高中物理教学中美学教育的现状及其研究.pdf

蚕嬲文髻 硕士专业学位论文 ( 2 0 0 8 届) 高中物理教学中关学教育的 现状及其研究 t h ec u r r e n ts i t u a t i o na n dr e s e a r c ho nt h ea e s t h e t l 。 e d u c a t i o ni np h y s i c st e a c h i n gi nh i g hs c h o o l 研究生姓名 指导教师姓名 噙洪l 教授 专业学位名称教育硕士 研究方向学科教学论物理 论文提交e l 期2 0 0 8 年9 月 高中物理教学中美学教育的现状及其研究中文摘要 中文摘要 随着素质教育的全面实施，美学教育在教育中的作用越来越受到人们的关注。 本文以国内外公开发表的科学美学、美学教育、教育学、心理学等著作、文献为 理论基础，在对苏州市具有代表性的三所学校的学生和老师就“高中物理教学中 美学教育现状“ 进行调查研究并对数据进行详细分析的基础上，从教学大纲出发 提出在目前新课改、新教材、新的教育理念下，在苏州这个人文环境下，如何在 高中物理教育中实施美学教育的教学策略。 关键词：美学、美学教育、高中物理教学、现状、调查研究、教学策略 作者：杨钰敏 指导教师：陶洪( 教授) 。蒸塞揍要 一一 童! 塑篓鍪兰主茎篓墼童箜銎墼茎堡塞 “_ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ - _ _ - _ _ _ - _ _ _ _ _ _ h _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ 一 一 t h ec u r r e n ts i t u a t i o na n dr e s e a r c ho nt h ea e s t h e t i c e d u c a t i o ni np h y s i c st e a c h i n gi nh i g hs c h o o l a b s t r a c t a se s s e n t i a l 。q u a l i t i e s o r i e n t e ds c h o o l i n gh a sb e e nc a r r i e do u ti nac o m p r e h e n s i v e f a s h i o n , t h e r eh a sb e e nag r o w i n gc o n c e mo v e rt h er o l eo fa e s t h e t i ce d u c a t i o ni nt h e i n t e g r a t i o no fe d u c a t i o ns t u d e n t sr e c e i v e u n d e rt h eb a c k g r o u n do fn e wc u r r i c u l u m r e f o r m a t i o n ，n e wt e x t b o o k sa n dn e we d u c a t i o n a lp h i l o s o p h ya n di ns u c ha h u m a n i s t i c e n v i r o n m e n ta ss u z h o u ，t h i sp a p e lb a s e do nag r e a tm a n yp a p e r sa n dw o r k si nt h ef i e l d o fs c i e m i f i ca e s t h e t i c s ，a e s t h e t i ce d u c a t i o n , p e d a g o g ya n dp s y c h o l o g y , a t t e m p t st oo f f e r s o m et e a c h i n gs t r a t e g i e so nh o wt op r a c t i c ea e s t h e t i ce d u c a t i o ni np h y s i c st e a c h i n gi n 挞妇s c h 0 0 1 i th a sa l s oc o n d u c t e da n d c a r r i e do u tad e t a i l e da n a l y s i so fas u r v e ya m o n g t e a c h e r sa n ds t u d e n t si nt h r e er e p r e s e n t a t i v es c h o o l so fs u z h o uo n “c u r r e n ts i t u a t i o n w i t ht h ea e s t h e t i ce d u c a t i o ni np h y s i c st e a c h i n gi nh i g hs c h o o r 。 