如何发现物理学之美

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  教师应该充分的挖掘和研究教材,充分发挥它的美育功能,把其美的一面呈现给我们的学生,让学生在物理中欣赏美、享受美和追求美,促进他们对物理的学习动力,激发他们的学习热情,这是每一个物理教师必须面对的一个课题和挑战。
  一、物理之美,无处不在
  物理教育中更多的美学因素存在与物理本身的知识体系里,物理学反映的是科学的真,科学的真又表现出科学的美。物理学研究的对象是自然界的运动变化规律,因而物理知识首先便体现出与之相对应的自然美,如力学中的回音、共鸣、天体运动规律、波的图像;热学中的结晶体的多样化,水在不同温度下呈现出的水蒸气、水纹、雪花、冰块;光学中的光的色散、干涉和衍射图样,给人以美的享受。由于大自然的美妙神奇和物理学家对美的不断追求,物理知识体系中充满了形式美的因素,不胜枚举,先就其中主要形式叙述如下。
  1.简洁美
  简洁,给人以简单、明了、深远、有序的美感。例如,运动和力的关系,曾经困惑人类几千年,但一旦揭开其面纱,呈现出的关系却是“F=ma”,如此明了如此简单。又如爱因斯坦的质能方程,形式十分简单但是内容却是极其丰富——用最精练的语言最少的符号,揭示了奥秘无比的自然规律,所表达的简洁美令人叹为观止。
  2.和谐美
  作为客观物质世界反映的物理学理论也是和谐的、内在自洽的。物理学中的经典牛顿力学就体现出一种高度统一的和谐 。牛顿用归纳法获得了力学的有关基本概念和三大定律,又用演绎法从这些基本概念和定律出发,构建起整座和谐的科学大厦。而物理学中由物理概念、规律、公式这些抽象的方法去描述一个完整的、有序的、有规律的物理世界的完美和谐的图景,如振动图像、波动图像、气体性质图像、导体的伏安特性曲线、交流电的图像等,数不胜数,比比皆是。
  3.对称美
  对称美是指整体各部分之间的相称和对应,如空间上的和谐布局,时间上的节律协和。由于物理学揭示了自然界物质的存在、构成、运动极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。
  二、物理之美,给人启迪。
  科学美在物理教学过程中具有极其重要的作用,正如苏霍姆林斯基所强调的:“我一千次确信,没有一条富有诗意的感情的和審美的清泉,就不可能有学生的全面的智力发展。” “无不于智育作用中,含有美育之原素;一经教师之提醒,则学者自感有无穷之兴趣。”因此物理教育与教学的目的之一,应当让学生获得对科学美的审美能力,从而既有利于激发他们对物理科学的爱好,也有助于增长他们的创造发明能力。
  (1)教人求真
  在物理教学中,要帮助学生学习和树立辩证唯物主义的一些基本观点。如法拉第提出电荷,磁体周围存在着电场,磁场;赫兹用实验法证实了电磁波的存在,从而得出“场”是物质的一种表现形式。“作用力与反作用力”、“引力与斥力”等是辩证唯物主义中的“对立统一”的物理事实。物质的三态,全反射中的临界角,光电效应中的极限频率等体现了自然界中的量变引起质变,这些丰富的素材对培养学生的科学世界观的作用不可忽视。
  (2)教人求趣
  科学美能引起学生学习的兴趣,促进对知识的理解和掌握,减轻学生的心理压力和学习负担,提高效率。现代教学论告诉我们,学生是学习的主体,能否激发起学生的学习积极性是我们教学成败的关键。孔子曾说过:“知之者不如好之者,好知之不如乐知者。”科学史和教学史都证明,审美感成为构成意志行动的主要因素之一,是能够转化为探索未知世界的巨大动力的。科学家在研究自然、改造自然的过程中得到了乐趣,而他们能从中得到乐趣,那是因为它美。
  三、物理之美,传递“求真”“爱国”正能量
  物理学知识的形成过程就是科学精神的积淀过程。在物理教学过程中,教师应珍惜这一宝贵财富。物理学中的科学精神主要包括:崇尚科学,崇尚真理,热爱科学,热爱真理的精神;敢于怀疑,百折不挠积极进取的精神;勇于探索,坚持真理,实事求是,一丝不苟的精神;善于协调,团结合作的精神。科学态度教育是物理学教育的重要职能。在物理教学过程中,要注重展示科学的客观真实性,培养学生以实事求是为基础的科学求真精神。在实验教学时,要求学生充分尊重实验事实,向学生开展“实践是检验真理的唯一标准”的教育;要求学生按照一定的程序规范操作,有目的、有计划地观察实验现象,如实记录实验现象和数据,不弄虚作假、臆造事实。当实验现象与自己所学理论不相吻合时,更要认真分析、寻找原因,大胆质疑,培养一丝不苟的求实态度。同时,.我国在科学上所取得的巨大成就,是展现在学生面前的一卷爱国主义教育的诗篇。物理学史是一部科学发展的历史,其中蕴含着丰富的美育素材。在教学中,要不失时机地介绍我国古代科学家取得的科技成果,以及对世界文明史的贡献,介绍新中国成立以来,我国在社会主义建设和科学技术上取得的成绩,激发其民族自豪感,培养爱国主义情操,从而形成正确的立场和观点。
  总而言之,在物理教学过程中,不但应该重视物理的德育功能与智育功能,其中美育的在于使学生具有美的素养,由此升华而使之具有美的情操,有辨别真善美与假恶丑的能力,并且去为美好的明天、美好的生活而奋斗。
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