本文摘要：物理學(xué)科事實(shí)上就是一門解釋物質(zhì)存在、構(gòu)成、運(yùn)動(dòng)及其轉(zhuǎn)化規(guī)律的一門科學(xué).本篇物理學(xué)論文認(rèn)為物質(zhì)世界是存在美學(xué)的，應(yīng)當(dāng)結(jié)合歷史，發(fā)掘人文美，認(rèn)識(shí)規(guī)律，啟蒙對(duì)稱美，概括經(jīng)驗(yàn)，透視簡(jiǎn)潔美，客觀辨證，展現(xiàn)理性美。可以發(fā)表物理學(xué)論文的期刊有《 數(shù)學(xué)物理
物理學(xué)科事實(shí)上就是一門解釋物質(zhì)存在、構(gòu)成、運(yùn)動(dòng)及其轉(zhuǎn)化規(guī)律的一門科學(xué).本篇物理學(xué)論文認(rèn)為物質(zhì)世界是存在美學(xué)的，應(yīng)當(dāng)結(jié)合歷史，發(fā)掘人文美，認(rèn)識(shí)規(guī)律，啟蒙對(duì)稱美，概括經(jīng)驗(yàn)，透視簡(jiǎn)潔美，客觀辨證，展現(xiàn)理性美。可以發(fā)表物理學(xué)論文的期刊有《數(shù)學(xué)物理學(xué)報(bào)》(雙月刊)創(chuàng)辦于1981年4月，是由中國(guó)科學(xué)院主管、中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所主辦的綜合性學(xué)術(shù)刊物。辦刊宗旨：刊登最新科研成果、傳播國(guó)內(nèi)外學(xué)科信息、促進(jìn)學(xué)術(shù)交流、提攜和培養(yǎng)學(xué)科新秀、推動(dòng)理論向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，促進(jìn)學(xué)科和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展。本刊為《數(shù)學(xué)物理學(xué)報(bào)》中的A輯(中文版)雙月刊(B輯為英文版季刊)。
摘要:物理教學(xué)之美是科學(xué)美中的一部分，是物理學(xué)文化內(nèi)容美和科學(xué)形式美滲透的教學(xué)形式.在物理教學(xué)中，教師要靈活運(yùn)用物理學(xué)之美去追求物理之真，不斷提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和培養(yǎng)學(xué)生的審美水平，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提升其物理綜合能力.
關(guān)鍵詞:物理學(xué);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(xué)家通常也是通過(guò)發(fā)現(xiàn)物質(zhì)世界的美來(lái)證實(shí)事實(shí)、總結(jié)規(guī)律.然而，在實(shí)際的物理教學(xué)中，教師往往忽略了物理學(xué)科的形式美，只是一味的向?qū)W生灌輸教材上的物理知識(shí)，從而導(dǎo)致學(xué)生因難以體會(huì)物理學(xué)中美的愉悅而將物理知識(shí)的學(xué)習(xí)當(dāng)成是一項(xiàng)索然無(wú)味的學(xué)習(xí)任務(wù).鑒此情況，本文以物理學(xué)中的形式美為切入點(diǎn)，并重點(diǎn)論述了如何將其滲透至實(shí)際的物理教學(xué)活動(dòng)中，旨在為后續(xù)的高中物理教學(xué)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(guò)了一個(gè)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程，在這一過(guò)程中，無(wú)數(shù)熱愛(ài)物理的科學(xué)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(duì)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(jiàn)，物理學(xué)科濃重的人文精神不應(yīng)被認(rèn)知領(lǐng)域的物理定律而掩蓋.在教師的教學(xué)過(guò)程中，有選擇性地穿插一些物理學(xué)史，會(huì)讓略顯乏味的物理課堂鮮活起來(lái)，讓學(xué)生能夠充分領(lǐng)略物理學(xué)家們對(duì)于物質(zhì)世界清晰認(rèn)識(shí)的執(zhí)著追求.教師在教授物理知識(shí)時(shí)，可以為學(xué)生講述自由落體理論的發(fā)展過(guò)程，從而進(jìn)一步幫助學(xué)生樹(shù)立物理物理辨證觀.例如，教師在教授“自由落體運(yùn)動(dòng)”一課時(shí)可以先為學(xué)生介紹自由落體運(yùn)動(dòng)定律的發(fā)展歷史.落體理論最早是由古希臘物理學(xué)家亞里士多德提出，他認(rèn)為物體從高空墜落的速度應(yīng)與物體本省的重力勢(shì)能成正比，而這一理論在當(dāng)時(shí)也被冠以真理而沿用.直到16世紀(jì)，伽利略對(duì)這一觀點(diǎn)提出了異議，并進(jìn)而假定:如果將兩個(gè)物體所受到的空氣阻力忽略不計(jì)，那么這兩個(gè)質(zhì)量不同的物體將以同樣的速度下落，并同時(shí)到達(dá)地面.為了論證這一觀點(diǎn)，伽利略與眾多擁護(hù)亞里士多德理論的學(xué)者共同來(lái)到比薩斜塔，將一個(gè)重100磅與一個(gè)重1磅的鐵球同時(shí)從塔頂拋下，而試驗(yàn)的結(jié)果使得在場(chǎng)觀看的人們目瞪口呆，兩個(gè)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(yàn)”，也是推翻了沿用近兩千年的落體運(yùn)動(dòng)重要事實(shí)依據(jù).