k e yw o r d s ：a e s t h e t i c s ，a e s t h e t i ce d u c a t i o n , p h y s i c st e a c h i n g i nh i g hs c h o o l ， c u r r e n ts i t u a t i o n ，s u r v e y , t e a c h i n gs t r a t e g y i i w r i t t e nb yy a n gy u m i n s u p e r v i s e db yt a oh o n g 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏 州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本 声明的法律责任。 研究生签名：拯越级日期：皇! ! 墨。也 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论 文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的 全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：拖丛放日期：2 2 2 墨， 2 。 导师签名：钓眵! 1 日期；少哆p 高中物理教学中美学教育的现状及其研究第一牵引言 第一章引言弟一早亏ji 1 1 研究背景与现状 1 1 1 研究背景 随着素质教育的全面实施，美学教育在教育中的作用越来越受到人们的关注， 早在1 9 9 9 年中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定中就 指出：“美育不仅能陶冶情操，提高素质，而且有助于开发智力，对于促进学生全 面发展具有不可替代的作用。要加快改变学校美育工作薄弱的状况，将美育融入 学校教育全过程。 物理学，特别是从物理学诞生以来的现代技术所取得的惊人的物质成就，遮蔽 了物理学对人的精神世界的影响，以致人们常常用功利主义的观点来看物理学， 甚至将工具价值或技术价值看作是物理学的唯一价值，而严重忽视了物理学的人 文价值。这种观点对高中物理教育也产生了深刻的影响，以致现在的物理教学只 关心物理学的技术价值，而忽视物理教学中的美学功能。另一方面，美学工作者 往往把美的一般特点归纳为艺术美的形象性与情感性，而把科学美排除在美学大 。门之外。因此，美学教育被认为是文学、美术、音乐等学科的功能，与物理毫无 瓜葛，物理教学未能成为美学的一条重要途径。然而世界著名的科学家爱因斯坦 明确告诫我们：光用专业知识教育人是不够的，通过专业教育，他可能成为一种 有用的机器，但是不能成为和谐发展的人。要使学生对价值有所理解并且产生热 烈的感情，那是最基本的。他必须获得对美和道德上的善有鲜明的辨别力。否则， 他( 连同他的专业知识) 就只能像一只受着很好训练的狗，而不像一个和谐发展 的人【1 1 。正是基于这种对美的深切理解，爱因斯坦才强调：“照亮我的道路，并不 断给我新的勇气去愉快地正视生活的理想是善、美、真。 物理教学并不是仅在物理知识领域内孤立进行的，人们对物理教学中如何进 行多学科渗透，已进行了大量有意义的探索。随着素质教育全面性观念的逐步深 入，在教学中渗透科学美育越来越备受关注 2 1 。现代物理教学，不仅仅要向学生传 l 爱因斯坦：爱因斯坦文集l m j ，第3 卷，商务印书馆( 上海) ，1 9 7 7 年版，第3 卷。 2 阎金铎主编物理教学论广西教育出版社1 9 9 6 1 2 p 2 5 7 1 第一章引言 高中物理教学中美学教育的现状及其研究 授系统的物理知识，更要注重学生综合素质的全面发展。其中包括向学生渗透物 理学审美教育，培养学生初步形成欣赏物理学的美感，具备一定的科学审美能力 等。美育同智育、德育一道共同塑造和建构学生健康合理的心理结构系统，即审 美心理结构、认知心理结构和伦理心理结构。这是人类最基本的心理结构系统， 分别对应人类爱美、求真、向善的基本心理活动和愿望。学生在学习物理过程中， 经常伴随着爱美、审美活动。物理学研究的对象是丰富多彩的自然界，大自然本 身是美的，它不但呈现出美妙的声、光、电、热等物理现象，还呈现出纷繁复杂 又和谐统一的物质运动形式。潜藏在自然美深层的还有物理科学规律的内在理性 美，物理学是对自然美的把握和反映，作为审美对象，它蕴含着丰富的审美因素。 本人多年来一直关注高中生的科学美素养和鉴赏能力，感觉到学生科学美的 观念和意识极其淡薄，科学美学修养急待提高。在倡导素质教育的今天，物理教 学缺乏审美教育是不全面的。知名教育家蔡元培曾经说“凡是学校所有课程，都 没有与美育无关的。”纵观科学特别是物理科学发展的历史，它清楚地向我们表 明：真与美在客观世界中是统一的，美是以真作为基础的，美本身就蕴含着真。 法国著名艺术大师罗丹说：“美只有一种，即显示真实的美。“ 【3 】法国古典主义艺 术家波瓦洛也说过：“只有真才美，只有真可爱。“ 【4 】可见美与真是水乳交融的， 科学家在科学研究中对真理的追求，必然伴随着对美的追求。