从美学角度看数理科学(鲁人版高一必修)

 一、介绍自然界中蕴含的数理规律，引发学生学习兴趣
1、黄金律与数学
葵花籽在花盘上呈相反的弧线状排列。相邻两圈之间的直径之比为PHI。螺旋形的松果、植物茎上叶子的排列、昆虫身上的分节——所有这些竟然都完全符合黄金分割。 鹦鹉螺身上每圈罗纹的直径与相邻罗纹直径之比是PHI。黄金分割——1.618。 
希腊巴特农神殿、埃及金字塔甚至纽约联合国大楼在建筑设计中运用黄金分割率，PHI也被运用在莫扎特的奏鸣曲、贝多芬的《第五交响曲》以及巴托克、德彪西、舒伯特等音乐家的创作中。甚至斯特拉迪瓦里在制造他那有名的小提琴时也运用了黄金分割来确定f形洞的确切位置。 
地球表面的纬度范围是0°-90°，对其进行黄金分割，则34.38-55.62°正是地球的黄金地区，无论从平均气温、年日照时数、年降水量、年相对温度等方面看，都是具备适于人类生活条件的最佳地区。说来也巧，这一地区几乎囊括了世界上所有的发达国家。我国的中原地带也正巧处在这一区域。中原地带历史悠久，英雄辈出，也是历史上群雄并起的兵家必争之地，在中国的历史上留下了许多动听和令人赞叹的史实。 
2、物理学中的诗意美
爱因斯坦曾说过：“物理上真理的东西一定是逻辑上简单的东西。”爱因斯坦的助手罗森说：“在构造一种理论时，他采用艺术家常用的方法，以求得简单性和美。”


自然界总是按照共同的统一性存在着，运动着。在统一的大自然中，又存在着无穷无尽的特殊性和多样性，简单中蕴含着复杂性，简洁美和浩瀚美并存。  
学生根据所学知识加以理解和阐发。 
举例：DNA分子结构示意图；雪花的形状
二、自读、思考、探究
1、全文的基本观点是什么？
文章的基本观点：
要想进入数理科学，就必须欣赏艺术美和自然美，把数理科学当作诗来看，培养对科学怀有强烈美感和激情的独特素质。
分析：观点分为两个层次，应该让学生找出得出这两个结论的依据。这个依据也就可以作为分析文章思路的切入点。
把数理科学当作诗来看：第四段——第十六段。
标志：是的，每一个数学公式从其实质来说，都是诗。……把数学当作诗来读罢！……读数学如此，读物理亦然。每个物理定律和方程本质上都是一首自然赞美诗。……
培养对科学怀有强烈美感和激情的独特素质：第十七段——第二十五段（倒数第三自然段）
标志：的确，大科学家之所以成其为大科学家，我以为，对科学怀有强烈的美感和激情即其一种。……翻开许多科学家的传记，读者在字里行间每每能发觉他们从事科学研究的内在动力，就是狂热的追求科学中所体现的大自然美。……爱因斯坦等这些现代西方最杰出的理论物理学家往往就是凭借这条真理的审美标准取得重大成就的。……科学家面对自然规律的美以及和谐的宇宙秩序，如果不能从内心发出赞叹甚至敬畏的感情，也是不可想象的。……我不相信，对自然美和科学美没有强烈的美感，照样可以把数学和物理念得出类拔萃。
分析一下这两个观点，我们可以发现，作者分别从数理科学自身特点和取得成就的大科学家两个方面来阐明数理科学是美的，对数理科学没有强烈的美感和激情是不可能取得伟大成就的。
2、你能分析一下作者在文中体现出来的具体思路吗？
第一层：提出问题——研究自然科学忽视美学是一大欠缺。
第二层：数理科学中蕴含着诗意和美感。
第三层：对科学怀有强烈的美感和激情是大科学家之所以取得重大成就的独特素质的一种。
第四层：提出号召——让我们时时从美学角度去研读数理科学。
补充说明：有些学生可能会有疑问，“意味深长的是”这一段属于哪一层呢？我们通过讨论可知，这段话可以看作是对上一层意思的进一步深化，即对科学怀有美感和激情不但使科学家在数理科学领域取得了巨大成就，而且，这种美感和激情同样使科学家具备了崇高的道德品质。那么，这一段话进一步证明了对数理科学怀有美感和激情的重要性和必要性。  
 
学生分组讨论。 
3、你对文章中的哪些观点有独特的感受？你能举出具体例子来证明你的感受吗？
这个问题目的在于激发学生的探索和发现的兴趣，激励学生学好数理科学。如果课上完不成，可以放到课下，每位学生认真思考，并将思考结果记下来，第二节课安排一定时间来交流。 学生根据所学知识加以理解和阐发。 
    
  第一层：提出问题——研究自然科学忽视美学是一大欠缺。
第二层：数理科学中蕴含着诗意和美感。
第三层：对科学怀有强烈的美感和激情是大科学家之所以取得重大成就的独特素质的一种。
第四层：提出号召——让我们时时从美学角度去研读数理科学。