借助美的光辉认识真理

摘要：物理学科中蕴涵着丰富的科学美、文学美、自然美、社会美，本文根据多年的教学实践，论述了如何借助上述美的因素，将物理教学与审美教育有机地结合起来，使学生借助美的光辉认识真理，同时培养学生完善的心理素质。

关键词：物理教学；审美教育

当代科学的进步和文明的发展愈来愈证明，科学的一体化是世界知识走向的总趋势。人们愈来愈惊讶地发现，在一个开放的系统中，学科与学科之间已经很难严格地界定为彼此不相关的“独立王国”。从某种意义上来说“隔行如隔山”的传统观念，在新的技术革命浪潮的强力冲击下，正在发生根本性的动摇。就物理教学而言，封闭的囿于本学科领域的教学模式，已经远远不能适应时代发展的要求。拓展教学的思维空间，开阔物理学科的教改视野，采取跨学科的思维方法，把物理教学与审美教育结合起来：在物理学科教学中，借助物理知识中蕴涵的科学美及与物理知识有关的文学美、自然美、物理学史中的社会美，培养学生正确的审美观和鉴赏美、创造美的能力，培养学生完善的心理素质，陶冶学生的良好道德品质和情操，同时诱发学生的求知欲，激发学习兴趣，启发心智，提高科学修养和悟性，使学生借助美的光辉认识真理，应该也必须成为广大物理教学工作者进行教改的新的聚焦点。鉴于此，本文就如何将物理教学与审美教育有机地结合起来，展开论述。

一、挖掘物理学科中的科学美

美学家认为，美的对象不是它的各个部分的简单堆砌，而是它的和谐的整体性。沙石、水泥、钢材、木料本身并不能让人获得多少美的感受，而当它们被通过艺术加工组合成为一座宏伟的建筑物时，整体的和谐美及局部的对称美、均衡美、建筑风格的新奇美等多种美的特征便立即显现出来了。显然，审美活动是一种直觉地从整体上把握对象的心理活动。值得注意的是，这种心理活动同科学的方法论，在结构上表现出一种不可思议的一致性，即都是从整体上把握事物的本质。

在科学研究中，科学家们运用逻辑思维规律和艺术思维规律巧妙地将大量孤立零乱的观察资料和实验事实，加工组合成为彼此有机联系的和谐整体。这些反映自然界物质运动图景的和谐整体——物理学理论必定包含着美的因素，因而它们除了正确描述自然界客观属性和物质运动规律的真的本质之外，还遵守一些美学的共同原则，现阐述如下。

1．和谐

“和谐”是美学的一个重要原则。物理学所研究的物质世界不仅有满足我们耳目声色的感性美，而且有包含在统一性和秩序性中的理性美。物理学理论的和谐首先体现在它们将物质世界的和谐和秩序用音乐曲谱一般的数学公式表述出来，化成简洁的逻辑符号关系，以人们便于理解的方式展示出物质世界各部分各层次之间丰富的统一性，揭示出物质世界的普遍联系，物质运动的一般规律。例如：公式F = ma，E=mc就是用最简单的函数关系，反映物质世界中力和加速度，能量和质量的和谐奇妙的统一。另外，牛顿三大定律揭示了宏观物体的运动规律，将地上物体和天上物体统一了起来；用四个方程表示的麦克斯韦电磁场理论，因把电、磁、光统一了起来而成为一个和谐统一的体系；爱因斯坦建立的相对论求得了牛顿力学和电磁场理论的更大范围内的统一，这些理论都具有无与伦比的和谐美。能量守恒定律更是具有和谐美的典范，它是自然界一切物质，大到天体，小到微观粒子都符合的普遍规律，它揭示了整个物质世界运动的统一性和永恒性。

物理学理论的和谐美还体现在构成理论的物理定律、公式其内部的和谐结构（逻辑上的正确性和形式上的严密性）和外部的和谐功能（能反映自然规律，能经受实验的检验，能够向应用领域广泛渗透）的统一。

2．新奇

物理学科中的新奇美体现在科学思想的独创性，科学思维的独特性，实验设计的新颖性，物理现象的奇异性及物理学家们丰富的艺术想象力等。如牛顿由苹果落地想到发射人造地球卫星的可能；爱因斯坦透过洛仑兹变换的数学形式看出问题的实质是物理上空间和时间的关系。奇异的物理现象比比皆是，如超导现象、泊松亮斑现象等等。