概言之，科学与美、 科学研究活动与审美创造活动己经结下了不解之缘，包括物理学在内的所有科学 中都蕴含着极为丰富的美，这是为无数事实所证明了的一条毋庸置疑的客观规律。 因此，我们根据教育学与美学原理在物理教学中有计划、有目的、有步骤地实施 美学教育这完全是对客观规律的一种顺应与尊重，是完全必要的。 1 1 2 研究现状 本人查阅了中国优秀硕博论文全文数据库、中国期刊全文数据库后，发现期 刊网上关于“美学和物理教育”的文章不是很多，并且主要都是理论上的论述。 如将美育融入物理教学研究的是物理教学中的美育任务和美育在物理教学中 的实施条件；得出了物理教师应从“塑造新一代心灵美的科学人才的工程师和艺 术家”这一视角出发，加强物理教育中的美育渗透的结论。论物理教学中的美 育研究了挖掘课本美育的教学内容、构建美的物理教学结构和渗透美育的实践 和反思这三部分内容；得出了在物理教学中渗透美育，能有效地激发学生学习物 3 朱立元等主编：西方美学家论美和美感【m 】，商务印书馆( 上海) ，1 9 8 0 年版，第8 l 页 4 二十世纪中国文化名人散文精品【m i ，贵州人民出版社( 贵阳) ，1 9 9 4 年版，第1 5 8 页 2 高中物理教学中美学教育的现状及其研究第一章引言 理的兴趣，培养学生创新意识和创新能力的结论。美育、德育在高中物理教学 中的渗透通过物理所蕴涵的美及美的作用来探讨如何在物理课堂教学中有效的 渗透美。美育在物理教学中的作用通过论述美育的作用得出了将美育融入物 理教学，能够提高学生的学习兴趣，培养创造思维能力和炼铸高尚品质，有利于 素质教育的全面推进的结论。浅谈美育在物理教学中的渗透阐述了物理学美 的主要特征、在物理教学中进行美育的必要性以及在物理教学中进行美育的具体 措施这些内容；得出了物理学教学与物理之美是密不可分的结论。浅谈物理教 学中的美育作者论述了物理学中丰富的美育内容、物理教学中美育的作用以及 寓美育于物理教学之中；最后得出物理教学中具有丰富的美育内容，寓美育于物 理教学中，不仅能提高学生学习物理的效率，也能使物理教师对物理教学工作产 生极大的乐趣和热情的结论。此外还有物理教学中美育的意义及实施途径、 物理学中的形式美及其在教学中的渗透和寓美育子物理教学之中。通过 对这些文章的查阅，本人发现所有的文章都停留在对美育主要特征、重要性、实 施途径和实施条件等内容的理论阐述上；完全没有对目前的现状进行调查研究。 因此，得出的结论缺乏一定的说服力。 除此以外，本人还在中国优秀硕博论文全文数据库中查找了关于“美学和物 理教育“ 的文章。我发现这方面的硕博论文就更少了，从1 9 9 9 年到2 0 0 6 年只有 十来篇。包括：高中物理教学中美学教育的探索、论物理教学中的美育、物 理教学美育研究、物理美的思索与探讨、物理美学思维及其培养、物理学 中的美及其在物理教学中的渗透、中学物理教育中的美育等。同期刊上一样， 所有的硕博论文研究的内容都是理论阐述，没有查到对现状的调查研究。教学策 略也没有明确提出，上述几篇硕博论文除了物理美的思索与探讨是在附录里 给出了“磁场、磁感线的说课教案，其他都只是在文章中以几个小案例的形式 进行简单说明。 1 2 研究目的和意义 1 2 1 研究目的 作为一名中学物理教师，我深感现在物理教育实践中美的缺失，对美产生强 列的渴望，追溯到美的源头，追问什么是美? 沿着美学发展的历史，从西方美学 走到我国美学教育，停在新课标下，思考着物理教学中美的渗透。同时，物理课 程标准( 实验稿) 明确阐述了情感态度与价值观方面的培养目标，提出让学生“能 3 第一章引言 高中物理教学中美学教育的现状及其研究 领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥 秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。有参与科技活动的热情，具有敢于坚持 真理、勇于创新的科学态度和科学精神。在当前的课程改革实践中，情感态度与 价值观的培养与评价问题引起了广泛关注。在新的课程理念背景下，“情感态度“ 被赋予了十分丰富的内涵，情感不仅指学习热情和学习兴趣，还包括爱、快乐、 审美情趣等丰富的内心体验。物理教学过程中，心理上的认同和激励能使学生在 探索物理规律、培养能力上有更强的自主性。教师在教学中，应充分认识到美对 智力发展的作用，有意识地去阐释物理科学的美，使学生在物理殿堂中感受到美， 在美感的激发下，以良好的心态，愉悦的心情去思考问题，使思维能力、想象能 力得到发展。在“美”的感受中，自然会激发学生去探索、理解这些美的科学规 律，使学生对物理知识有更深的理解。 本文的研究目的就是试图从这个角度切入，着重从调查研究高中物理教学中 实施美学教育的现状入手，通过了解高中物理教学中美学教育现状来探讨实施美 学教育的必要性、原则、主要途径和教学策略研究等方面的问题。 1 2 2 研究意义 物质文明高度发达的今天，追逐利润、追求效率的思想在不断膨胀，给人们 的学习和生活带来巨大的压力，教学和学习少了些美的享受。学生小学阶段学习 科学的动力主要是对自然的好奇，对科学的兴趣，中学以后，大部分学生的学习 目的也就是为了升学，很多学生好奇、求真、求美的天性没能得到很好地引导。 就物理学习而言，为了升学大部分学生往往错误的选择能提高成绩的“捷径”一 一做题，大量的做题。