專題化團(tuán)隊(duì)式教學(xué)模式在《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》課程中的應(yīng)用

姜舟婷 徐鵬 于明州

[摘要]本文針對《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》課程特點(diǎn)，通過實(shí)施專題化團(tuán)隊(duì)式教學(xué)模式的改革，拓展課堂教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生通過不同專題的學(xué)習(xí)掌握相關(guān)的教學(xué)知識(shí)，從而增強(qiáng)教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]專題化；團(tuán)隊(duì)式；熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理

[中圖分類號(hào)]O414.4

專題化團(tuán)隊(duì)式教學(xué)思想源于團(tuán)隊(duì)合作理論，管理學(xué)者Tompkins認(rèn)為：未來最成功的組織是團(tuán)隊(duì)組織[1]；彼得圣吉也指出：未來真正出色的企業(yè)將是能夠設(shè)法使各階層人員全新投入并有能力不斷學(xué)習(xí)的組織——學(xué)習(xí)型組織[2]。專題化團(tuán)隊(duì)式教學(xué)模式就是指由專業(yè)教師組成的課程團(tuán)隊(duì)，根據(jù)教學(xué)大綱要求，將課程內(nèi)容分解成多個(gè)專題，以專題取代章節(jié)，同時(shí)，學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)式學(xué)習(xí)，通過教師講解和團(tuán)隊(duì)討論相結(jié)合的方式，使學(xué)生掌握專題內(nèi)容，從而完成教學(xué)任務(wù)[3]。

一、教學(xué)過程中的幾個(gè)問題

《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》是經(jīng)典理論物理部分的主要課程之一，具有完備的理論體系。本課程主要是讓學(xué)生在完成普通物理學(xué)、熱學(xué)、原子物理學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用高等數(shù)學(xué)對物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律有較系統(tǒng)和深入的認(rèn)識(shí)。通過對本課程的學(xué)習(xí)，牢固掌握熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的基本原理、基本理論框架和知識(shí)要點(diǎn)，以及運(yùn)用熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理的基本思想和知識(shí)解決實(shí)際問題的技能和方法。

然而，在該課程的教學(xué)中大多數(shù)教師普遍感到難教，主要存在的問題有以下幾個(gè)方面：

1.教學(xué)方法單一。由于熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理課程中物理規(guī)律和結(jié)論都隱藏在復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)中，所以傳統(tǒng)的教學(xué)，課堂的絕大部分時(shí)間花在公式推導(dǎo)上，比如通過統(tǒng)計(jì)理論給出理想氣體的物態(tài)方程時(shí)，結(jié)論很簡單，但是推導(dǎo)過程卻比較復(fù)雜，學(xué)生上課很容易走神。

2.考核形式單一。傳統(tǒng)的考核方式是一張?jiān)嚲矶ǔ煽?，這種考試方式存在一定的弊端，容易讓學(xué)生養(yǎng)成突擊的學(xué)習(xí)習(xí)慣，更不會(huì)去主動(dòng)了解國內(nèi)外與熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理有關(guān)的科技發(fā)展動(dòng)態(tài)。

3.學(xué)生學(xué)習(xí)相對被動(dòng)?！稛崃W(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)》課程的基本內(nèi)容包括大量的公式及公式間的推導(dǎo)，傳統(tǒng)的教學(xué)普遍為注入式教學(xué)，教師講學(xué)生聽，缺少師生間的互動(dòng)。這樣讓學(xué)生覺得這門課程熱力學(xué)部分只是大堆的偏導(dǎo)數(shù)，統(tǒng)計(jì)物理部分就是各種分布，要理解透徹很難。

