物理教学中美育的研究Word下载.docx
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Symmetricalbeauty;
Harmoniousbeauty;
Concisebeauty;
Variousunifiedbeauty
1.1.引言：
物理学是随着人类社会的发展而形成和发展起来的，根据物理学不同阶段的特点，大致分为物理学的萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期。
物理学的发展带动了人类文明的进步，更起到了开发人的大脑、激发人的思维和启发人的思想道德形成的巨大作用。
审美教育即运用艺术美、自然美和社会生活美培养受教育者正确的审美观点和感受美、鉴赏美、创造美的能力的教育。
最早提出美育并且写出第一部美育思想著作的是德国著名美学家席勒，他在1795年发表的《审美教育书简》中不仅明确提出了美育的概念，并且对美育进行了较为系统的论述。
他指出通过美育，既能提高学生学习的积极性，又能提高他们的审美能力。
美育是教育全面发展必不可少的组成部分，这就对教育工作者们提出了更高的要求，物理教学也不例外，美育是物理教学中不可或缺的手段。
物理学反应自然界内在的、本质的美，是一种深层次理性的美，美育具体到物理教学就是要教育并引导学生感受物理学中的个性、和谐、对称、简洁和多样统一美，从而达到美育的目的。
在物理教学中要最大限度地调动学生的审美思维，引发学生的审美情趣，让学生树立这样一种信念：
宇宙存在着一种最终的个性、和谐、对称、简洁和多样统一之美，有待他们去发现，去创造，去“原天地之美，而达万物之理”。
2.2.美育
席勒的《美育书简》在德国古典美学中占有独特的地位，它不仅是第一部美育宣言书，而且还是一本对美的本质特征做了深入探讨的难能可贵的著作。
他认为人是分裂的——可以分为自然人和理性人两种状态，从自然人走向理性人，中间必须架起一座桥梁，这桥梁就是审美教育，让艺术充当使人恢复健康、具有心灵和人性的教师。
《美育书简》的主题思想概括说来是：
人必须借助审美状态才能由单纯的感性状态达到理性和道德兼备的状态。
席勒以人为中心，通过追溯人的本性的历史演进确立了美学的地位，从社会现状出发分析并提出了美育的课题，而审美是人达到精神解放和完美人性的先决条件。
美育可以说是一个包罗万象的概念，它有各种各样的原则、形式和方法。
这其中广为普及的各种类型的课外活动在学生的审美教育和发展他们的创造才能中起了很大的作用。
美育是和学校教学工作的全过程密切相联系的，广义上美育应该在中、小学和大学的每一堂课上体现出来。
不仅在这门或那门课程的讲授中要直接诉诸艺术，而且要在课堂教学过程中通过对教材的讲授方式本身去达到美育的效果。
有人就试图为审美教育寻找可靠的科学——心理学依据，试图使审美教育的方法与研究性别和社会环境等因素的影响联系起来，巴库申斯基把它叫做审美感受，审美感受所固有的积极的创造因素可以成为培养新人的一种有效的手段。
高尔基曾经说过：
“美学是未来的伦理学。
”的确，审美教育不仅指艺术的教育作用，而且还包括劳动、自然界、周围社会环境（家庭、学校、劳动集体）和物质生活环境等的教育作用。
在这个教育体系中，艺术具有其它任何活动所不能替代的重要意义，艺术活动无论是作为娱乐，还是作为生活内容的一个方面，在当今的学生生活中都占有十分重要的位置，学生通过不断地接触艺术，形成对周围事物乃至整个生活的态度。
艺术为人类打开了现实生活中美的境界，它对信念的形成起着巨大的作用，并影响着人们的品行，给人们带来审美感受。
只有具备现代知识的有教养的人，才能感受和把握客观存在的美，而艺术是人们展示美好生活的手段，是积极参加社会活动的重要动力，是精神财富的源泉，所以我们应该把审美教育看成是某种局部的教育过程，而不应看作是人全面发展中的一个孤立方面，审美教育是与社会中的许多现象相互渗透的，因此应该在合理组织的教育活动过程中，通过一切现有的教育手段来实现审美教育。
