本文摘要：物理學科事實上就是一門解釋物質(zhì)存在、構(gòu)成、運動及其轉(zhuǎn)化規(guī)律的一門科學.本篇物理學論文認為物質(zhì)世界是存在美學的，應(yīng)當結(jié)合歷史，發(fā)掘人文美，認識規(guī)律，啟蒙對稱美，概括經(jīng)驗，透視簡潔美，客觀辨證，展現(xiàn)理性美�？梢园l(fā)表物理學論文的期刊有《 數(shù)學物理
物理學科事實上就是一門解釋物質(zhì)存在、構(gòu)成、運動及其轉(zhuǎn)化規(guī)律的一門科學.本篇物理學論文認為物質(zhì)世界是存在美學的，應(yīng)當結(jié)合歷史，發(fā)掘人文美，認識規(guī)律，啟蒙對稱美，概括經(jīng)驗，透視簡潔美，客觀辨證，展現(xiàn)理性美�？梢园l(fā)表物理學論文的期刊有《數(shù)學物理學報》(雙月刊)創(chuàng)辦于1981年4月，是由中國科學院主管、中科院武漢物理與數(shù)學研究所主辦的綜合性學術(shù)刊物。辦刊宗旨：刊登最新科研成果、傳播國內(nèi)外學科信息、促進學術(shù)交流、提攜和培養(yǎng)學科新秀、推動理論向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，促進學科和國民經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展。本刊為《數(shù)學物理學報》中的A輯(中文版)雙月刊(B輯為英文版季刊)。
摘要:物理教學之美是科學美中的一部分，是物理學文化內(nèi)容美和科學形式美滲透的教學形式.在物理教學中，教師要靈活運用物理學之美去追求物理之真，不斷提高學生學習物理的興趣和培養(yǎng)學生的審美水平，激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維，提升其物理綜合能力.
關(guān)鍵詞:物理學;形式美;滲透
物質(zhì)世界的客觀存在是真與美的和諧統(tǒng)一，物理學家通常也是通過發(fā)現(xiàn)物質(zhì)世界的美來證實事實、總結(jié)規(guī)律.然而，在實際的物理教學中，教師往往忽略了物理學科的形式美，只是一味的向?qū)W生灌輸教材上的物理知識，從而導致學生因難以體會物理學中美的愉悅而將物理知識的學習當成是一項索然無味的學習任務(wù).鑒此情況，本文以物理學中的形式美為切入點，并重點論述了如何將其滲透至實際的物理教學活動中，旨在為后續(xù)的高中物理教學工作提供參考依據(jù).
一、結(jié)合歷史，發(fā)掘人文美
近代物理發(fā)展至今，經(jīng)過了一個漫長的發(fā)展過程，在這一過程中，無數(shù)熱愛物理的科學家們窮盡自己一生的精力與才華不斷地探知、論證全新的物理領(lǐng)域，而正是由于他們對于物理的執(zhí)著追求，才真正造就了我們現(xiàn)在所清晰存在的世界.由此可見，物理學科濃重的人文精神不應(yīng)被認知領(lǐng)域的物理定律而掩蓋.在教師的教學過程中，有選擇性地穿插一些物理學史，會讓略顯乏味的物理課堂鮮活起來，讓學生能夠充分領(lǐng)略物理學家們對于物質(zhì)世界清晰認識的執(zhí)著追求.教師在教授物理知識時，可以為學生講述自由落體理論的發(fā)展過程，從而進一步幫助學生樹立物理物理辨證觀.例如，教師在教授“自由落體運動”一課時可以先為學生介紹自由落體運動定律的發(fā)展歷史.落體理論最早是由古希臘物理學家亞里士多德提出，他認為物體從高空墜落的速度應(yīng)與物體本省的重力勢能成正比，而這一理論在當時也被冠以真理而沿用.直到16世紀，伽利略對這一觀點提出了異議，并進而假定:如果將兩個物體所受到的空氣阻力忽略不計，那么這兩個質(zhì)量不同的物體將以同樣的速度下落，并同時到達地面.為了論證這一觀點，伽利略與眾多擁護亞里士多德理論的學者共同來到比薩斜塔，將一個重100磅與一個重1磅的鐵球同時從塔頂拋下，而試驗的結(jié)果使得在場觀看的人們目瞪口呆，兩個鐵球出人意料地幾乎是平行地一齊落到地上，這就是著名的“比薩斜塔試驗”，也是推翻了沿用近兩千年的落體運動重要事實依據(jù).
二、認識規(guī)律，啟蒙對稱美
對于接觸物理較多的人群而言，他們對物理現(xiàn)象進行研究時，時常會沉浸在具有規(guī)律性變化特征的物理美學上.物理現(xiàn)象本身所具有的規(guī)律對稱性而產(chǎn)生的藝術(shù)美通常被稱為物理學的對稱之美，而學生若想感受到這種美，就必須先對物理規(guī)律形成一個初步的認識.而在對科學規(guī)律的認識過程中，物質(zhì)內(nèi)部的對稱性也能在一定程度上反映出物質(zhì)的規(guī)律.所以，物理對稱美的研究往往還能進一步推動物理科學的發(fā)展.在研究物理對稱美這一科學發(fā)展史上，畢達哥拉斯是最早提出對稱性這一物理審美標準，他認為，在所有的對稱圖形中，圓是最美的，圓點與圓周之間呈現(xiàn)出來的是絕對對稱、絕對和諧的狀態(tài).而他這一理論也一直影響者后續(xù)物理科學的發(fā)展.因此，教師在學生的學習過程中，更應(yīng)善于引導學生發(fā)現(xiàn)物理知識中所客觀存在的對稱美.例如，教師在教學“電荷的電場線分布”這一知識點時，教師就可以利用各種電荷的電場線之間的對稱規(guī)律來為學生詳細講解點電荷、同種電荷以及異種電荷之間的電場線分布情況.如此一來，原本枯燥乏味的理論現(xiàn)象就會轉(zhuǎn)化為學生感受物理對稱美的真實體驗.同時，磁體中磁感線的分布規(guī)律與平面鏡的成像規(guī)律相似的物質(zhì)空間對稱性的特點也應(yīng)該被教師深切融入至實際物理課程的內(nèi)容講解中，幫助學生將原本抽象的物理知識轉(zhuǎn)化為形象的圖像記憶.
