探讨高中物理教学中的美学

【摘要】物理现象和规律充满美感，在物理教学中渗透美学教育可以培养学生的审美观，使学生具有良好的审美能力，从而激发起学生对美的追求，身心得到健康和谐发展；可以激发学生学习物理的兴趣，增强学生的强烈求知欲；减轻学生心理压力和学习负担，提高学习效率；可以促进学生对知识的理解与掌握，促进学生创造性思维的发展。

【关键词】物理教育；美学

笔者认为物理学既是一门自然科学，又是一门美学，许多物理现象和规律充满美感，在物理教学中渗透美学教育，可以培养学生的审美观，使学生具有良好的审美能力，从而激发起学生对美的追求，身心得到健康和谐发展；可以激发学生学习物理的兴趣，增强学生的强烈求知欲；可以减轻学生心理压力和学习负担，提高学习效率；可以促进学生对知识的理解与掌握，促进学生创造性思维的发展，起到“以美启真”的作用。

自然界是美的，作为研究自然，涉及人与自然之间关系、揭示自然奥秘的物理科学也是美的。物理的科学美在于它是建立在自然美的基础上，揭示了大自然的隐含真理，在于它发现了大自然的和谐和统一，发现了大自然的对称和守恒，在于它用最简单的语言描述了大自然遵循的规律、更在于人类在物理科学美思想的指导下推动了物理学的发展。

笔者认为物理学发展史是一部美学发展史，许多物理学家在科学美思想指导下，通过不懈的努力，才推动了物理学的发展。

物理学中的美学特征：简单深刻、对称守恒、统一和谐。在物理教学中应有意识地渗透美学思想教育，让学生在学习物理的同时体验科学美、欣赏科学美并能在科学美思想的指导下进行创新活动。

一、物理学中简单深刻美

在一个艺术家眼里简单是一种美。自然现象错综复杂，物理学揭示自然界物质的存在、组成、运动及其转化等规律的简单性而产生美感，称为物理学的简单美。物理学的简单美主要体现在物理学的理论和方法上。宇宙中纷乱的各种物体通过牛顿引入的质点统为一体，牛顿只用几条简单的定律就概括了物质世界纷繁的运动现象，又如能量的转化和守恒定律反映了各种不同形式的能量的转化，麦克斯韦电磁方程组将复杂的电磁现象统一其中，爱因斯坦相对论中的基本原理简单凝练，但其中内涵确是丰富而深刻的。这些都体现了物理学理论整体的简单深刻美。

二、物理学中的对称守恒美

对称现象是辩证法的生动体现，物理学揭示自然界物质的存在、构成、运动及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。对称是自然界中广泛存在的也是人们很乐于接受的一种美学形式，物理学在对自然的表述中处处显现出了这种对称的美：引力和斥力，“电生磁”与“磁生电”，粒子与反粒子，物质与反物质、圆孔或单缝衍射图样的对称、无限长直导线周围磁场的轴对称等等。物理定律对某种规范变换的不变性、守恒性更是贯穿于整个物理学的一种对称形式，物理学中有许多守恒定律如：动量守恒、机械能守恒等等。实际上，对称性和守恒性已经成为当代物理学家研究物理理论的一种方法。

三、物理学中的统一和谐美

物质是多样又是统一的。物理规律的多样统一性而产生的美感称为物理学的统一美。物理理论的和谐统一美实际上是自然界和谐统一美的理论形态。如德布罗意将微观粒子的波动性与粒子性统一起来，麦克斯韦电磁场理论把电学、磁学、光学统一了起来，爱因斯坦的相对论把时间、空间、物质和运动统一起来，把经典物理学都包容在他的理论框架之内，创造了程度更高范围更大的和谐统一理论。

四、物理学家与美学思想

翻开中学物理课本，有精美的彩色照片，有长征火箭、通信卫星、光导纤维、核电站防波堤、正负电子对撞机等，这是人类对自然美的追求和创造的结果，是无数科学家毕生奉献的结晶。哥白尼用毕生心血追求太阳系的结构美，直到临终前才发表了划时代的不朽著作《天体运动论》，爱因斯坦几乎把后半生的近四十年全部科学创造精力都致力于统一场论的漫长探索，以追求物理学至高无上的统一美。世界著名物理学家狄拉克认为：让一个方程具有美感要比符合实验更为重要。法国科学家彭加勒曾说：“科学家研究自然，是因为他从中能得到乐趣，他之所以能得到乐趣，是因为她美”。著名物理学家杨振宁曾经说过：“物理学的原理有它的结构，这个结构有它的美跟妙的地方，而各个物理学工作者对于这个结构的不同的美跟妙的地方的感受，有不同的了解，因为大家有不同的感受，所以每一个工作者会发展他自己独特的研究方向跟研究方法，形成他自己的风格。”许多著名的物理学家都有感知美的奇异本领，美学思想在许多物理学家创立与评价物理学理论时起着重大的启发与指导作用。追溯人类科学源头，科学美始终被作为一种人文理想而追求，成为科学家们献身科学、潜心研究的直接动力之一。

要通过科学家奉献精神的介绍，激发起学生对美的追求，激发起学生的强烈求知欲。要向学生进一步指出：物理学之所以发展就在于不断地推陈出新，以美的规律代替不美的错误理论，把缺乏美感的理论改造为充满美感的理论。托勒密的地心学说之所以被抛弃，就在于不恰当地将所有天体的运动强加在围绕地球的圆轨道上，给人一种不协调的感觉，能的转化和守恒定律之所以能久经考验而成为一条永恒的真理，就在于它用最简单的语言描述了自然界一切物质的运动规律。

因此，物理学本身就是一门美的科学，在物理教学中若能有意识地挖掘物理科学美的因素，对学生进行科学美的审美教育，不但能使学生更好地掌握物理学的真谛，而且能使学生在受教育的同时体验美、享受美，把学习作为一种高级的审美活动，充分发挥学习的主动性和积极性，实现真正意义上变被动的学习为主动的学习，发挥学生的主体作用。

（作者单位：江苏省淮安市建筑工程学校）