如果学生得不到艺术教养，没有学会欣赏、感受和理解艺术和生活中美好的东西，艺术就不能彻底发挥其教育作用，学生的艺术教养既包括他们介绍艺术、介绍现实中美好的事物，也包括他们自己的创造性业余艺术活动。
学生得到大量的印象，对他们进行加工改造，并反映、体现在自己的创造活动中，从这个意义上讲，艺术和人们的业余艺术活动不断丰富着孩子们的生活经验。
无疑在学生的各种游戏中包含着艺术的成分，完成学校自治生活中的各种任务，要求学生很好地了解自己的情况，具备同周围人们交往的经验，善于分析和批判地对待自己的行为，并作出相应的结论。
在这方面，艺术给予学生颇大的帮助。
艺术扩大他们的眼界，并为之提供一定的模仿榜样，形成自己的理想观念，并体现在自己的生活中。
艺术渗透在学生生活的各个方面，艺术在意识形态斗争中，在学生辩证唯物主义世界观的形成中，在他们关于生活和个人的道德和智力特征的科学观念和审美观念的形成中发挥着举足轻重的作用。
现在我国正面临普及九年制义务教育的任务，要顺利完成这项任务，必须把学生的艺术教育和美育的水平提高到这样的程度：
使艺术的影响最大限度地促进学校的思想教育、教学和组织任务的顺利完成。
美育的目标是培养创造美的能力，生活本身和各种形式的日常活动是最广泛的创造园地。
所有的人都能够，而且也应该能够在生产劳动过程中，在任何形式的创造活动中，在业余文艺活动和日常生活中创造出美好的东西，但事实是仅有少数人能在专业艺术活动中有这样的创造。
在日常生活中创造美的能力不是与生俱来的，也不是无从知晓来自何处，只有从孩童时期就在教育中加以培养，人才可能使自己在生活中具备这种难得的能力。
所以，要教会学生在业余活动中，在周围环境中，在学习和社会公益活动中，在个人行为以及与同学和成人的关系中感知美好的东西。
审美教育体系理应囊括社会生活的各个领域，人们的生产活动——劳动是普遍运用的美育手段，劳动使人类从动物世界中分化并最终分离出来，劳动促进了人类一切情感，其中包括审美感的形成。
美育的重要条件之一，是有目的地从审美角度去把握自然，这就要求我们要抓好教育这一关，物理学是自然界的反应，而自然界是美的源泉和基础，因此物理学的美育尤其重要。
3、3、物理学中科学美的内涵
物理学本身是一个美的世界,蕴含着丰富的科学美,不管是哪一个概念、哪一条规律,都同时具有多种形式的科学美,如牛顿第二定律F=ma,它就具有结构简洁美、内涵深刻美、描述运动状态美和过程美、宏观物体运动普适统一美等。
科学美来源天地的自然美,但它不是指大自然美的景色,而是指潜藏在感性美之后的理性美,并为理智所能领悟的自然界内在结构所显示的和谐、秩序、简洁、对称、统一的美,是审美者通过理解、想象、逻辑思维所体验到的美。
科学美是审美观念和审美素质教育的重要组成部分之一，物理中的美是科学美的一部分。
认识与发掘物理中的美,从美的角度去认识物理、研究物理,可以提高学习物理的兴趣,加深对物理的理解,培养科学的审美观念。
马克思曾指出过:
“人类是按美的规律去改造世界的。
”这就是说,美不仅是人类所应追求的目标之一,而且还要按照美的规律去认识世界、改造世界。
那么物理,做为自然科学的一门主科,在教学中,就应更多地追求在教学中的科学美,把指导学生从科学美的方面去认识物理、学习物理来作为物理教学中的一个重要内容，认识与发掘物理中的科学美,从科学美的角度去认识物理、研究物理。
法国数学家彭加勒说：
“科学家研究自然，除因为这样做有好处，还因为从中能得到乐趣，而他之所以能从中得到乐趣，那是因为它美。
”物理学是一门理性中透着美的科学，而物理学家在物理科学的探索和追求中，更是表现出美的品质，美的精神。
科学美是理性的、内涵的美，是内容的真与形式的美的结合，其美感以科学知识为基础。
五四运动以前，鉴于中国政治腐败、社会黑暗，苦难中的人看不见黎明的曙光，这时的民主主义教育家蔡元培吸取了席勒的学说，规定美育是教育宗旨中不可缺少的一部分。
他说过：
凡是学校所具有的课程，没有与美育无关的。
物理学家海森堡曾指出：
“科学的探索者们最初往往是在美的光辉照耀下，去认识和发现真理，对于一位喜欢物理的人来说，他之所以喜欢这门学问，是因为他看到并感受到这门学问的美。
”所谓对物理学的兴趣，其实就是对物理学的美的欣赏、享受与追求。
