熱學(xué)教學(xué)改革的實(shí)踐

劉立華，華中，張勇，董麗榮

（吉林師范大學(xué)物理學(xué)院，吉林四平136000）

熱學(xué)教學(xué)改革的實(shí)踐

劉立華，華中，張勇，董麗榮

（吉林師范大學(xué)物理學(xué)院，吉林四平136000）

為了使熱學(xué)教學(xué)適應(yīng)21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，必須對(duì)熱學(xué)教學(xué)進(jìn)行改革.我們結(jié)合本校實(shí)際情況，積極進(jìn)行熱學(xué)教學(xué)改革，取得了良好的效果.

熱學(xué)；教學(xué)；教學(xué)改革

1 引言

21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)加速發(fā)展的時(shí)代，知識(shí)更新速度比較快，對(duì)人才素質(zhì)的要求也越來越高，要求人才不但要具有深厚的理論基礎(chǔ)，還要有實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)能力.傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)的需要.因此，高等教育必須改革傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式，積極進(jìn)行教學(xué)改革.

熱學(xué)是本科物理學(xué)專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程.熱學(xué)在物理學(xué)專業(yè)中的地位及其重要，是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)原子物理學(xué)、熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、固體物理、凝聚態(tài)物理等后續(xù)課程的基礎(chǔ).我國(guó)熱學(xué)教育工作者對(duì)熱學(xué)的教學(xué)改革提出了很多合理的建議和寶貴的經(jīng)驗(yàn)[1-3].我校自從開設(shè)熱學(xué)這門課程以來，在多位任課教師的不斷努力下，積極進(jìn)行教學(xué)改革，推動(dòng)了熱學(xué)課程的建設(shè).尤其近幾年來，在學(xué)校的大力支持下，我們對(duì)熱學(xué)課程的教學(xué)進(jìn)行了全面的改革，取得了顯著的效果.

2 改革傳統(tǒng)的教學(xué)觀念

傳統(tǒng)的教學(xué)觀念認(rèn)為教學(xué)過程是教師教、學(xué)生學(xué)的過程.教師處于中心地位，具有絕對(duì)的權(quán)威，學(xué)生是教學(xué)的對(duì)象，學(xué)生對(duì)教師主要是服從和接受，學(xué)生在學(xué)習(xí)中被動(dòng)接受知識(shí)，處于被動(dòng)局面，這阻礙了學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).因此，必須改革傳統(tǒng)的教學(xué)觀念.在教學(xué)中應(yīng)貫徹新的教學(xué)觀念，即以“教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體”的原則來組織課堂教學(xué).改變以往單純由教師講解的教學(xué)方法,讓學(xué)生積極參與，在思考的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)和提出問題,使學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)探索知識(shí).讓整個(gè)教學(xué)過程成為師生互動(dòng)的過程.

3 改革傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)的熱學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)是該學(xué)科中最基本的、最有遷移價(jià)值的東西.是今后從事中等教育的師范類畢業(yè)生必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)，因此，在教學(xué)內(nèi)容改革中應(yīng)該保留和加強(qiáng)這些基礎(chǔ)知識(shí)，不能輕易地壓縮或刪除.

20世紀(jì)60年代以后，非平衡態(tài)熱力學(xué)有了較大的發(fā)展，比如協(xié)同論、耗散結(jié)構(gòu)等，這些理論對(duì)人們的思想產(chǎn)生了深刻的影響，其應(yīng)用范圍幾乎遍及整個(gè)自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué).這些前沿知識(shí)必須在熱學(xué)教學(xué)內(nèi)容中有所體現(xiàn).我們加入前沿知識(shí)主要采用三種方式，第一種方式是采用局部滲透的方法將科學(xué)前沿體現(xiàn)出來，即在熱學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)中找出結(jié)合點(diǎn)，把相應(yīng)的科學(xué)前沿內(nèi)容滲透進(jìn)去，在講課過程中作簡(jiǎn)單介紹.例如，我們?cè)谶M(jìn)行熵的教學(xué)時(shí)，把信息熵、生物熵和社會(huì)熵的內(nèi)容滲透進(jìn)去.第二種方式是在相關(guān)的章節(jié)中采用閱讀材料的形式集中討論一些專題，供學(xué)生課后閱讀.例如在講熵增加原理時(shí)，閱讀材料有熱寂說、大爆炸與宇宙膨脹，其中涉及到名列2003年10大科學(xué)突破榜首的暗能量問題以及人們普遍關(guān)注的宇宙年齡問題.第三種方式是以單獨(dú)的章節(jié)來講述非平衡態(tài)理論.我們?cè)O(shè)計(jì)的熱學(xué)教學(xué)內(nèi)容包括四個(gè)部分：第一部分，平衡態(tài)熱力學(xué).第二部分，平衡態(tài)分子動(dòng)理學(xué)理論.第三部分，物性學(xué)理論.第四部分，非平衡態(tài)理論.

在熱學(xué)內(nèi)容的組織上，注重體現(xiàn)物理學(xué)的思想方法.例如在講準(zhǔn)靜態(tài)過程、卡諾循環(huán)時(shí)，告訴學(xué)生這是理想化的方法.在講能量轉(zhuǎn)化和守恒定律時(shí)，告訴學(xué)生尋找運(yùn)動(dòng)中的守恒量是物理學(xué)中常用的方法，動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒等都是尋找了運(yùn)動(dòng)中的守恒量.在引入態(tài)函數(shù)內(nèi)能時(shí)，可以告訴學(xué)生物理學(xué)中常用這種方法引進(jìn)態(tài)函數(shù)，熵、力學(xué)中重力勢(shì)能的引入都是采用這種方法.