針對以上教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，結(jié)合該課程的特點(diǎn)，我們積極探索新的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生開展專題化團(tuán)隊(duì)式實(shí)踐性學(xué)習(xí)。另外，采用專題化團(tuán)隊(duì)式教學(xué)模式，還基于以下幾個(gè)方面：（1）隨著高校招生規(guī)模大幅增加，生源質(zhì)量有所下滑，入校學(xué)生學(xué)習(xí)能力參差不齊，很多學(xué)生在中學(xué)階段對物理就缺乏興趣且基礎(chǔ)薄弱，長此以往導(dǎo)致厭學(xué)，甚至恐懼。（2）在通常的課堂教學(xué)過程中，常常偏重學(xué)生知識(shí)技能的傳授，忽視了大學(xué)生適應(yīng)社會(huì)發(fā)展能力的培養(yǎng)。盡管理工科專業(yè)學(xué)生動(dòng)手操作能力強(qiáng)，邏輯思維、抽象思維嚴(yán)謹(jǐn)，善于分析問題，而他們在自我表達(dá)、與人合作等方面卻普遍存在不足，這樣的學(xué)生顯然不能適應(yīng)市場需求。（3）目前眾多院校在大力開展專業(yè)課程建設(shè)的同時(shí)，大幅縮減專業(yè)基礎(chǔ)課的課時(shí)，《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)》課程也不例外，從最初的68個(gè)課時(shí)減少到目前48個(gè)課時(shí)，若仍遵循原有的教學(xué)模式，把大量的教學(xué)內(nèi)容講透是很難達(dá)到的。因此，引導(dǎo)學(xué)生開展專題化團(tuán)隊(duì)式實(shí)踐性學(xué)習(xí)是非常必要的，它一方面能幫助學(xué)生加深專業(yè)知識(shí)的理解；另一方面對培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、有效溝通能力等方面也起到積極的作用。

二、課程教學(xué)中專題化團(tuán)隊(duì)式教學(xué)模式的實(shí)施

專題化團(tuán)隊(duì)式教學(xué)是一種目的性強(qiáng)、定位集中的教學(xué)體現(xiàn)形式，也是一種重要的教學(xué)手段。一般以針對某一特定教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行授課，通過學(xué)生分組討論的形式，使學(xué)生掌握特定的知識(shí)和技能或了解國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的進(jìn)展。在《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》課程中實(shí)施專題化團(tuán)隊(duì)式的教育模式，使學(xué)生既可以抓住教學(xué)重點(diǎn)又可以由點(diǎn)到線甚至到面地使知識(shí)更系統(tǒng)化，提高教學(xué)質(zhì)量。具體實(shí)施過程包括：

1.《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

成立《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)，根據(jù)教師的特長、專業(yè)背景和研究領(lǐng)域的不同，分解各自的教學(xué)任務(wù)。由課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)教學(xué)的各項(xiàng)事務(wù)。團(tuán)隊(duì)教學(xué)能促進(jìn)教師之間的交流，不同老師在課程知識(shí)點(diǎn)的不同優(yōu)勢，博采眾長，以提高教學(xué)的深度和廣度。另外，教師之間的團(tuán)隊(duì)合作示范，有利于學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)的培養(yǎng)。課后，教學(xué)團(tuán)隊(duì)可以針對學(xué)生學(xué)習(xí)能力、教學(xué)教材選擇、教學(xué)器材或媒介的使用，PPT課件的制作等環(huán)節(jié)進(jìn)行各種交流。討論、協(xié)調(diào)和交流的結(jié)果必為調(diào)整教學(xué)大綱、教學(xué)難度，活躍課堂教學(xué)氣氛，做出有益的貢獻(xiàn)。

2.以專題的方式整合教學(xué)內(nèi)容

《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》課程由《熱力學(xué)》和《統(tǒng)計(jì)物理學(xué)》兩部分組成，前者是研究熱現(xiàn)象和物質(zhì)性質(zhì)的宏觀唯象理論，后者是熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)理論，兩者研究手段不同，但又是相互聯(lián)系的統(tǒng)一的理論體系。在專題化教學(xué)實(shí)踐過程中，我們可以把《熱力學(xué)》與普通物理課程《力學(xué)與熱學(xué)》中的熱學(xué)部分進(jìn)行整合[4]，比如溫度、熱平衡、功、內(nèi)能、熱量、熱力學(xué)第一定律和第二定律在兩門課程中都出現(xiàn)，就無需重復(fù)講解，杜絕繁冗，充實(shí)內(nèi)容，提高教學(xué)效率。本門課教學(xué)內(nèi)容決定它不可能向普通物理課那樣生動(dòng)直觀，大量抽象的理論容易使人感到枯燥無味，因此不能使用傳統(tǒng)的“一講到底”的教學(xué)方法，這容易使學(xué)生疲勞。這門課程就其本身而言，具有較強(qiáng)的專題性，例如熵、激光致冷、玻色—愛因斯坦凝聚、固體的熱容量、原子激光等都可以作為專題進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。我們把這些問題作為專題的核心內(nèi)容，并輔以其他與專題相關(guān)的研究性資料，使專題教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)突出，增大信息量。譬如，選擇相平衡理論作為專題教學(xué)時(shí)，可將液滴的形成過程作為研究性材料，讓學(xué)生通過對復(fù)相平衡理論在液滴形成過程中的應(yīng)用，對相平衡的概念有更全面、深入地認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