二、認(rèn)識(shí)規(guī)律，啟蒙對(duì)稱美
對(duì)于接觸物理較多的人群而言，他們對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行研究時(shí)，時(shí)常會(huì)沉浸在具有規(guī)律性變化特征的物理美學(xué)上.物理現(xiàn)象本身所具有的規(guī)律對(duì)稱性而產(chǎn)生的藝術(shù)美通常被稱為物理學(xué)的對(duì)稱之美，而學(xué)生若想感受到這種美，就必須先對(duì)物理規(guī)律形成一個(gè)初步的認(rèn)識(shí).而在對(duì)科學(xué)規(guī)律的認(rèn)識(shí)過(guò)程中，物質(zhì)內(nèi)部的對(duì)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(duì)稱美的研究往往還能進(jìn)一步推動(dòng)物理科學(xué)的發(fā)展.在研究物理對(duì)稱美這一科學(xué)發(fā)展史上，畢達(dá)哥拉斯是最早提出對(duì)稱性這一物理審美標(biāo)準(zhǔn)，他認(rèn)為，在所有的對(duì)稱圖形中，圓是最美的，圓點(diǎn)與圓周之間呈現(xiàn)出來(lái)的是絕對(duì)對(duì)稱、絕對(duì)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(xué)的發(fā)展.因此，教師在學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程中，更應(yīng)善于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理知識(shí)中所客觀存在的對(duì)稱美.例如，教師在教學(xué)“電荷的電場(chǎng)線分布”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，教師就可以利用各種電荷的電場(chǎng)線之間的對(duì)稱規(guī)律來(lái)為學(xué)生詳細(xì)講解點(diǎn)電荷、同種電荷以及異種電荷之間的電場(chǎng)線分布情況.如此一來(lái)，原本枯燥乏味的理論現(xiàn)象就會(huì)轉(zhuǎn)化為學(xué)生感受物理對(duì)稱美的真實(shí)體驗(yàn).同時(shí)，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(duì)稱性的特點(diǎn)也應(yīng)該被教師深切融入至實(shí)際物理課程的內(nèi)容講解中，幫助學(xué)生將原本抽象的物理知識(shí)轉(zhuǎn)化為形象的圖像記憶.
