董艷紅 佳木斯大學(xué)理學(xué)院 154007

地方高校物理學(xué)專業(yè)課《熱學(xué)》教學(xué)改革的研究與實(shí)踐

董艷紅 佳木斯大學(xué)理學(xué)院 154007

本文從熱學(xué)的課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段方面闡述了對地方高校物理學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課－熱學(xué)的教學(xué)改革研究與實(shí)踐。

物理學(xué)專業(yè)課；熱學(xué)；教學(xué)改革

地方高校創(chuàng)新教育是以培養(yǎng)人的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為基本價(jià)值取向的教育實(shí)踐，向地方輸送實(shí)用型人才，為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。現(xiàn)代教育、教學(xué)要求教師不但要傳授知識，而且還要把方法傳授給學(xué)生。這樣就要求教師通過具體的課堂教學(xué)，即選擇一本有很好的課程體系的教材，精選教學(xué)內(nèi)容，恰當(dāng)運(yùn)用教學(xué)方法和現(xiàn)代化教學(xué)手段，精心準(zhǔn)備組織教學(xué)，來培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，善于發(fā)現(xiàn)問題，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)口，培養(yǎng)思維的獨(dú)創(chuàng)性，使之求新求異，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力。

目前地方高校本科教育中由于加強(qiáng)了公共基礎(chǔ)課教育，使得本科物理專業(yè)課課時(shí)相對的減少。對于教師來說時(shí)間緊、教學(xué)內(nèi)容多；對于學(xué)生課堂練習(xí)機(jī)會(huì)少，不利于各種能力的培養(yǎng)；科學(xué)技術(shù)前沿問題涉及的較少，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)效果不理想。所以我校本科教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生實(shí)際情況，主要從課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段幾個(gè)方面，對本科物理學(xué)專業(yè)課熱學(xué)進(jìn)行了教學(xué)改革研究與實(shí)踐。

1 課程體系

我們對傳統(tǒng)課程體系進(jìn)行了改革，將熱學(xué)中熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)初步知識的分子運(yùn)動(dòng)論相互滲透；非平衡理論與平衡理論相互滲透；宏觀方法和微觀方法相互滲透。例如講解壓強(qiáng)、溫度宏觀量時(shí)，給出這兩個(gè)物理量的微觀機(jī)制。如用微觀方法從假設(shè)模型出發(fā)，推導(dǎo)出理想氣體的壓強(qiáng)的計(jì)算公式，在公式的推導(dǎo)過程中，用到經(jīng)典的力學(xué)原理，同時(shí)也引入了統(tǒng)計(jì)概念和統(tǒng)計(jì)方法。由于氣體分子對器壁的碰撞是不連續(xù)的，單位體積、單位時(shí)間碰壁的分子數(shù)也是漲落不定的，因此單位體積內(nèi)的分子數(shù)是統(tǒng)計(jì)平均值，這樣得出宏觀量壓強(qiáng)與微觀量單位體積分子數(shù)和分子的平均平動(dòng)能之間的關(guān)系式，從而更加清楚了宏觀物理量是微觀物理量的統(tǒng)計(jì)平均值。另外，在講解非平衡態(tài)理論的輸運(yùn)過程中黏滯現(xiàn)象、熱傳導(dǎo)現(xiàn)象、擴(kuò)散現(xiàn)象三個(gè)宏觀現(xiàn)象時(shí)，引入局域平衡假設(shè)后，進(jìn)一步得到三個(gè)宏觀定律和相對應(yīng)的三個(gè)輸運(yùn)系數(shù)的微觀表示公式。

2 教學(xué)內(nèi)容

2.1 實(shí)現(xiàn)教材系列化、立體化

我們選用了李椿、秦允豪、常樹人等教授主編的各種高質(zhì)量的熱學(xué)教材和面向21世紀(jì)課程推薦教材，實(shí)現(xiàn)教材系列化、立體化。在教學(xué)內(nèi)容的組織上，根據(jù)本科物理學(xué)專業(yè)熱學(xué)課教學(xué)大綱、教學(xué)目標(biāo)及地方高校學(xué)生實(shí)際知識基礎(chǔ)，精心組織教學(xué)內(nèi)容，以李椿老師編寫的熱學(xué)教材為理論框架,以秦允豪教授編寫的面向21世紀(jì)課程熱學(xué)教材為基礎(chǔ)，以常樹人教授編寫的教材為參考,重整教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生選用教材是秦允豪教授編寫面向21世紀(jì)教材,結(jié)合學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和理解能力，教材中“氣體運(yùn)輸過程”和“相變”這兩章內(nèi)容，我們以李椿老師編寫的教材內(nèi)容為主進(jìn)行講解，通過幾輪教學(xué)實(shí)踐，教學(xué)效果很好，即依托一本教材，又不完全受限于教材，同時(shí)提供給學(xué)生多本教學(xué)參考書，使學(xué)生更好地掌握這門課程的總體框架，融會(huì)貫通地學(xué)好熱學(xué)這門專業(yè)基礎(chǔ)課。

2.2 簡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)，注重物理問題本質(zhì)

物理離不開數(shù)學(xué)，物理理論的闡述必須要用到高等數(shù)學(xué)的知識，物理教材中有大量的數(shù)學(xué)公式和數(shù)學(xué)導(dǎo)，在教學(xué)中時(shí)常有學(xué)生反應(yīng)對課本上的推導(dǎo)感到很難理解，我們根據(jù)專業(yè)基礎(chǔ)課的特點(diǎn)和學(xué)生的實(shí)際知識基礎(chǔ)以及教學(xué)課時(shí)的安排，我們把教學(xué)內(nèi)容做了適當(dāng)調(diào)整，簡化部分物理公式的推導(dǎo)過程，增強(qiáng)物理概念的講解和邏輯推理是必要的。所以，在教學(xué)中注意減少或忽略繁瑣的、復(fù)雜的數(shù)學(xué)證明和推導(dǎo)過程，盡量強(qiáng)調(diào)對物理概念、物理規(guī)律、物理思路的理解和認(rèn)識，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，不會(huì)因數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不好而對物理產(chǎn)生畏難情緒。

