《熱學》課程體系和教學方式的改革探討

馬青山

（新疆大學物理科學與技術學院 新疆烏魯木齊 830046）

進入21世紀，我們國家進入了社會主義建設的新時代，國家對于高層次人才的需求越來越大，如何培養能承擔時代大任的有思想、有理想的大學生是高校必須思考的問題。人才培養具有多層次性，作為綜合性高等學校，我們要培養高層次復合型人才，不同的專業方向對于學生能力及素質培養的偏重點不同，我們需要結合專業特點，積極調整培養方案和專業課程體系，積極落實“培養什么人，為誰培養人，怎么培養人”的要求，為國家輸送合格的建設者和接班人。物理學是基礎學科，通過物理知識的學習、物理實驗的親身操作、物理問題的實際解決來錘煉學生的邏輯思維能力、科學價值觀及素養，培養適應社會與時代需求的具有創新、應變和競爭能力的創新型及應用型人才。“熱學”是研究構成物質的微觀粒子的“熱運動”及其有關性質和規律的一門物理學分支，是物理學專業的基礎課。物理知識源于生活而又高于生活，因為“熱學”課程知識內容龐雜，不像力學內容直觀可視，從教師“教”的層面及學生“學”的角度都存在較大難度。本文結合筆者在課程體系及教學方法上的實踐和思考，談談如何根據學校實際和學生特點調整課程體系、改進教學方法，激發學生內生動力的做法和感悟[1]。

一、新時代對教育教學的要求

進入新時代，國家和社會對于高等教育教學的要求和期望越來越高，作為高校教師，我們要深刻領會并通過自己的努力來實踐這些要求。基于當前的教育教學環境，教師要堅持“以學生為中心，以產出為導向”，全面提升學生的知識儲備、能力提高和素質升華，努力培養出符合“新時代”要求的能為國家建設和民族復興大業作出積極貢獻的合格建設者和接班人。堅持“一個中心（以學生為中心），兩個基本點（依標施教，教學改革）”的基本路線。科學利用教育規律指導教學和實踐，將書本知識與現實生活所見所感相結合；“教師引導”與“學生主體地位”相統一；掌握知識和發展能力相統一；傳授知識與思想品德教育相統一。

教師要在教學實踐過程中充分發揮課堂教學主陣地、主戰場、主渠道作用，課前課后協同（實現課前預習-課堂教學討論-課后鞏固交流），改革教學模式和方法，不斷加強現代信息技術與教育教學的深度融合，強化師生互動、生生互動；與此同時，教師還要充分發揮課下“副戰場”的作用，充分調動學生學習積極性和主動性，讓學生“忙”起來、“動”起來，同時也使得教師的積極性調動起來，在教育教學過程中不斷提高自身能力和素質[2]。

二、當前“熱學”課程教學的“痛點”

（1）傳統的“熱學”教學過程是“以教師講、學生聽”為主導方式，授課過程是按選定教材的章節順序開展，教師傳授、講解，通過作業和小測試驗證效果。學生往往是被動聽，部分學生會記筆記，而大部分學生也僅僅是聽完就算，也不記筆記，主動性非常差。與此同時，師生互動非常少，教師往往因為時間緊張而，不能充分與學生交流，偶爾有部分學生會問問題，但大部分學生是沒有與老師溝通交流的意愿的。這樣的教學方式花費時間較多，教與學的效率都十分低下。

（2）“熱學”是門古老的物理學分支學科，知識體系抽象且內容龐雜，絕大多數內容學生無法直觀觀察，學生在接受和理解方面都十分困難，這就導致課堂教學陳舊枯燥，教學氛圍呆板；教材更新緩慢，無法隨時跟蹤學科發展。這樣的課程特點也就決定了學生很難有極高的興趣和較好的參與度，教學效果往往在這樣的氛圍中不斷下降。

（3）“課堂教學”是教學過程的主要承載體，但傳統教學偏重知識的傳授，欠缺傳授知識與培養能力、提高素質的有機結合。傳統教學模式還是以灌輸式方法為主，學生僅僅靠死記硬背知識應付考試，這些不利于學生綜合素質的提高，難以實現提高人才綜合素質能力的培養目標。