“听话”的学生眼下的学习成绩可能会提高了，但可怕的是 他们变得愈来愈怕学习，甚至于愈来愈恨学习。学校的作业、以及家长的补充作 业挤去了他们大量的课余时间，为了寻求心理的平衡，他们中的一部分人会对刺 激性强的游戏着迷，在游戏中寻求畸形的感官上和精神上的审美感受。长期来自 学校、家长的教育让一部分学生对学习的理解就是“刻苦“ ，就是“压力。他们 没有时间，没有安静的环境和心境去领略自然的美和科学的美。这种背景下，人 们渴望和谐而美的生话，学生和教师渴望快乐而美的学与教。生活在呼唤着美， 教学在呼唤着美。物理学中有着丰富的美学素材，到处映射着科学美的光辉，物 理教师在教学中应该结合中学生的审美特点和心理特点，在学生探究自然界普遍 规律的过程中发现和感受大自然的理性美，使他们的身心处于一种自由、和谐的 4 高中物理教学中美学教育的现状及其研究第一章引言 状态，极大地激发学习的兴趣和创造力。 在高中物理教育中进行美学教育的意义更为重要： 1 物理美可以激发学生学习物理的兴趣 对科学美的追求可以激发物理学家破译宇宙密码的强烈激情与灵感，能够转 化为探索未知世界的巨大动力【5 】。同样，对物理美的感知可以激发学生探索物理 世界的激情，事实表明，凡对自然美和艺术美有追求的学生，一旦剖析了物理学 的科学美，往往令他们在对物理学美的感叹中，提高物理学习的热情，逐渐领悟 到物理学有如同诗一般的简洁、对称与和谐之美，他们学习物理的兴趣更浓，学 习潜能挖掘的更深，进而更加激励了他们学习的主动性和刻苦钻研的求索精神。 如：在经典物理理论中，有美妙庄严的牛顿力学体系，有如诗如画的麦克斯韦电 磁方程；在现代物理体系中，有优美典雅的爱因斯坦相对论等。这些理论充分显 示了自然规律的统一、简洁、和谐之美，给人以崇高的美感。在物理实验中也到 处闪耀着美的光辉，从伽利略理想实验、牛顿著名的棱镜色散实验、库仑著名的 扭秤实验、法拉第具有划时代意义的电磁感应定律、赫兹验证电磁波存在的实验 直到卢瑟福著名的粒子散射实验、密立根测定电子荷质比的实验以及美籍华人吴 健雄博士证实在弱相互作用中宇称不守恒的实验等，这些实验设计之精巧，实验 技术之精湛，无不给人以美的享受。学生通过对物理美的亲身感受，就会惊异地 发现原来物理世界竟是如此的美妙有趣，一种强烈的求知欲油然而生。虽然在学 习中会遇到一些困难，付出很大的代价，但却乐此不疲、其乐无穷，提高物理学 习的兴趣和主动性，实现真正意义上的减轻学习的负担，这在大力提倡减负的今 天有着很重要的意义。 2 物理教育中的美学教育可以激发学生的创造力 在历史上许多有创造力的物理学家具有较高的审美修养和浓厚的艺术兴趣， 也有不少杰出的艺术家在科学方面很有建树，这些事实与现代脑科学的研究成果 相符合。脑科学的研究表明：人的大脑左、右两半球按照根本不同的方式进行思 维。左半球主要具有语言、抽象思维、逻辑思维的功能，其思维是串联式的，即 每一步骤都是按照逻辑的程序进行，其中任一环节出现障碍，思维将被阻塞。右 半球主要具有非语言的、综合的、直观的、形象思维的功能，其思维是并联式的， 即综合审视整体情况，并根据整体状况进行反应，即使在某一方面信息不足，也 5 田世昆，胡卫平物理思维论【m 】南宁：广西教育出版社，1 9 9 6 ，1 6 2 1 7 1 页 5 第一章引言 高中物理教学中美学教育的现状及其研究 能根据整体的特征迅速产生正确的反应。 在物理教学中进行美学教育，可以使左、右脑协同活动，促使两半球功能的 结合，对培养学生的创造力大有裨益。在历史上确有不少物理学家在实验条件和 理论依据不齐备的情况下，凭着直觉和对物理世界美的鉴赏力创造性地对不完善 的理论进行加工、修改和重组，形成一种全新的理论。这些均能说明审美能力与 创造力一起成长。在物理教学中进行审美教育可以激发学生的创造力，这就要求 教师在教学活动中，发现物理美的因素诱发学生的审美激情，使他们在感知审美 对象的基础上引起情感反应，产生积极联想和深刻理解，从而迸发出创造性思维 的火花。 3 美学教育能培养学生良好的品德 著名美育家朱光潜先生说：“美育为德育的基础。“ 前苏联教育家苏霍姆林斯 基在他的教育理论中认为：“美是道德纯洁、精神丰富和体魄健全的有力源泉。 由此可见，美育在进行道德品质教育中，占有极为特殊的地位。 在中学物理教材中，先后涉及了几十位物理学家。这些物理学家在探索自然 奥秘的艰苦历程中，有的因坚持真理而被判处终身监禁；有的实验屡遭失败，仍 坚持不懈；有的为解开自然现象的神秘面纱，而将生命置之度外；有的在逆境中 勇于拼搏，默默奉献，不图虚荣；有的虽蜚声科坛仍一如既往地献身科学这 些感人肺腑的事迹是对学生进行道德品质教育的最好素材。在教学中，我们应结 合教学内容将物理学家们的那种严谨求实、一丝不苟的工作作风，坚忍不拔、无 私奉献的高尚品德，大胆求索、勇于创新的科学精神都渗透其中，用他们的光辉 形象去感染、激励学生，使学生在获得知识的同时，心灵得以净化、道德得以规范。 总之，美学教育在物理教学中起了极为重要的作用，它不仅有助于激发学生 的求知欲，启迪学生的创造灵感，更有助于培养学生良好的道德品质和献身科学 的崇高理想。显然，这是实施素质教育的一条极为有效的途径。 