和现象是千姿百态，千变万化的，每一物体都有区别于其它物体的特殊性，物理所研究的就是从这些不同事物运动变化的多样性中找出它们的内在联系和共性，通过这种联系和共性来构成一个统一的理论体系，这样就形成了既千变万化又和谐统一的结构美，这也就是科学美中的多样性统一美。统一美是物理结构美的重要标志，在物理中一些表面看来不相同的概念、定理、定律，在一定的条件下可以处于一个统一的系统中。定律是各种各样的，表面并不相关，牛顿力学却能把地上的和天上的把有物体机械运动的规律都统一起来；麦克斯韦的电磁理论，又把表象完全不同的电、磁、光的运动统一了起来，所以牛顿力学理论和麦克斯韦的电磁理论都具有统一美。

统一美是物理研究与发现过程中所追求的，也是中学物理教学与学习的科学方向，在组织教学和指导学生学习时，通过研究系统的共性，把共性归纳成为简洁而深刻的统一形式，并启发学生去品味其中的美感，以培养学生的科学的审美观念。

三、结构与对称

物理概念和规律是从本质与现象、内容与形式的角度来揭示自然规律的。本质可以理性地说明现象，形式的结构可以表达出本质内容的深刻内涵和广阔外延。例如，密度的定义式、电阻的定义式、电场强度的定义式等，都以其简单相同的比的结构来定义具有深刻内涵和广阔外延的不同物理概念，这种比是本质属性与形式结构的和谐，这种和谐就显示出它们的结构美。结构美通常都具有简单和谐性、对称相似性和深刻普适性，由此再看上述几个定义式，其结构美的特征就一览无疑了。

四、状态与过程

这是从定态与动态的审美角度来理解科学规律所体现的美感，所谓定态是指物体运动变化过程中的固定或稳定状态。由于物体运动变化的某一瞬间也都具有确定的物理量值，所以这个瞬间状态也是一种定态，是一种瞬间定态，而过程则是这些瞬间定态的连续无缝集合。物体的运动变化往往是连续的，用牛顿运动律及运动学规律可以求出某一瞬间的有关物理量，这些瞬间的量就构成了问题过程的细节，所构造出的物理情景以其连续和谐呈现出过程美；状态症状则体现对定态量的定义和数量上的把握，动能、势能、动量等都是定态量，无论动量守恒、还是机械能守恒都体现了状态量对定态变化的动态与定态的方法相对应，二者是学习与研究物理科学的互补的认识途径。学习物理既要善于从状态、固定上把握物体，又要善于从过程、运动上去掌握运动变化的规律，从定态和动态中去理解、去体验物理情景的状态美与过程美，通过美化物理情景来达到活化物理情景，从而能使学生物理的理解从科学美上得到形象化的拓宽和加深。