4 改革傳統(tǒng)的教學(xué)手段

積極采用多媒體教學(xué)，創(chuàng)建一個(gè)全新的熱學(xué)課多媒體教學(xué)模式.熱學(xué)中的微觀理論比較抽象，是教學(xué)中的難點(diǎn).為了使這些抽象的概念變得形象、直觀、易懂,我們充分利用二維和三維的動(dòng)態(tài)畫面,直觀地演示了這些概念的物理圖像.圖文并茂、生動(dòng)活潑的電子課件,可將無法演示的微觀的物理過程生動(dòng)、形象地模擬出來,化抽象為形象,降低了思維的難度，便于學(xué)生理解.同時(shí)形象生動(dòng)、豐富多彩的多媒體課件能極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也加大了課堂信息量，拓展了學(xué)生的視野，解決了有限的學(xué)時(shí)與知識(shí)激增之間的矛盾.進(jìn)而達(dá)到提高教學(xué)效率和教學(xué)效果的目的.

盡管多媒體課件有很多傳統(tǒng)教學(xué)方法所不能比擬的優(yōu)越性，但在具體的教學(xué)過程中，多媒體課件不能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的教學(xué)手段.在具體教學(xué)過程中，我們使多媒體課件與傳統(tǒng)教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合、協(xié)調(diào)互補(bǔ)，兩種手段相互輔助共同為熱學(xué)課的課堂教學(xué)服務(wù).

5 改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法

積極實(shí)行啟發(fā)式、探索式的教學(xué)方法.教師在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中主動(dòng)地、有計(jì)劃地創(chuàng)設(shè)問題情境，啟迪學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生思考，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，把教學(xué)過程變成一連串的提出問題、分析問題、解決問題的過程，以發(fā)展學(xué)生的智力和培養(yǎng)能力，使知識(shí)和能力發(fā)生有機(jī)聯(lián)系.

增設(shè)討論課.我國(guó)傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師講、學(xué)生聽，學(xué)生缺乏發(fā)表個(gè)人見解的機(jī)會(huì)，不利于學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng).在熱學(xué)教學(xué)中，應(yīng)該開展有意義的課堂討論，使學(xué)生積極互動(dòng)，參與到教學(xué)中去，引導(dǎo)學(xué)生的思維發(fā)生分散，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力.課堂討論的一般程序是：教師根據(jù)教學(xué)大綱的要求和學(xué)生的理解能力，精心選擇課堂討論的題目，合理設(shè)計(jì)課堂討論的提綱.然后把課堂討論的題目和提綱告訴學(xué)生，讓他們回去查找相關(guān)資料，進(jìn)行小組討論，討論后推薦一名小組發(fā)言人.在討論課上，各小組發(fā)言人匯報(bào)本小組的討論情況.隨后，教師和全體同學(xué)就發(fā)言內(nèi)容開展全班討論，在討論過程中，教師要充分發(fā)揮主導(dǎo)作用，對(duì)正確的加以肯定，對(duì)錯(cuò)誤的予以糾正，對(duì)遺漏的進(jìn)行補(bǔ)充，對(duì)創(chuàng)新的積極鼓勵(lì).最后教師對(duì)討論進(jìn)行總結(jié).

鼓勵(lì)學(xué)生撰寫小論文.大多數(shù)學(xué)生對(duì)寫本專業(yè)論文比較陌生，為了鼓勵(lì)學(xué)生寫論文，教師在課堂上向?qū)W生滲透怎樣寫論文.每屆學(xué)生中都有幾個(gè)愛思考想寫論文的，教師就和他們一起討論，鼓勵(lì)他們寫，幫助他們修改.這樣做效果很好，這些學(xué)生基本掌握了論文的寫作方法和技巧，調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)參與的積極性.

6 改革傳統(tǒng)的考核制度

成績(jī)?cè)u(píng)定是督促學(xué)生全面系統(tǒng)地復(fù)習(xí)、鞏固、掌握熱學(xué)課程的基本理論、基本知識(shí)和基本技能的重要環(huán)節(jié).我們認(rèn)為，熱學(xué)成績(jī)不能僅由一次期末考試確定，而應(yīng)該是對(duì)整個(gè)學(xué)期熱學(xué)學(xué)習(xí)情況的積累.因此我們的成績(jī)?cè)u(píng)定分為兩部分，一部分為平時(shí)成績(jī)，一部分為期末成績(jī).平時(shí)成績(jī)根據(jù)學(xué)生的考勤、學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂表現(xiàn)、作業(yè)、平時(shí)檢測(cè)、課堂討論、小論文等給出，最后加上期末考試，給出熱學(xué)課程的最后成績(jī).這樣就對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)進(jìn)行了考核.

7 結(jié)束語(yǔ)

幾年來，我們對(duì)熱學(xué)課程的教學(xué)改革進(jìn)行了一些探索和實(shí)踐.因?yàn)闊釋W(xué)課程的教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要使之真正跟上當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的要求，培養(yǎng)出新世紀(jì)合格的高素質(zhì)和創(chuàng)新型人才，還需要從事熱學(xué)教學(xué)工作的教師不斷積累經(jīng)驗(yàn)、努力改革創(chuàng)新.

〔1〕宋國(guó)利，梁紅，李光耀.以“面向21世紀(jì)課程教材”為切入點(diǎn)進(jìn)行熱學(xué)課程改革研究與實(shí)踐[J].哈爾濱學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，23（8）：84-86.

〔2〕邵理堂，李冠成.論大學(xué)物理熱學(xué)部分的教學(xué)改革[J].淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)，2000（9）：66-68.

〔3〕唐利強(qiáng)，唐京武，賀峰，嚴(yán)子尚.從《新概念物理教程：熱學(xué)》看面向21世紀(jì)的熱學(xué)教學(xué)[J].大學(xué)物理，2001，20（3）：37-38.

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