浅谈中学物理中的美
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罗丹有一句名言:“生活中并不缺少美,而是缺少美的发现。物理教学同样如此,但物理本身并不是美学,要想使物理教程从枯燥的铅字变成闪烁美的光彩的科学诗篇,关键在于我们教师平常教学中是否认真发掘物理教学中的科学美,是否去展示其美学特征,是否去创设美的意境,让学生潜移默化受到物理科学美的陶冶,这就是教学的艺术。
一、展示物理美学特征
物理学的研究对象大到天体,小到粒子,从实体到另一形态的场、光等都是物质的。物质又是运动的,如机械运动、分子热运动、光波传播,实际上是不同形态的物质的不同运动形式,它们的运动是有规律的,自然界是合理的,简单的、有序的,因此,科学家们在探索真理的过程中,往往以科学美作为追求的目标,通过他们的努力而形成的物理理论,在内容上、形式上是那么自然、简单、和谐,都放射出美的光辉。教师平时教学中应向学生展示物理知识美的一面,激发学生爱美天性。
物理内容的简单美,表现在物理概念、规律的表达上,科学、准确、简洁。热是众多物理学家争论了一个多世纪的问题,却以“大量分子的无规则运动”十个字做了结论。可见物理美简洁,给人以简单、明了、深远、有序的美感。审美理论认为:那些在特定条件下,刺激物被组织的最好、最规则和具有最大限度的简单明了的“形”,会给人以相当愉悦的感受。物理学的美,最典型、最精粹之处,就是这种“简单明了”的简洁美。
物理学的对称美,给人一种圆满。匀称的美感,运动与静止,匀速与变速,引力和斥力,反射和折射,“磁生电”和“电生磁”,平面镜成像、电荷的正负、磁场的两极等,都揭示了自然界物质的存在、构成、运动及其运动规律的对称性而产生的美感。对称性总是和美联系在一起的,对称性思想已成为反映今天“自然科学时代的精神”之理论精华,而对称性方法也已成为当代最普遍的精密自然科学方法之一,杨振宁在诺贝尔物理奖获奖演讲中赞美到:“当我们默默考虑一下这中间所包含的数学推理的优美和它美丽的完整性,并以此对比它的复杂性、深入的物理成果,我们就不能不深深感到对称定律力量的钦佩。”自然原则中的内在对称性也当之无愧地成为具有规范意义的美学标准。科学美中的对称美来源于自然界物质形态美及其运动图景所具有的广泛对称美,借助于建筑美学很容易理解对称美概念,一些建筑物外表的对称显示出空间方位上对称的美感,我国古建筑如天安门、天坛、故宫等就呈现出庄严稳重的对称美。物理学家劳厄曾把物理公式上极端精练和庄严稳重的对称结构,称之为“美学上真正完美的对称形式”。而强调审美意识的物理学家狄拉克正是从对称美出发,依据我们所处的物质世界,提出了反物质的概念。在中学阶段体现对称美最典型的就是电学和磁学,在电学中有电荷、正电荷、负电荷,而在磁学中有磁体、N极、S极。不仅在概念上有高度的对称性,在规律上也有明显的对称性,电荷的规律是同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。在磁学中同样类似的规律是同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引。此外它们都能吸引轻小物体。这种高度的对称性表现了物理中的对称美,作为自然科学的一门主课,教学中就应更多地追求对称美,把指导学生从科学美的方面去认识物理、学习物理来作为物理教学中审美教育的一个重要内容。
物理学理论内部相互间的融洽而展现和谐美,自由落体、竖直上抛、下抛以及各种直线的匀加速与匀减速运动都可以统一于运动学的速度和位移两个公式中,牛顿力学公式,可以把地上的物体与天上的星体统一起来。
由此可见,教学中只要我们善于发掘,物理学的“简洁美”、“对称美”、“和谐美”等美学因素,在中学物理中便有许多例证。我们要让物理学美的素材震撼学生的心田。
二、培养学生审美能力
审美是一种个性鲜明、创造性品质较高的活动,审美能力本身就是一种高品位的创新能力。人的各种素质中,审美文化素质是最主要的。人与自然的关系,最基本的是审美的关系,人的最高意识是审美意识。教育,就要使学生学会用审美的眼光去审视世界、审视他人、审视自己,就要注意培养学生个人的审美理想、审美情趣和审美能力。课堂教育过程的本质就是一种激发美感效应的过程,会使学生的心灵产生启迪、感染、震惊和净化效应。物理科学美不同于大自然或艺术作品中直接的自然感受,而更多的是一种深层次理性的审美。充分挖掘教材中美的内涵,通过物理课的学习,培养学生对科学的审美感受力、审美鉴赏力,激发审美创造力,丰富学生的理性沉淀,是物理教育的重要任务。
在教学艺术活动中,教师的教学能否产生艺术效果,有赖于教材、教师的精心备课和表演水平,还要看学生是否具有一定的艺术情趣,而影响学生艺术情趣其中一条因素就是审美能力,所以教师在展示科学美的同时,要着重培养学生对科学美的审美能力。物理科学美的体验不关是视觉或听觉的,更多的是靠学生的心智去体验,由学生的体验产生的美的感受而产生的愉悦程度与学生的审美能力有关。所以,教师平常教学中,要引导学生积极主动地去探索自然界的奥秘,使他们在探索中领会许多事物的本质与联系,感受到知难而进,解疑释惑,获得新知识的愉快,从而培养学生的审美能力。
物理教学中美的表现还不止以上这些,一节课成功的教学,是各种艺术美综合作用的体现,真正的课堂教学艺术,应该是师生双方配合协调共同努力达到一种和谐、完美的教学境界,它必将会让我们在其中感觉到很多的美。
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