高中物理教学中的美学发现

◎俞有兵

高中物理教学中的美学发现

◎俞有兵

美是真与善相统一的形式。美的事物对于人们来说是容易接受的、是无限向往的。美的根源在于人类的社会实践，而物理学来源于社会实践，作为自然科学也深深渗透了科学美。在大力实施素质教育的今天，对美的追求已受到更多人的重视。作为一名物理教学工作者应尽可能地在教学过程中体现这种物理学本身存在的客观的科学美，以激发学生对美好事物的向往和追求，从根本上激发学习物理的兴趣。那么，中学物理的科学美体现在哪些方面？在教学过程中又如何渗透？笔者结合多年教学实践与思考谈一些粗浅认识，以抛砖引玉。

高中物理；美学；发现

科学美主要通过一定的形式体现，这就是所谓的形式美。在高中物理教材中，形式美的规律随处可见，主要体现在以下几个方面：

一、物理形式的静态美

正如一件艺术品，当它展示在人们面前的时候，首先表现出一种外在的静态美。主要包括：比例、对称、均衡和对比等。

以上都是从繁杂的自然现象中归纳出来的简洁明了的规律，给人带来美感。

2.对称美：它是指美的现象的外在形式美，往往显得直接、明了，容易感悟。物理世界充满了对称性，这种对称美也常常见到。如：运动的对称性(竖直上抛运动、简谐运动等)、受力的对称性(作用力与反作用力)、光路的可逆和对称性(平面镜成像、共轭法测焦距等)、图像的对称性(简谐运动的图像、交变电流的图像等)、某些物质的形象描述的对称性(某些磁体或通电导线的磁感线、某些带电体的电场线分布等)、客观物质的对称性(阴电子和阳电子、中子和反中子等)、物理规律的对称性(“电生磁”和“磁生电”)等。值得介绍的是，对称性还帮助科学家发现了许多新规律。

3.均衡美：均衡较对称有变化，比较自由，可以说是对称的变体，均衡在静中倾向于动。如：根据力学平衡原理设计出来的一些玩具、仪器、设备或机器(不倒翁、陀螺、天平、吊车等)；日常生活中看到的运动员或杂技演员的平衡表演等，都充分体现了均衡的和谐美。

二、物理形式的动态美

许多物理现象都是在运动中表现出一种有秩、有节、委婉、和谐，给人以美感。主要表现为：

1.秩序美：它是指事物外在形式上部分与部分、整体与部分之间构成特定的有规律的排列组合。大到宏观世界中天体的运动，卫星总是绕着行星转，行星总是绕着恒星转，而恒星又绕着各自的星系运转。小到微观世界中电子总是绕着原子核运转。日常生活中光的色散现象(雨后彩虹)中表现出的色彩有序排列，给人以强烈的美的享受。

2.节奏美：即指运动形式的规律性和反复性。如机械运动中弹簧振子及单摆的简谐运动、简谐波、LC电磁振荡等。这些运动的周期性特点通过实验、动画等展现在学生面前，给学生以节奏感，是美的动态表现。

3.物理形式的和谐美：它是指各种形式因素总体组合的多样统一，包含了变化的对称、均衡、对比、节奏等多种因素，是形式美的高级形式。物理学中许多定律、规律不仅表征了自然界纷繁复杂的多样统一，而且也闪烁着科学思辩的灵光，具有很高的审美价值。如：开普勒运动三定律被称为“天体运行的音乐”；事物的对立统一也是和谐美的体现，如光的波粒二象性等；新教材还介绍了爱因斯坦的相对论，科学家玻恩赞赏它“像一个被人永远观赏的艺术品”。物理学用它的概念、定律和规律再现了物理世界一幅完整的、有序的、有规律的图画。

既然中学物理教材中存在如此多的形式美，如何让学生体会、感悟、吸收、升华，这是影响教学的重要方面。作为物理教师，我们就应该在教学过程中尽量展示这种科学美，使学生在学会了知识、培养了能力的同时提高了审美鉴赏水平，陶治了情操，得到了美的体验和美的享受。从而有利于学生德、智、体、美全面发展。笔者在教学过程中主要从以下几个方面进行探索：

(1)新课教学中展示美：物理学中的科学美只有通过教学过程才能充分展示在学生面前，学生才有可能品味、欣赏其内涵和价值。为此，教师在教学过程中应注意：首先，教师要苦练教学基本功，努力提高语言、姿势动作、板书板画等教学技巧。科学美的形式要通过准确简炼、抑扬顿挫、富有情感的语言来表达；通过端庄大方、亲和自然、情感适度的动作来传递；通过简明扼要、清晰规范、整齐美观的板书板画来展现。其次，教师应做好演示实验。努力做到实验理论美、仪器布局美、交待说理美、演示操作美、现象清晰美、归纳总结美。如：在用滚摆验证机械能守恒中，学生在领略滚摆的动态和谐美的同时深刻领悟到能的转化和守恒的规律。又如，平抛运动实验中的平抛小球和自由落体小球同时落地的对比美、单摆的等时性实验中的对称美和节奏美、共振等实验中的和谐美均在学生脑海中留下难忘的印象。

(2)在习题教学中领悟美：习题教学过程容易被各种题型弄得繁杂、抽象、枯燥，使学生望而生畏，难以表现其内在美。在教学过程中应注意：①运用多种方法解题，通过对比领悟美。注意各种题型的总结，找出其关系，让学生在多样中找到和谐统一美。②着重过程分析，画示意图，让学生发现物理过程的形象美，感悟抽象美。③注意数学方法的应用，用比例、函数、图像等手段让学生体会到比例、对称等形式美。④结合实验演示使理论和实际达到和谐统一。

(3)在实验教学中探求美：实验教学往往是学生最感兴趣的学习途径，学生直接与实际物体、现象接触并交流，从中找出规律。主要形式有演示实验、学生分组实验、随堂实验、课外小实验及课题研究。它们从不同侧面培养了学生的综合能力，教师应该让学生在实验过程中充分探求科学美。

总之，物理教师要做教育教学的有心人，首先必须认真学习并挖掘教材中能体现科学美的素材，做到心中有数。然后，注意尽量用各种方法体现出来，让学生的综合素质得到提高，从而做到以教学助美育，以美育促教学，努力培养新世纪的合格人才。

(作者单位：江苏省南京市天印高级中学211100)

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1992-7711(2016)11-0038