地方高校物理學專業課《熱學》教學改革的研究與實踐

董艷紅 佳木斯大學理學院 154007

地方高校物理學專業課《熱學》教學改革的研究與實踐

董艷紅 佳木斯大學理學院 154007

本文從熱學的課程體系、教學內容、教學方法、教學手段方面闡述了對地方高校物理學專業基礎課－熱學的教學改革研究與實踐。

物理學專業課；熱學；教學改革

地方高校創新教育是以培養人的創新意識、創新精神和創新能力為基本價值取向的教育實踐，向地方輸送實用型人才，為地方經濟建設服務。現代教育、教學要求教師不但要傳授知識，而且還要把方法傳授給學生。這樣就要求教師通過具體的課堂教學，即選擇一本有很好的課程體系的教材，精選教學內容，恰當運用教學方法和現代化教學手段，精心準備組織教學，來培養學生自學能力，引導學生積極思考，善于發現問題，鼓勵學生動手、動口，培養思維的獨創性，使之求新求異，培養學生的創新精神和能力。

目前地方高校本科教育中由于加強了公共基礎課教育，使得本科物理專業課課時相對的減少。對于教師來說時間緊、教學內容多；對于學生課堂練習機會少，不利于各種能力的培養；科學技術前沿問題涉及的較少，學生學習興趣不高，教學效果不理想。所以我校本科教學目標和學生實際情況，主要從課程體系、教學內容、教學方法和教學手段幾個方面，對本科物理學專業課熱學進行了教學改革研究與實踐。

1 課程體系

我們對傳統課程體系進行了改革，將熱學中熱力學和統計物理學初步知識的分子運動論相互滲透；非平衡理論與平衡理論相互滲透；宏觀方法和微觀方法相互滲透。例如講解壓強、溫度宏觀量時，給出這兩個物理量的微觀機制。如用微觀方法從假設模型出發，推導出理想氣體的壓強的計算公式，在公式的推導過程中，用到經典的力學原理，同時也引入了統計概念和統計方法。由于氣體分子對器壁的碰撞是不連續的，單位體積、單位時間碰壁的分子數也是漲落不定的，因此單位體積內的分子數是統計平均值，這樣得出宏觀量壓強與微觀量單位體積分子數和分子的平均平動能之間的關系式，從而更加清楚了宏觀物理量是微觀物理量的統計平均值。另外，在講解非平衡態理論的輸運過程中黏滯現象、熱傳導現象、擴散現象三個宏觀現象時，引入局域平衡假設后，進一步得到三個宏觀定律和相對應的三個輸運系數的微觀表示公式。

2 教學內容

2.1 實現教材系列化、立體化

我們選用了李椿、秦允豪、常樹人等教授主編的各種高質量的熱學教材和面向21世紀課程推薦教材，實現教材系列化、立體化。在教學內容的組織上，根據本科物理學專業熱學課教學大綱、教學目標及地方高校學生實際知識基礎，精心組織教學內容，以李椿老師編寫的熱學教材為理論框架,以秦允豪教授編寫的面向21世紀課程熱學教材為基礎，以常樹人教授編寫的教材為參考,重整教學內容。學生選用教材是秦允豪教授編寫面向21世紀教材,結合學生的知識結構和理解能力，教材中“氣體運輸過程”和“相變”這兩章內容，我們以李椿老師編寫的教材內容為主進行講解，通過幾輪教學實踐，教學效果很好，即依托一本教材，又不完全受限于教材，同時提供給學生多本教學參考書，使學生更好地掌握這門課程的總體框架，融會貫通地學好熱學這門專業基礎課。

2.2 簡化數學推導，注重物理問題本質

物理離不開數學，物理理論的闡述必須要用到高等數學的知識，物理教材中有大量的數學公式和數學導，在教學中時常有學生反應對課本上的推導感到很難理解，我們根據專業基礎課的特點和學生的實際知識基礎以及教學課時的安排，我們把教學內容做了適當調整，簡化部分物理公式的推導過程，增強物理概念的講解和邏輯推理是必要的。所以，在教學中注意減少或忽略繁瑣的、復雜的數學證明和推導過程，盡量強調對物理概念、物理規律、物理思路的理解和認識，使學生在學習時，不會因數學基礎不好而對物理產生畏難情緒。

