挖掘物理教科书的美育功能

　　物理教科书是物理知识传播的重要媒介，也是实现物理美育的重要载体。在物理教科书编制过程中如何根据不同的物理美，挖掘美育素材、实现美育功能等值得业者关注。
　　2015年，国务院办公厅印发的《关于全面加强和改进学校美育工作的意见》指出，将美育贯穿在学校教育的全过程各方面，渗透在各个学科之中，挖掘不同学科所蕴涵的丰富美育资源，深入挖掘数学、物理等自然学科中的美育价值。而中学实施美育的一个重要途径是在各学科中进行渗透。从这个角度出发，充分发挥物理教科书的美育功能就成为美育在物理学科渗透的一个重要方面。
　　为此，我们在编制教科书时，必须深入挖掘物理中的美育素材，并通过恰当的内容编排、框架搭建、体例设计、栏目设置、呈现方式等手段展现物理之美，使其真正进入学生的审美视野。本文以教科版初中《物理》为例，分析物理教科书中的不同美，探讨如何实现其美育功能。
　　一、呈现物理现象之美
　　我们生活在一个美丽的物理世界，它不停地运动、变化、发展，体现出和谐、简洁、统一的形态、秩序、节奏。世界的这种美突出地表现在物理现象之中。中学物理主要包括力学、声学、热学、电磁学、光学和原子物理学等内容，其涉及的物理现象可谓是千姿百态、美轮美奂。教科书主要通过三种方式呈现物理现象之美。
　　1。情境引入：用物理现象之美创设情境、引入新课，可以吸引学生注意，激发学生兴趣。比如，在声一章的首页上，开篇就用莺啾燕啭、蝉唱虫吟、风吼雷鸣、车辚马嘶，流水潺潺，林叶飒飒一段文字描绘了自然界的生灵之声，立刻使学生置身于一个悦耳的声音世界；在重力和浮力的大小中分别以有关苹果落地和阿基米德的两个美丽传说引入；欧姆定律中则以芭蕾舞剧《天鹅湖》舞台上美轮美奂的灯光说起。
　　2。演示实验类栏目：利用实验呈现物理现象之美，可以激发学生的好奇心和求知欲，调动学生的积极性，给学生丰富的感官刺激并留下深刻的印象。如会跳舞的烛焰演示了音箱前随音乐翩翩起舞的烛焰，生动地说明了声音具有能量；制造云和雨模拟了云和雨的形成过程，表现了水的物态变化的壮丽景象；鸡蛋的沉浮则通过往清水中不断加盐就可以使下沉的鸡蛋不断上浮的神奇现象，巧妙揭示了物体沉浮的条件。
　　3。插图：在测量物体的速度中用很大版面的摄影作品展现了猎豹、羚羊、游隼、雨燕、鸵鸟、旗鱼等野生动物的速度之美；在磁与电的章首页设置了表现来自太阳的带电粒子在地磁两极的天空激发出的瑰丽极光的插图；在通过透镜看世界中，既有望远镜中月球环形山和正在孕育新恒星的星云的宏观之美，也有显微镜下细胞、尘埃和西瓜表皮上绒毛的微观之美。
　　无论是情境引入、演示实验类栏目还是插图，都能让学生深刻体验到物理现象之美。在中学物理教科书中，给学生呈现生活和自然中的物理现象之美，旨在激发学生的学习兴趣和求知欲望，更重要的是培养学生透过现象看本质的哲学思维。
　　二、诠释物理规律之美
　　物理规律（包括定律、定理、原理、法则、公式等）是整个中学物理的核心内容，它反映了物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律，它反映了物质运动变化的各个因素之间的本质联系，揭示了事物本身属性之间的内在联系。
　　值得注意的是，对物理美的追求，不仅渗透到科学创造的原动力中，成为激发物理学家破译宇宙密码的强烈激情与灵感，而且也渗透到物理理论体系的构建与表述中。
