美——自然科学课堂的追求
一、问题的提出
调查发现，许多不爱自然课的学生在家里却爱看“动物世界”和“科幻世界”这些电视栏目。
也难怪，学生在小的时候可都是热爱自然、爱提出各种各样的关于自然的、令我们头疼的问题的啊。丰富多彩的自然，本来就是令学生向往的地方，它本身是充满着神奇的吸引力、诱惑力的。孩子在幼小的心灵中，对自然充满崇敬。他们看到受伤的小动物时，总是很小心翼翼地帮助小生灵疗伤。是什么使我们的学生学会了冷漠，是什么让学生厌倦了对神奇自然进一步的探索？如果孩子认为自然是美的，那是什么削弱了他深入探讨“自然之美”的欲望？如果他认为自然是神奇的，那怎么不会被这种神奇所诱惑？
反思自然科学课堂教学情况，我们不得不把眼光停留在“自然之美”这一话题上。我们经常用理性的思维来认识自然．用解剖方法来学习自然。报载国外医学院学生在解剖死尸之前，要默哀３分钟，以表示对死者的哀悼，对生命的敬畏；而我们的学生在课堂上解剖生物时所表示出来的快感，难道不令我们心寒吗？我们把一个活灵活现的生命当作一个物体来解剖，我们把一个充满生命力的物体当作一件材料来分析，把原本活生生的生命体变成一件死的东西来处理掉了。当我们接受贾平凹在某本书中写的“我们都是在吃动植物尸体”这一观点时，你能感觉到“吃”是一项很有意义的生命活动吗？在我们把“活”当作“死”的过程中，在把“动”变为“静”的时候，在把“整体”分为“部分”处理的时候，美已经荡然无存了。当我们把丰富多彩的自然知识当作教条来让学生背诵、记忆的时候，自然科学就被无情地分解了。当我们的学生面对的不是神奇的自然时，他已经够枯燥、够不幸了，而此时的他如果还要面对一大堆概念、规律、公式、方程，面对一个个知识点而找不到成功的感觉、得不到教师和同伴的肯定，他又怎能不头疼、怎能不厌学？
因此，我认为不把“自然之美”教给学生的自然教学是失败的教学，而仅仅强调知识点落实的自然教学则是不成功的教学，把学生热爱自然．热爱科学的精神打击殆尽的自然教学更是误人子弟的教学。自然教学应该是教会学生在自然科学中发现美、寻找美、欣赏美和创造美的科学。
二、用心挖掘美育内容，认识科学美
1、对称之美。
对称是一种美，这是大家普遍的认识，而自然科学中，对称的例子极多，教师完全可以通过事物的现象、变化、概念的对称性教学，让学生感受到自然科学之美。如概念的对称：生物与非生物，动物与植物，物理变化与化学变化，氧化与还原，化合与分解，平面镜成像的轴对称，小孔成像的中心对称，人体的左右对称、手性对称，物质结构如金刚石、石墨、足球烯的对称等等，无不充满对称之美。自然之所以神奇，自有她的妙处，不说黑白，就是科学家正热衷研究的反物质，就够你思考了，有物质就有反物质，哪怕我们还不能找到很多。
２、平衡（守恒）之美。
自然界中的事物彼此联系，互相制约，平衡（守恒）就是这种制约的最佳表现形式。只有平衡，才能稳定；只有稳定，才能长久；只有长久，才有美的永恒。
小到一个原子的运动，大到宇宙的星系之间，都存在这种看似巧合的美学，这是自然发展的必然，自然发展的过程，就是一个不断产生美、创造美、完善美的过程。物质在发生化学变化时遵循质量守恒定律，物质的种类已经变了，但质量不变；能量在发生转化时，遵循能的转化和守恒定律，正因为有它，能量才不会凭空增加，也不会凭空减小，世界才能稳定；反之，如果能量可以任意创造，对人类来说，也许是灾难多于幸福，对于宇宙来说，同样是致命的。当条件发生改变时，能量和物质之间又可以互相转化了，但这同样要遵循爱因斯坦的质能方程。
在生物界，生物体内的各个系统、组织要相互配合、协作，同化作用与异化作用要保持稳定，这个稳定被破坏的结果就引起生物的生长或死亡。人体的内环境要维持相对稳定，生命活动才能正常进行，当这种稳定被破坏时，人体就会出现病变。生物在生殖过程中要表现出遗传和变异的二重性，正因为有遗传，生物的种族才能延续，正因为有变异，自然界才变得越来越精彩。生物与环境之间进行物质和能量的交换，要遵循生态平衡规律，这种平衡一旦被破坏，生物的数量甚至种类就会发生改变。我们的先辈一直寻找一种长生不老的灵丹妙药，这种药之所以是不可能找到的，就是因为生死乃自然之规律，有生必有死，只有这样，才能保持整个自然界的长久发展，这是维持整个自然平衡的需要。死本身也是一种美，死意味着生命的终结，同时更可以看作是生命的圆满，意味着物质的回归，是整个自然界运动的重要的一个环节，它充分体现了自然界的这种平衡之美。
3、适应之美
