高中物理教学中的美学教育

吕玲

【摘 要】本文论述在高中物理教学中实施美学教育的策略，提出在物理史中探究精神美、在物理现象中发现自然美、在物理规律中发现规律美等教学建议，以提高高中生的物理学科素养以及美学素养。

【关键词】高中物理 美学教育 实施策略

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2021）18-0137-03

“生活中并不缺少美，而是缺少发现美的眼睛。”这句话放在物理教学中同样适用。物理是一门自然科学领域的基础课程，学习高中物理课程，旨在帮助学生从物理学的视角去认识自然、理解自然，构建关于自然界的物理图景，使学生在这个过程中学会科学的研究方法，养成科学的思维习惯。物理知识隐含着各种各样的美，在高中物理教学中实施美学教育，不仅能激发学生学习物理的兴趣，让学生转变观念，从过去认为物理课枯燥乏味到觉得物理生动有趣，这一转变促进了学生对物理知识的理解和应用。更重要的是，教师通过在教学中向学生渗透美学教育，学生学会用美的眼光看待万事万物，真正地体验科学的美，欣赏科学的美，并能在美学的思想下理解物理，学好物理。笔者在多年的教学实践中，不断挖掘物理与美学的素材，在物理教学中实施美学教育，以此来感化、激励学生，以提升学生的物理学科素养以及美学素养。

一、在物理史中探究科学精神美

一般认为物理学的发展从古希腊时期开始萌芽，但严格来说，真正意义上的物理学的建立还是在17、18世纪。尽管物理学的历史只有三百多年，但是却有无数的物理学家留下了他们辉煌的痕迹。他们在黑暗中探索的艰辛过程，体现了为真理奋斗不息的精神之美。因此，笔者在教学时，每每碰到新出现的物理学家的名字，都会用一定的时间给学生讲述这些物理学家的故事。

如笔者在教学人教版高中物理（必修一）《伽利略对自由落体运动的研究》这一课时，笔者通过故事导入的方式，首先给学生讲述伽利略的故事。从接触物理开始，学生就已经对伽利略这个名字不陌生，如果教师再讲述一些过去常讲以及课本上已经呈现的关于伽利略的故事，就容易使学生感到腻烦，反而无法激发学生的注意力。这就要求教师必须在课前做好搜集材料的准备，必须要找到一些有别于一般读物上讲述的耳熟能详的故事。笔者的做法是，首先利用一个简短的纪录片抓住学生的注意力。这个纪录片讲述了伽利略除了对物理学发展做出了伟大的贡献，还在数学、天文等方面也有卓越成就。晚年的伽利略因为发表支持哥白尼学说的书而遭到迫害，入狱后不久又被迁往受监视的小屋渡过9年的忧苦生活，最终孤独病逝。笔者挑选的纪录片讲述语言精炼，且史料丰富，能够让学生从声音、画面中更直观地感受伽利略为人类的物理学发展做出的难以估量的貢献。不仅如此，学生还能从多维度深入了解这个伟大的科学家，明白伽利略在物理学甚至是天文、数学等方面的伟大贡献。笔者的本意是让学生从伽利略的故事中学习他为了追求科学真理，不惜挑战权威的勇气，这种精神之美值得高中生学习，并以此培养学生崇尚科学、热爱科学的精神。

在物理教材中，类似的物理学家还有很多，如笔者在教学“万有引力”的相关内容时，给学生讲述了哥白尼、布鲁诺等人的故事。布鲁诺写了多本著作，更进一步发展了哥白尼的宇宙结构模型，指出“太阳也只是千千万万个普通行星之一而非宇宙中心”，因此被罗马教廷的宗教裁判所迫害而逃亡各地15年，最终在威尼斯被捕，但是8年的监狱生活并没有使他意志消沉。为了让学生更加了解这些物理学家的精神美，笔者为学生提供了这些名人的传记让大家阅读，此外，在课余时间还会组织学生一起观看讲述这些伟人的纪录片，加深学生对科学家们的认识和了解。这些物理学家们不惜以生命为代价，为科学真理奋斗不息，是物理学中最美的精神。

二、在物理现象中发现自然美

学习物理，是为了更好地认识自然，理解自然。在学习物理过程中，我们不难发现，物理现象呈现的状态常常蕴含美。首先是状态美。中学阶段，学生会接触到力、声、热、光、电、磁等物理知识，这些物理知识所产生的物理现象展示了大自然的美妙与百态。如学生学习了地球公转自转的知识后，笔者会引导学生去感受习以为常的春夏秋冬四种季节形态，引导学生成为热爱生活的人。又如在讲述晶体与非晶体的内容时，笔者通过PPT给学生展示自然界中存在的各式各样美丽的晶体，学生在感叹自然界的鬼斧神工之后，笔者引导学生了解不同晶体的结构，让学生明白晶体的结构是一种非常有序的、和谐的结构，它们总是由若干平面围成的多面体，它们具有规则的外形，且各个几何平面之间的夹角总是固定不变的。通过引导学生欣赏晶体的美，让学生感受物理的奇妙，加深学生对该知识点的理解和记忆。这个过程对学生来说，不仅是学习知识，也是一种快乐的体验。还有光的折射与倒影、光的折射与海市蜃楼、光的色散与彩虹等，这些存在我们身边的大自然的美，无不与物理息息相关。

