探讨物理学教学中的美育渗透

[论文摘要]物理学是以观察实验为基础，需要高度理性思维的自然科学，它具有精密、严谨、求实、理性的特点。因此，在教学中人们常常忽视了它丰富的美学价值，在全面实施素质教育的今天，美学教育将是人才培养的重要组成部分，本文依据美学的有关理论对物理学中美学问题进行了探讨和研究。
　　
　　蔡元培先生说过：“凡是学校所有课程，都没有与美育无关的。”作为学校的课程之一的物理学，无疑，她也是美的。这要求教师充分的挖掘和研究教材，充分发挥它的美育功能，把其美的一面呈现给我们的学生，让学生在物理中欣赏美、享受美和追求美，促进他们对物理的学习动力，激发他们的学习热情，这是每一个物理教师必须面对的一个课题和挑战。笔者经过初浅的整理，谈谈物理学教学中的美育渗透。
　　
　　一、渗透辩证唯物主义精神和贯穿爱国主义精神教育
　　
　　1.在物理教学中，要帮助学生学习和树立辩证唯物主义的一些基本观点。如电荷间，磁体间的相互作用，因表面上与中介物无关，被称为超距作用；法拉第提出电荷，磁体周围存在着电场，磁场；赫兹用实验法证实了电磁波的存在，从而得出“场”是物质的一种表现形式。“作用力与反作用力”、“引力与斥力”、“波粒二象形”等是辩证唯物主义中的“对立统一”的物理事实。物质的三态，全反射中的临界角，光电效应中的极限频率等体现了自然界中的量变引起质变……这些丰富的素材对培养学生的科学世界观的作用不可忽视。
　　
　　2.我国在科学上所取得的巨大成就，是展现在学生面前的一卷爱国主义教育的诗篇。物理学史是一部科学发展的历史，其中蕴含着丰富的美育素材。在教学中，要不失时机地介绍我国古代科学家取得的科技成果，以及对世界文明史的贡献，介绍新中国成立以来，我国在社会主义建设和科学技术上取得的成绩，激发其民族自豪感，培养爱国主义情操，从而形成正确的立场和观点。
　　
　　二、物理学知识体系中的形式美
　　
　　物理教育中更多的美学因素存在与物理本身的知识体系里，物理学反映的是科学的真，科学的真又表现出科学的美。物理学研究的对象是自然界的运动变化规律，因而物理知识首先便体现出与之相对应的自然美，如力学中的回音、共鸣、天体运动规律、波的图像；热学中的结晶体的多样化，水在不同温度下呈现出的水蒸气、水纹、雪花、冰块；光学中的光的色散、干涉和衍射图样，给人以美的享受。由于大自然的美妙神奇和物理学家对美的不断追求，物理知识体系中充满了形式美的因素，不胜枚举，先就其中主要形式叙述如下。
　　
　　1.简洁美
　　
　　简洁，给人以简单、明了、深远、有序的美感。例如，运动和力的关系，曾经困惑人类几千年，但一旦揭开其面纱，呈现出的关系却是“F=ma”，如此明了如此简单。又如爱因斯坦的质能方程“E=mc2”，形式十分简单但是内容却是极其丰富——用最精练的语言最少的符号，揭示了奥秘无比的自然规律，所表达的简洁美令人叹为观止。
　　
　　2.和谐美
　　
　　作为客观物质世界反映的物理学理论也是和谐的、内在自洽的。物理学中的经典牛顿力学就体现出一种高度统一的和谐。牛顿用归纳法获得了力学的有关基本概念和三大定律，又用演绎法从这些基本概念和定律出发，构建起整座和谐的科学大厦。而物理学中由物理概念、规律、公式这些抽象的方法去描述一个完整的、有序的、有规律的物理世界的完美和谐的图景，如振动图像、波动图像、气体性质图像、导体的伏安特性曲线、交流电的图像等，数不胜数，比比皆是。3.对称美
　　
　　对称美是指整体各部分之间的相称和对应，如空间上的和谐布局，时间上的节律协和。对称之所以令人产生美感，是因为对称中存在着某种“重复”、“均衡”、“有序”的东西。由于物理学揭示了自然界物质的存在、构成、运动极其转化等规律的对称性而产生的美感，称为物理学的对称美。
　　
　　传统美学中的对称美仅仅指人们感性认识中的三维空间的对称，而物理中的对称美感既有物理现象的对称美，比如引力与斥力，“电生磁”与“磁生电”，粒子与反粒子，物质与反物质等等；但更重要的是包含各种数学空间的对称美，那是一种理性范畴的对称。这种对称性虽然不直接显示，但却更受到物理学家的推崇。在现代物理学中，对称性已经成为一种重要的思想方法，即对称性指导物理学的研究。如果说麦克斯韦是从直接可见的关于电和磁的对称性以及数学形式的对称性方面建立了电磁学理论的话，那么爱因斯坦则是通过对深层的直接经验无法观察的对称性进行了深刻的思考建立了他的狭义的相对论。
　　
　　对称是美的，但是不对称在物理学中也绝非一定是丑的。破缺在一定条件下也能给人以美的感受，现代物理学同样爱好它们。
　　
　　4.多样统一美
　　
　　“多样”是指整体中所包含的各部分在形式上相互区别的差异性，体现了各个事物个性的千姿百态和丰富变化；“统一”是指整体中所包含的各个部分在形式上的某种共同特征，以及他们之间的互相呼应和衬托关系，体现了各个事物共同和整体联系。在物理学发展史上，物理学家在感受自然界多样性的过程中，逐渐认识到自然界的统一性，并执着地追求自身理论的统一。例如牛顿力学把天上、地上的所有物体的机械运动规律都统一起来；麦克斯韦的电磁理论把光、电、磁的运动统一起来；德布罗意的物质波假设和量子力学理论又把粒子运动和波动在新的层次上统一起来；能量沟通了力学、热学、电磁学、光学、原子物理学等领域；质能关系把物质的质量和能量统一起来；各种守恒定律找到了各种运动变化的统一等。
　　
　　物理中的研究方法也是多样性统一的美。如平行四边形法则统一了矢量运算方法；再如等效法，将复杂的物理现象和过程转化为一种简单的物理现象和过程，然后加以处理，像串并联电路的总电阻，合力和分力、合运动和分运动等。另外，在形成概念和发现规律的过程中，常常用的分析与综合、归纳和演绎、分类与比较等等。所有这些都体现了物理学中统一多样的美学特征。
　　
　　三、具备科学精神、科学态度与思维方法
　　
　　物理学知识的形成过程就是科学精神的积淀过程。在物理教学过程中，教师应珍惜这一宝贵财富。物理学中的科学精神主要包括：崇尚科学，崇尚真理，热爱科学，热爱真理的精神；敢于怀疑，百折不挠积极进取的精神；勇于探索，坚持真理，实事求是，一丝不苟的精神；善于协调，团结合作的精神。科学态度教育是物理学教育的重要职能。在物理教学过程中，要注重展示科学的客观真实性，培养学生以实事求是为基础的科学求真精神。在实验教学时，要求学生充分尊重实验事实，向学生开展“实践是检验真理的唯一标准”的教育；要求学生按照一定的程序规范操作，有目的、有计划地观察实验现象，如实记录实验现象和数据，不弄虚作假、臆造事实。当实验现象与自己所学理论不相吻合时，更要认真分析、寻找原因，大胆质疑，培养一丝不苟的求实态度.