高中物理教學(xué)中滲透美感教育案例淺析
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摘要：物理學(xué)科中富含“美”的素材，既有感性美、又有理性美，還有兩者兼具的．本文首先提出在物理教學(xué)中滲透美感教育的必要性；然后界定美感教育概念并闡述高中物理學(xué)科中美的體現(xiàn)；以5個滲透美感教育的教學(xué)片段為案例，舉例闡述如何滲透美感教育．
關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；美感教育；案例
1物理學(xué)科中“美感教育”的界定及意義
“美感教育”是指培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識美、愛好美和創(chuàng)造美的能力的教育，也稱美感教育或?qū)徝澜逃懊栏薪逃笔恰暗?、智、體、美、勞”教育的一個方面，也是促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展、對學(xué)生實施素質(zhì)教育的不可或缺的一環(huán)．中國教育改革和發(fā)展綱要指出：“美感教育對于培養(yǎng)學(xué)生健康的審美觀念和審美能力，陶冶高尚的道德情操，培養(yǎng)全面發(fā)展的人才，具有重要的作用”．著名學(xué)者王國維先生曾說過：“教育之中亦分三步：智育、德育（即意志）、美感教育（即情育）”．西南大學(xué)的趙伶俐認(rèn)為美感教育的定義是：“有目的、有計劃、有組織地通過各種美的事物，培養(yǎng)學(xué)生審美欣賞、審美表現(xiàn)、審美創(chuàng)造能力，同時也有助于他們‘德、智、體、美、勞’等身心素質(zhì)全面和諧發(fā)展的教育活動”．結(jié)合對“美感教育”的理解及高中物理學(xué)科特點，高中物理教育、教學(xué)中滲透“美感教育”，既可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)美、欣賞美、創(chuàng)造美，又可培養(yǎng)學(xué)生對物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情，進(jìn)而學(xué)習(xí)感性物理的同時、感悟理性物理．引導(dǎo)學(xué)生對物理學(xué)科的科學(xué)認(rèn)識，培育學(xué)生的科學(xué)思維，觸發(fā)學(xué)生高階思維的產(chǎn)生，實現(xiàn)學(xué)生對物理學(xué)科的深度學(xué)習(xí)．因此，在物理學(xué)科教學(xué)中滲透“美感教育”是培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分．
2物理學(xué)科中“美”的內(nèi)涵
物理學(xué)科中蘊(yùn)含的“美”的內(nèi)涵是什么呢？筆者在文獻(xiàn)［3］中曾闡述物理文化中的“美”的體現(xiàn)．即如物理公式將物理問題與圖像有機(jī)聯(lián)系的抽象之美；如牛頓第二定律物理規(guī)律、原理可用簡單的物理公式∑F＝ma表達(dá)的簡約之美；如牛頓發(fā)現(xiàn)了牛頓三大定律與萬有引力定律把天地運(yùn)動規(guī)律和諧統(tǒng)一，麥克斯韋用SD·dS＝q0，SB·dS＝0，∮LE·dl＝－SBt·dS，∮LH·dl＝I0＋SDt·dS4個公式組成的麥克斯韋方程組把電學(xué)、磁學(xué)規(guī)律統(tǒng)一起來，并且成功把光學(xué)也納入電磁學(xué)的范疇體現(xiàn)在物理學(xué)的和諧之美；如物理學(xué)中存在圖像的對稱、公式的對稱、現(xiàn)象的對稱及思維的對稱等對稱之美；如用簡潔物理公式表達(dá)生動的物理意義，抽象的符號描述準(zhǔn)確的物理情景，是用較少的文字高效表述物理規(guī)律的體現(xiàn)．物理學(xué)科語言集聚抽象、簡約及和諧之美．
3物理教學(xué)中滲透美感教育的案例舉隅
物理學(xué)科中富含“美感教育”的素材，有顯性的、也有隱形的，有具體的、也有抽象的，在物理學(xué)科中滲透美感教育是可行的．基于培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的需要，培養(yǎng)全面發(fā)展的學(xué)生形成關(guān)鍵能力和必備品格的需要，本文從感性美、理性美兩個角度闡述物理教學(xué)中滲透美感教育的案例．
3．1在物理教學(xué)中滲透感性美教育