　　1。简洁美：教科版初中《物理》建立规律时经常采用问题实验探究物理学家工作语言陈述规律公式表示的呈现方式来表现物理规律之美。以欧姆定律的建立为例，教科书首先从舞台上灯光强弱和声音大小的控制是如何实现的说起，引出问题；然后设计了实验探究：电流跟电阻、电压的关系，让学生自己亲身经历发现规律的过程；接着介绍了欧姆用电流扭秤进行的艰苦研究，让学生了解物理学家曾做过的工作；最后，给出了欧姆定律的精炼的语言描述导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，以及更加简洁的公式IUR。通过这种呈现方式，使学生知道物理学的发展并不是一帆风顺的，物理规律的建立是一个长期复杂的过程，也从而更能深刻地体会到最后得到的物理规律所具有的高度概括和内涵深刻的简洁美。教科书中牛顿第一定律、阿基米德原理等规律的建立过程也与此相类似。
　　2。统一美：教科版初中《物理》极力展现物理规律的统一美。如在章节安排上，将介绍电生磁的磁与电一章与介绍磁生电的电磁相互作用及应用一章先后安排在一起，从物理学家奥斯特到法拉第发现，从通电螺线管到导体切割磁感线的实验探究，从电磁铁到发电机的原理应用，让学生系统地、全面地、对比地、联系地进行认知，体会电与磁的相互转化和完美统一。更进一步，在物体磁性从哪里来标题下，介绍了分子电流假说物体磁化的过程，实际上是物体内微型小磁针按顺序整队的过程，展现了微观机理与宏观性质的统一美；在介绍发电机时，讲到了一台发电机的电流通过了另一台发电机的线圈，后一台发电机竟然转动了起来的偶然发现，发电机和电动机竟然可以完美转化，展现了物理原理的对称统一美。在教科书的框架设计上，能量始终作为一条重要的主线，贯穿于每一种运动形式之中，把能量的观点渗透到每一部分内容之中，从而加强了各种运动的内在联系和统一。
　　此外，物理规律的和谐美、对称美等在教科书中也有不同程度的体现。
　　三、传播物理思想之美
　　物理学既是一门实验科学，又是一门具有严密逻辑体系和数学表述、推理的理论科学。
　　它从初期萌芽到近现代发展，都以其丰富的方法论和科学观以及充满哲理的物理思想影响着人们的思想、观点、方法和思维方式。因此，物理学又是一门带有方法论性质的科学，物理学思想饱含智慧之美。
　　1。变量控制之美
　　变量控制思想的魅力在于，可将复杂问题简单化，能排除干扰、直接显露单一因素对被研究对象变化的影响情况，从而揭示事物本质。
　　教科版初中《物理》教科书特别重视实验和探究，对于课程标准学生必做实验说明规定的20个实验，从教材结构上均占一个四级标题（部分大实验单独成节），此外还设置了实验探究栏目，从教学的可行性角度保证学生经历动手动脑的探究式学习活动过程，并得到明确的结论。通过探究实验让学生在大脑中形成正确的知识框架，并在思想、方法和技能方面得到学习和提高。其中，对于变量控制思想之美的渗透，可谓是深入骨髓。如在探究影响滑动摩擦力大小、浮力大小、滑轮组的机械效率大小、电阻大小因素时以及电流跟电阻、电压的关系，电功率跟电流、电压的关系，影响电磁铁磁性强弱的因素等内容中均运用了变量控制的思想。
　　2。图像处理之美
　　教科版初中《物理》创造性地采用了准图像处理方法，即让学生头脑中先建立实物图像，再过渡到用数学图像。这样做，虽扩展了实验数据处理的内容，但有效地降低了学习难度，使全体学生都很容易理解、消除对图像的畏惧情绪，有助于学生掌握图像处理方法，感受到图像处理思想的美。
　　比如，在八年级上册第二章气泡的速度实验探究中，采用了让学生在玻璃管中画出不同时刻气泡位置的方式，使学生接触了准图像（这样的绘图方式学生在小学数学、小学科学中多有接触，并不存在多少障碍），为第五章物态变化中顺利利用时间温度曲线图像进行物态变化描述奠定了基础。在九年级上册中，我们把对物理图像的运用进一步深化，如在第五章第2节测量电阻中，引导学生初步认识、绘制UI图像就是一个案例。需要说明的是，此处采用了数字化传感器实验系统直接进行绘图的方式，在此演示的基础上，才让学生自己绘制这样的曲线，而非一步到位把这一较为陌生的图像完全推给学生完成。
