1/10挖掘物理教科書的美育功能挖掘物理教科書的美育功能物理教科書是物理知識傳播的重要媒介，也是實現(xiàn)物理美育的重要載體。在物理教科書編制過程中如何根據(jù)不同的物理美，挖掘美育素材、實現(xiàn)美育功能等值得業(yè)者關注。2016年，國務院辦公廳印發(fā)的關于全面加強和改進學校美育工作的意見指出，“將美育貫穿在學校教育的全過程各方面，滲透在各個學科之中”，“挖掘不同學科所蘊涵的豐富美育資源”，“深入挖掘數(shù)學、物理等自然學科中的美育價值”。而中學實施美育的一個重要途徑是在各學科中進行滲透。從這個角度出發(fā)，充分發(fā)揮物理教科書的美育功能就成為美育在物理學科滲透的一個重要方面。為此，我們在編制教科書時，必須深入挖掘物理中的美育素材，并通過恰當?shù)膬?nèi)容編排、框架搭建、體例設計、欄目設置、呈現(xiàn)方式等手段展現(xiàn)物理之美，使其真正進入學生的審美視野。本文以教科版初中物理為例，分析物理教科書中的不同美，探討如何實現(xiàn)其美育功能。一、呈現(xiàn)物理現(xiàn)象之美我們生活在一個美麗的物理世界，它不停地運動、變化、發(fā)展，體現(xiàn)出和諧、簡潔、統(tǒng)一的形態(tài)、秩序、節(jié)2/10奏。世界的這種美突出地表現(xiàn)在物理現(xiàn)象之中。中學物理主要包括力學、聲學、熱學、電磁學、光學和原子物理學等內(nèi)容，其涉及的物理現(xiàn)象可謂是千姿百態(tài)、美輪美奐。教科書主要通過三種方式呈現(xiàn)物理現(xiàn)象之美。1情境引入用物理現(xiàn)象之美創(chuàng)設情境、引入新課，可以吸引學生注意，激發(fā)學生興趣。比如，在“聲”一章的首頁上，開篇就用“鶯啾燕囀、蟬唱蟲吟、風吼雷鳴、車轔馬嘶，流水潺潺，林葉颯颯”一段文字描繪了自然界的生靈之聲，立刻使學生置身于一個悅耳的聲音世界；在“重力”和“浮力的大小”中分別以有關蘋果落地和阿基米德的兩個美麗傳說引入；“歐姆定律”中則以芭蕾舞劇天鵝湖舞臺上美輪美奐的燈光說起。2演示實驗類欄目利用實驗呈現(xiàn)物理現(xiàn)象之美，可以激發(fā)學生的好奇心和求知欲，調動學生的積極性，給學生豐富的感官刺激并留下深刻的印象。如“會跳舞的燭焰”演示了音箱前隨音樂“翩翩起舞”的燭焰，生動地說明了聲音具有能量；“制造云和雨”模擬了云和雨的形成過程，表現(xiàn)了水的物態(tài)變化的壯麗景象；“雞蛋的沉浮”則通過往清水中不斷加鹽就可以使下沉的雞蛋不斷上浮的神奇現(xiàn)象，巧妙揭示了物體沉浮的條件。3插圖在“測量物體的本文由論文聯(lián)盟HTTP/收集整理速度”中用很大版面的攝影作品展現(xiàn)了獵豹、羚羊、3/10游隼、雨燕、鴕鳥、旗魚等野生動物的速度之美；在“磁與電”的章首頁設置了表現(xiàn)來自太陽的帶電粒子在地磁兩極的天空激發(fā)出的瑰麗極光的插圖；在“通過透鏡看世界”中，既有望遠鏡中月球環(huán)形山和正在孕育新恒星的星云的宏觀之美，也有顯微鏡下細胞、塵埃和西瓜表皮上絨毛的微觀之美。無論是情境引入、演示實驗類欄目還是插圖，都能讓學生深刻體驗到物理現(xiàn)象之美。在中學物理教科書中，給學生呈現(xiàn)生活和自然中的物理現(xiàn)象之美，旨在激發(fā)學生的學習興趣和求知欲望，更重要的是培養(yǎng)學生“透過現(xiàn)象看本質”的哲學思維。二、詮釋物理規(guī)律之美物理規(guī)律是整個中學物理的核心內(nèi)容，它反映了物理現(xiàn)象、物理過程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律，它反映了物質運動變化的各個因素之間的本質聯(lián)系，揭示了事物本身屬性之間的內(nèi)在聯(lián)系。值得注意的是，對物理美的追求，不僅滲透到科學創(chuàng)造的原動力中，成為激發(fā)物理學家破譯宇宙密碼的強烈激情與靈感，而且也滲透到物理理論體系的構建與表述中。