1 3 研究内容与方法 1 3 1 研究内容 1 以国内外公开发表的科学美学、美学教育、教育学、心理学等著作、文献为 参考，深入学习物理新课程标准的精神，结合高中物理教学的特点，对有关科学 美学概念的进行界定，并阐述物理学与物理教学中的美。 2 通过对各兄弟学校物理教师及高中学生进行的问卷调查，从重点中学和普通 中学两类学生和教师两个层面了解美学在各高中物理教学中实施的现状，并对数 6 高中物理教学中美学教育的现状及其研究 第一章引言 据进行分析。 3 在理论研究和在对调查研究所得数据分析下，从教学大纲出发提出在目前新 课改、新教材、新的教育理念下，在苏州这个人文环境下，如何在高中物理教育 中实施美学教育的教学策略。 1 3 2 研究方法： 1 文献法 2 问卷调查法 7 第二章科学美学的理论研究概述 高中物理教学中美学教育的现状及其研究 第二章科学美学的理论研究概述 人生而好美，从刚出生时对美妙音符的感受开始，一直没有停息过对完美人 生的追求，从低级到高级，从感官感受美到思维追索美。同样，人类自从有了文 明开始，就一路留下追求美的足迹，从自然美到艺术美，从艺术美到科学美，可 以说人类的文明史就是一部对美的追求史。然而由于功利思想的蔓延，影响到教 育，影响到学校、教师乃至学生。社会对学校、对教师的评价和要求往往将学生的考 试成绩视为唯一的标准。长期以来的传统教育使学生没有时间，没有安静的环境和心 境去领略自然的美和科学的美。作为一名中学物理教师，我不禁要问：物理真的是枯 燥而没有美的吗? 中学物理教学与美学有联系吗? 科学和美是对立的吗? 物理与艺术都是惟有人类才拥有的文化现象，并且紧密而令人惊奇地互相关 联着。传统上来说，艺术创造幻象以表达情感，其语言是图形和比喻；物理学是 一门严格意义上表达自然的实证科学，根植于可观测世界的清晰的数学关系，数 学和方程是它通用的表达手段。传统的教育使科学和艺术分离，从事理工学习的 人偏重逻辑思维，从事艺术的人偏重形象思维。物理教科书中没有引自艺术领域 的参考资料，艺术家也很少说明一件艺术作品与物理学的关系。但是，古往今来， 很多哲学家、文学家、教育家、艺术家和物理学家都认为：科学与艺术的结合是 人类思想发展的主流，在教育过程中重视科学教育与艺术教育的结合，是培养具 有良好人文精神和创新能力的人才的重要途径。在2 0 世纪2 0 年代，著名教育家 蔡元培就提倡“智育与美育并举；科学与艺术并重”他说：“世之有道德者，无不 有赖于艺术与科学。“ 【6 】 2 1 科学美学的研究对象 什么是科学美学? 哪些对象是科学美学要研究的，哪些不是它要研究的? 这 是科学美学的划界问题。 科学美学是由自然美学和美学结合而形成的- i - j 新兴的综合性学科。它既可 以成为理论科学学的一个分支，又可以成为美学的一个分支。自然科学和美学的 研究对象虽然不同，但是它们都是客观实在在人脑中的反映，都与人类的实践活 6 施大宁物理与艺术科学出版社，2 0 0 5 年1 月第一版，l 2 页 8 高中物理教学中美学教育的现状及其研究第二章科学美学的理论研究概述 动有着十分密切的联系。从认识论的角度来说，它们必然有很多共同的方面。这 些共同的方面就是科学美学赖以生长的基础。 那么科学认识与审美认识能不能统一起来呢? 美学的研究对象是客观存在的美。首先是第一自然的美。它包括自然现象中 客观存在着的美和社会生活现象中客观存在的美。这两种美又可以称为现实美。 其次是第二自然的美。这是人们通过审美认识对现实美反映的产物。自然科学是 研究自然界客观规律的。因此，美学和自然科学相互结合的生长点应该是自然现 象中客观存在的美。自然界的内在规律是客观的，是能够反映美的自然现象之间 的内在联系的。传统美学研究的自然美是美的自然现象的客观形式，而自然科学 理论则是美的自然现象的客观内容。前者可以称作自然美中的形式美，后者可以 称作是自然美中的内容美。自然界中美的自然现象应当是形式与内容的统一。 科学理论是科学家的大脑对自然界内容美的反映，是主观见诸于客观的认识 过程的结晶。科学理论的创造过程，就是科学家对自然界内容美的审美感知过程。 这样，科学家大脑中所形成的科学理论和自然界的内容美就组成了一对主观与客 观的审美关系。这是科学美学的第一个研究对象。 科学家一旦创造性地发现了自然界的内在规律，并用语言、文字或符号生产 出科学理论，这种作为知识产品的科学理论就具有了客观实在性。作为客观对象 的科学理论和人们对这一科学理论所产生的审美感知，就组成了另一对主观与客 观的审美关系。这是科学美学的第二个研究对象。 狭义的科学美学的研究对象，是科学理论内在的审美价值。换句话说，这不 但要寻求自然界的内在美与科学理论这一对矛盾在审美感知过程中的主客观统 一，而且要寻求科学理论与对科学理论的欣赏这一对矛盾在审美感知过程中的主 客观统一。 广义的科学美学的研究对象，还应当包括：自然界本身的和谐和秩序；科学 的发展对美学研究和美学实践的影响；科学审美力的培养；科学美学教育等。 2 2 科学美学的研究方法1 7 】 任何科学都有一个研究方法的问题，科学美学也不例外。笔者体会，研究科 学美学主要应当采用以下一些方法： 7 徐纪敏科学美学思想史湖南人民出版社，1 9 8 7 年1 0 月第一版第一次印刷，8 9 页 9 第二章科学美学的理论研究概述高中物理教学中美学教育的现状及其研究 2 2 1 马克思主义的哲学方法论是最基本的研究方法。 