试论新课程新课程背景下物理教学与审美教育有机结合

[摘要]无论在物质世界中还是意识形态中都存在着美。物理学不仅蕴含着大量的真理，而且蕴含着丰富的美学特征，是真和关的统一体。物理科学的发展与美是密不可分的。挖掘科学美的素材并把它融入物理教学中实施美育，用物理学的科学美熏陶学生，有利于提高学生的美学素养及鉴赏和创造美的能力，从而促进学生全面、健康、协调的发展，对于物理教学和素质教育的实施产生重要的促进作用。
[关键词]
新课程；物理教学；审美教育；素质教育
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[文章编号]1005—4634（2012）04—0070—04
0 引言
人类对物理科学的认识是一个循序渐进的过程，理论上的每一次飞跃都标志着人类对自然规律认识的一次重大进步，都是理论与美的完美结合。在古代西方，毕达哥拉斯学派把对自然奥秘的探索与对自然美的追求统一起来，把“数的和谐”作为科学解释的最高原则。17世纪以后，近代自然科学中兴起的经验主义思潮，曾一度造成了科学与美学的某种分离，20世纪以来，以相对论和量子力学为代表的现代物理学革命的兴起却在更深的程度上推动了科学美学的发展。众多的物理学家从各自的科学创造实践中，感受到科学理论的审美价值。美学因素不仅成为科学创造的原动力，而且也成为科学理论体系中的重要组成部分，它渗透到科学的内容及形式中，人们甚至把“美学价值”的大小看作是评价一个科学理论成就大小的重要标志。随着社会经济的发展和时代的进步，美育已经渗透到了各个学科和领域之中。著名教育家蔡元培曾经说：“凡是学校里所有课程，都没有与美育无关的。”在倡导素质教育的今天，审美教育是对学科教学的重要补充，审美教育可以使学生在接受知识的同时，受到美学的熏陶。因此，研究和挖掘物理学中的科学美，在物理教学中渗透审美教育，应逐渐成为广大的教学工作者和教育研究人员重视和探讨的教育改革问题。加强学生的审美教育，提高学生的综合素质和创新能力，把德、智、体、美、劳这几方面的教育工作有机结合起来，才能把学生培养成为时展所需要的高素质人才。
1 我国传统的物理教学模式的现状
在我国传统教学中，物理往往被视为专业性强的自然学科。物理学中的概念、定律、公式等具有深刻的理论性，他们往往用来解释与现实较远的概念性问题。因此，学生甚至教师都会对此望而生畏，学生当然对此敬而远之。其实，物理学中不仅有严谨的科学理论、纷繁的公式计算，换一种角度审视的时候，会突然发现物理学生僻的理论、公式中还充满了美好的人文价值，而且这些往往与生活、实践息息相关。因此，认识并发掘物理学中的美学特征、美学思想，在遵循教学规律、教学方法的前提下，多角度、广开思路使这种美学感悟融入到具体的教学中去，对促进学生树立正确的物理学习观念、培养物理学习兴趣具有重要意义。
2 物理学中蕴含的美学特征
物理学是研究物质运动的一般规律和物质的基本结构的科学。它揭示了自然界物质的存在、构成、运动及转化等规律，反映了自然界内在的本质的美。虽然物理学的研究范围极为广泛，物理规律极为复杂，但物理学者普遍认为，物理学中蕴含奇妙的美。哥白尼曾经说过：“在哺育人的天赋才智的多种多样的科学和艺术中，我认为首先应该用全副精力来研究那些与最美的事物有关的东西。”可见物理学与美有着密不可分的联系。结合美学的基本原则和科学美学的判断标准，可以从以下几方面来欣赏物理世界的美。

2.1 物理现象的真实美

在自然界中存在许多美的物理现象。例如，雨后天空中出现的彩虹和霓；荷叶上晶莹剔透的水珠；干涉条纹和衍射条纹；海市蜃楼；原子发射的线状光谱等等。虽然它们产生的物理原因各不相同，但都是自然界非常美的物理现象，这些现象与其它形式的美不同，它们的美具有真实性。借助望远镜可以看到星云呈现出奇美的螺旋形，可以看到双星迷人的色彩组合，可以看到无数的行星按照各自轨道运转。借助显微镜可以看到微观世界里令人惊叹的奇妙景象，各种晶体结构精巧美妙、巧夺天工……苏联物理学家曾这样写到：“我们具有利用最精密的仪器装备起来的第六感官，它在我们眼前揭示了不寻常的物质内部世界，以至于很难用我们的意识去领会。这种微观世界的美是童话故事所不能比拟的，因为这是真实的美。”

