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论中学物理教学中的美学教育 作者：刘晶珊 文章来源：本站 点击数：125 更新时间：09/10/2008 物理是研究自然界中物体运动变化规律的一门科学，是自然科学的一个重要组成部分，那么物理中蕴涵着美也是必然的。物理中的美是科学美的一部分，而科学美又不同于艺术美那么直观，不易为人们所理解，为揭示中学物理中的科学美，本文就根据科学美的一般范畴和领悟方法，做一抛砖引玉的浅论，主题是中学物理中的科学美及其在教育中的作用。 1、简洁美与深刻美 简洁美是以简单、洁净呈现其美感，简洁美是科学美的特征之一。著名物理学家爱因斯坦曾指出：“自然规律的简单性也是一种客观事实，而且正确的概念体系必须使这种简单性在主观方面和客观方面保持平衡。”所以，作为反映物体运动变化规律的物理来说，那种最简洁的物理理论最能给人以美的享受，物理美的简洁性并不是指物理内容本身简单，而是物理理论体系的结构和物理规律的数学表达形式简洁。物理概念和规律能客观地反映物质世界的属性及其运动变化规律，所以物理本身的内涵又具有深刻性。例如，爱因斯坦的质能方程E mc2，其反映的质量与能量之间的联系及其数学表达式简洁无比，但却成了指导了人们进一步对核反应规律的认识和从核反应中去获得巨大能量的基础理论，从这点讲又是深刻的。 在教学中，通过从核反应中原子核质量的变化并伴随释放或吸收巨大的能量，而原子核质量的变化与释放或吸收能量之间的关系却由E mc2这样简洁的关系式所描述，可使学生感悟到物理关系式的简洁美，再从正负电子相遇“湮灭”成光子，而光子即为能量，又能使学生体会到E mc2的深刻性和它描述的广泛性。同时还可以讲述由美籍华人科学家，诺贝尔奖获得者丁肇中参与研制的“阿尔法磁谱仪”搭乘美国“发现”号航天飞机进入了宇宙空间，进行探寻反物质的意义，按照相对论的观点，科学家认为，在我们生活的物质世界中，可能还存在有物质世界的孪生兄弟——反物质，正电子就是负电子的反电子，同样也有负原子核为正原子核的反原子核，由负原子核和正电子就构成了反物质的原子，正反两种物质相遇“湮灭”能放出巨大的能量，湮灭的质量与产生的能量间关系也为E mc2，这样的介绍可以使学生很好的理解科学美在理性与时间上的含义，可以使学生从科学美中简洁美和深刻美中进一步理解物理概念和规律，同时通过科学的审美观念也激发了学生学习物理的兴趣和积极性。 2、统一美与奇异美 大自然中的物体运动变化和现象是千姿百态，千变万化的，每一物体都有区别其它物体的特殊性，物理所研究的就是从这些不同事物运动变化的多样性中找出它们的内在联系和共性，通过这种联系和共性来构成一个统一的理论体系，这样就形成了既千变万化又和谐统一的结构美，这也是科学美中的多样性统一美。统一美是物理结构美的重要标志，在物理中一些表面看来不相同的概念、定理、定律，在一定的条件下可以处于一个统一的系统中，中学物理中这种多样性统一美的例子是很多的，例如，描述宏观物体机械运动的概念、定理、定律是各种各样的，表面并不相关，牛顿力学却能把地上的和天上的所有物体的机械运动的规律统一起来；麦克斯韦的电磁理论，又把表象完全不同的电、磁、光的运动统一了起来，所以牛顿力学理论和麦克斯韦的电磁理论都具有统一美。 统一美是物理研究与发现过程中所追求的，也是中学物理教学与学习的科学方向，在组织教学和指导学生学习时，通过研究系统的共性，把共性归纳成为简洁而深刻的统一形式，并启发学生去品味其中的美感，以培养学生的科学的审美观念。 自然界中的物体都有区别于其它物体的个性，这种个性往往闪烁着超群脱俗、不同凡响的奇异美，正如培根所说：“没有一个极美的东西不是在调和中有某种奇特！”科学的奇异美表现在两个方面，一是概念或结论的不同凡响、惊人骇世；二是其表达的神奇奥妙、令人折服，例如，E mc2告诉我们每单位物质都具有惊人的能量，而原子弹、氢弹则能释放出这种惊天地泣鬼神的能量，E mc2所表达的内涵就是如此的深刻，而形式又是这样的简洁，确给人以一种惊人骇世之感，这就是一种奇异美。 统一美是共性之美，奇异美是个性之美，这两种美交相互应，构成了整个物理体系的科学美。 在物理教学中，抓住物体了运动变化的某些个性，往往可以得到闪烁着奇异光彩的结论或方法。例如有这样一道高考题：一个质量为m，带有电荷-q的小物体，可在水平轨道Ox运动，O端有一与轨道垂直的固定墙，轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿Ox是正方向，如图所示，小物体以初速度v0从x0点沿Ox轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力f作用，f＜Eq；设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电量保持不变，求停止运动前所通过的总路程s。 此题若根据小物体每次与墙相碰后往返的路程来解，则面对的是一个等比数列的求和问题，虽然数列形式也是美的，但解法复杂；若注意摩擦力作功与路