　　3。理想模型之美
　　教科版初中《物理》非常重视培养学生建立理想模型的思想，通过各种手段让学生体会到成功建立和使用理想模型解决问题带来的愉悦感。比如，在讲匀速直线运动时，规定如果物体运动过程中速度变化不大，轨迹近似为直线，就可以近似看做匀速直线；在讲光线的时，旁注中将其定义为通常用一条带箭头的直线表示光的径迹和方向；在讲重心时，对其描述是对于整个物体，从效果上看，可以认为物体各部分受到的重力作用集中于一点；在讲牛顿第一定律时，利用实验探究和对伽利略斜面实验的介绍，让学生感受理想斜面模型的美妙；在讲连通器时，以图说的形式假想了连通器底部存在一个小液片，巧妙地联系到了压强的知识；在讲磁感线时，首先在观察栏目中用铁屑模拟出磁感线的形式，然后正文中描述其为带箭头的曲线，最后旁注中直接明示出磁感线是一种假想的线！
　　四、讴歌物理学家之美
　　在物理学发展史中，物理学家宛如璀璨星辰，他们用伟大的智慧照亮了物理学的发展之路，同时他们高尚的品德也闪烁着美丽动人的光芒。从这个意义上来讲，物理学家在探索过程中所展现出来的人格之美、精神之美，本身就是一部绝好的美育教材。
　　中学物理中涉及到上百个物理学家，这些物理学家虽然所处的年代和经历各不相同，但是他们都具有许多共同的美德。在教科书的编制中，可以结合物理学史把反映物理学家之美的素材有机地穿插进去，去陶冶学生的情操，美化学生的心灵，塑造学生的人格。
　　比如，在物质的密度一节后的物理在线栏目中，介绍了英国物理学家瑞利根据两次实验中氮气密度的极细微差别发现氩气的故事，展现了物理学家的一丝不苟、精益求精的精神；在力与运动一章的章首页用三段分别文字介绍了亚里士多德、伽利略和牛顿的工作，展现了物理学家在追求真理的道路上前赴后继、勇于创新的精神；在电现象一节的标题处，是一副表现富兰克林在雷雨天用风筝引导闪电的图片，展现了物理学家热爱科学、勇于献身的精神；在欧姆定律一节中，介绍了欧姆历经十年研究电流与电压和电阻关系的事迹，展现了科学家持之以恒、坚持不懈的精神。
　　五、颂扬物理人文之美
　　英国学者诺斯曾在一次演讲中明确提出了一个问题：存在科学与人文两极，两极之间是互不理解的鸿沟。鸿沟的产生一个很重要的根源就是教育，长期存在的文理分科的教育模式使得学生不仅匮乏另一极的具体知识，更重要的是没有另一极的素养和精神层面的滋养。
　　针对此种情况，我们有必要在中学物理教科书中创设物理与人文相互融合的通道，介绍物理学对人类文化和文明的贡献，彰显物理人文之美，从而实现人文素养的渗透，以期弥合学生心中科学与人文之间的鸿沟。
　　教科版初中《物理》非常重视科学教育与人文教育的结合，比如，在改变世界的热机电磁相互作用及应用电磁波与信息技术三章中介绍了物理学对以蒸汽机、电力、信息技术等为代表的三次工业革命的贡献，让学生了解物理学对人类文明和社会发展的推动作用；在声与现代科技一节中，详细介绍了超声、次声和声识别技术的特点及应用，在课后的发展空间中介绍了我国古代劳动人民利用声学原理建造的天坛回音壁和莺莺塔；改变世界的机械一节描绘了一幅世界处处皆机械的场景，课后插图《巧妙的自动机构》非常童趣地表现了机械给生活带来的方便；在九年级下册的最后一章物理学的发展与能源技术创新中，给学生介绍了新能源的发展趋势和可持续发展的理念。
　　综上所述，中学美育必须坚持在学科教育中渗透的途径，注重学生的体验，避免美育的知识化倾向。我们应充分发挥物理教科书的美育功能，让学生充分感受物理美的各种形式，逐渐形成一定的鉴赏美、发现美和创造美的能力，最终能以审美的态度去对待人生、社会、自然和他人。