物理学家在探索物理学发展过程中表现出的人生美德更是感人至深。
面对罗马教廷的熊熊烈火，布鲁诺用响彻环宇的“火并不能把我征服”的宣言，宣告了神学的毁灭，真理的永存，其捍卫真理的英名和美德将万世流芳；
伽利略被终生监禁，却仍矢志不移；
富兰克林为了证明雷电与普通静电的一致，冒着生命危险做了用风筝“引”雷电的著名的“费城实验”；
而利赫曼则为同一目的而惨遭雷电击死，这些都是一种献身的美。
海滨玩耍的牛顿，虽然构建了经典物理学的宏伟大夏，但他却向世人宣告“我看得远，是因为站在了巨人的肩膀上”，表现了他的谦逊的美。
中国现代的物理学家钱学森、邓稼先等为了祖国的科学事业，放弃国外优越的生活条件，毅然回国，表现出同样的精神美德。
法拉第是最伟大的科学家之一，成名之后世界各国赠给他的各种学位、头衔达几十个之多，但他却把所有的荣誉奖章都收藏起来，连最好的朋友都没有见过，当有人问及他喜不喜欢这些荣誉时，他说：
“我从来都不是为了荣誉而工作。
”朴实的话语表达了他不图虚荣的人格美。
由此可见，物理学本身就是一种美，更是一门集多种美于一身的学问。
3.1物理的个性美
玻尔兹曼曾经说过：
“一位音乐家在听到几个音节后，既能辨认出是莫扎特、贝多芬、或舒伯特的音乐，同样一位数学家或物理学家也能在读了数页文字之后辨认出柯西、高斯、雅克比或克尔期豪夫的工作。
”这说明无论是人文科学还是自然科学，它们都具有自己独有的特点，而具体到某一学科又因为从事该学科的人具有自己的个性，因而也就形成了自己的风格。
对物理学来说，除了它自身区别于其他学科的构造，不同的物理工作者对这个结构的不同地方甚至同一地方又会有不同的感受，所以他们又会有他们独特的研究方向和研究方法，也即自己的风格，如狄拉克和海森伯这两位杰出的物理学家。
读了海森伯的文章，你会惊叹他的独创力，然而会觉得问题还没有做完，没有做干净，还要发展下去，而读了狄拉克的文章，你也会惊叹他的独创力，同时却觉得他似乎已把一切都发展到了尽头，没有什么再可以做下去了。
狄拉克的文章给人“秋水文章不染尘”的感受，海森伯的文章则完全不同，二者对比清浊分明。
总之突出一点，他们都各自有自己的风格特点，这也就是物理学的个性美。
3.2物理的和谐美
作为物理学研究对象的客观世界是和谐的，“宇宙”一词本身就意味着有序与和谐，序是表示物质结构的概念，有序表示这种结构方式是有秩序、有规则的。
和谐美是理性地研究自然的基本思路,自然界存在的和谐性是很多科学家固定的思想方式和研究方法,并成为一种信念和追求。
和谐美是指事物和现象的各种要素、各个部分、各个方面的协调有序、匀称流畅,是具有多样化的特殊统一美。
例如,磁通量把本来并不存在的抽象物理模型———磁感线与描述客观存在的磁场强弱的物理量———磁感应强度有机的联系起来,这就充分体现了和谐美的主要特征:
协调有序和多样统一。
再例如,中学物理中理想气体的状态方程p1V1T1=p2V2T2,就把玻意耳定律、查理定律和盖.吕萨克定律在理想条件下统一起来,这又是和谐美的匀称流畅、多样统一。
在物质世界中存在各种状态，在微观领域中，原子世界是一个有序和谐的世界，核外电子绕核运动，分子间存在相互作用；
在宏观领域，比如晶体是一种典型的有序的和谐结构，这种由若干平面围成的多面体具有规则外形，其各个几何平面之间的夹角固定不变；
在宇宙领域，各种星系，各种天体尽管进行着复杂的运动，但在一般情况下各种星体的运行轨道又是有规则的，如月球一边自转，一边环绕地球公转，旋转的速度和轨道也几乎没有差错，宇宙太空各天体的运行配合得如此默契和谐，像是合奏一首雄伟壮丽的交响乐。
作为客观世界反应的物理学理论也是和谐的、内在自洽的。
海森堡定义：
精密科学中美的含义就在于“一部分与另一部分以及整体之间的和谐”。
所有被称为“伟大的科学艺术品”的物理学理论，都有惊人的内在自洽性。
物理学中的经典牛顿力学的和谐性就表现在一种高度统一的“逻辑性”上，牛顿用归纳法获得了力学的有关基本概念和三大运动定律，而物理学中又用物理概念、规律、公式这些抽象的方法去描述一个完整的、有秩序的、有规律的物理世界的完美和谐。