3．对称

物理学理论的对称美，一方面表现为有条件的相等。例如各种守恒定律具有严格的对称性。动量守恒是坐标平移下的对称，能量守恒则称为时间移动下的对称。另一方面表现为物质结构上的对称。如原子结构、晶体结构、宇宙结构都具有对称美。对称美还表现为物理现象的对称。如变化的电场产生磁场、变化的磁场产生电场等等。对称性原则在建立科学理论，促进对自然界的深入认识中起到了能动的作用，很多理论都是追求这种对称美的结果。正电子是狄拉克追求负电子的对称而发现的。麦克斯韦利用对称性原则大胆引进位移电流概念，增进了麦克斯韦方程组的第四个方程，从而完善了电磁场理论。

4．简洁

简洁美表现在科学定律、公式的简单形式和深广内涵的统一。任何一个可用公式表示的物理定律都是严密的文字、简单的公式、丰富的内涵的统一。如牛顿的万有引力定律，其公式F=G·m1m2/r2 ，只用几个字母就概括了一切物体间的相互作用，揭示了天体运动的原因，并且居然利用这条定律从理论上计算出了未知行星的位置。这一公式的简单形式与深刻内涵，使万有引力定律呈现出无与伦比的简洁美。简洁美还表现在物理学研究方法和思维方法上。例如理想模型法。从宇宙天体到基本粒子，物质运动纷繁复杂，但物理学家巧妙地从复杂的真实世界中，把研究对象一一分割，抽象出最简单的物理模型，诸如质点、刚体、理想弹簧振子、理想单摆、点电荷、光线、薄透镜等，以这些优美的理想模型概括出物质运动的基本规律，变复杂为简单，既简洁又合理，给人们带来研究物质世界美的享受。

物理学是美的，物理教师如果能够把物理美的特征融贯在教学的过程中，有意识地予以审美引导，让学生体会这种科学的严密美、简洁美、对称美、新奇美、和谐美，以美的观念、美的意识去把握客观规律，同样可使学生获得审美的愉悦。所不同的是这种审美感受，更多地带有冷峻的理性色彩。

二、撷取物理知识中的文学美

谁也不会否认，文学艺术来源于生活，是客观世界在人们头脑中的反映。同样，谁也不会否认，物理是人类对物质世界认识的总结，它揭示的是物质运动的一般规律和物质的基本结构。于是这丰富多彩的物质世界便成了物理学与文学艺术这两类看似风马牛不相及的不同学科之间的美的共同立足点。运用“比较教学法”我们可以惊喜地发现，在文学艺术作品中包含着相当多的物理知识，同样在物理知识中也蕴藏着大量的文学美、自然美。

李白的“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”，杜甫的“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来”形象地描述了江河瀑布所蕴藏的巨大的动、势能；“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”、“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”则生动地道出描述运动的相对性和参照物的选取知识；“夕阳返照桃花渡，柳絮飞来片片红”深刻地揭示了物体的颜色与光的密切关系；而李白的“日照香炉生紫烟，遥看瀑布挂前川”更是生动地说明了光的散射原理，等等。

在物理教学过程中，恰到好处地引用一些文学艺术作品，介绍一些自然人文景观，引导学生透过物理世界去领略大自然的空间美、变换美、流动美和文学作品中的韵律美、情境美、形象美，对于激发学生兴趣、丰富学生想象、提高学生审美能力、陶冶学生道德情操，都能起到意想不到的良好效果。

例如讲授光的散射时，教师如能引导学生由点燃的香烟头直接上升的蓝色的烟雾联想到“日照香炉生紫烟，遥看瀑布挂前川”中的紫烟，分析蓝色、紫色都是气体分子对光的散射形成的。接着又自然地介绍江西名胜庐山的其它与光照有关的美景，如“红霞映日、水光一色的含鄱口”、“云海蒸腾、佛光变幻的五老峰”、“虹影如练、飞珠溅玉的三叠泉”、“夕阳映照、山色如黛的龙首崖”等。然后又联系自己家乡风景优美的某山某湖的一些与光的变化有关的自然景观，不仅能使学生透过光的散射知识体会到李白诗词的意境，加深对光的散射的理解，而且通过介绍其它自然景观，使学生受到生动的爱祖国爱家乡的教育。

