首页 -> 2007年第10期
高中物理教学中的美育初探
作者：周 敏
美普遍存在于物质和精神世界中。物理学是研究物质世界的结构、运动及其变化规律的科学，是自然科学的重要组成部分，研究范围大到宇宙天体，小到微观粒子。一句话，是反映我们身边这个世界的科学。物理之美表现在物理现象、科学原理和研究精神等几方面。
1 物理现象之美
昼夜交替、日月同辉、海市蜃楼、彩虹缤纷、回声绕梁、水光倒影，这些现象给人们展现了大自然的浪漫之美。台风、海啸、地震、火山喷发给人类造成巨大灾难，从人文道德角度看，它们是丑陋的恶魔，除了令人恐惧和憎恶，没有给人任何美感。然而，从物理的角度上看，它们却是一种让人敬畏的美丽，是巨大的能和力的爆发，是一种大自然的震撼之美。人类生产与生活的每一次革命性的飞跃，都与物理规律的重大发现和物理技术的应用密切相关。人类进入工业社会以来，先后出现了三次意义深远的伟大变革，从而推动了社会生产力的迅速发展，影响和改变了人们的生活方式。这三次工业革命分别以18世纪蒸汽机的发明、19世纪初发电机的发明和20世纪中叶电子计算机的发明为重要标志，物理原理在科技、生产和生活中的应用，体现了人类智慧所创造的物理现象现实之美。
2 物理科学之美
自然界纷繁复杂的物质之间相互作用，相互依存，遵循各自的运动规律，形成有序、协调、对称、统一的整体，显现出自然规律的和谐美。描述这些自然规律的物理理论，则相对应的体现了物理科学之和谐美。天体运动理论、热力学定律、分子扩散理论、光的波粒二象性描绘了物质运动的有序性；质量、能量、电量守恒体描绘了协调统一性；圆周运动、简谐运动、抛体运动描绘了运动时间对称性；电荷、磁极描绘了性质的对称性。
爱因斯坦曾经描述说，物理学是至善至美的科学，他还特别把物理的美归纳为“简单、和谐、完善、统一”。历史上的科学家更多是把自己所发现的科学规律描绘得美不胜收。物理科学美体现在其简单性、和谐性、完善性和统一性中。牛顿也曾经说：“把简单的事情考虑得很复杂，可以发现新领域；把复杂的现象看得很简单，可以发现新定律”。物理中各种各样物理模型的建立和方法的运用，变复杂为简单，简洁合理地概括出物质及其运动的某一特征，体现出物理科学的简洁之美。
3 科学精神之美
求美是物理学家研究物理学的动机，许多科学家研究物理学的动力就是来自于对美的追求。如爱因斯坦说：“照亮我的道路，并且不断给我新的勇气去愉快正视生活的理想，是善、美和真。”科学研究的道路是艰辛而漫长的，正是一种求真、求善、求美的精神，支持着科学家耗费毕生精力，为追求真理而勇敢探索，无私奉献。如布鲁诺为宣传日心说而被教会烧死；伽利略为维护哥白尼学说而被终身监禁；居里夫人为科学而终生视苦为乐等，体现了科学精神之美。
二、在物理教学中体现美
展示物理美的目的，不仅仅是为了让学生想像和认识物理科学之美，更重要的是，要通过美的教育，培养学生的审美能力和审美情趣，将对美的认识，转化为追求美、发现美和创造美的自觉行动。对科学美的审美能力产生的基础，是学生对物理知识学习所抱的态度，激起学生对物理学习的兴趣是培养学生审美能力的前提。物理科学的美往往不能仅靠视觉辨析，更要靠心智去体验。因此，在教学中要创造机会，让学生亲自动手实践，去发现和探索物理科学之美。
比如在学习高中教学《万有引力》时，可以参考各种卫星、行星、恒星的数据，描绘人类从天圆地心说走向太阳中心说，然后再认识到太阳系的各个行星在银河中沿一条美丽的曲线运动的历史，进一步以万有引力所引发的椭圆轨道和圆轨道的美，激发学生探索这些美的科学规律和源泉，使学生对这些知识有更深的理解，感受到人类探索“真”与“美”的科学精神之美。
又如在研究库仑力的教学中，回顾万有引力的规律，对比公式F＝kQ1Q2/r1和F＝Gm1m2/r2可以发现点电荷产生的静电场跟万有引力场具有统一的规律，通过进一步对比研究，还可发现万有引力加速度g＝G/m和电场强度E＝F/q规律的统一；当万有引力和电场力对物体或电荷做功时，都能引起势能的变化。其中，力做正功，则势能减小。这种统一性体现了物理科学的美。那么还有哪些现象能反映自然界的统一美呢?这个问题给学生留下探索的空间，从中培养学生的审美能力和审美情趣，提高学生的物理美育素质。
总之，“美感是智慧的品质”，物理美育就是要求通过审美实践和美的创造实践，培养学生美的感受力、鉴赏力和创造力。当每一个学生都作为一个参与者，直接投身于审美创造的实践活动中时，才会对物理学有深刻的认识和强烈的感觉，产生对美的追求的积极行动，自觉地投入到物理的学习之中，进而为物理科学的应用与发展打下良好的基础。