“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”課程整合之初探

李 暢

（燕山大學，河北 秦皇島 066004）

一、“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”課程整合的原因和必要性

1.課程整合的原因

1.1 教學內(nèi)容重合度較高。通過對“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”的知識進行總結(jié)和分析可知，這兩門課程在內(nèi)容上有很多重復的地方，一些知識點會重復出現(xiàn)兩次。在“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”中僅“統(tǒng)計物理”的相關(guān)知識重復率就達到了1/4，熱學定律知識重復率達到了2/3。這樣進行課程設計，不僅無法實現(xiàn)課程改革的宗旨，還降低了教學效率[1]。

1.2 課程內(nèi)容具有一定的落后性。熱學知識具有較長的發(fā)展歷史，屬于一門較為古老的學科，我們將其的發(fā)展歷史分為了四個階段，這其中熱學、熱力學、統(tǒng)計物理學的相關(guān)知識在第二、三階段產(chǎn)生，而熱學中所包含的分子運動論相關(guān)知識就是在第二階段形成的，統(tǒng)計熱力學是在第三階段誕生的，這兩門課程的基本理論都是誕生于一百年前，第四階段也就是20世紀的30年代，也出現(xiàn)了一些新的技術(shù)知識，如軟物質(zhì)理論、哈肯的協(xié)同論等，在教材中所占的比例就較少，整體來說教材缺乏現(xiàn)代氣息。

2.課程整合的必要性

2.1 物理學專業(yè)改革的需要。物理學作為一門研究物質(zhì)運動規(guī)律和結(jié)構(gòu)的學科，對于社會的發(fā)展有較大的意義。對物理學課程進行整合是我國社會主義建設的必然需求，也是學生學習物理基礎知識，掌握物理技能的關(guān)鍵。學生不僅需要掌握物理學的基礎知識，還需要熟悉前沿的物理新技術(shù)，這樣才能成為適應社會發(fā)展的新型人才。在物理學專業(yè)改革的要求下，對“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”課程進行整合成了必然[2]。

2.2 適應社會對知識發(fā)展的需求。“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”課程整合的主要目的就是滿足社會的發(fā)展需求，讓課程體系更加完善，培養(yǎng)出更多的人才。課程整合以后我們就可強化物理知識與現(xiàn)代科技的聯(lián)系，同時，實踐知識的增加又能強化學生對物理知識的認識，淡化傳統(tǒng)的教學內(nèi)容，讓知識中蘊含更多的現(xiàn)代元素。

二、“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”課程整合策略

1.適當減少“熱力學”內(nèi)容，強化“統(tǒng)計物理學理論”的應用

在普通的物理“熱學”知識中，就非常細致地對熱力學的定律和概念進行了描述，所以在“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”中可不用過多地進行介紹。尤其是“麥—玻分布”的相關(guān)知識不用重復地進行論述，可以將此項知識作為系統(tǒng)的理論結(jié)果進行討論和分析。同時，要適當補充宏觀熱現(xiàn)象熱力學公式的知識，將這些知識作為經(jīng)驗規(guī)律進行具體的分析，而不是單一地利用統(tǒng)計物理的理論進行導出[3]。

這樣進行知識整合的主要目的就是可以有效地避免“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”課程中知識過多的重復，既可以減少學時，也可以讓學時有更充足的時間去學習統(tǒng)計物理的新知識，提高知識的實用性，最大化教學效益。此外，這樣進行課程整合還能減少學時重復的現(xiàn)象，避免學生出現(xiàn)抵觸的心理情緒，激發(fā)學生學習的積極性。

2.將“熱力學”與“統(tǒng)計物理學理論”整合成“熱物理學”

將兩種課程進行合并，形成新的課程“熱物理學”，可以對教學結(jié)構(gòu)進行有效的改善，教師需要結(jié)合學生的實際認知情況，對教學內(nèi)容進行有效的設計，熱學知識可以包括熱學科學史、經(jīng)典熱學、熱學最新動態(tài)等基礎知識以及一些新技術(shù)的應用，“統(tǒng)計物理學理論”需要以系綜理論為基礎，結(jié)合宏觀和微觀理論進行一體化教學。可立足于微觀量子的理論，從基本假設的角度入手，對統(tǒng)計物理學的基本理論知識進行細致的闡述。同時，要通過“統(tǒng)計物理學理論”的知識，導出熱力學的基本定律，定律必須要與相關(guān)的概念以及宏觀的現(xiàn)象進行吻合，從宏觀、微觀的層面將熱現(xiàn)象進行融合。

3.適當?shù)卦黾訉嵺`課程的內(nèi)容

不管是“熱學”課程，還是“熱力學與統(tǒng)計物理”課程，知識都具有較強的實踐性，我們在對課程進行整合的過程中，不僅要對理論知識進行整合，也需要適當增加實踐課程的內(nèi)容。各地區(qū)的大學可根據(jù)地區(qū)的實際發(fā)展情況，安排進行專題講座活動，每學期進行2次的講座，可由本校資深的專家進行專題講座，也可聘請社會中的物理學家進行演講，通過實踐活動來強化學生對物理學知識的理解，并能將社會中前沿的物理學知識融合到課程體系中。開展物理學講座不僅可以將更多的前沿物理學知識融合到課程體系中，豐富教學內(nèi)容，還能讓學生了解到物理學知識對社會發(fā)展的重要意義。同時，學校也需要鼓勵物理教師進行自主學習，可利用網(wǎng)絡平臺與其他的物理學者交流經(jīng)驗，對課程內(nèi)容進行高效的整合，發(fā)揮出實踐課程的價值。

4.對授課的內(nèi)容進行改變

不同的大學對于“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”課時的安排也不同，一般情況下是在大三的下學期開設“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”課程，多為72學時。在有限的學時中對“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”知識進行學習，難度較大，所以在對兩種課程進行整合的過程中，也需要對課時進行有效的整合。可在大三上學期就開設“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”課程，大三全年進行教學，給學生創(chuàng)設更多的學習時間，給課程整合改革預留更多的時間。增加課時后，不僅需要對“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”的知識進行整體的梳理，還需要重視對學生進行物理基本概念、基本理論、基本方法等的訓練，讓學生通過知識的學習提高自身的創(chuàng)新能力，更好地將物理學知識應用到生活中，為學生進一步的深造和科研奠定基礎。

總之，進行“熱學”與“熱力學與統(tǒng)計物理”課程整合，不僅可以對大學的物理知識體系進行梳理，還能對重復的課程內(nèi)容進行刪減，增加知識的現(xiàn)代性，進而最大化地發(fā)揮出物理課程的價值，落實對學生綜合能力的培養(yǎng)。