三、概括經(jīng)驗(yàn)，透視簡(jiǎn)潔美
從本質(zhì)上說(shuō)，物理的簡(jiǎn)潔美主要是來(lái)自于自然界的基本發(fā)展規(guī)律，而對(duì)于自然界本身所具有的規(guī)律特性又具有相對(duì)簡(jiǎn)潔的美感.物理學(xué)科的簡(jiǎn)單性也只要是以簡(jiǎn)潔美的主要形式體現(xiàn)，物理科學(xué)家們正是通過(guò)將復(fù)雜的事物進(jìn)行一一分解，并根據(jù)以往對(duì)于自然界規(guī)律探索的經(jīng)驗(yàn)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(lái)的模型去形象的理解客觀存在的物質(zhì)世界.愛(ài)因斯坦認(rèn)為，物理工作就是要先盡可能的從假說(shuō)或設(shè)想出發(fā)，并將所有設(shè)想運(yùn)用邏輯思維進(jìn)行論證，最后再根據(jù)以存在的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，概括總結(jié)出更為簡(jiǎn)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(qiáng)作用力、弱電作用力以及萬(wàn)有引力，牛頓運(yùn)動(dòng)定律將宏觀低速條件下的各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律歸結(jié)為一個(gè)簡(jiǎn)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(jiǎn)潔的形式加以概括;量子力學(xué)理論則更是將抽象、微觀的例子運(yùn)動(dòng)以更加清晰、明了的形式出現(xiàn)在人們面前.在教師的實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，對(duì)于物理科學(xué)的整體簡(jiǎn)潔美決不可一掠帶過(guò)，這是由于物理的簡(jiǎn)潔美不僅是建立在眾多物理科學(xué)的探究經(jīng)驗(yàn)之上，更是因?yàn)楫?dāng)學(xué)生對(duì)物理的簡(jiǎn)潔美的理解能更為深刻時(shí)，學(xué)生對(duì)于物理理論概念與相關(guān)物理規(guī)律的掌握就會(huì)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(duì)另一物體的作用，它使受力物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”，這些物理概念以準(zhǔn)確、簡(jiǎn)潔、的語(yǔ)言表達(dá)了物理科學(xué)的本質(zhì).此外，物理規(guī)律的表達(dá)也是在科學(xué)、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上力求達(dá)到簡(jiǎn)潔的美化目的，如開(kāi)普勒在哥白尼的天文體系的基礎(chǔ)上以“恒量=R3/T2”這一簡(jiǎn)明形式總結(jié)出了眾星繞日的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而使得繁星浩瀚的太空?qǐng)D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(xué)世界是千姿百態(tài)的，但作為物理科學(xué)論證的強(qiáng)大支撐，對(duì)物理科學(xué)的客觀辨證看待與理性認(rèn)識(shí)才是物理知識(shí)學(xué)習(xí)的根本所在.與其他學(xué)科相比，物理學(xué)科更重視以實(shí)驗(yàn)來(lái)論證并檢驗(yàn)觀點(diǎn)，同時(shí)，在進(jìn)行論證實(shí)驗(yàn)時(shí)，物理所展現(xiàn)出來(lái)的理性美更是物理世界科學(xué)性與和諧性的真實(shí)體現(xiàn).作為客觀事物存在并反映出的物質(zhì)世界科學(xué)，物理學(xué)理論更多的是強(qiáng)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(jìn)行理論知識(shí)的教學(xué)基礎(chǔ)上，組織學(xué)生投身于物理科學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中階段物理知識(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分.而只有學(xué)生在試驗(yàn)中達(dá)到對(duì)物理知識(shí)的理性認(rèn)識(shí)，才進(jìn)一步將物理學(xué)中的形式美滲透到物理教學(xué)過(guò)程中.例如，在教授學(xué)生“曲線運(yùn)動(dòng)”這一課程時(shí)，教師可以先讓學(xué)生自己運(yùn)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(yàn)結(jié)果的不同變化，并指導(dǎo)學(xué)生分析小球的下落時(shí)間與水平位移距離及下落高度之間的關(guān)系.在幫助學(xué)生確立了與試驗(yàn)結(jié)果有關(guān)的試驗(yàn)因素變化后，再指導(dǎo)學(xué)生將“S=vt，h=gt2/2”這兩個(gè)公式應(yīng)用于試驗(yàn)設(shè)計(jì)，當(dāng)?shù)贸鲈囼?yàn)結(jié)果后，在運(yùn)用反推法以試驗(yàn)結(jié)果論證相關(guān)的試驗(yàn)條件.這樣一來(lái)，物理知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用就會(huì)在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中直接被進(jìn)一步強(qiáng)化，而物理科學(xué)的理性美也能展現(xiàn)得淋漓盡致.物理科學(xué)是一門集人文美、形式美與對(duì)稱美于一體的課程，在物理課程的教學(xué)過(guò)程中，教師對(duì)于物理知識(shí)的講解不能停留在表面的認(rèn)知領(lǐng)域，而應(yīng)該將其本身所具有的形式美滲透至學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程中，盡可能給學(xué)生帶來(lái)美的感受，充分發(fā)揮物理科學(xué)的獨(dú)特魅力.總而言之，在物理教學(xué)中以美啟真，陶冶學(xué)生的思想情操，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，達(dá)到提升其物理綜合能力的目的.
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