3.《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》課程的學(xué)生團(tuán)隊(duì)組建和學(xué)習(xí)方式改革

在學(xué)期初的時(shí)候，將學(xué)生分解成若干個(gè)團(tuán)隊(duì)，每個(gè)團(tuán)隊(duì)5—6名學(xué)生，并通過民主自愿的原則推選一名隊(duì)長。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容劃分為幾個(gè)教學(xué)模塊（均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)、相平衡、近獨(dú)立粒子統(tǒng)計(jì)分布、量子統(tǒng)計(jì)方法等），每個(gè)模塊設(shè)立2-3個(gè)專題。在專題化教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上，每個(gè)專題涵蓋的信息量都很豐富，但在理論教學(xué)中仍然要做到突出重點(diǎn)，貫徹“少而精”的原則，即對每個(gè)專題的基本概念、基本理論要重點(diǎn)講述，對重要的公式進(jìn)行必要的推導(dǎo)，使學(xué)生掌握基本理論的精髓。對于專題擴(kuò)展部分的知識(shí)，則要力求做到內(nèi)容新穎、信息量大，并通過多媒體課件對新的研究成果進(jìn)行展示，并要求學(xué)生以團(tuán)隊(duì)討論的形式深化理解，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)以合作研究的方式，給出總結(jié)報(bào)告或者實(shí)例演示，從而拓展學(xué)生專業(yè)知識(shí)視野，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。

三、取得的成效和繼續(xù)改革的方向

專題化團(tuán)隊(duì)式教學(xué)在實(shí)踐過程中，教師和教師之間，教師與學(xué)生之間，學(xué)生與學(xué)生之間的相互影響對教學(xué)起到促進(jìn)作用。首先，團(tuán)隊(duì)教師之間通過集體備課、集中聽評課、團(tuán)隊(duì)討論等形式共同探討課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)實(shí)施中的各種問題，通過教師之間的互相影響有利于團(tuán)隊(duì)教師教學(xué)水平的提高；其次，團(tuán)隊(duì)中每一個(gè)教師集中精力負(fù)責(zé)幾個(gè)課程專題的教學(xué)，有利于教師對專題教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)的把握，也有利于教師對該專題教學(xué)內(nèi)容的拓展和延伸，對于學(xué)生更好的理解和掌握專題教學(xué)內(nèi)容，有效利用課堂教學(xué)時(shí)間，提高課堂教學(xué)質(zhì)量很有幫助；同時(shí)，這樣的教學(xué)形式有利于學(xué)生之間，學(xué)生和教師之間以及教師之間雙向溝通，相互學(xué)習(xí)，相互影響，促進(jìn)教學(xué)相長。通過以上3個(gè)方面的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，改進(jìn)教學(xué)方法和手段，對學(xué)生形成多樣化的考評體系，摸索一套行之有效的專題化團(tuán)隊(duì)式教學(xué)策略，切實(shí)提高了教學(xué)效果。

今后，本課程擬在以下幾個(gè)方面進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)踐和探索。一是進(jìn)一步凝練專題的內(nèi)容，選擇教師水平和學(xué)生實(shí)際相適應(yīng)的專題；二是進(jìn)一步規(guī)范和完善實(shí)踐教學(xué)，加強(qiáng)對實(shí)踐教學(xué)的指導(dǎo)；三是進(jìn)一步完善考核體系，使其能更加真實(shí)、全面地反映學(xué)生的知識(shí)和能力；四是進(jìn)一步完善教學(xué)組織和管理，為專題化教學(xué)改革創(chuàng)造更好的條件。

[參考文獻(xiàn)]

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（作者單位：中國計(jì)量學(xué)院理學(xué)院物理系 浙江杭州）