在教学过程中，教师可根据教材的内容恰当地运用各种教学手段，在教学中充分展示出物理和谐美的特征，创设美的意境，激发学生的美感并产生共鸣。
如在进行离心力的教学时，我们先导入这样一个小实验：
用软木塞做的一种陀螺，在它的周围有各种颜色的玻璃珠，这些玻璃珠是用小针插在软木塞的周围，所以能在针上自由滑动，当陀螺旋转时，玻璃珠就在离心力的作用而向着针的末端移动。
如果陀螺旋转很快，而且是在明亮的灯光下旋转时，这些针就好像融合在一起，变成一张银色的圆板，因为边缘还有各种彩色的玻璃珠，看起来很是美观。
学生被眼前“美妙的和谐”所吸引，急于知道奥秘，因此，整个教学过程在师生间融洽、真诚、开放的气氛中顺利完成。
在表现形式上和谐美具体表现为统一和谐、层次和谐、互补和谐和奇异和谐。
如理论与实践和谐；
发杂性与讲党性和谐；
普通性与局限性和谐；
抽象性与具体性和谐；
对称性与破缺性的和谐，等等。
3.3物理的对称美
对称性是指整体各部分之间的相称或对立，如空间上的和谐布局，时间上的节律协和。
对称之所以让人产生美感，是因为对称中存在着某种“重复”、“均衡”、“有序”的东西，由物理学揭示的自然界物质的存在、构成、运动及转化等规律的对称性而产生的美感，称物理学的对称美。
如机械能守恒定律的表达式mgh1+1/2mv12=mgh2+1/2mv22，动量守恒定律的表达式m1v1+m2v2+…=m1v′1+m2v′2+…,都具有平静庄重的对称美，电场与磁场、波粒二象性、负电子与正电子也都具有内涵与外延的对称美。
在科学史上，古希腊美学家毕达哥拉斯认为，图形中美的为球形和圆形，这是因为球形和圆形具有多重的对称性，物理学中的概念、规律不但具有空间上的点、线、面的对称，还有磁体的两极、异向电流、镜面成像、机械振动、作用力与反作用力等等。
物理概念的定义表现为对称反向的意义。
如运动与静止、落体与抛体、匀速与变速、引力与斥力、正电荷与负电荷、反射与折射、变力与恒力等等。
物理规律在某种抽象意义上的对称揭示称为抽象对称，如微观世界中能量量子化分布与宏观世界中的能量连续分布，爱因斯坦创立的狭义相对论与广义相对论，揭示宏观带电粒子动力学规律的量子力学，不同的惯性参照系中得到相同的物理学规律等，数学变换对称指某一物理规律若在某一数学变换下形式下发改变，则该规律具有该变换下的不变性。
伽利略变换下，时间空间的不变性，导致了速度、加速度、牛顿下律等的不变性。
阿贝尔规范变换导致了电磁理论，揭示了阿贝尔规范场的对称性。
对称是美的，当然不对称在物理学中也绝非丑的，破缺、失稳、浑沌在一定条件下也可以给人以美感。
在教学中指导学生从规律结构的对称性来认识物理学中的规律,并启发学生感悟出对称是一种美的结构,从中进行审美意识的培养。
从对称美的角度去理解物理和掌握这些规律,会使学生对貌似枯燥的理论产生愉悦感,由此即可提高对学习物理的兴趣。
3.4物理的简洁美
简洁，给人以简单、明了、深远、有序的美感，现代审美理论认为那些在特定条件下，刺激物被组织的最好、最规则和具有最大限度的简单明了的“形”，给人以相当愉悦的感受，物理学的美，最简单、最精粹之处，就是这种“简单明了”的简洁之美。
简洁美是以简单、洁净呈现其美感,，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。
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“F=ma”却如此简单明了。
又如爱因斯坦的质能方程“E=mc”，形式十分简单，但内容极其丰富——用最精炼的语言、最少的符号，揭示了深奥无比的自然规律，所表现出的简洁令人叹为观止。
物理的简洁美主要表现在物理学的理论和方法两个方面。
在理论方面，无论怎样的物理现象和过程都能逻辑地归结为若干基本概念和原理，如时间的种种作用力，在本质上可归结为四种：
万有引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力，给人一种简洁的美感。
那么，这种简洁之美在方法上又是如何体现的呢？
作为传道授业解惑者，教师可以通过步步设问的方式，引导学生感受物理内在的、本质的美。