1簡潔美教科版初中物理建立規(guī)律時經(jīng)常采用“問題實驗探究物理學家工作語言陳述規(guī)律公4/10式表示”的呈現(xiàn)方式來表現(xiàn)物理規(guī)律之美。以歐姆定律的建立為例，教科書首先從舞臺上燈光強弱和聲音大小的控制是如何實現(xiàn)的說起，引出問題；然后設計了“實驗探究電流跟電阻、電壓的關系”，讓學生自己親身經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)規(guī)律的過程；接著介紹了歐姆用電流扭秤進行的艱苦研究，讓學生了解物理學家曾做過的工作；最后，給出了歐姆定律的精煉的語言描述“導體中的電流，跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比”，以及更加簡潔的公式“IU/R”。通過這種呈現(xiàn)方式，使學生知道物理學的發(fā)展并不是一帆風順的，物理規(guī)律的建立是一個長期復雜的過程，也從而更能深刻地體會到最后得到的物理規(guī)律所具有的高度概括和內(nèi)涵深刻的簡潔美。教科書中牛頓第一定律、阿基米德原理等規(guī)律的建立過程也與此相類似。2統(tǒng)一美教科版初中物理極力展現(xiàn)物理規(guī)律的統(tǒng)一美。如在章節(jié)安排上，將介紹“電生磁”的“磁與電”一章與介紹“磁生電”的“電磁相互作用及應用”一章先后安排在一起，從物理學家奧斯特到法拉第發(fā)現(xiàn)，從通電螺線管到導體切割磁感線的實驗探究，從電磁鐵到發(fā)電機的原理應用，讓學生系統(tǒng)地、全面地、對比地、聯(lián)系地進行認知，體會電與磁的相互轉化和完美統(tǒng)一。更進一步，在“物體磁性從哪里來”標題下，介紹了分子電流假說“物體磁化的過程，實際上是物體內(nèi)微型小磁針按5/10順序整隊的過程”，展現(xiàn)了微觀機理與宏觀性質的統(tǒng)一美；在介紹發(fā)電機時，講到了“一臺發(fā)電機的電流通過了另一臺發(fā)電機的線圈，后一臺發(fā)電機竟然轉動了起來”的偶然發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機和電動機竟然可以完美轉化，展現(xiàn)了物理原理的對稱統(tǒng)一美。在教科書的框架設計上，能量始終作為一條重要的主線，貫穿于每一種運動形式之中，把能量的觀點滲透到每一部分內(nèi)容之中，從而加強了各種運動的內(nèi)在聯(lián)系和統(tǒng)一。此外，物理規(guī)律的和諧美、對稱美等在教科書中也有不同程度的體現(xiàn)。三、傳播物理思想之美物理學既是一門實驗科學，又是一門具有嚴密邏輯體系和數(shù)學表述、推理的理論科學。它從初期萌芽到近現(xiàn)代發(fā)展，都以其豐富的方法論和科學觀以及充滿哲理的物理思想影響著人們的思想、觀點、方法和思維方式。因此，物理學又是一門帶有方法論性質的科學，物理學思想飽含智慧之美。1變量控制之美變量控制思想的魅力在于，可將復雜問題簡單化，能排除干擾、直接顯露單一因素對被研究對象變化的影響情況，從而揭示事物本質。教科版初中物理教科書特別重視實驗和探究，6/10對于課程標準“學生必做實驗說明”規(guī)定的20個實驗，從教材結構上均占一個四級標題，此外還設置了“實驗探究”欄目，從教學的可行性角度保證學生經(jīng)歷動手動腦的探究式學習活動過程，并得到明確的結論。通過探究實驗讓學生在大腦中形成正確的知識框架，并在思想、方法和技能方面得到學習和提高。其中，對于變量控制思想之美的滲透，可謂是深入骨髓。如在探究影響滑動摩擦力大小、浮力大小、滑輪組的機械效率大小、電阻大小因素時以及電流跟電阻、電壓的關系，電功率跟電流、電壓的關系，影響電磁鐵磁性強弱的因素等內(nèi)容中均運用了變量控制的思想。2圖像處理之美教科版初中物理創(chuàng)造性地采用了“準圖像處理方法”，即讓學生頭腦中先建立“實物圖像”，再過渡到用數(shù)學圖像。這樣做，雖擴展了實驗數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容，但有效地降低了學習難度，使全體學生都很容易理解、消除對圖像的畏懼情緒，有助于學生掌握圖像處理方法，感受到圖像處理思想的美。