无论是从科学美学的研究对象，还是从科学美学思想史的研究对象来看，马 克思主义的哲学方法论都是最基本的。这是因为：科学理论是科学家的大脑对客 观自然美的反映，是主客观对立统一的产物；科学理论的学习、理解、欣赏过程 又是另一种主客观对立统一的过程。 2 2 2 历史方法与逻辑方法 科学美学思想是人类在认识自然界的美以及运用这些美的规律改造客观世界 的过程中历史的发展起来的，因此人类对自然界美的认识水平和运用这些美的规 律改造客观世界的水平，应当是历史的产物。对于历史的发展起来的人类科学美 学思想，当然应当用历史的方法予以认识。否则历史上曾经产生过的科学美学思 想就变得不可理解。 2 2 3 理论与实践相结合的方法 科学美学思想史不但是一门理论性很强的学科，而且是一门实践性很强的学 科。我们研究科学美学的目的就是为了更好的认识自然界的美，掌握自然界美的 规律。因此，在科学美学思想史的研究中，理论与实践相结合的方法显得十分重 要。我们特别要善于总结和抽象出对我国今天科学研究有指导意义的科学美学理 论，为建设具有中国特色的社会主义服务，为建设社会主义物质文明和社会主义 精神文明服务。 2 3 科学美学的一些基本概念【8 】 科学美学思想在几千年的历史发展中，逐渐形成了一些基本概念。了解和熟 悉这些基本概念，对于学习科学美学思想史和科学美学具有极大的意义。笔者认 为，以下一些基本概念值得注意： 2 3 1 统一性 辩证唯物主义认为，世界的统一性在于它的物质性。宇宙除了运动着的物质 以外，再也没有什么其它的东西。科学美学认为宇宙的统一性就表现为宇宙统一 的美。因此，凡是能够揭示宇宙统一美的理论，就被看作是美的科学理论。近代 自然科学诞生以后，对于统一性概念的理解进入到一个新的历史阶段。自然科学 家以各自的科学研究成果来论证宇宙统一性的美。伽利略利用惯性定律将匀速直 线运动与静止状态统一起来，并进而提出了统一的惯性系概念；牛顿通过建立完 8 徐纪敏科学美学思想史湖南人民出版社，1 9 8 7 年l o 月第一版第一次印刷，8 9 页 l o 高中物理教学中美学教育的现状及其研究第二章科学美学的理论研究概述 整的力学体系，从理论上把各种力学现象统一起来；爱因斯坦的相对论把宏观物 理运动统一起来；量子力学理论统一了微观世界物质的运动；迪拉柯的相对论电 子运动方程把相对论与量子力学联系统一起来；波粒二象性统一了波与粒子的运 动。夸克理论统一了基本粒子的运动；大统一理论又在尝试使引力、强相互作用 力、弱相互作用力、电磁相互作用力的统一。每一个划时代的科学理论的提 出，都在宇宙统一性美的道路上前进了一步，都在为丰富、完善统一性繁荣基本 概念作出贡献。 2 3 2 多样性 多样性是与统一性同时存在的一个科学美学概念。科学美学的审美理想就是 要追求统一性。要想获得统一的宇宙方程式，这是自然科学家孜孜以求的美学理 想。可是科学美学的实践却总想要追求多样性。只有统一性的世界是单调乏味的 世界，而只有多样性的世界又显得杂乱零散。因此，只有把统一性与多样性综合 起来考察，从多样性中寻求统一性，从统一性中演绎出多样性，才能对千姿万态 的宇宙美作出科学美学的解释。 2 3 3 简单性 宇宙是按照最优化系统的进化路线发展起来的。宇宙的进化方向与环境之间 最佳的匹配，就构成了一种简单性的美。人们对宇宙美的认识是按照最简单的原 则进行的。在这种简单性科学美学思想的指导下，科学家就竭力使自己的理论具 有特殊的演绎美的魅力。 2 3 4 复杂性 这是与简单性相对立的一个科学美学基本概念。人们在对自然界美的现象的 认识上，需要从复杂的现象中抽出一些简单的原理。客观世界的美本身并不是简 单的，而是以复杂的形态存在于自然界中的。这种复杂的形态，我们可以通过感 官、仪器测知。可是在复杂的形态之中隐藏着的简单性原理，却不是可以通过感 官或仪器测知的，它必须求助于人的思维能力。简单性的美是对于科学理论而言 的，而复杂性的美则是对于自然界美的现象而言的。 2 3 5 对称性 在科学美学上，对称性的美并不局限于客观事物外形的对称。数学方程式中 各项之间的关系、电与磁的运动规律、基本粒子的宇称、一切共轭的物理量之间 的关系、阴阳学说、八卦学说、波与粒子，都蕴含着奇妙的对称性的美。很 第二章科学美学的理论研究概述 高中物理教学中美学教育的现状及其研究 多科学家就是因为坚信宇宙美具有对称性这一特点，所以作出了划时代的科学发现。 2 3 6 形式美与内容美 自然美的外观表现，可以看作是自然界美的事物的形式美；而自然美的内在 规律，则可以看作是自然界美的事物的内容美。在科学理论的美学追求中，我们 也要注意内容美与形式美的对立统一关系。 2 3 7 守恒美 在科学美学中，守恒美的意义是指事物运动变化时，那些不发生改变的物理 量所具有的美。我们要认识客观事物，就必须认定能够代表事物客观存在的一些 必要特征。如果这些必要特征是变化无常的，那么就会使我们对事物的认识发生 很大的困难。守恒美的存在，给我们对客观事物的认识带来了极大的便利。能量 守恒的发现在科学美学上是一件大事。其重要意义不但在于找到了宇宙美在能量 方面的统一形式，使我们对自然界美的认识达到了一个全新的高度，而且在于发 现了守恒美。