3 教學(xué)方法

在教學(xué)方法上，采用“講解+自學(xué)+指導(dǎo)+討論”教學(xué)方法：

講解是指教師在課堂上對教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行解釋和說明的過程，主要針對基本概念、基本原理的理解、基本公式的運(yùn)用；自學(xué)是針對相關(guān)章節(jié)較容易理解的、生活實(shí)際遇到的有關(guān)熱學(xué)的問題和課外閱讀材料，要求學(xué)生課下自己學(xué)習(xí)，完成教師留的閱讀提綱。同時(shí)，教師在課堂要留有疑點(diǎn)，讓學(xué)生有足夠的思考空間；指導(dǎo)是指每節(jié)課有3～5分鐘的答疑指導(dǎo)，重點(diǎn)解決課下自學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題。討論是指每章結(jié)束后，根據(jù)課后思考題、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)難點(diǎn)，展開討論，開闊學(xué)生思維，利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時(shí)為了調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂討論積極性，把期末總成績5%作為課堂討論的成績。

通過以上的教學(xué)方法，來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生學(xué)習(xí)延伸至課外，可緩解課堂教學(xué)課時(shí)少的問題。引導(dǎo)學(xué)生利用好教材和教學(xué)參考書以自學(xué)方式來充實(shí)和訓(xùn)練自己，從而提高學(xué)生的自學(xué)能力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

4 教學(xué)手段

隨著教育改革的逐步深入和計(jì)算機(jī)、多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其作用也日漸凸現(xiàn)。十幾年教學(xué)過程中，制作了配套多媒體課件，改變傳統(tǒng)的單一媒體教學(xué)手段，運(yùn)用音頻、視頻，吸引學(xué)生注意力，運(yùn)用多媒體教學(xué)已有三屆學(xué)生，課堂上使學(xué)生積極主動(dòng)參與課堂活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)的被動(dòng)聽課到學(xué)生主動(dòng)的思考，同時(shí)增加教師在課堂上向?qū)W生傳遞的信息量，從而提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效率。

在課堂上教師不是簡單運(yùn)用多媒體這種教學(xué)手段，根據(jù)課堂教學(xué)實(shí)際情況和教學(xué)要求，把物理模型、透明膠片等穿插到教學(xué)中，才能發(fā)揮現(xiàn)代教育手段的作用。教師同時(shí)注意對物理課件內(nèi)容的理解、教案的組織、對課件的操作熟練程度，及教師本人積極地運(yùn)用課件，使得每節(jié)課都有好的教學(xué)效果。

在教學(xué)中，特別注意了學(xué)生創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，主要有：

（1）通過課堂討論課，對教學(xué)中的難點(diǎn)、疑點(diǎn)及課后思考題展開討論，不但使學(xué)生加深了對基本概念和基本理論的理解，而且培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力；

（2）教學(xué)內(nèi)容與傳統(tǒng)科技和現(xiàn)代化科技應(yīng)用密切結(jié)合，使學(xué)生了解本專業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的一些國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)和前沿課題。指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材上的課外讀物材料，開闊學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生的求知欲，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；

（3）通過習(xí)題課、例題和作業(yè)，加強(qiáng)對學(xué)生基本計(jì)算技能的訓(xùn)練；

（4）通過常規(guī)實(shí)驗(yàn)課，使學(xué)生掌握一定的熱學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，提高動(dòng)手能力；培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和創(chuàng)新能力，為今后從事科學(xué)研究打下一定的基礎(chǔ)。

5 教學(xué)改革小結(jié)

在熱學(xué)教學(xué)中，通過對教學(xué)內(nèi)容的重整，新的教學(xué)方法和教學(xué)手段的運(yùn)用，促進(jìn)了課程主講教師投入更多的精力，不斷補(bǔ)充前沿科學(xué)內(nèi)容，占有充分資料，并結(jié)合教學(xué)加強(qiáng)這方面課題的深入研究，從而提高了教師教學(xué)業(yè)務(wù)素質(zhì)和科學(xué)研究的能力。同時(shí)，在多年的教學(xué)中，遵循著循序漸進(jìn)、因材施教的原則，適當(dāng)?shù)倪x擇教材，合理組織教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用“講解+自學(xué)+指導(dǎo)+討論”教學(xué)方法，加強(qiáng)現(xiàn)代技術(shù)知識、學(xué)科前沿的新成果與物理基本原理的融合。以提高學(xué)生創(chuàng)新能力、加強(qiáng)綜合素質(zhì)教育為重點(diǎn)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，為將來更好適應(yīng)社會(huì)，服務(wù)地方奠定了基礎(chǔ)。

[1] 秦允豪.普通物理學(xué)教程 熱學(xué) (第二版).北京,高等教育出版社.2004年5月

[2] 李椿,章立源,錢尚武.熱學(xué).北京.人民教育出版社.1978年

[3] 趙凱華.對當(dāng)前物理學(xué)教學(xué)改革的幾點(diǎn)看法.大學(xué)物理.2000年1月

[4] 專家論壇.物理教學(xué)改革十人談.中國大學(xué)教學(xué).2002年2月

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.10.100

董艷紅（1970－），女，黑龍江省佳木斯人，佳木斯大學(xué)理學(xué)院物理系副教授，主要研究方向?yàn)闊崃W(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)。