感受物理学之美

毕节日报/2010年/4月/19日/第006版

教育专刊

感受物理学之美

大方县坡脚中学焦松

面对物理学的茫茫大海，许多学生望而却步，不敢或不愿涉足，而又有许多学生欣喜若狂，邀游其中而乐此不疲。为什么人们对物理学会有如此不同的态度呢?马克思主义哲学原理告诉我们：内因是事物发展的根本原因，外因是事物发展的必要条件。人们对物理学的迷恋，归因于其对物理学美的领悟和鉴赏。

美是什么?物理学的美又是什么呢?我们不能给物理学的美一个完美的定义，但物理学的美是到处都有的，随时随地都可以感受到的。正是因为感受到了物理学的美，于是牛顿在物理学的大海边“拾到了美丽的贝壳”；于是爱迪生从童年的“小笨蛋”成长为“虽不发明历史，却为历史锦上添花”的伟大发明家；于是爱因斯坦成了人类历史中最具创造性才智的人物之一，开创了物理学的四个领域：狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论。

一、物理学中的逻辑简单性

所谓逻辑简单性，是指科学序列的逻辑体系中，若理论M比理论N相互独立的逻辑元素少，理论N独立的逻辑元素可由理论M推出，当它在M中不再独立，M中包容N，N是M的极限情况，我们就说，理论M较理论N简单，M比N赋予更高的、更深的内涵层次，而形式上变得更加简单。

二、物理定律的内在对称性

我们把事物的一种情况变化到另一种情况叫做变换。如果一个变换使事物的情况没有变化，或者说事物的情况在此变换下保持不变，我们就说这个事物对于这一变换是对称的。这个变换称为事物的对称变换。这里所说的“事物”不一定限指一个具体物件的形体，也指规律，物理规律也有其对称性。[3]就拿牛顿定律来说吧，粗浅而形象地说，从不同的方向看，物体的运动都遵从牛顿定律，牛顿定律具有旋转对称性；镜子里和镜子外物体的运动都遵从牛顿定律，牛顿定律具有镜向对称性(或空间反射对性)；在不同的时间，昨天、今天或明天，物体的运动也都遵从牛顿定律，牛顿定律具有时间平移对称性。

物理美学思想不但在物理学的研究中起着巨大的作用，而且对物理教学也有重要的作用。物理美学思想在教学中的作用可分为三个方面：

(一)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

美的东西能给人以愉悦的感受。教学过程中以审美的态度、形式进行物理学知识的讲析，不仅可使学生在学习的过程中得到美的享受，而且也能使学生容易接受和掌握知识，同时也能激发他们学习的兴趣和欲望，培养和发展他们物理美学思维能力。在讲解时可结合具体的教学内容，把物理世界中的对称性介绍给学生；在综合复习时把各章节、各知识点的内在联系的主线提炼出来，体现出知识体系的和谐统一美；在物理模型的介绍中，让学生感受物理学的奇异美和简洁美，同时渗透“去繁就简”思想，提高学生分析问题的能力。学生在学习过程中能结合具体知识不断地感受到美的存在，那么在以后的学习中就会自觉地运用美的观点考虑物理问题，即我们所说的运用物理美学思想。

(二)促进学生理解与掌握知识，发展创新思维

实际上，大多数的物理问题，都可运用物理美学思想分析解决。物理教师在教学过程中要有意识地对学生进行物理美学思想的渗透培养。物理美学思想，既然可以激发物理学家探索自然奥秘的灵感，同样也完全可以使学生产生探索物理世界的激情，令学生在感知审美对象的基础上引

起情感反应，产生积极的联想和深刻的理解，从而进发出创造性思维的火花。这也有助于完善和促进学生的观察能力、思维能力及记忆能力等，尤其对学生发散思维能力的培养作用更显著。

(三)激发教师的教学情绪，促进教学互动，提高教学效率

一个优秀的物理教师，在教学过程中必然情绪饱满。之所以能够保持这种美好情绪，关键在于教师感受到了物理学的美，并且把物理美学思维运用到教学中。这样，别人看来枯燥无趣的一堆公式，在教师的眼里就变成一个个快乐的音符了。物理美学思想，使得教学活动不再是责任和义务，而成了一种享受。学生受到教师良好情绪的感染，思维亦会活跃起来。教与学互相促进，教学效率自然能够提高。

综上所述，我们的物理教学，关键不在于对学生灌输了多少物理知识，而在于引导学生感受物理的魅力，感受物理学之美。