物理之美与美的物理教学

减小字体 增大字体 作者:教育文稿网  来源:教育文稿网  发布时间:2008-12-29 18:21:36

2.统一性。客观世界是统一的,作为描述和揭示客观世界的现象和规律的科学也是统一的。一部物理学史,实际上也就是由分化到统一,再分化,再统一的历史。因此,追求物理理论的统一性,也就成为科学大师们坚定不移的信念和始终不渝的目标。科学的统一性显示出一种崇高美,诚如爱因斯坦所说:“从那些看来同直接可见的真理十分不同的各种复杂的现象中认识到它们的统一性,那是一种壮丽的感觉。”

3.和谐性。主要表现为物理理论的内容协调、自治和形式匀称,而且与其他知识体系也是相容和一致的。理论各部分以及各种理论之间的和谐、它们的形式的对称、它门的巧妙平衡,无疑能给人以美感。科学的和谐性显示出科学的和谐美。

4.简单性。科学的简单性从古代的自然哲学家以及近代和现代的科学家永不休止的追求中得到了充分的体现。开普勒三定律、牛顿力学体系、麦克斯韦方程组、相对论等理论都充分显示了这一特点。爱因斯坦认为物理美的本质是简单性。简单性显示了科学的质朴美。

  (二)物理美在教学中时作用

  根据我们的教学实践,物理美在教学中的作用主要可以表现为以下几个方面:

  1.能引起学生学习物理的兴趣,减轻心理压力和学习负担,提高学习效率。

  众所周知,能否激起学生的学习主动性是教学成败的关键、这种主动性尽管与对学习目的的认识有关,但也与兴趣这种情感因素有密不可分的关系。而且在某种意义上来说,这种作用更明显。为此,在教学过程中注意让学生感到物理现象、物理实验、物理理论的美,对提高学生学习物理的兴趣是大有好处的,而兴趣又能使学生在学习中感受到更深层的物理美,从而形成一种正反馈的循环机制,这种学习机制是提高学习效率的重要因素。

  2.能促进学生对知识的理解与掌握,促进学生创造性思维的发展,起到“以美启真”的作用。

  在物理教学中真与美的联系处处可见,物理规律的和谐统一。公式的简洁对称,物理模型美的形式,实验的巧妙精湛,都能使学生产生美感。正是这种美感,一方面促进学生对知识的理解和掌握,另一方面启发学生的创造性学习。例如,根据简洁和谐性原则,去总结所学知识,对知识进行比较和分类,理清由内在联系形成的知识的有序结构,总结归纳解题的思路和方法,形成方法体系。或自觉地用简单性原则去判断解题结果的正确与否。

三、选择美的物理教学途径

  物理教学应该是美的教学、这当然不是要求教师在教学过程中单纯讲美学,而是要求教师在教学全过程中处处创造美的氛围,达到美的境界,主要有:

  1.展示物理学研究对象及物理现象的美;

  2.发掘科学思想(即物理规律及表述方式)美;

  3、教学设计力求美,这是就备课阶段说的,上课前要有个美的设想,美的设计;

  4、教学过程努力创造美(美的意境)。

  必须强调,教学过程中审美感的产生及强弱程度,本质上依赖于师生双方的创造性劳动。物理知识只有被学生作为追求对象,在学习过程中被其“发现”理解时,它的有序性的感性形态才能转化为美的形态。显然,一个对物理知识毫不关心的人,即使面对蕴含着极其丰富,形式简洁得令人惊叹的物理规律,还可能会无动于衷。

  美学流派很多,美学原理也众说纷坛。下面依照目前流行的情感转移、和谐奇异和多样统一这美学三原理,结合“热力学统计物理”教学实践谈谈如何实现美的物理教学。

  1.整体结构教学——追求多样统一美

  知识的高度系统化和结构化是物理学的重要特点。物理学作为一个完整的系统,它是由相互作用联系的各个部分所组成的。各部分在体系、内容、方法以及发展的过程中都有其自身的结构。掌握结构、培养能力是重要的教学原则。多样统一是重要的美学原理。教学中,将多样统一原理应用于掌握结构,培养能力的教学原则之中,无疑会使教学更添美色。

  一般教材编写的顺序都是按照学生的认识规律,由感性到理性,由浅人深,由简单到复杂来安排的,是一个将知识展开的顺序。学完后如不加整理,对知识形不成整体感,不能从全局来认识各部分的地位和作用,更看不清它们的内在联系规律,所以对知识的理解必然不够全面。为此,必须引导学生对所学知识进行比较、分类组合,形成知识结构,从整体上把握知识,达到对知识的精化和深化。

  我们在教学中,特别是在复习阶段,启发学生将自己总结的知识结构,用对称齐整的图表展现出来,去鉴赏各部分知识内在联系的“韵味”,必能深化对物理美的感受。使学生头脑中原来那些孤立、零星的知识串通为相互作用的系统知识,形成知识群纵横交错的完美的知识网络结构。

  2.比较教学——追求和谐奇异美

  对比适应是和谐美的重要内容,“对称加破缺”是现代物理学的重要美学原则,类比是教学的重要方法。因而采用比较教学的方法,可以同中求异,异中求同。使奇异的物理现象和规律达到更高层次的和谐。使和谐的物理现象和规律显示奇异,从而使教学进入和谐奇异美的境界。例如在讨论顺磁介质的热力学性质时,可从磁介质的热力学基本方程与简单均匀系的热力学基本方程的比较知:
           
  从而由气体的绝热膨胀获得低温公式:

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