比如，在八年級上冊第二章“氣泡的速度”實驗探究中，采用了讓學生在玻璃管中畫出不同時刻氣泡位置的方式，使學生接觸了“準圖像”，為第五章“物態(tài)變化”中順利利用時間溫度曲線圖像進行物態(tài)變化描述奠定了基7/10礎。在九年級上冊中，我們把對物理圖像的運用進一步深化，如在第五章第2節(jié)“測量電阻”中，引導學生初步認識、繪制UI圖像就是一個案例。需要說明的是，此處采用了數(shù)字化傳感器實驗系統(tǒng)直接進行繪圖的方式，在此演示的基礎上，才讓學生自己繪制這樣的曲線，而非一步到位把這一較為陌生的圖像完全推給學生完成。3理想模型之美教科版初中物理非常重視培養(yǎng)學生建立理想模型的思想，通過各種手段讓學生體會到成功建立和使用理想模型解決問題帶來的愉悅感。比如，在講勻速直線運動時，規(guī)定“如果物體運動過程中速度變化不大，軌跡近似為直線，就可以近似看做勻速直線”；在講光線的時，旁注中將其定義為“通常用一條帶箭頭的直線表示光的徑跡和方向”；在講重心時，對其描述是“對于整個物體，從效果上看，可以認為物體各部分受到的重力作用集中于一點”；在講牛頓第一定律時，利用實驗探究和對伽利略斜面實驗的介紹，讓學生感受理想斜面模型的美妙；在講連通器時，以圖說的形式假想了連通器底部存在一個小液片，巧妙地聯(lián)系到了壓強的知識；在講磁感線時，首先在“觀察”欄目中用鐵屑模擬出磁感線的形式，然后正文中描述其為“帶箭頭的曲線”，最后旁注中直接明示出“磁感線是一種假想的線”8/10四、謳歌物理學家之美在物理學發(fā)展史中，物理學家宛如璀璨星辰，他們用偉大的智慧照亮了物理學的發(fā)展之路，同時他們高尚的品德也閃爍著美麗動人的光芒。從這個意義上來講，物理學家在探索過程中所展現(xiàn)出來的人格之美、精神之美，本身就是一部絕好的美育教材。中學物理中涉及到上百個物理學家，這些物理學家雖然所處的年代和經(jīng)歷各不相同，但是他們都具有許多共同的美德。在教科書的編制中，可以結合物理學史把反映物理學家之美的素材有機地穿插進去，去陶冶學生的情操，美化學生的心靈，塑造學生的人格。比如，在“物質的密度”一節(jié)后的“物理在線”欄目中，介紹了英國物理學家瑞利根據(jù)兩次實驗中氮氣密度的極細微差別發(fā)現(xiàn)氬氣的故事，展現(xiàn)了物理學家的一絲不茍、精益求精的精神；在“力與運動”一章的章首頁用三段分別文字介紹了亞里士多德、伽利略和牛頓的工作，展現(xiàn)了物理學家在追求真理的道路上前赴后繼、勇于創(chuàng)新的精神；在“電現(xiàn)象”一節(jié)的標題處，是一副表現(xiàn)富蘭克林在雷雨天用風箏引導閃電的圖片，展現(xiàn)了物理學家熱愛科學、勇于獻身的精神；在“歐姆定律”一節(jié)中，介紹了歐姆歷經(jīng)十年研究電流與電壓和電阻關系的事跡，展現(xiàn)了科學家持之以恒、堅持不懈的精神。9/10五、頌揚物理人文之美英國學者諾斯曾在一次演講中明確提出了一個問題存在科學與人文兩極，兩極之間是互不理解的鴻溝。鴻溝的產(chǎn)生一個很重要的根源就是教育，長期存在的文理分科的教育模式使得學生不僅匱乏另一極的具體知識，更重要的是沒有另一極的素養(yǎng)和精神層面的滋養(yǎng)。針對此種情況，我們有必要在中學物理教科書中創(chuàng)設物理與人文相互融合的通道，介紹物理學對人類文化和文明的貢獻，彰顯物理人文之美，從而實現(xiàn)人文素養(yǎng)的滲透，以期彌合學生心中“科學與人文之間的鴻溝”。教科版初中物理非常重視科學教育與人文教育的結合，比如，在“改變世界的熱機”“電磁相互作用及應用”“電磁波與信息技術”三章中介紹了物理學對以蒸汽機、電力、信息技術等為代表的三次工業(yè)革命的貢獻，讓學生了解物理學對人類文明和社會發(fā)展的推動作用；在“聲與現(xiàn)代科技”一節(jié)中，詳細介紹了超聲、次聲和聲識別技術的特點及應用，在課后的“發(fā)展空間”中介紹了我國古代勞動人民利用聲學原理建造的天壇回音壁和鶯鶯塔；“改變世界的機械”一節(jié)