2.2 物理公式的简洁美

物理现象纷繁杂乱，通过创造性劳动，从中概括出简单明了而又规范和谐的物理公式，这就是一种科学美。科学创造的本身正是力图用一个凝练简洁的公式或规律去概括大量丰富的自然现象。例如，牛顿的万有引力定律公式，它概括了宇宙间一切有质量的物体之间都存在引力作用，并明确表述了力的大小与质量、距离之间的关系，这个科学公式体现了物理公式的简洁美，它带来令人神往的美感，使人认识到宇宙间万物存在的力的关系。从万有引力定律可以看出，公式美的重要原因是其成功的运用了“数学”，如电磁场的基本方程——麦克斯韦方程组，它确定了电荷、电流、电场、磁场的普遍联系，用完美而简洁的数学形式奠定了经典电动力学的基础。爱因斯坦的质能方程，形式简洁无比，但却成为指导人类进一步认识核反应规律和从核反应中去获得巨大能量的基础理论，其深刻的简洁美是毋庸置疑的。牛顿第二定律把宏观低速条件下各种机械运动的规律组成了一个秩序井然的集体。再如狄拉克方程、海森堡方程等等都是物理学理论架构的骨干。它们提炼了几个世纪的实验工作与唯象理论的精髓，达到了科学研究的最高境界。它们以极度浓缩的数学语言写出了物理世界的基本结构，这些简洁的公式都是以浩瀚的物质世界为背景的，是科学家在创造过程中使之得到统

一、从而显示出了简洁而和谐的美。

2.3 物理规律的对称美

对称性总是和美联系在一起，对称性思想已成为反映今天“自然科学时代的精神”的理论精华。在自然界，对称现象是一个很常见的现象，对称性分析能够把许多问题高度简化。但是，在这种现象的背后有着极为深刻的内涵，它导致物理学中一个非常深刻的重大发现，就是对称性和守恒律的内在联系。每一种对称性总伴随着一个守恒量：空间平移对称导致动量守恒；时间平移对称导致能量守恒；空间旋转对称导致角动量守恒；电荷共轭对称导致电源于：{#GetFullDomain}
量守恒；空间镜相对称导致宇称守恒……近50年来，粒子物理与场论飞速发展，对称性的指引在其中起了决定性的作用。在粒子物理中，物理学家根据对称性预言发现新粒子，正电子、欧米格负粒子和顶夸克等就是极好的例证。在场论中“对称决定相互作用”，杨振宁和米尔斯根据某种对称性提出了著名的杨一米尔斯场论，该理论的变换群决定了无质量的粒子（称为“规范玻”）的数目和性质，规范玻在粒子之间来回跳舞就产生了相互作用，不同的玻决定不同的相互作用，如光子决定电磁相互作用，W或Z玻决定弱相互作用，胶子决定强相互作用，据科学家推测引力相互作用是由引力子所决定的。物理规律的对称美已成为科学家研究物理理论的一个准则和依据。自然原则中的内在对称性也当之无愧的成为具有规范意义的美学标准。

2.4 物理理论的统一美

统一就是要求理论在不附加太多的基本假定的基础上，尽可能前后一致地解释更多的物理现象。如宏观物体的机械运动是各种各样的，牛顿力学却能把地上、天上的物体所有运动规律统一起来；麦克斯韦电磁理论把电、磁、光统一起来；爱因斯坦广义相对论把引力、时间、空间、物质统一起来；德布罗意关系将微观粒子的波动性与粒子性统一起来。众所周知，自然界普遍存在着4种力：强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用和引力相互作用，它们决定了现今自然界的各种物质运动。物理学的终极目标就是要将4种力统一成一种力，即所谓的大统一理论。如其所料，杨振宁与米尔斯发表了著名的杨一米尔斯场论，为攻进大统一理论的城堡打开了一个缺口，在此基础上，盖尔曼、格拉肖、萨拉姆和温伯格等人迅速建立了弱电统一理论，随后格拉肖、乔治等建立了强弱电统一理论。剩下的就是引力场与其它力之间的统一，这就需要科学家在今后的探索中去发现了。可见，物理事物千变万化、千姿百态，但是自然界是统一的，客观物理事物之间存在着内在的联系，也就使得物理理论存在统一美。
3 物理教学中实施美育的意义及措施
这里的美育，就是审美教育。一些学者把美育定义为一种高层次的积极情感，主要是一种愉悦身心、和谐自然的情感体验，是一个情感释放的过程。在遵循美学原则的基础上，将其渗透到具体的教学中，既兼顾科学知识的传递、发展，又能体现科学知识的人文关怀。当美育创造出和谐学习氛围时，学习者的心理会轻松，思维变得活跃，这种情感状态是有利于学习的最佳状态。在物理教学中实施美育应在遵循物理学教学规律、教学方法的前提下，结合物理教学目标，根据学生审美心理和生理特点，帮助学生欣赏物理科学美、理性美的意境和特征，增强学生学习物理的兴趣，调动其主动学习的积极性，培养学生的主动性和创造性。