达尔文的理论最正确不过了，“适者生存，不适者淘汰”，这不光适用于生物界，其实整个自然界都适用，就因为适应就是一种美吧。
你看，物质的结构决定性质，性质决定用途，正因为物质有用，我们才要学习它的制取方法。简简单单，就把化学知识联系起来了，这是物质世界的“适应美”。怎样的性质有怎样的结构与其适应，如果我们要寻找具有某种性质的药物以帮助我们恢复身体的某种平衡，我们就可以循着它的结构去发明我们需要的新药物，这就是自然界为我们创造的美学，我们可以在它的指导下，完成我们要完成的事业，以把这个世界变得更美。
生物的结构与生理的适应大致可以认为自然界最完美的“适应”了。小到病毒，在人们还争论要不要把它当作生物时，它已经在自我复制了，为什么不可以认为病毒是最简洁、效率最高的生物呢？它可是用最简单的结构从事着与所有生物同样崇高的事业——新陈代谢和繁殖啊。丑陋的屎克朗对人类的视觉来说也许是丑陋的，然而对于其自身来说，是适应的最佳组合体，它身体的各个结构都表现出与其生理的高度一致、高度和谐。就说大家一致看好的绿色植物，它也并不仅仅因为能为我们人类制造有机物这么简单吧。制造有机物也是它自身生活的需要，它体内的各个结构正是与其制造有机物这一营养方式相适应的。它有叶绿体，它还要尽量多的接受阳光，所以它尽量把自己的叶子朝向光处伸展，表现在叶镶嵌上，即植物的叶子总是尽量不重叠，以便得到更多的阳光，这难道不是“适应之美”吗？又如人体内的酶，其催化活性在37℃左右、中性环境中最强，于是人的正常体温就维持在37℃了，人体大部分液体环境也就是中性，这当然不仅仅是巧合，这是生物长期进化过程中行成的“适应之美”啊。
基于上述认识，在自然教学中，我们就不能把生物解剖得太多，更不能让学生背诵太多的植物的根怎样，动物的心脏如何等等知识点，要明确自然科学让学生认识自然，绝不是把自然彻底解剖而后快，我们之所以要解剖自然，正是为认识自然的这种神奇的“适应之美”。让学生充分认识这种高度的适应，体验自然之美，感受自然之美，从而学会欣赏自然之美．创造自然之美。表现在自然教学中，我们就应该在解剖之后更多的让学生体会生物结构与功能的高度适应，体会生物与环境的高度适应，与学生共同探索生物的适应之美。只有这样，才能让我们的教育——爱护自然、保护自然不成为一句空话。
4、变化(转化)之美
事物总是处于不断的变化之中，绝对的静止的物体是不存在的。事物在运动或变化过程中就表现出变化之美。
当科学家单独地研究电或者磁的时候，还是感觉不到美的。但是，一旦科学家在电和磁之间找到联结点后，世界就发生了天翻地覆的变化，世界因此变得更美好了。当我们孤立地认识声音时，这是一项枯燥的工作，然而我们认识到声音是由于物质的振动产生的时候，声音的变化与运动建立起不可分割的联系，因为我们找到了声音的源头，这是一种转化之美。最初对光的认识何尝不是看得见、摸不着啊，当我们认识到光的波粒二象性时，我们终于恍然大悟，原来光也是实实在在的可以被认识的。
当爱因斯坦发现质能方程时，世界的两个方面——质量与能量之间终于更紧密的结合在一起，人类从此找到了一种无穷的力量，能量虽然不能凭空产生，但我们能通过消耗物质的方法，获得巨大的能量！虽然核技术曾经使人类迷惘，我们曾经因此没了安全感，但我们毕竟找到了一种力量，在变化的美好中，我们可以好好享受核能源带给我们的更美好的希望。
化学变化时物质质量是守恒的，但我们并不因此而无所作为，毕竟这其中的变化还是够我们好好研究的。我们在这种化学变化中，更加充分地体验到了变化之美，这种美让我们留连忘返。这种变化对于我们的生活实在是太重要了，我们可以通过化学变化生产我们需要的物质，改造我们的生活，让我们在体验变化之美的时候，实实在在的享受到生活的美好。
在人类能够人工合成有机物后，有机物的制造也不再只是绿色植物的专利，“有机物”一词也就失去了原有的光辉，无机物和有机物之间的互相转化不再神秘。这种变化不但体现自然的变化之美，同时使人类的生活变得更加丰富多彩。
说到底，自然界中最复杂的运动形式——生命运动，那才是真正的变化美学。单细胞生物，一个细胞就可以完成所有的生命活动。生物在进行有性生殖时，细胞吸收外界的营养物质，进行物质变化的同时，细胞还不断地分裂、分化、生长，从一个受精卵发育成参天大树，多神奇的变化。
5、双螺旋美
双螺旋结构是DNA的基本结构，是生命的结构。这其中充满了生命之美。生命之美是自然界高度发展的产物，是美学的最高形式，她包含了自然界的普遍规律。
我们看，事物有正反两面，白天和黑夜，物质与反物质，男和女，阴和阳等等，正是双螺旋的两条链，它们之间看似相反，实则一致，看似相离，实则相联，处于相对的平衡状态。既有对称之美，又有平衡之美。
