从某种意义上说,物理学既是一门自然科学,又是一门美学,许多物理现象和规律充满美感,通过高中物理的教学,可使学生感受到物理学的美,了解美学对物理学的研究所起指导作用,并通过物理学家对美的追求和科学献身精神的介绍,激发起学生对美的追求,激发起学生的强烈求知欲。
十九世纪中叶,物理学家在实验室里发现了稀薄气体放电现象和阴极射线,这实际上已经揭示了原子不是组成物质的最小微粒,原子是可以分割的,今天我们在教室里重做这两个实验,不仅可以揭示上述道理,更能激起学生对美的追求,因为那五颜六色的气体放电和阴极射线管内那充满缤纷色彩的苂光图案确实给人一种难以忘怀的情感,使人感受到物理学的美。对物理学家来说,物理学的美就象音乐美、艺术美一样,能够直接触动情感而为之所追求。因此在高中物理教学中,要充分展示物理学的美,使学生在获得知识的同时,感受到物理学的美,陶冶学生的情感。
物理学的美首先表现为物理现象的形式美,也就是直观美或外表美,形式美主要存在于如回音、共鸣、色散、气体放电、干涉、衍射等色、电、光的物理现象之中,形式美能直接触动人的感官给人以美感,学习物理首先接触到的是形式美,因此在教学中要通过演示实验等手段充分挖掘物理学的形式美,让学生体验到这种实实在在的美,激发起学生对美的追求,激发起学生学习物理的兴趣。
物理学的美更主要更深刻地表现为物理规律的结构美,即内在美或抽象美,结构美主要表现为对称美、统一美、和谐美、简单美等,对于物理学家来说,结构美是大自然至高无上的美,能激发起无限的美感,以致不遗余力地去追求这种美,成为物理学的一种发展动力。法拉第认为电和磁是对称的,既然电能产生磁,反过来磁也一定能产生电,经过坚持不懈的努力,法拉第终于发现了电磁感应,使人类步入电的时代。物理学之所以美就在于物理学用使人产生美感的语言和公式表达了自然界的运动规律。因此在高中物理的教学中,要深入挖掘物理学的结构美,使学生感受到这种美,理解这种美对物理学发展所产生的影响,通过教学,还要进一步使学生体验到自然界是一个和谐的统一体,物质运动遵循美的规律。
通过教学,要向学生进一步指出:物理学之所以发展就在于不断地推陈出新,以美的规律代替不美的错误理论,把缺乏美感的理论改造为充满美感的理论。托勒密的地心学说之所以被抛弃,就在于不恰当地将所有天体的运动强加在围绕地球的圆轨道上,给人一种不协调的感觉,能的转化和守恒定律之所以能久经考验而成为一条永恒的真理,就在于它用最简单的语言描述了自然界一切物质的运动规律。
翻开中学物理课本,首先印入眼帘的是菲页上的精美的彩色照片,有长征火箭、通信卫星、光导纤维、核电站防波堤、正负电子对撞机等,这是人类对自然美的追求和创造的结果,是无数科学家毕生奉献的结晶,要通过科学家奉献精神的介绍,激发起学生对美的追求,激发起学生的强烈求知欲。哥白尼用毕生心血追求太阳系的结构美,直到临终前才发表了划时代的不朽著作《天体运动论》,爱因斯坦几乎把后半生的近四十年全部科学创造精力都致力于统一场论的漫长探索,以追求物理学至高无上的统一美。如果说物理学家是美的追求者和创造者的话,那么物理教师就是美的播种者,物理教师应该充分追求物理教学的美,开发物理教学这块美的领地。 |