如当我们将一块石头扔进平静的湖面时，大家都知道产生的波纹是圆形的。
但是如果水是流动的呢？
这时候波纹又是怎样的呢？
引导学生开始讨论，从而引出不同的答案——大家都会认为这时的波纹是不规则的——当仔细观察时波纹仍然是圆的。
其实只要弄清楚了问题的实质，问题就会迎刃而解了。
因为变成波纹的水流子，从产生波纹的中心向着半径以及沿着河流方向运动，而波纹正是这两种运动的合成。
既然如此，受到两个以上的运动影响的物体，应该向着这些运动合成的方向运动。
也就是说，在维持原形的状态下，随着水的流动而作平行的移动。
通过这样的步骤也让学生真实真切地感受到生活之中具体存在的物理之美，充分展示物理学中的简洁之美。
对逻辑简洁性，爱因斯坦曾有过这样的论述——“简单并不是指学生在精通这种体系时产生的困难最少”，逻辑简洁性也是创立和评价科学理论的基本指导思想，一切科学的伟大目标都是“要从尽可能少的假设或公理出发，通过逻辑的演绎，概括尽可能多的经验事实”。
一些复杂的理论模型建立时，尽管数学论证和演绎推导呈现出复杂、艰辛、变幻莫测的气势，但是它的结论所发射出的真理之光总是质朴和简洁的。
简单美除了给人以集中、明快感之外，适应的范围也很广，因为，简单的理论比复杂的理论包含有更多的信息量，自然界的现象是错综复杂的，然而背后所隐藏的规律却是简单的。
托勒密“地心说”似乎能解释日学现象，但人们最终选择了“日心说”的原因之一，就是因为哥白尼体系与托勒密体系相比，明显地具有内在的简单性与和谐性。
在教学中，若能引导学生在感悟物理关系式简洁美的同时，以简洁明了的方式让学生领悟到关系式所涉及的多样物理现象以及包含的深刻物理规律，那么物理教学无疑就会达到事半功倍的效果。
3.5物理的多样统一美
物理揭示了自然界物质的存在、构成和运动及其转化等规律的多样统一性而产生的美感。
物理事物有变异又有结构，反映物理事物的特性及其规律的物理知识既丰富多彩又存在着内在的联系。
黑格尔认为在审美标准中，统一性是一种隐秘的、内在的必然性与协调性。
物理学的研究对象是自然界，自然界又是统一的，客观事物之间存在着内在的联系，通过这种联系使得我们能够将各种各样的物理知识统一起来，进而形成既千变万化又和谐统一的美丽画卷。
物理学的发展史中，物理学家在感受自然界多样性的过程中，逐渐认识到自然界的统一性，并执着地追求自身理论的统一。
例如，牛顿力学把地上的物体和天上的星球统一起来，麦克斯韦电磁理论把电、磁、光统一起来，爱因斯坦广义相对论把引力、时间、空间、物质统一起来。
通过种种联系将各种各样的物理知识统一起来，使人得到一种分而不散、浑然一体的美感。
物理学就是要从丰富多彩的多样物理世界中找出共性的东西。
物理学上每一次划时代的统一性科学理论的提出，都会使人们感受到自然界那种潜在的奇妙、和谐、统一。
统一是人类追求的永恒主题，科学的最终目标就是追求统一性的美，而物理中的研究方法也具有多样统一的美，如平行四边形法则统一了矢量运算方法。
再如等效法，它是从等同效果出发，将复杂的实际物理现象和过程转化为一种或几种简单的物理现象和过程，然后加以处理，像简谐振动看成是匀速圆周运动的投影，串联、并联电路的总电阻，合力与分力，合运动与分运动等。
另外，在形成概念和发现规律的过程中，常用的分析与综合、归纳与演绎、分类与比较等等，所有这些，也都体现出统一的物理科学美的特征。
4、4、物理教学中美育的作用
物理学发展过程中科学家们所追求的简单、对称、和谐构成了物理学的美学法则，它们三者是相辅相成的：
对称则和谐，和谐则简单。
物理学不仅蕴含着大量的真理，而且蕴含着丰富的科学美，是真和美的统一体。
这样，物理教学中的美育就有了丰富的物质基础。
挖掘科学美的素材并把它融入物理教学中，实施美育，不仅可提高学生的审美素质，而且对物理教学和素质教育的实施产生重要影响。
4.1形成科学的审美观
学生学习物理常常有枯燥乏味之感，其主要原因是物理教学只注重功利性，把科学理论当成一堆呆板的公式和条条框框，看不到物理学中的
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