我们暂时把其中的一条链放在一个平面上看，它就是一个正弦函数，如右图所示：
三、努力创造美育环境，体验科学美
生命课堂，是新课程所努力追求的目标，更是自然科学实现美育教学的重要途径。那么，教师如何在课堂教学中创造美的教育环境，让学生体验到科学之美呢？
1、少一点残忍，多一份关爱
笔者观摩过两堂“优质课”，教师做过一个类似的实验：实验的对象是金鱼，教师分别在金鱼缸里通入电流(《欧姆定律》一课)或加入硫酸(《硫酸》一课)，直到金鱼死亡。实验的目的是电流的影响和硫酸的酸性，单从知识的角度看，教师的设计可谓别出心裁，应该说是收到了预期的效果。然而，这么血腥的场面对学生的教育真的就这么简单吗？肯定不是，金鱼是人们习惯的观赏动物，是学生的心爱之物，学生受不了这种教育。恐怕这两节课中学生除了知道电和硫酸很可怕以外，更多的是对自然科学的厌恶吧。有人曾说：最残忍的事是把美好的事物毁灭给人看!自然科学研究中，有的实验需要杀害一些动物，这本无可厚非，然而过分追求这种所谓的科学是可怕的，清华学子刘海洋用浓硫酸泼熊时，不也是想看看熊对浓硫酸的反应吗？不是不可以杀生，而是如何杀生!没必要时不要杀生，用小电流可少量硫酸试验一下动物对电和硫酸的反应是可以的，但没必要将其杀死吧。非得让它死，也要尊重人们的心理习惯，不要选择人们的心爱之物，换用本来就是食物的鲫鱼之类动物，让看的人也不会太难过，不是更好吗？
所幸这种现象已经引起越来越多的有识之士的关注，我们看到越来越多的教师在做研究小蝌蚪的生长之后将其放归自然，在遇到小鸟进入教室时是小心“请出”而不是“追杀”捕之而后快。道理其实很简单，爱生命就是爱自己，只有教育学生爱生命，他才会爱自己!多一份关爱，自然科学因此而更加美丽。
2、少一些呆板，多一份灵活
比较“动物世界”和“科学课堂”，我们会发现，同样是展示生物，方法却截然不同，动物世界用的是优美的画面加亲切的语言，科学课堂用的是固定的程式，枯燥的概念加残忍的解剖。可以说，长期以来形成的教学模式已经深深地印刻到教师的头脑，应试教育的束缚已经改变原本美丽的课堂。虽然课堂不可能像“动物世界”，放录像的效果当然也不可与课堂相提并论。然而，我们从学生喜闻乐见的节目中学习一些，借鉴一点，为我所用，少一些呆板，多一份灵活，提高课堂教学效率，总是可以的。
新课程改革的号角已经吹响，新课程标准明确把“情感、态度、价值观”作为重要的培养目标，中考改革也近在咫尺。教师对课堂教学内容的选择具有更大的自主性，教师对教学方法的选择可以更灵活了。
3、师生互动，随机交流，构建融洽的教学氛围
参与，是一个人走向社会、融入社会，体现价值、实现自我价值的过程。不管个人承认与否，任何人都有参与的愿望。互动，意味着沟通；互动，意味着平等。沟通，打破了我说你听的说教；平等，打破了居高临下的俯视。
“互动”这个词是目下颇为流行的。在教学中讲究师生互动也成为大家追求的理想教学方式。据我所知，多数老师在实践中的互动形式主要有：1.多提问，一堂课不间断的提问，力求照顾到全体学生；2.多讨论，老师讲完一个问题后，让学生分组讨论，然后再指派或让学生推举代表发言。这两种形式确实具有易掌握、易操作、有利于按时完成教学任务等优点。但我认为这并不是真正意义上的“互动”。真正的“互动”应具备下列几个要件：一是师生平等，老师不是居高临下的“说教者”，而是作为引导者，引导学生自主完成学习任务；二是师生合作，老师应将教学问题分解成多个细节，将每一个细节展开给学生，学生在研究细节的过程中，水到渠成地得出结论；三是师生交流，在教学过程中，师生之间的交流应是“随机”发生，而不一定要人为地设计出某个时间段老师讲，某个时间段学生讨论，也不一定是老师问学生答。以上三点中，笔者比较倾向于第三点，即在课堂教学中，尽量创设宽松平等的教学环境，在教学语言上尽量用“激励式”、“诱导式”语言点燃学生的思维火花，在教学语言中尽量多地“留白”，以便使学生的思维火花“随机”迸发，并达到脱口而出的效果。我理想中的课堂教学形式是“座谈会”式的，学生既可以回答老师的问题，更可以提问题让老师解答，学生无论提问题和答问题都不用举手也不用站立，只管在座位上“脱口而出”就可以了。当然可能有的老师会担心课堂秩序及教学任务问题，我想这些有赖于教师的教学调控艺术和不断的教学实践来解决。
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