導語：中學物理美學滲透一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、物理學本身滲透著美學

愛因斯坦曾經描述說，物理學是至善至美的科學，他還特別把物理的美歸納為“簡單、和諧、完善、統一”。

（一）物理學發展史是一部美學發展史。在物理學發展的過程中，物理學家們探索物理學規律，總是一方面體現出對美的熱烈追求，另一方面體現出他們精神上的種種美德。正是由于他們在美學思想指導下，通過不懈的努力，才能取得一個個重大成果得以推動了物理學的發展。哥白尼、開普勒是帶著強烈審美意識探索自然規律的先驅者。哥白尼與托勒密地心說的決裂，就是有其執著追求美的因素，他深信完美的理論在數學上應該是“和諧與簡單”的。托勒密為了解釋天文觀測的現象，引入了許多“均輪”、“本輪”，使得天文理論既復雜又失洽。因此，在極端困難的條件下，哥白尼研究了三十多年，終于建立了不朽的日心說。后來，開普勒深切感受到日心說的美，不懈堅持幾十年的觀察，積累的大量的天文數字，提出行星運動的三定律來論述天體的運動是如此的簡單與和諧。物理學家根據世界的對稱性，通過預言、設想來推測未來事物的存在。“電可以生磁、磁可以生電”，法拉第經過十幾年的不懈努力實現了由“磁生電”的夢想。牛頓追求規律的統一，是他發現“萬有引力定律”的關鍵，他把天上的力學和地上的力學統一起來，實現了物理發展史上的第一次大綜合。每一位物理學家背后不知隱藏了多少可歌可泣、感人肺腑的故事。他們對自然科學美的追求，他們為真理奮斗不息的精神之美，都是我們的榜樣，也是在教學中培養學生高尚品質的典范，可以啟迪學生的智慧，引發學習興趣，激勵他們成功的意志。

（二）物理學規律的美學特征：物理學“是一門研究自然規律與秩序的學科，它探索物質和諧地存在與運動的根源”。楊振寧在《美和理論物理》一文中提出物理理學具有“物理現象之美”“理論描述之美”“理論結構之美”。也有不少物理學家認為，物理學的美學特征主要表現為“多樣統一美”“和諧奇異美”“簡潔明快美”等。對物理學的種種美學評估，只是攝入角度或提法上的不同，本質上都是揭示科學真與科學美的辯證關系。科學美是科學對象美與科學表現美的統一。下面，簡析物理學所體現的簡單美、對稱美、和諧美。1、簡單美物理學揭示自然界物質的存在、組成、運動及其轉化等規律的簡單性而產生美感，稱為物理學的簡單美。物理學的簡單美主要體現在物理學的理論和方法上。物理學家巧妙地從復雜的真實世界中，把研究對象抽象出最簡單的物理模型，諸如質點、理想彈簧振子、理想單擺、理想氣體、點電荷、光線、薄透鏡等等，以這些優美的理想模型概括出物質運動宇宙中紛亂的各種物體通過牛頓引入的質點概為一體，牛頓只用幾條簡單的定律就概括了物質世界紛繁的運動現象，麥克斯韋只用四個方程組就概括了復雜的電磁運動，量子力學理論使行蹤飄忽不定的微觀粒子眉目清晰等。這些都體現了物理學理論整體的簡潔美。物理理論的簡單美還體現在組成物理理論的物理概念和物理規律表達上，如“力是物體間的相互作用”、F=ma概括了牛頓運動第二定律等。還有在物理方法上如：理想化模型、理想化方法本身就是遵循簡單性原則。2、對稱美對稱現象是辯證法的生動體現，物理學揭示自然界物質的存在、構成、運動及其轉化等規律的對稱性而產生的美感，稱為物理學的對稱美。物理學的對稱美主要表現為時空對稱、數學對稱和抽象對稱。如杠桿的平衡、平面鐿成像、磁體的磁感線分布、電荷的正負、等量同種、異種電荷的電場線分布等表現了物質的直觀形象在空間上的對稱性；周期和頻率等體現出時間的對稱性；簡諧振動圖線、波動圖線的對稱性體現了數學圖形的對稱性。物理學還體現了抽象對稱性，即從一個概念、一個命題或一個理論中所反映出來的對稱性。較典型的例子是1905年愛因斯坦創立狹義相對論時，把伽利略的力學相對性原理作為基本假設，而在1916年創立廣義相對論時，把電磁理論中的洛侖茲不變性作為對稱性假設。正是這些抽象的對稱性思考，有助于解開宇宙密碼，推動物理學的進展。3、和諧美“和諧”是美學的一個重要法則。古希臘畢達哥拉斯學派認為，宇宙與數之間之所以美，是因為它們是和諧的。而物理學家認為，物質世界自身及物理理論的“統一”“對應”乃是宇宙和諧的反映。物理學龐大的知識體系，既遵循各自內在的規律，又相互聯系，構成一個統一體。例如，以運動定律和萬有引力定律的簡潔形式所表示的牛頓力學，把地上的力學與天上的力學統一了起來；優秀的麥克斯韋方程把電、磁、光統一為電磁場理論；而作為近代物理支柱的愛因斯坦相對論，又把牛頓力學與麥克斯韋電磁場理論統一了起來。而三大守恒定律（物質、能量、動量）乃是物質世界和諧性最完美的體現。宇宙、地球、分子、原子、核與粒子，就象交響樂團的各種配器，演奏出物質運動的雄渾主旋律；力學、熱學、電磁學、原子物理學之間相互滲透，還與其他學科形成了許多交叉學科，其節奏、韻律體現了層次和諧美。