3 教學方法

在教學方法上，采用“講解+自學+指導+討論”教學方法：

講解是指教師在課堂上對教學重點、難點進行解釋和說明的過程，主要針對基本概念、基本原理的理解、基本公式的運用；自學是針對相關章節較容易理解的、生活實際遇到的有關熱學的問題和課外閱讀材料，要求學生課下自己學習，完成教師留的閱讀提綱。同時，教師在課堂要留有疑點，讓學生有足夠的思考空間；指導是指每節課有3～5分鐘的答疑指導，重點解決課下自學中發現的問題。討論是指每章結束后，根據課后思考題、教學重點、教學難點，展開討論，開闊學生思維，利于培養學生的創新能力。同時為了調動學生課堂討論積極性，把期末總成績5%作為課堂討論的成績。

通過以上的教學方法，來激發學生學習興趣，使學生學習延伸至課外，可緩解課堂教學課時少的問題。引導學生利用好教材和教學參考書以自學方式來充實和訓練自己，從而提高學生的自學能力和培養創新意識。

4 教學手段

隨著教育改革的逐步深入和計算機、多媒體、網絡技術的廣泛應用，其作用也日漸凸現。十幾年教學過程中，制作了配套多媒體課件，改變傳統的單一媒體教學手段，運用音頻、視頻，吸引學生注意力，運用多媒體教學已有三屆學生，課堂上使學生積極主動參與課堂活動，實現由傳統的被動聽課到學生主動的思考，同時增加教師在課堂上向學生傳遞的信息量，從而提高學生課堂學習效率。

在課堂上教師不是簡單運用多媒體這種教學手段，根據課堂教學實際情況和教學要求，把物理模型、透明膠片等穿插到教學中，才能發揮現代教育手段的作用。教師同時注意對物理課件內容的理解、教案的組織、對課件的操作熟練程度，及教師本人積極地運用課件，使得每節課都有好的教學效果。

在教學中，特別注意了學生創新能力、綜合素質的培養，主要有：

（1）通過課堂討論課，對教學中的難點、疑點及課后思考題展開討論，不但使學生加深了對基本概念和基本理論的理解，而且培養了學生分析問題、解決問題的能力；

（2）教學內容與傳統科技和現代化科技應用密切結合，使學生了解本專業及相關領域的一些國內外研究動態和前沿課題。指導學生閱讀教材上的課外讀物材料，開闊學生的視野，激發學生的求知欲，調動學生學習的積極性和主動性，開發學生的創新意識，培養學生的創新能力；

（3）通過習題課、例題和作業，加強對學生基本計算技能的訓練；

（4）通過常規實驗課，使學生掌握一定的熱學實驗技能，提高動手能力；培養學生理論聯系實際的能力和創新能力，為今后從事科學研究打下一定的基礎。

5 教學改革小結

在熱學教學中，通過對教學內容的重整，新的教學方法和教學手段的運用，促進了課程主講教師投入更多的精力，不斷補充前沿科學內容，占有充分資料，并結合教學加強這方面課題的深入研究，從而提高了教師教學業務素質和科學研究的能力。同時，在多年的教學中，遵循著循序漸進、因材施教的原則，適當的選擇教材，合理組織教學內容，運用“講解+自學+指導+討論”教學方法，加強現代技術知識、學科前沿的新成果與物理基本原理的融合。以提高學生創新能力、加強綜合素質教育為重點，激發了學生學習興趣，培養了學生良好的自主學習習慣，為將來更好適應社會，服務地方奠定了基礎。

[1] 秦允豪.普通物理學教程 熱學 (第二版).北京,高等教育出版社.2004年5月

[2] 李椿,章立源,錢尚武.熱學.北京.人民教育出版社.1978年

[3] 趙凱華.對當前物理學教學改革的幾點看法.大學物理.2000年1月

[4] 專家論壇.物理教學改革十人談.中國大學教學.2002年2月

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.10.100

董艷紅（1970－），女，黑龍江省佳木斯人，佳木斯大學理學院物理系副教授，主要研究方向為熱力學與統計物理學。