心理學(xué)上認(rèn)為，感性是指感覺、知覺和表象等直觀形式的認(rèn)識．對感性美的教育主要是欣賞美的現(xiàn)象及對形成美的現(xiàn)象的解釋，從而陶冶學(xué)生的情操，同時對智育提供非智力因素的支持．案例1：“光的色散”教學(xué)片段設(shè)計．發(fā)現(xiàn)美：白光變成彩色的光．欣賞美：3張圖是在3種情況下形成彩色的光．解釋美：形成彩色光的物理原理解釋．圖1是白光通過雙縫時光的干涉現(xiàn)象形成的彩色光，用雙縫干涉的物理原理來解釋；圖2是白光通過單縫時光的衍射現(xiàn)象形成的彩色光，用單縫干涉的物理原理來解釋；圖3是白光通過三棱鏡時形成的色散現(xiàn)象，用光的折射原理來解釋．一樣的現(xiàn)象、不一樣的產(chǎn)生的機(jī)理，一樣的“美”．拓展美：霓、虹等現(xiàn)象的認(rèn)識．圖4觀察霓或虹的影片或圖片，激發(fā)學(xué)生思考，設(shè)問學(xué)生：圖4現(xiàn)象是光的干涉、衍射還是光的折射原理下形成的現(xiàn)象？學(xué)生可小組討論，形成正確的認(rèn)識，是光的折射原理下形成的現(xiàn)象；把自然現(xiàn)象抽象成物理現(xiàn)象，太陽光照到空氣中的小水珠，光在水珠中發(fā)生折射與發(fā)射，一定條件下能產(chǎn)生霓或虹．教師光路分析，正確解釋霓或虹的物理原理．學(xué)生在發(fā)現(xiàn)美、解釋美及拓展美中，愉快學(xué)習(xí)新知識．通過在物理教學(xué)中滲透“美感教育”，以“美”為手段，激發(fā)了學(xué)生審美熱情和學(xué)習(xí)物理的興趣，做到“以美激趣”、“以美啟思”、“以美生智”和“以美怡情”．案例2：平拋運(yùn)動演示實驗教學(xué)片段設(shè)計．欣賞美：平拋運(yùn)動的軌跡是優(yōu)美的曲線．演示如圖5平拋運(yùn)動，小球畫出一條優(yōu)美的曲線．方法美：運(yùn)動的分解是研究曲線運(yùn)動的首選方法．平拋運(yùn)動是勻變速曲線運(yùn)動，其運(yùn)動軌跡是拋物線的一支．研究曲線運(yùn)動首選方法是運(yùn)動的分解，研究平拋運(yùn)動也應(yīng)該考慮將這一曲線運(yùn)動如何分解，為了合理進(jìn)行運(yùn)動的分解，需要從實驗和理論兩個方面尋找依據(jù)．對比美：找到平拋運(yùn)動的運(yùn)動分解的依據(jù)．依次演示如圖6、如圖7兩種情況，由圖6可得出平拋運(yùn)動在豎直方向上與自由落體運(yùn)動的運(yùn)動性質(zhì)一致，即初速為0的勻加速直線運(yùn)動；由圖7可得出平拋運(yùn)動在水平方向上與勻速直線運(yùn)動的運(yùn)動性質(zhì)一致，即水平方向上是勻速直線運(yùn)動．分析美：化未知運(yùn)動轉(zhuǎn)為已知運(yùn)動．結(jié)合平拋運(yùn)動的演示實驗，從實驗上找到平拋運(yùn)動可分解為水平方向上的勻速直線運(yùn)動和豎直方向上的自由落體運(yùn)動的依據(jù)，完美地將未知的運(yùn)動轉(zhuǎn)化為已知的運(yùn)動，方法上將不會處理的問題轉(zhuǎn)為會處理的問題．這樣美的體現(xiàn)還很多，例如，研究勻速前進(jìn)汽車輪子上的一點的運(yùn)動軌跡，此軌跡曲線為“旋輪線”是非常復(fù)雜的曲線．但可以將輪子上的一點的運(yùn)動分解為水平方向上的勻速直線運(yùn)動與繞軸的勻速圓周運(yùn)動的合成，也是將未知運(yùn)動轉(zhuǎn)為已知運(yùn)動的完美體現(xiàn)．本教學(xué)片段案例培育學(xué)生對物理學(xué)科中美的欣賞、美的發(fā)現(xiàn)及美的體驗，滲透對學(xué)生美感教育．物理滲透美感教育可對學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣、理念和方法有促進(jìn)與補(bǔ)充作用．
3．2在物理教學(xué)中滲透理性美教育
心理學(xué)上認(rèn)為，理性指屬于概念、判斷和推理階段的認(rèn)識．理性美是指人們在探索、思考、學(xué)習(xí)某種知識、理論、觀點的過程中，這些知識、理論、觀點的結(jié)構(gòu)形式和主體已有的知識、理論、觀點的結(jié)構(gòu)形式相符合時產(chǎn)生的情感體驗．理性美的教育，著重在發(fā)現(xiàn)美，并且通過概念、判斷和推理對人產(chǎn)生美的感受，進(jìn)而形成理性的認(rèn)知與理性的行為．案例3：圖像法解題的教學(xué)片段設(shè)計．圖像涉及高中物理學(xué)科的各個領(lǐng)域，培養(yǎng)認(rèn)識圖像，應(yīng)用圖像是物理學(xué)科核心素養(yǎng)培育的重要抓手．圖像法是高中物理中解題的重要的方法，涉及高中物理學(xué)科的各個模塊，圖像法往往給高中物理解題帶來“巧”、“妙”的“美感”，以下為圖像法解題的教學(xué)片段．圖8體會“美”：數(shù)形結(jié)合是一種思想方法．例1．