二、如何在物理教育中滲透美學

中學物理教育不是美學專業課，但是可以要求物理教師應注重美學的滲透，即由教師根據學生的審美心理特點，在物理教育全過程中處處創設美的情境。

（一）盡可能創造美的物理學習環境。諸如在學校的教室、實驗室、張貼體現物理美的掛圖或者帶有哲理話語的物理學家頭像的掛圖，在學校科技櫥窗里展示優秀的物理實驗制作和報道最新物理學進展與物理學前沿的情況等。校園文化、校園美育氛圍，對學生審美情趣的導向和培育具有潛移默化的作用。另外，可以創設開放性實驗室，以培養學生的物理學創造性思維，在課外活動時開設有關物理美講座等。

（二）物理課堂上的教學活動是滲透美學的最重要場所。

1、從教材中挖掘出物理現象美的素材，培養學生審美能力。“色”。如：白光通過三棱鏡發生色散現象，七色光在學生眼里新奇而美麗。“聲”。如聲音的共鳴、回音壁的聲學現象等表現出來的奇異性；再如“聞其聲不見其人”的現象，正好說明聲與光的不同特性。在中學物理教學中，經常帶領學生在和諧奇異的百花園里漫游，既可以培養學生的審美能力也可以激發他們沿著科學的艱險道路去探索真理的熱情。2、采取多樣的教學方法，使探究過程具有美感。如：類比教學法。在高中教學中，當我們給學生講清了勻速運動的速度公式v=（s2-s1）/t后，再講勻加速運動公式a=（v2-v1）/t時，通過類比，著重講清二公式中各對應物理量的物理概念的差異，明顯地降低教學難度，加深學生對速度和加速度概念的理解。如：對比教學法。在初中教學中，對真空不能傳聲和光在真空中速度最快等進行對比。這類比較的方法使學生對物理現象和規律的異同認識深刻。3、講故事能創設美的情境。中學物理教材中有大量的物理學史素材，我們在介紹物理知識的同時向學生展示科學家的拼搏精神，揭示物理學家的人性之美、至善之美，以美感人、以美育人。居里夫人不惜用兩年多的時間研制鈾鹽，并提煉出放射性元素，她為了紀念自己的祖國把其中一種元素命名為釙。她在功名成就的情況下，依然保持著不折不撓的獻身精神和愛國主義精神；布拉特為了證實盧瑟福人工核轉變實驗中發現的質子，從拍攝的兩萬多張照片的四十多萬條徑跡中找到了八條分叉。這種不畏艱難、治學嚴謹的精神，使學生知、情、感、意、行得到美的升華，使學生學到物理知識的同時，得到情操上的熏陶，心靈上的啟迪。從而使學生的審美能力得到提高。總之，物理學里處處滲透著美學，中學物理學中蘊含了豐富的美學素材。教師教學中向學生展示物理科學的美，培養學生的審美能力，能大大激發學生學習的興趣，有助于提高學生的整體素質，科學素養和審美能力。

作者：何倩工作單位：武漢市第六中學