三、渗透物理学史中的社会美

物理学史中的社会美一方面是指物理学家们追求真理时不畏艰辛、坚毅不拔、顽强执着、无私奉献，甚至为真理献身的科学态度和科学精神所表现的人格美。几乎每一位有成就的物理学家都有许多可歌可泣的事迹，都焕发出感人的人格魅力。比如，伽利略顽强执着，布鲁诺为真理献身，哥白尼不屈不挠，爱迪生不畏艰辛，牛顿的专心致志，居里夫人的爱国精神，爱因斯坦的人类良知，邓稼先的无私奉献，钱学森的爱国壮举等，都是很好的素材。

在物理教学中结合有关内容介绍物理学家的事迹，不仅能激发学生的审美情感，而且还能巧妙地将学生对物理学家崇敬、热爱的积极情感迁移到有关的教学内容上，激发他们的学习积极性。例如，在讲授放射性物质的时候，教师充满感情地介绍居里夫人如何历尽千辛万苦，克服物质上、精力上、身体上常人难以想象的困难和煎熬，最后成功地提炼出1克纯镭，两度荣获诺贝尔奖的事迹。最后告诉学生：有人愿出五万英镑的巨款购买她的1克镭，被她拒绝了，她宁愿不取分文无私将这1克镭献给人类。最后，她发现的放射性物质拯救了许多人的生命，而她自己却因长期接触放射物质而死于白血病。学生被深深地感动了，于是很想了解有关居里夫人为之献身的放射学知识。

社会美还体现在物理理论的广泛应用所带来的技术美的奇迹——海阔凭“鱼”跃的舰船、路遥知马力的汽车、天高任“鸟”飞的航空器、可上九天揽月的宇宙飞船、火树银花不夜天的电光源、天涯若比邻的通讯工具、神通广大的量子计算机……物理学的研究创造了一个又一个人间奇迹，把人类带入了一个又一个崭新、神奇的时代——蒸汽机时代、电气化时代、航天时代、原子能时代、微电子时代、信息时代……人类也由农业社会步入了工业社会，又迈进了信息社会！物理学这种波澜壮阔、无与伦比的社会美，会使学生受到何等强烈的震憾！对求知欲旺盛又有强烈自我实现需求的青少年，其巨大影响是不言而喻的。

社会美的渗透不仅可以起到以形悦心、以情感人、以美启智的作用，而且可以陶冶学生的情操，逐步净化他们的心灵，引导他们像物理学家那样，把追随真、善、美作为人生的理想，扬起生命的风帆，去追求美、表现美、创造美，做一个有思想道德的、行为高尚的人，从而起到以美引善、以美育人的作用。

四、在美的诱导中传授学科知识

海森伯在《跨越界线》一文中指出“美是真理的光辉”，他认为，探索者是借助于美的光辉的照耀来认识真理的，海森伯的观点，在某种意义上深刻揭示了审美教育在物理教学中的重要作用。

物理学所揭示的物质世界的运动规律，经无数实验的检验，已被证明是真理。然而借助于美的感受来认识真理，显然要比纯粹诠释概念认识真理好得多。

2001年颁布的物理课程标准也阐明了类似的观点，指出要“让学生领略自然界的美妙与和谐，培养学生终身的探索兴趣。” 而要实现这样一种与冷峻的知识和技能或理性的过程与方法均有别的情感价值目标，无论是承担新课程实施任务的中学物理教师，还是负有培养基础教育师资使命的高等师范院校的物理教师，都应该也必须要能够 “跨越界线”，把物理教学与审美教育有机和谐地结合起来，在物理学科教学中，借助物理知识中蕴涵的理性美及与物理知识有关的文学艺术美、自然现象美以及物理学中的社会美，培养学生正确的审美观和鉴赏美、创造美的能力，培养学生完美的心理素质，陶冶学生的良好道德品质和精神情操，同时诱发学生的求知欲，激发学习兴趣，启发心灵智慧，提高修养和悟性，使学生在美的诱导和启迪中学习物理知识，探索物理规律，借助美的光辉认识真理。

参考文献：

[1]阎金铎、查有梁.物理教学论，广西教育出版社，1998。

[2]张相轮、凌继尧.科学技术之光—科学美学概论，江苏人民出版社，1986。

（作者单位：1．江西教育学院；2．南昌师范高等专科学校）