（4）在實際教學過程中，從主觀角度（學生）及客觀角度（內容及方法）都導致學生學習主動性非常差、參與課堂教學的積極性不高，甚至從不參與。

（5）評價方式方法單一，主要以學生期末試卷和考情、作業為主，并不能真實反映學生的課程參與度及學生利用所學知識處理問題的能力，也無法激發學生的自我能力提升。

三、教學內容及方法的具體實踐

針對上述幾點教學中的“痛點”，以及新時代“以學生為中心”的教育理念，提高課程教學質量，筆者主要從以下幾個方面開展改革和探索[3]。

1.教學內容的更新與優化

筆者處在西北邊疆高校，同時也是民族聚居地區，在“熱學”課程教學授課對象學情復雜，大學入學成績總分有三百多分落差，個別學生的數學單科只有三十多分，差異巨大。除此之外，部分同學思想狀態、學習態度也存在問題，信心不足、被動學習、自學能力不夠、數學基礎差、發散思維能力弱等問題較為突出。這些實際情況及新形勢和新時代的要求，在“熱學”課程的教學內容上必須做出相應調整，調整的目的是堅持做到突出理論體系構建，重視理論在不同學科中的應用，跟蹤新進展、發現新應用，顯示知識的高階性特征。更新和重組部分教學內容，更加體現“引領性、創新性、前沿性、開放性、實踐性”的理念。“熱學”課程體系主要包括三部分內容：宏觀理論；微觀理論和物性學部分。前兩部分是課程教學的重點，通過分塊學習和整合過程教學，使得學生構建起完整的“熱學”課程體系。

2.“課程思政”融入教學

“教書育人”是教師的天職，育人功能不能僅依靠“思政課”及“思政教師”來完成，專業課也要通過融入“課程思政”內容來實現育人功能。“熱學”課程的發展來自實踐，在熱學研究及應用方面有非常多的中外科學家作出了積極地貢獻，他們的研究精神、態度都是十分寶貴的財富，也為熱學教育提供了豐富的思政元素，在教學過程中通過把教學內容和內容相關的“思政教育元素”相融合，在授課過程中自然完成思想教育的作用，實現課程思政和專業課程教學的有機結合，通過這樣的結合，在教學過程中“教”會了知識，也實現了“育”人，這是踐行“立德樹人”的教育根本任務的必然要求。

例1：在“開學第一課”中融入“思政元素”，引導學生展開對“熱”的理解和擴展，從“熱心”“熱愛”“熱情”等不同的角度啟迪學生思考自己的學習、生活、人生目標等，也為本門課程的順利開展打下良好的思想基礎。“熱心”是對人、對事的，學生要有年輕人該有的朝氣，要有對未來的無限憧憬和希望；“熱愛”不僅體現在對課程的愛，更重要的是對于家國的熱愛，對于偉大的中華民族、中國共產黨的熱愛，還有對于我們正在進行的偉大的社會主義建設事業的無限熱愛；“熱情”是自我發展的主觀動力，是我們對于自身未來充滿自信的表現，只有全身心地投入和付出，才能為自己打開未來無限的可能。如果學生主觀上積極上進，愿意投入到相關課程的學習之中，那么一定能產生良好的學習效果[4]。

例2：教師可在介紹熱學發展歷史的時候通過介紹中國古人對熱現象的認識及理解，激發學生的民族自豪感，同時也反襯出近代中國在科學研究上的落后，暢談產生這些變化的歷史和現實原因，引導學生增強使命意識和擔當精神；與此同時，教師也可以介紹瓦特、焦耳、卡諾等著名科學家的事跡，談科學批判精神，培養學生的基本科學素養，激發學生的探索精神，我們國家的古代先賢和近代很多科學家對熱學的研究都起到了積極的促進作用，這些也是引導和激發學生積極上進、熱愛科學，促進國家繁榮昌盛的動力之源。

例3：介紹熱力學第一定律，即能量守恒與轉換定律在熱學中的應用，由此可以和學生探討生命的話題，人的生命是有限的，擁有的時間和精力也是有限的，那么新時代的大學生應該思考如何將有限的時間和精力用于做更多有益于國家、社會的事情上，做一名有擔當的新時代大學生。成功來源于實踐和努力，只有通過自己不斷地付出、不斷地積累，才能將自身內在的強大的能力和潛力不斷挖掘出來，為自己的發展、新疆的發展、國家的發展和進步作出自己的更大的貢獻。

