熱力學與統計物理教學改革初探

摘 要：本文結合熱力學統計物理的教學現狀，在緩解授課學時與教學內容的矛盾以及改善學生被動學習狀態等方面提出了教學方式和考試方式等具體的改革措施。

關鍵詞：熱力學統計物理 教學改革 教學方式 考試方式

中圖分類號：O414-4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0187-02

熱力學與統計物理學是研究熱運動規律的學科[1]。《量子力學》和《半導體物理》等許多領域需要熱力學和統計物理作為基礎理論。本課程的主要目的是使學生掌握熱力學和統計物理的基本理論、這些理論的實際應用、國際上最先進的科研動態，及解決不了的難題；培養學生科學的學習態度和方法；培養學生獨立分析和解決問題的能力。

目前的教學模式中，存在著一些問題。學生大多處于被動的學習狀態，對課程缺乏興趣感，更缺少主動參與的意識。考試的方式基本上是一張試卷定成績。這樣的教學方式和考試方式會帶來一些弊端，如學生只是應付考試，把學到的東西死記硬背出來，學到的知識考完就忘了，不知道知識的真正用處。因此，教學方式和考試方式的改革必須引起我們的高度重視。本論文通過深入的調查和教學實踐工作對教學方法和考試方式的改革方面進行探討[2]。

1 討論式教學方式

在平時的教學過程中適當地加入討論式教學方式。

（1）課堂中引入討論式教學方式。在平常的課堂中，討論式教學方式可以調動學生學習的積極性和主動性。例如講述某一個現象之后，先讓學生討論該現象的原理是什么，往往是學生會有很多種結論，而有一些結論非常有創意，可以開拓學生的視野。再例如在做習題時，讓幾個學生同時到黑板上寫出自己的做題思路，讓學生發揮自己的思維探討不同的做法，這時會出現許多做法，有些非常有創意，有些是行不通的。但通過討論對解決問題的思路清晰起來，不但使學生對教學內容有了較深入的了解，而且大大提高了學習的自信心。

（2）小結中引入討論式教學方式。在某一章內容結束之后，在的應用方面和國際科研動向方面做一次討論，使學生通過基礎理論的學習之后，通過上網查閱信息和自己的思考以及相互討論，對這部分內容做一總結。例如：在第一章熱學基本規律結束之后，作一次本章內容應用的討論課，學生通過上網查詢及對本章內容反復思考，在討論課上進行討論，可以給出討論的提綱：如是否可以將孤立系統的熵增原理應用到宇宙中？由熱機效率理論聯系到沖程熱機等。這些信息會使學生感到非常興奮和激動，憧憬著將來自己在這方面也有大有作為的時刻。同時也增強了學生學有所用的印象。

2 新的考試模式

把以往單一試卷形式的考試分成兩部分，筆答部分和科研小論文部分。筆答部分主要考察學生基本理論的學習效果。科研小論文主要是將有關本課程知識點的小論文題目布置給大家，讓學生自由選擇自己感興趣的課題。最后以完整論文的形式提交上來。這部分主要考察學生對課程內容的理解能力、收集信息的能力和表達能力。這樣的改革能夠轉變學生原來的學習習慣，增強學習能力，進一步提高學生整體素質，為以后的學習和工作打下良好的基礎。

3 利用多媒體教學

多媒體技術是以計算機為中心，把語音處理技術、圖像處理技術、視聽技術都集成在一起，而且把語音信號、圖像信號先通過模數轉換變成統一的數字信號，這樣作以后，計算機就可以很方便地對它們進行存儲、加工、控制、編輯、變換，還可以查詢、檢索。近年來，多媒體技術迅速發展，其應用已遍及國民經濟與社會生活的各個角落，正在對人類的生產方式、工作方式乃至生活方式帶來巨大的變革。因為多媒體具有圖、文、聲并茂甚至有活動影像這樣的特點，具有許多對于教育、教學過程來說是特別寶貴的特性與功能，這些特性與功能是其他媒體所不具備或是不完全具備的。因此，多媒體技術對教學也產生了積極的效應，充分發揮多媒體教學的優勢，對于培養學生的創造思維，具有重要作用。

在傳統的教學過程中一切都是由教師決定。從教學內容、教學策略、教學方法、教學步驟甚至學生做的練習都是教師事先安排好的，學生只能被動地參與這個過程，即處于被灌輸的狀態。而在多媒體計算機這樣的交互式學習環境中學生則可以按照自己的學習基礎、學習興趣來選擇自己所要學習的內容，可以選擇適合自己水平的練習，如果教學軟件編得更好，連教學模式也可以選擇，比如說，可以用個別化教學模式，也可以用協商討論的模式。使計算機像學習伙伴一樣和你進行討論交流。也就是說，學生在這樣的交互式學習環境中有了主動參與的可能，而不是一切都由教師安排好，學生只能被動接受。按認知學習理論的觀點，人的認識不是外界刺激直接給予的，而是外界刺激與人的內部心理過程相互作用產生的，必須發揮學生的主動性、積極性，才能獲得有效的認知，這種主動參與性就為學生的主動性、積極性的發揮創造了很好的條件。

人機交互、立即反饋是多媒體技術的顯著特點，是任何其他媒體所沒有的。多媒體計算機進一步把電視機所具有的視聽合一功能與計算機的交互功能結合在一起，產生出一種新的圖文并茂的、豐富多彩的人機交互方式，而且可以立即反饋。這樣一種交互方式對于教學過程具有重要意義，它能夠有效地激發學生的學習興趣，使學生產生強烈的學習欲望，從而形成學習動機。交互性是多媒體計算機所獨有的，正是因為這個特點使得多媒體計算機不僅是教學的手段方法，而且成為改變傳統教學模式乃至教學思想的一個重要因素。

多媒體教學的優勢體現在以下幾個方面。

（1）直觀性：能突破視覺的限制，多角度地觀察對象，并能夠突出要點，有助于概念的理解和方法的掌握。

（2）圖文聲像并茂：多角度調動學生的情緒、注意力和興趣。

（3）動態性：有利于反映概念及過程，能有效地突破教學難點。

（4）交互性：學生有更多的參與，學習更為主動，并通過創造反思的環境，有利于學生形成新的認知結構。

（5）通過多媒體實驗實現了對普通實驗的擴充，并通過對真實情景的再現和模擬，培養學生的探索、創造能力。

（6）可重復性：有利于突破教學中的難點和克服遺忘。

（7）針對性：使針對不同層次學生的教學成為可能。

（8）大信息量、大容量性：節約了空間和時間，提高了教學效率。

多媒體教育技術飛速發展，教學過程中多媒體技術的運用越來越普遍。在學習多媒體、計算機技術的同時，我們應該關注教育理論的發展，隨時用先進的教育理論來指導自己的多媒體教學，發揮多媒體教學的優勢，從而提高熱力學統計物理課程的教學質量。

4 結語

通過兩年的熱力學與統計物理課程教學實踐和學生平時的學習效果來看，進行教學方法改革和考試方式改革是非常必要的。引入討論式教學方式，改革以往的考試方式，充分利用多媒體教學手段是培養創新型人才的必經之路。

參考文獻

[1]汪志誠.熱力學·統計物理[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2]彭愛蓮，辛修芳.物理專業熱力學統計物理教學改革初探[J].科技信息，2009（30）.

[3]洪文峰，劉玉梅，畢廣吉.信息技術教育與多媒體課件制作[M].北京：北京理工大學出版社，2004.