实施热学课程教学改革,培养学生创新思维

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1、实施热学课程教学改革，培养学生创新思维一、引言教育部颁发的《高等学校物理坐本科指导性专业规范（2010年版）》指出要“提高物理学本科专业教学质量,促进创新人才的培养”。作为基础物理课程之一,热学是物理学专业学生的一门重要的专业基础课。通过热学的学习，学生对物理的认识从宏观世界深入到微观世界，热学学习过程中应出的方法除了学生熟悉的热力学方法外，还有学生不熟悉的统计物理的方法,课程为学生学习后续课程《热力学与统计物理》、《量子力学》等打下坚实的基础。而本课程所涉及的物理思想与研究方法不仅是学生今后从事科学研究工作的基础，而且对培养学生的创新意识，提高学生的科学素养起着重要的作用。

2、学生在屮学学到的热学知识相对力学、电磁学来说是较少的，有的省份教师在课堂上完全不讲，造成学生的热学基础参差不齐，个别学生认为热学课程无足轻重，不重要，学习动力不足。随着课程的展开，学生发现热学课并不好学，热力学的许多概念如温度、恰、爛等比较抽象，热力学的规律特别是热力学第二定律显得深奥难懂，感觉很难把握；而统计物理的方法是一种完全陌生、崭新的方法，统计思想捉摸不透，以前的物理课从未涉及到，其屮牵涉到的知识点似乎散而乱，相互之间找不到逻辑上的关联，很难在头脑屮形成系统的、有机的知识体系。由于教学计划安排的考虑，本校将热学安排在学生进入大学的第一学期讲授，学生尚未建立大学的学习方

3、法，为了让学生尽快适应大学热学课的学习要求，培养学生的科学素养及创新能力，作者在教学实践过程中，对热学课实施了一系列的教学改革，并取得了一定的成效。二、教学改革实践1•抓好绪论课绪论课是学生与教师的第一次接触，对于建立学生对热学课程及教师的良好第一印象,鼓舞学生的学习士气，增强学生学好热学的信心有着至关重要、不可替代的作用。应精心准备，设计教学方案，使学生对学习领域、学习任务、学习内容、学习方法有初步了解。针对部分学生认为热学课不重要的想法，绪论课从热学的发展对推动人类社会发展所起的重要作用谈起，在介绍了热学的发展史后，强调热学的知识、方法和思想对学生学习后续课程及以后从事科

4、学研究工作的重要意义，从而增强学生学习热学的兴趣；考虑学生刚踏进大学，正在经历从中学学习到大学学习的转变，谈大学学习方法与中学学习方法的不同之处；针对学生在热学学习过程中可能遇到的困惑，一方面指出产生学习困难的原因，克服学生学习过程中的畏难情绪，另一方面指出关键的学习办法，并以往届同学的经验來激励他们，帮助他们建立自信心，相信自己通过努力一定能学好这门课。2.注重培养学生的科学思维热学研究物质的微观运动，涉及微观领域的规律,学生在学习过程中有一定的难度。而正是在攻克一个又一个难关后，学生的知识储备、思维能力获得长足的进步，是促进学生科学思维和创新意识，提高科学素养的重要途径之

5、一。要学好热学，概念是关键。热学的概念比力学、电磁学抽象，导致学生理解不深刻，甚至不正确。教师需要将概念讲清、讲透，达到学生对概念深层次的理解，而非表面、肤浅的认识。讲解过程中可采用比较、类比、图像、举例等方法。以类比法为例，对内能概念的理解可类比重力做功与路径无关而引入的重力势能，又如恰是利用等压过程得到的，而恰不是过程量，是态函数，学生理解有休I难，可类比态函数内能（利用绝热过程的绝热功定义）。气体分子动理论从微观角度研究热现象，统计思想学生难以琢磨，而各部分之间的联系似乎很松散，为此举口常生活、社会经济活动屮的统计实例帮助学生理解统计思想,在用统计方法推导公式时，着重讲

6、思路、方法，具体的推导过程让学生课下进行，同时加强前后知识的联系，以使学生形成一个完整有机的知识体系。热力学理论的公式多，容易混淆，为此向学生推荐一些在理解的基础上巧记公式的方法。针对热力学第二定律深邃难懂，从不同角度展开对热力学第二定律的剖析，同时强化爛的教学，讲爛的内涵、外延，丰富学生对爛的理解，逐步引导学生对问题的认识向纵深发展。为了便于学生学习，热学一般分成热力学、统计物理两个板块进行教学。为了让学生明了热力学与统计物理之间的关系，除了在课程开始时讲明它们之间的关系，指出在实际问题时，两种方法不可偏废，在后面的教学中，时不时渗透，使学生不致割裂它们之间的联系，构建正确

7、的热学思维方法。如在讲授能量均分定理的实验验证时，指出统计物理的假设需用热力学的方法來检验，而在讲授爛的统计意义时，则指出统计物理阐述了热力学量的微观本质。2.拓展教学内容除了传统的教学内容，还将热学的新理论、新成果融入到课堂教学中，使学生了解热学的发展现状及最新应用,感受到热学的勃勃生机。如在讲授布朗运动时，渗透分形的基本知识，特别在今年的教学中，介绍了2011年诺贝尔化学奖一-准晶态的发现及准晶态的x射线衍射谱的分形结构；在批判“热寂说”时引入宇宙大爆炸理论及暗物质、暗能量；在讲授爛理论时渗透信息论