3.1 通过实验教学，激发学习美的热情

物理学本身不是美学，但物理学富含美的素材。物理学中涉及到大量的物理现象和自然现象，无不体现物理科学的自然美。例如，除前面提到过的美的现象外，电子绕核运动、天体的和谐运动；结晶体的多样化、液体的表面张力；高压放电、摩擦起电、磁石吸铁、电磁感应；四季变更、风雨雷电的形成等等。以观察实验为基础的实验教学是最直接的让学生感受物理科学美的手段。物理教学中，教师可以采用物理实验这样直观的教学手段，创设美的教学环境，以渗透物理学中的科学美。另外，对那些物理实验中不能或不容易实现的实验现象和抽象的物理规律，教师则可以积极利用多样化电教手段，如幻灯、投影、录像、光碟、电脑、多媒体软件等，使多种多媒体教学形式融入课堂教学之中，利用各种计算机软件模拟详细的物理实验过程或物理规律演变，摆脱实验的约束性，增加实验的可见度，化抽象为形象，化繁琐摘自：毕业论文翻译www.618jyw.com
为简单，展示物理过程，使学生自然产生一个直观的感官记忆，这比死记硬背物理规律和定理要轻松和容易的多。尽量从现代日常生活中寻找物理现象，创设物理环境，让学生获得详实、直观、具体的感性美，使其积极投身到审美创造活动中，去体验和感受物理学中的美，是培养学生审美的根本途径。让学生感受物理现象就在身边，物理科学的自然美就在现实生活中，满足学生视觉上美的享受，激发起对未知世界的探求，提高学生的学习兴趣和热情，从而产生强大的学习动力，提高学习效率。

3.2 培养审美能力，形成科学的审美观

在教学中，教师的教学能否产生艺术效果，既取决于教师的教学艺术，也有赖于学生的艺术情趣。一个从未体验过科学美的人在学习科学理论时可能会觉得遇到的不过是一大堆枯燥无味的符号、公式和图表，毫无美感可言。正像一个毫无艺术素养的人听到旋律优美、节奏明快的音乐时会觉得那不过是叮叮咚咚的噪音；看到构图新颖、寓意深刻的绘画时会觉得那只是一些五颜六色的堆积罢了。因此，在教学过程中教师不但要传授物理规律，更要培养学生的科学审美观，丰富学生的想象力和创造力，塑造学生鉴赏美、挖掘美的能力。物理学原理体系的建立过程，就是物理学家们对自然界内容丰富的科学内涵和美学外延的认知过程，物理美的思想对物理原理和规律的发现具有十分重要的促进作用，所以许多物理学家不但注重发现物理规律而且还热烈追求其独特的科学美感，许多物理理论都是在这样的思想指导下提出来的。所以，在给学生传授物理知识的同时，物理教师应该通过各种方式竭力使学生去领略物理学的美和它的意义，应按照美的规律来传授知识，使学生在愉快的教学过程中陶冶情操，使他们受到震撼和感染，从而提高学生的审美能力，促进学生创造性思维的发展。一个精通教学艺术、讲究教学效果的教师在教学中一定会注重训练学生挖掘物理科学中美的能力。

3.3 运用物理学史，培养高尚的科学素养

物理学史是一部人类不断走向文明的发展史，展现了科学家探索自然奥秘的艰难历程，更为重要的是物理学家在不断追求真理的过程中体现了他们的高尚品质和值得后人学习的完美人格。每一个定理、定律背后都隐藏着科学家执着奋斗的故事，对事实的发现最后往往成为对美的追逐，成为推动物理学发展的动力，为物理学发展指明了方向。因此，物理学家生平事迹则成为一部绝好的美育教材。结合相关理论的发现背景，可以达到加深学习认识的目的。例如奥斯特发现了电能产生磁效应之后，法拉第坚信自然界是和谐统一的，他用十年的时间终于发现了电磁感应现象。通过对学生进行物理学史教育，教师向学生传递的不仅是一段历史，更重要的是科学家追求真理的精神，由此转化为教学之美，可以陶冶学生的情操，美化他们的心灵，使学生有所感悟，有所收获，润物细无声。
4 结束语
美国著名物理学家韦尔曾经说过，“我的工作总是力图把真和美统一起来。但当我必须从两者中挑选一个时，我总是选择美。”一个科学理论的成功与否，美学价值是重要的衡量标准之一，因为它反映该理论给原本混乱的东西带来了多少和谐。由历代物理学家所精心雕琢的物理学大厦，可谓是一座辉煌壮丽的科学殿堂，它集诸种基本形式美与内容美于一体，不仅向人们提供了对物质世界规律性的认识，同时也把一种令人心旷神怡的美景奉献给了人类。爱因斯坦认为美是探求理论物理学中一个重要的指导原则。对美的追求，如同对真的追求一样，是物理学家进行科学研究的目标。“美是智力的光辉。”这句拉丁格言深刻地反映了物理学和美学之间存在的内在统一性。正如诺贝尔物理学奖获得者阿尔分所说：“像画家运用色调，雕刻家利用石膏，音乐家通过音符来表达自己的见解和感受一样，科学家们是通过似乎是周围的浓缩物的公式和定理来表现自己的高水平的美感的。”因此，追求美正是物理科学理论不断向前发展的动力来源和研究方向。在当今素质教育的要求下，物理教学不能只偏重知识的传授，忽视审美能力的培养，教师应按照美的规律来传授知识，引导学生发现美、欣赏美、创造美，让物理教学充满艺术，使学生在轻松愉快的教学活动中以追求美而探索，在探索中创新，享受学习的乐趣。