其次是和谐美。自然界本身就是一个和谐的整体，万事万物都呈现出和谐之美。而作为自然学科之一的物理学，自然也存在着和谐美，它是揭示自然界物质的存在、组成、运动及其转化等规律整体上的和谐而产生的美感。如在宇宙中，各种星系、各种天体尽管各有各的轨迹，每时每刻都在进行着复杂的运动，但放在太空这个整体中，各种星体的运行轨道又是有规则的：月球一边自转，一边绕地球公转，旋转的速度和轨道也几乎没有差错，宇宙太空各天体的运动配合得如此默契和谐，这就是一种和谐之美。在教学带电粒子在磁场中的运动等相关知识时，笔者通过视频讲解等方式，给学生呈现了带电粒子在磁场中的受力特点，以及带电粒子在匀强磁场中的运动规律：若带电粒子沿着磁场方向射入磁场，即粒子速度方向与磁场方向平行，那么带电粒子在磁场中将以速度v做匀速运动;弱带电粒子的速度与方向与匀强磁场方向垂直，那么带电粒子在匀强磁场中以入射速度v做匀速圆周运动。通过给学生展示带电粒子的运动规则，学生能够充分感受到物理学中的和谐美。

三、在物理规律中发现规律美

物理规律当中有非常多的美学。首先是物理规律的简洁美。虽然自然界是复杂多变的，但是科学家们通过毕生的努力探索，研究出了探究世界的方法以及自然界的规律，而这些方法和规律，科学家们通常用最简洁的方式来表达，有时是精炼的语言，有时是最少的符号等。

在高中阶段，学生接触的物理知识有不少规律和法则是通过简洁的数学表达式来呈现的。如运动和力的关系。笔者在教学牛顿第二定律的相关知识时，就让学生体会了“F=ma”简洁美背后的力量。过去，运动和力的关系，曾经困惑人类几千年，直到牛顿第二定律的出现，一切才有了完美的解释。笔者用一个生活中的例子来解释这个简简单单的表达式所传递的简洁美。

以棒球棍打蚊子为例子，棒球棍可以用来防身，击打在人身上会给人体造成很大的伤害，但是用它来打蚊子，却很难将蚊子打死。如何解释这一现象？用牛顿第二定律即可。假设一只蚊子的质量为5mg，挥舞棒球棍的速度假设为80m/s，蚊子在被棒球棍击中前，在空中挥舞的速度可以忽略不计，蚊子被棒球棍击中的瞬间，在0.04s内加速到与棒球棍相同的速度，加速过程近似看做匀加速，请学生估算，此时，棒球棍对蚊子的作用力是多少？通过计算，运用“F=ma”，最终得到棒球棍对蚊子的作用力为0.02N。这就可以解释，为什么用棒球棍打蚊子反而不会对蚊子造成伤害。通过这个事例，学生很快就明白，生活中的一些规律只需要通过简简单单的一个公式即可解释。这就是物理规律中的简洁美。这种简洁的物理理论最能给学生带来美的享受。它的简洁不仅仅是物理规律本身，更是物理學之奥妙的浓缩。

②当粒子沿水平向右的方向进入磁场时，其应该在MN的上方做圆周运动，且另外的半圆将会出现在点O的左边。直径也是2R。

③然后利用对称性，所有可能的轨迹将会涉及以点O为转动点，以2R为直径从右扫到左的一片区域（如图2所示）。

综上所述，如果没有美育的物理教学，那就不能算是完整的物理教学。通过在物理教学中对学生渗透美学教育，不仅能激发学生对物理学习的热情，提高学生的学习效率，同时，也能通过美学教育，传递给学生探索未知世界的强大动力。对教师而言，在物理教学中实施美学教育，不仅能激发教师的教学热情，还能提高教学效果。学科教师一般只专注于本学科的教研内容，很少关注其他学科的发展，当教师有意识地在教学中实施美学教育，势必会引导教师主动关注更丰富的内容，从而推动学科教师积极主动地学习新知识，以此拓展自己在本学科教学时的教学素材，个人的素养也将得到很大的提升。

物理与美是不应该被割裂来看待的。新一轮的课程改革对学科审美教育也提出了新的要求，教师要通过不断学习，不断进步，将美学与物理教学结合起来，让学生领略自然界的奇妙与和谐，对科学产生好奇心和求知欲，让学生的知识与情感得到发展。

【参考文献】

[1]屈明才.浅谈高中物理教学中的美学教育[J].高考，2020（13）.

[2]杨荣.浅谈中学物理教学中蕴含的美学及其应用[J].中学物理教学参考，2016（4）.

[3]王善和.浅谈物理习题教学中的对称美[J].中学物理教学参考，2015（10）.

【作者简介】吕 玲（1987— ），广西陆川人，大学本科学历，研究方向为高中物理教育。

（责编 马群耀）