初中物理学中的美学体验

2012版《义务教育物理课程标准》告诉我们,物理学是人类科学文化的重要组成部分,它科学地揭示了自然规律；同时也向我们展示了其发展历程中人类与自然科学的艺术魅力.这就要求我们一线教师在实践新课程理念的同时,还要探究学科内部的各种美学因素,以便在学科教学中运用审美观点,实施审美教育.物理之美,美不胜收,这主要体现在它的精神之美、自然之美、简洁美之美和对称之美.

一、物理学发展过程中的精神之美

由于人类对真理的不懈追求,在物理学发展过程中,涌现出一大批可歌可泣的卓越的物理学家.16世纪初,哥白尼与教会进行了坚持不懈的斗争,彻底的否定了托勒玫的“地心说”,在哥白尼临终前出版的《天体运行论》向世人描绘了一个全新的宇宙观,即以太阳为中心的“日心说”.正是由于哥白尼坚韧不拔的精神和对科学知识的执着追求,即使面临极端困难的生存环境,他也不退缩,潜心研究了三十多年,终于建立了传世之作“日心说”.在接下来的一段时间里,由于受到哥白尼的“日心说”的影响,让开普勒深切感受到“日心说”的美,毅然抛弃了从他的导师第谷布拉赫那里接受的“地心说”的观点.他说,他从灵魂的最深处,证明“日心说”是对的、真实的.再如,意大利天文学家布鲁诺,他为了捍卫和发展哥白尼的“日心说”,与当时处于统治地位的经院哲学和神学理论进行了争锋相对的斗争,在他的努力下,太阳中心说,这一崭新的理论很快在整个欧洲传播开来,也逐渐被人们所接受.也正是由于他批判、反对“地心说”和“神学思想”,1952年他不幸被捕入狱,最后被宗教以“异端”这一罪名,烧死在罗马广场.面对熊熊烈火,他毫不畏惧,拒不退步,用响彻云宇的宣言“火并不能把我征服”,向世人宣告了神学的毁灭和真理的永生.在人类历史的长河中,像布鲁诺这样的科学家,还有很多.他们成功的背后不知隐藏了多少不为人知、可歌可泣的感人故事.他们历经坎坷,有的为宣扬真理而与宗教势力不懈斗争；有的为国家的发展,远渡重洋,学成后历经磨难最终回国；有的为改变国家国防事业的落后面貌,献身报国的战斗精神,惊天地、泣鬼神.正是由于他们为真理奋斗终生的精神之美,成为我们人生道路上的榜样,也是我们教育教学工作中培养学生高尚情操的经典范例.

二、物理现象中的自然之美

初中物理中,涉及声、热、光、力、电、磁等各种物理现象.例如,热学中的物态之间的相互转化,光学中斗转星移、日夜轮回；电学中的万家灯火.它们因有序而变得更美；光的反射、折射、水中倒影、海市蜃楼、光的色散与日全食和月全食都有其奇异的自然之美.人类在研究物质结构方面创造的辉煌

成果,如卢瑟福的原子核式结构模型图就是美的精品（如图所示）.蒸汽机、电灯、、激光武器、人造地球卫星的发明,项项改进了人类生活,促进了人类生产、社会进步.“阿波罗”号首次登月成功,使人类千年的梦想“嫦娥奔月”变成了现实美谈,“神舟系列”、“天宫系列”飞船的成功巡天则实现了华夏儿女畅游太空的飞天梦.自然之美还包括物体的运动美,如直线运动所表现的刚性美、曲线运动的柔性美等自然之美.

三、物理规律的简洁之美

简洁美不是说越简单就越美,而是因为自然现象本是错综复杂的,由于我们的科学家用最精炼的语言,最少的符号,最简单的形式揭示了它们的规律,从而感觉美.简洁美是科学美的特征之一.正如著名的物理学家爱因斯坦所说：“真实的世界在逻辑上总是简单的.”因此,作为揭示物质运动变化规律和物质结构的物理学来说,那种最简单的物理规律和理论最能给人以美的享受.比如：对于物体的运动与其受到的力的关系,曾经困惑人类上千年,但当牛顿运动定律被发现以后,却又变得如此的简单明了；焦耳的焦耳定律：Q等于I2Rt形式非常简单,一看就懂,但内容却又极其丰富,为什么呢?那是因为焦耳用最精简、最准确的语言、用最少的符号,揭示了电流、电阻和通电时间之间的关系.所有的这些发现,都表现出了物理学科的简洁之美.因此,只要我们在教学中善于挖掘、勤于点拨,就一定会使学生在学习物理的过程中一直处于简洁之美的氛围当中.

四、物理图形的对称之美

翻开中学物理教科书,我们会发现好多跳动着的美的音符,其中就有因为对称而让人感到物理学科真的很美.如光的反射、天平平衡、简谐振动、通电螺线管周围的磁场分布和平面镜成像等（如图所示）.物理学之所以美,美就美在它能够体现出这门学科所具有的对称之美.也正是由于人类对美的追求是无止境、永不停息的,所以当教师给学生介绍并演示这些美好的、对称的物理现象时,定能激发学生学习的热情和求知.

综上所述,物理学科之美,在课堂教学中恰当运用,不仅可以激发学生的学习兴趣、提高学习效率,而且还能促进学生的创造性思维的发展.

（责任编辑易志毅）