除了能量守恒外，在科学美学上比较重要的守恒美大约有十几个之 多。例如质量守恒、角动量守恒、电荷守恒、动量守恒、宇称守恒等等。 在科学美学中，对于守恒美的概念的理解也是一个不断深化的过程。在弱相 互作用条件下，宇称守恒定律不成立。这一科学事实说明，对于守恒美的概念不 应该绝对化的理解。自然界美的事物总是又守恒，又不守恒的。我们不断发掘各 种守恒美的过程，就是对自然界美的事物深入认识的过程。 1 2 高中物理教学中荚学教育的现状及其研究 第三章美学与物理学及物理教学 第三章美学与物理学及物理教学 3 i 物理学美的主要特征9 1 3 1 1 物理学的简单美 物理学在内容上的简单美，首先表现在物理学的理论本身。如果物理理论的 表达形式十分复杂，知识内涵十分简单，都不能给人以美感。一个很简单的公式 包涵极其深刻的内容，或者一个理论的推论却很多，这种简单性才能给人以美感。 例如，物理量的矢量表示及其运算方法，给人以简单明快之美；牛顿第二定律f = m a 和质能方程e - - m e 2 ，以简单的数学形式概括了极其深刻而丰富的内容，牛顿的三 大定律概括了自然界一切物体的机械运动规律，质点模型的提出是简单美的结晶， 牛顿的力学体系在上世纪被公认为自然图景的最美表述。当人们物理知识的理解 愈深刻时，就愈能深刻感到它们的美。 3 1 2 物理学的和谐美 和谐是指配合适当、协调、匀称的意思。和谐给人以浑然一体，恰如其分、 轻松自如的美感。从古到今，和谐美是物理学一贯追求的目标。如匀速运动，简 谐运动，共振、反折射光路可逆、电磁互化的和谐美等。在卢瑟福提出的原子核 式结构模型里，所有电子都在各自的轨道绕原子核旋转，这和太阳系里各个行星 在各自的轨道上围绕太阳运行非常类似，显示了宏观和微观之间的和谐统一。又 如大量分子的运动与一个分子的无规则运动，二者都不能单独构成热运动。描述 热运动，必须从分子个数与运动方式两个方面阐述才能科学地揭示其内涵，这也 就是我们常说的互补和谐美。运动三定律与万有引力定律的创立则是和谐统一美 的典范。 3 1 3 物理学的守恒美 在千变万化的物理现象中，找出它们共同具有的不变的因素或特征，就具有 守恒性的美。物理学中如质量守恒定律，电量守恒定律、能量守恒定律、动量守 恒定律等，均是描述变化现象中某些物理量的守恒。真空光速不变性以及万有引 力恒量、普朗克常数等，也具有守恒性的美。 9 徐志君物理学美与物理教学中的美育。浙江工业大学学报，第3 0 卷第6 期2 0 0 2 年1 2 月 1 3 第三章美学与物理学及物理教学高中物理教学中美学教育的现状及其研究 3 1 4 物理学的对称美 在美学中，“对称“ 是形式美的表现，指整体各个组成部分之间的相称或对应， 如空间上的和谐布局，时间上的节律协和。在物理学中，物理学家追求的是所研 究的宇宙结构的对称性和物质运动的对称性。他们也常把追求理论的对称之美作 为一种有效的研究途径。 探索物质世界时空的形象对称性始终是物理学的热门话题之一，最形象的要 数镜像对称。诸如物体竖直上抛和斜抛运动的上升过程与下降过程的时空对称； 在交流电和电磁振荡研究中出现的时间对称。伽利略的“力学定律在所有惯性系 中都相同”的相对性原理，深刻地揭示了建立在直觉经验基础上的时空形象对称 性。物理学公式、定律表达方式上和理论结构上所反映的对称性更是不胜枚举。 诸如磁体磁感线分布，左右手定则，平面镜成像中物与像的对称美，电磁学中静 电力的平方反比定律的公式表达就是追求跟万有引力平方反比定律的对称而获得 的。又如，麦克斯韦根据电与磁的对称性及磁力线图像的对称性，在没有任何实 验支持的情况下，大胆地在安培定律中添加了“位移电流矢量项，使麦克斯韦 得以建立起他的呈现对称美的方程组，四个方程彼此相容，成为统一的关于电磁 场的完整理论体系，被誉为自然界最优美的诗。 3 1 5 物理学的统一美 在自然界中，千篇一律和杂乱无章的东西都不能给人以美感。只有把千姿百 态的物理现象用统一理论加以概括和解释后，才能给人以美感。牛顿力学把地上 的和天上的运动统一起来，麦克斯韦电磁理论把电现象、磁现象和光现象统一起 来，光子的波粒二象性概念把粒子运动和波动统一起来，原子、分子结构理论把 宇宙和物质统一起来，能量概念沟通了力、热、电、磁、光、原子等领域，质能 方程e = m c 2 把质量和能量、实物和场统一起来，能量守恒把能量和力统一起来等 等。这些例子无不显示着多样性的统一美。 总之，在自然界中美学内容是由一定的自然物质材料构成为一定的形式表现 出来的，构成美的内容与形式在结构上的合理性，新颖性和灵巧性都包含着这个 形象的和谐统一。因此，在物理教材中挖掘美学素材之首要任务是让学生较好地 掌握物理知识，搞清物理知识丰富的内涵，在此基础上用美学的观念和概念引导 学生与其具体的表现形式有机地联系起来，使物理教材中美学素材的内容与形式 在他们的头脑中能够达到和谐统一，从而产生美的共鸣。我们不难想象，对那些 没有掌握物理和美学知识的人奢谈什么“电场“ 、“热容量“ 的美，无异于对牛弹琴。 1 4 惩孛物理教学孛美学教寅垂勺现状及其研究第三章茭学与物理学及豹理教学 3 2 物理教学中的美 1 0 】 3 2 1 教美 1 教态美 物理教学活动从来不是单向的抽象思维活动，丽是师生双边活动。