物體A、B、C均靜止在同一水平面上，它們的質(zhì)量分別為mA、mB、mC，與水平面間的動摩擦因數(shù)分別為μA、μB、μC，用水平拉力F分別拉物體A、B、C，物體A、B、C的加速度a與拉力F的關(guān)系分別如圖8中圖線甲、乙、丙所示，則以下說法正確的是（A）μA＝μB，mA＜mB．（B）μB＜μC，mB＝mC．（C）μB＝μC，mB＞mC．（D）μA＜μC，mA＜mC．解析：本題給定的圖像是aF圖像；給定物理情景，即物體在水平拉力的作用在水平面滑行．由牛頓第二定律得F－μmg＝ma，得a＝Fm－μg，此式為aF圖像的函數(shù)式．從斜率1m可以比較各物體質(zhì)量的大小，從縱坐標(biāo)的截距－μg可比較各物體與水平面的動摩擦因數(shù)的大?。绢}應(yīng)選（A）、（B）、（D）．“數(shù)形結(jié)合”的思想方法是高中物理的重要思想方法之一．“數(shù)形結(jié)合”中的數(shù)是指函數(shù)表達(dá)式，即物理原理或規(guī)律用數(shù)學(xué)中的函數(shù)式來表達(dá)，形即是圖形．“數(shù)形結(jié)合”連接物理問題、物理原理或規(guī)律、數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)式及圖形，因此，“數(shù)形結(jié)合”的思想方法對學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力要求較高，屬于高階思維方法要求的范疇．感受“美”：經(jīng)典故事體會看圖識信息．圖9例2．經(jīng)典的龜兔賽跑故事中，動作敏捷的兔子輸給了行動遲緩的烏龜．如圖9所示，為“龜兔賽跑”的位移時間圖像，請看圖回答下列問題：（1）哪條圖線表示烏龜?shù)倪\(yùn)動？哪條圖線表示兔子的運(yùn)動？（2）兔子什么時候、什么地方開始睡覺？（3）兔子睡了多長時間？（4）在什么時候烏龜爬過兔子身邊？（5）兔子醒來時烏龜在什么地方？（6）兔子比烏龜晚多長時間到達(dá)終點？解析：（1）由題意知，圖線OBCE表示烏龜?shù)倪\(yùn)動；圖線OABDF表示兔子的運(yùn)動．（2）兔子從t1時刻開始睡覺，距出發(fā)點的距離是s1的位置．（3）兔子從t1時刻睡到t3時刻，所以兔子睡覺時間為t3－t1．（4）在t2時刻烏龜爬過兔子身邊．（5）兔子醒來時烏龜在距原點距離為s2的位置．（6）兔子比烏龜晚t5－t4的時間到達(dá)終點．通過本例中如圖9所示的位移時間圖像，感受到對于沒有物理學(xué)科素養(yǎng)的人來說，完全不知道是什么意思，更別談富含什么信息．對于具備高中物理學(xué)科素養(yǎng)的人來說，能用簡潔的圖顯示豐富的顯性信息，并且從圖的顯性信息中挖掘更多的潛在信息．物理圖像用簡潔的圖，表述豐富的信息是一種獨(dú)特的美．感悟“美”．借用速率時間圖像突破難點．圖10例3．一個固定在水平面上的光滑物塊，其左側(cè)面是斜面AB，右側(cè)面是曲面AC，如圖10所示．已知AB和AC的長度相同．兩個小球p、q同時從A點分別沿AB和AC由靜止開始下滑，比較它們到達(dá)水平面所用的時間（A）p小球先到．（B）q小球先到．（C）兩小球同時到．（D）無法確定．解析：根據(jù)能量關(guān)系可知兩個圖11小球p、q到達(dá)水平面的B、C兩點速率相等，設(shè)為v1；畫出如圖11所示速率時間圖像，其中圖線與時間軸圍成的“面積”為路程；題中已知兩者的路程相等即可比較得出q小球所用時間較少，即q小球先到達(dá)水平面．本題應(yīng)選（B）．本題中，光滑物塊在斜面或者曲面上運(yùn)動時，可用能量關(guān)系來比較速率大小，但對于兩小球在斜面或者曲面上運(yùn)動時間的比較，常規(guī)的方法遇到困難．然而，本題用速率時間圖像，可非常直觀描述光滑物塊在斜面或者曲面上運(yùn)動，并且直觀比較兩者所用時間的長短．可謂，變不會解決的問題為會解決的問題，巧妙突破解題難點．速率時間圖像此時的作用，也是物理方法的魅力，體會物理圖像之美的同時，更是感悟到物理方法之美．
4結(jié)語
物理學(xué)科中富含“美”的素材，在物理教學(xué)中滲透美感教育，既可單一的滲透感性美教育，又可單一滲透理性美教育，也可兩者相互協(xié)同一起滲透．物理的美不僅包含現(xiàn)象美、圖形美等感性之美，又包含是簡潔、統(tǒng)一等的理性之美，在物理教學(xué)中滲透美感教育是素質(zhì)教育下培育學(xué)生“德、智、體、美、勞”全面發(fā)展的需要；也是對學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培育的需要；更是觸發(fā)學(xué)生高階思維、實現(xiàn)物理深度學(xué)習(xí)的需要．
作者:沈祖榮 單位:江蘇省木瀆高級中學(xué)