例4：教師在介紹物態相變的時候，可以引申到量變到質變的辯證唯物主義觀點，引導學生注重平時的積累和沉淀，為將來的成功打下堅實的基礎。沒有量的積累就不可能有質的變化，引導學生要注重平時的積累，不能只盯著最后的一站，沒有過程，最后的那一站也永遠都是虛無縹緲的無法實現的空中樓閣，我們要腳踏實地地走好每一步，每一個腳印最終會為我們走向成功，走向質變提供堅實的保證。

3.教學方法多元化、現代化

多媒體和網絡平臺教學有利于學生對于知識的獲取和效率的提高，也可以培養學生的創新意識及能力，同時不會受到時間、空間的限制，使得整個教學過程更加具有開放性。因此充分利用多媒體和網絡平臺可以有效提高教學實效性和學生的參與度，亦可以實現教學內容與教學方法的多元化和現代化。

在教學內容方面，通過學校的教學平臺、QQ、微信等多種渠道在課前向學生提供課程相關預習資料及“慕課”“微課”等資源用于學生預習及復習鞏固。另外，通過教學平臺可以進行課程教學過程的師生互動，作業提交、測試等，這些相關數據將為課程考核提供有效數據。

在教學方法方面主要采用探究式教學、類比法教學及專題討論式教學。

（1）探究式教學：在教學過程中，教師可首先從學生熟悉的生活常識及情境出發，引導學生從生活中發現我們要解決的問題，通過講授知識內容，再引導學生思考還可以根據學習內容處理的問題并尋找解決問題的方案，后期可以將不同的方案進行比較進而逐步完善方案，起到鞏固和提高的作用。比如，在講理想氣體狀態方程之后，教師可以讓學生思考如何解決實際氣體的問題以及實際氣體與理想氣體的差異。再如，在學習輸運理論時，教師可以讓學生探討黏滯系數從理論推演的結果與實驗結果存在明顯差異的原因是什么，有什么方式方法可以改進實驗。采用探究式教學既能培養學生的科學精神和創新能力，又能提升學生的合作意識和學生參與課程教學的積極性及主動性。

（2）類比法教學：教學中通過學生熟知的知識引出未知的，找出不同的研究對象在我們研究范疇內關注的特征點存在的相似性、不同之處以及聯系，這樣學生易于接受且節約時間。例如，在討論熱力學過程及其涉及的內能、熱量、功的轉化時，我們利用P-V圖來描述，在講述熱力學第二定律引出熵的概念的時候亦可以通過T-S圖來表征理想氣體的性質特點。

（3）專題討論教學：落實“以學生為中心”的教學理念，我們需要給學生提供更多的機會讓學生積極參與到教學活動中，專題討論就是一個很好的媒介。教師可以將班級學生分成若干個學習小組，以小組為單位安排專題問題，讓他們通過自己的調研和討論匯總出專題討論的結果，再以小組為單位做匯報交流和討論。例如，教師可以帶領學生開展“熱”的本質的探討，可以討論它的研究歷程、不同學說的物理實質、當下的研究現狀及發展趨勢等，通過分組進行調研和討論，可以加深學生對于熱的本質的理解。專題討論教學能充分調動學生學習的主動性與積極性，不僅可以培養學生的自學能力、閱讀能力、理解能力、收集信息能力和表達能力，也可以使授課教師了解學生的需求與興趣所在，加深教師與學生間的了解，開闊學生的視野。

教師積極開展“教學方法”的實踐，既可以提高教學效率，同時也可以提高學生的主動性、積極性和參與度。而這一系列參與過程都可以作為課程過程考核的重要支撐，對于綜合評價學生學習及教學效果能起到積極的促進作用。

結語

教師通過教學內容的調整和教學方法多樣性試點，既提高了教學和學習效率，激發了學生學習的主動性和參與度，同時也提升了學生的綜合能力。變化帶來改變，但這種改變距離我們的期望值還有很大的差距，在今后的教學過程中還需要不斷地變革和錘煉，找到課程授課對象最適宜的方案，不斷提高教學質量和效果，不斷培養出更多符合“新時代”要求的合格建設者和接班人。