在教学活 动中，师生间不仅仅是知识概念的交流，也是心灵与情感的沟通，学生不仅听教 师的言谈更注意教师翡形象。教师的一言一行都对学生产生巨大影响，甚至会影 响学生的生，例如，学生的字体风格很大程度上是模仿教师的。因此，教师就 应傲到板书设计合理，书写规范整洁，让学生放各个角度随时绘学生以美的感知。 2 方法美 物理教育中的美学，并非要求物理教师把物理课上成美学课，焉是要求物理 教师应注重美学的渗透，即由教师根据学生的审美心理特点结合物理知识形成过 程创设美的氛围。当然，物理课堂教学活动是进行美学教育的最重要场所，教学 过程美应体现在开始能利用生活中相关例子引起学生兴趣，激发探索欲望，全神 贯注地投入，同时也体现新课程“从生活走韵物理，从物理走超生活的新理念； 衔接能环环紧密相扣，独具匠心；转化能自然畅达，波澜起伏，引人入胜；结尾 能令学生茅塞顿歼，余味无穷，发人深思。 3 内容美 辩证唯物主义的美学观点认为：美的本质是合乎规律性与合乎目的性的统一。 其基本形态有自然美、社会美和艺术美等三类。物理学揭示了翻然界物质的存在、 构成、运动及转化等规律，反映了自然界内在的本质美，虽然物理学的研究范围 极为广泛，物理规律极为复杂，但物理学者普遍认为，物理学中蕴含的美以“简 洁、对称、和谐、统一为主要形式出现的。 4 语言美 教学语言美体现在无论书面还是口头语言都应该生动形象、言简意赅，精确 稍快，富有情感和幽默感。精湛的语言能使物理规律表述地妙趣横生，能激起学 生展开想象的翅膀。例如，毛泽东的“赤橙黄绿青蓝紫，谁持彩练当空舞“ 等诗 句说明了光的直线传播、漫反射、折射等现象。当然，教学语言还要求有和谐的 节奏，抑扬顿挫，轻重缓急，声情并茂。总之，物理教学语言美对教师提出了语 言修养的要求。 l o 黄春玲物理教学中的美育德化县南坪中学宁德姆专学报，第1 8 卷第2 期2 0 0 6 年5 月 1 5 第三章美学与物理学及物理教学高中物理教学中美学教育的现状及e 研究 3 2 2 学美 学生是学习的主人，教学的目的就是为了让学生掌握知识、发现问题、解决 问题。根据内容让学生愉快的学习，寓“做“ 于学，寓“练”于学，让学生有更 多的机会体验美，美的方法有利于激发学生的学习热情和动机。这就需要我们利 用主渠道物理课堂教学对学生进行美感的激发和培养。 物理学是一个充满生机和魅力的学科，作为物理教师不仅要把科学知识传授 给学生，更应该从教学内容中挖掘物理学科的美，并通过美的设计进行物理学审 美创造，体现物理学科美的特征和意境，使学生在物理学中感到美的乐趣、受到 美的熏陶，从而提高学生对美的鉴赏能力。 1 注重在物理教学中进行审美再创造，发展学生的审美能力 物理教师的审美创造，是教师为完成物理教学中的美学教育而进行的再现物 理美的创造活动。首先，对物理形式美的形成来说，美学教育恰好是一个逆过程， 需要教师根据教材中物理知识的既定形式正确、贴切、形象、通俗地再现存在于 它们之中的简单、对称与和谐，并通过恰当的方法在再现中让学生有明晰的感受， 为此必须善于把物理学的美引到物理知识的教学中，并恰当的表现。这就要求物 理教师将教材中的美挖掘出来，及时展现，并通过以美启真、以美至真的实例将 它们较细致地落实到中学物理知识之中。 其次，美的艺术还需要学生的默契配合，才能产生艺术的魅力。教师在展示 科学美的同时，还得注意培养学生对科学美的审美能力。丰富的想象力是鉴赏美 和创造美的必要条件，这就要求教师在教学中运用精湛的语言、直观性和启发性 的形象比喻，来激发学生的想象力。如讲习题和练习时，要让学生想象实际的物 理图景，讲抽象的知识时要运用具体形象的比喻。如正电荷的电场线就像“光芒 四射”的太阳；卢瑟福原子模型犹如太阳系。这些既能使学生在想象和联想中获 得美的享受，又能培养和发展学生的鉴赏和创造美的能力。 再次，美学教育是一种情感教育，教师应在教学中采取一定措施，创设一定 环境使学生产生美的需要并给其一定程度的体验。学生作为教学的主体，让其积 极投身到审美创造活动中，去体验和感受物理学中的美，是培养学生审美的根本 途径。它带给学生不只是视觉或听觉上美的感受，更多的是一种震撼人心的愉快 和力量。当学生投入其中时才会感受到这种美的力量。例如：在探索性实验中， 不是引导学生按照教师指定的捷径去发现规律而是让学生自己根据实验要求自己 1 6 高中物理教学中美学教育的现状及其研究第三章美学与物理学及物理教学 设计实验方案并完成实验任务。只要教师善于启发引导，促进学生不懈努力，总 会使学生看到自己的潜力和知识的力量，从而获得成就感，逐渐产生美的意识和 审美情绪。 2 引导学生将美的知识转化为追求美和创造美，加深理解美与真的统一 纵横物理学发展史，物理学家在探索物理世界奥妙时，建立和发展物理美的 过程中，都充满了对美的热烈追求，物理美学思维作为一种非常规性的、创造性 的思维方法，给物理学的发展指明了方向。这种思维的最大特点就是用美的标准 来审视物理理论、物理规律，对尚不完美的理论进行加工，并提出猜想、假说，预示 物理学发展新图景。就如麦克斯韦提出的位移电流假说。对美的追求可以激发学 生探索物理的激情和创造的动机，使学生在感知美的基础上引起积极的情感反应、 产生积极的联想，从而迸发出创