三、概括經(jīng)驗，透視簡潔美
從本質(zhì)上說，物理的簡潔美主要是來自于自然界的基本發(fā)展規(guī)律，而對于自然界本身所具有的規(guī)律特性又具有相對簡潔的美感.物理學科的簡單性也只要是以簡潔美的主要形式體現(xiàn)，物理科學家們正是通過將復(fù)雜的事物進行一一分解，并根據(jù)以往對于自然界規(guī)律探索的經(jīng)驗而總結(jié)出嶄新的物理理想模型，最后再借助這些構(gòu)想出來的模型去形象的理解客觀存在的物質(zhì)世界.愛因斯坦認為，物理工作就是要先盡可能的從假說或設(shè)想出發(fā)，并將所有設(shè)想運用邏輯思維進行論證，最后再根據(jù)以存在的經(jīng)驗事實，概括總結(jié)出更為簡潔的物質(zhì)物理特性.例如，宇宙間所存在的作用力可以大致分為如下三種:強作用力、弱電作用力以及萬有引力，牛頓運動定律將宏觀低速條件下的各種機械運動規(guī)律歸結(jié)為一個簡單有序的集合;麥克斯韋方程組的提出則將復(fù)雜的電磁規(guī)律以簡潔的形式加以概括;量子力學理論則更是將抽象、微觀的例子運動以更加清晰、明了的形式出現(xiàn)在人們面前.在教師的實際教學過程中，對于物理科學的整體簡潔美決不可一掠帶過，這是由于物理的簡潔美不僅是建立在眾多物理科學的探究經(jīng)驗之上，更是因為當學生對物理的簡潔美的理解能更為深刻時，學生對于物理理論概念與相關(guān)物理規(guī)律的掌握就會變得更加便捷.例如，“溫度是決定一系統(tǒng)是否與其它系統(tǒng)處于熱平衡的物理量”、“力是一物體對另一物體的作用，它使受力物體改變運動狀態(tài)”，這些物理概念以準確、簡潔、的語言表達了物理科學的本質(zhì).此外，物理規(guī)律的表達也是在科學、準確的基礎(chǔ)上力求達到簡潔的美化目的，如開普勒在哥白尼的天文體系的基礎(chǔ)上以“恒量=R3/T2”這一簡明形式總結(jié)出了眾星繞日的運動規(guī)律，從而使得繁星浩瀚的太空圖景清晰地呈現(xiàn)在人們眼前.
四、客觀辨證，展現(xiàn)理性美
物理科學世界是千姿百態(tài)的，但作為物理科學論證的強大支撐，對物理科學的客觀辨證看待與理性認識才是物理知識學習的根本所在.與其他學科相比，物理學科更重視以實驗來論證并檢驗觀點，同時，在進行論證實驗時，物理所展現(xiàn)出來的理性美更是物理世界科學性與和諧性的真實體現(xiàn).作為客觀事物存在并反映出的物質(zhì)世界科學，物理學理論更多的是強調(diào)各種事物中所客觀存在的差異與矛盾統(tǒng)一，而要找出這種差異與矛盾，所依靠的恰恰是物理的理性之美.因此，在進行理論知識的教學基礎(chǔ)上，組織學生投身于物理科學實驗是高中階段物理知識系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分.而只有學生在試驗中達到對物理知識的理性認識，才進一步將物理學中的形式美滲透到物理教學過程中.例如，在教授學生“曲線運動”這一課程時，教師可以先讓學生自己運用控制變量法:將大小不同的球從不同的高度向下拋，分別記錄小球不同的水平平移距離，觀察其試驗結(jié)果的不同變化，并指導學生分析小球的下落時間與水平位移距離及下落高度之間的關(guān)系.在幫助學生確立了與試驗結(jié)果有關(guān)的試驗因素變化后，再指導學生將“S=vt，h=gt2/2”這兩個公式應(yīng)用于試驗設(shè)計，當?shù)贸鲈囼灲Y(jié)果后，在運用反推法以試驗結(jié)果論證相關(guān)的試驗條件.這樣一來，物理知識點的應(yīng)用就會在學生的實驗過程中直接被進一步強化，而物理科學的理性美也能展現(xiàn)得淋漓盡致.物理科學是一門集人文美、形式美與對稱美于一體的課程，在物理課程的教學過程中，教師對于物理知識的講解不能停留在表面的認知領(lǐng)域，而應(yīng)該將其本身所具有的形式美滲透至學生的學習過程中，盡可能給學生帶來美的感受，充分發(fā)揮物理科學的獨特魅力.總而言之，在物理教學中以美啟真，陶冶學生的思想情操，激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維，達到提升其物理綜合能力的目的.
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