《熱學》與《熱力學·統計物理》課程整合與實踐

陳銀花 劉瓊

摘 要： 以地方本科師范院校的人才培養目標為導向，以培養適應社會發展需求的人才為宗旨進行物理課程《熱學》與《熱力學·統計物理》的整合教學改革。課程整合后既節約了教學成本和時間，又彰顯了教學內容的連貫一致性。整合課程符合教學的基本規律和學生的認知規律，提高了教學質量。

關鍵詞： 熱學 熱力學·統計物理 課程整合

為不斷深化高等教育教學改革，全面提高高等教育質量，2007年2月17日《教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》指出：“推進人才培養模式和機制改革，著力培養學生創新精神和創新能力。要采取各種措施，通過推進學分制、降低必修課比例、加大選修課比例、減少課堂講授時數等，增加學生自主學習的時間和空間，拓寬學生知識面，增強學生學習興趣，完善學生的知識結構，促進學生個性發展。”我校這類地方本科師范院校必須一切以教學工作為中心，改變人才培養模式，積極倡導理論課教學內容整合、教學方法的改革和現代教育技術手段的運用。降低必修課比例，加大選修課比例，減少課程講授時數，增加學生自主學習的時間和空間，重視實踐教學環節，提高學生實踐能力，進一步完善學生的知識結構，促進學生個性發展，培養的學生能夠勝任物理學或者相關科學與技術領域的科研、教學、技術開發等工作，也可以繼續攻讀本學科或其他相關學科的碩士學位。考慮到物理學專業的課程設置中，有部分課程的重復性比較嚴重，因此對這部分內容進行整合勢在必行。有關《熱學》與《熱力學·統計物理》（以下簡稱《熱統》）課程的整合已有研究[1]-[4]。本文介紹了我校對這兩門課的實際教學整合與改革經驗，突出適應我校的富有特色的課程設置與教學模式。

一、課程整合的原因

根據培養方案，我校物理學專業的《熱學》課程安排在第三個學期上，共64學時，所使用的教材為：秦允豪編寫的《普通物理學教程：熱學》，其基本結構是先介紹分子動理論基礎，再是經典熱力學內容，最后是物態與相變及統計物理的初步理論。《熱統》安排在第六個學期上，共64學時，使用的教材是《熱力學﹒統計物理》，主要內容包括熱力學與統計物理學兩部分。這兩本教材的熱力學內容重復率高達百分之三十左右；統計物理內容重復率為百分之二十五左右。由于我們這種地方本科師范院校學生的基礎較薄弱，學生對熱學知識和概念理解不透徹，加上兩門課的時間跨度過長等原因，致使教師在講授《熱統》課程時又要花費大量時間和精力詳細復習熱學中的基礎知識，由于課程時間限制，因此在后期教學中沒有充足的時間講解系綜理論的內容，也無暇顧及與課程有關的前沿知識，給學生的感覺是在復習《熱學》，而不能突出《熱統》的課程特色。

二、課程整合的改革與實踐

針對以上問題，結合我校物理學專業的學生實際情況、師資力量、教材建設等各方面情況，從2010開始對我校2009級學生的《熱學》和《熱統》進行課程整合教學。在教學過程中，還是采用原來的兩本教材，對相同、重復的內容合二為一進行教學。周課時為6課時，授課周數為15周，總課時為90課時。根據教學要求和培養目標，我們制訂的教學計劃為：《熱學》整合為五章，具體內容包括導論、分子動理學理論的平衡態理論、熱力學第一定律、熱力學第二定律及物態與相變。《熱統》整合為五章，具體內容有均勻物質的熱力學性質、近獨立粒子的最概然分布、玻耳茲曼統計、玻色統計和費米統計及系綜理論。這樣的設置可以合理配置教學內容，彰顯教學過程一氣呵成，不會發生教學內容相互重疊或脫節的現象，既提高教學效率，又較大地提高教學質量。

在教學中我們采用多媒體技術把每節課要講的內容都制作成課件形式，這樣就可以節約上課時教師在黑板上的板書時間。另外，簡化教學過程中的數學推導，側重講解物理概念和物理思想。由于教學過程、數學推導過程都簡化了，因此，應該把詳細的數學推算過程以附錄形式發給同學們，供他們課后學習和參考，或者以課后作業形式布置給同學們自己推導。為了盡可能地建立全面的教學效果評價機制，除了舉行期末考試以外，我們還將要求每個同學作一次報告、寫一份學習心得及面對面交流等方式對學生的學習效果進行綜合評價。在實際教學過程中，學生學習興趣濃厚，學習積極性顯著提高。

三、課程整合后需要改進的地方

目前，學者們對《熱學》和《熱統》兩門課程的整合教學進行了大量研究和總結，但還有很多方面尚未涉及，有很多問題需要進一步探討和更深入研究。比如：1.對熱學與統計物理學教學內容的研究、整合課程教材的建設和選擇等方面還有待進一步研究；2.熱學與統計物理學與其他學科的聯系及與前沿技術的接軌等方面的研究都很缺少；3.熱學與統計物理學課程的教學內容和教學方法等應因不同類型的學生有所區別，比如：對重點大學的學生和一般院校的學生應不一樣；對非師范類和師范類的學生也應有所不同。4.為了發揮教師的主動性并節約時間，可以把多媒體技術引入教學手段中，但又不能完全依賴多媒體技術，因此，處理好多媒體使用手段與傳統教學手段的關系值得探討；5.熱物理課程中涉及復雜的數學知識，但又不能把物理學降格為應用數學，因此，如何在實際教學中處理好數學問題是值得研究的問題。6.與熱物理聯系緊密的實用技術及前沿科技知識在教學過程中的合理體現也值得深究。以上問題的思考和研究對熱學與統計物理學的教學、對我國實用型人才的培養等方面都有重要意義。

參考文獻：

[1]蘇安.“熱學”與“熱力學統計物理”課程整合探索[J].教育與職業，2008（9）.

[2]劉云.“熱學”與“熱力學與統計物理學”課程整合與改革[J].教育教學論壇，2014（43）.

[3]伊厚會，姚延立.《熱力學與統計物理》課程教學改革和實踐[J].教改創新，2013.

[4]陳亞江，曹偉平，黃海燕.師范類熱力學統計物理課程教改實踐[J].麗水學院學報，2014（36）.

基金項目：衡陽師范學院教改項目（JYKT201324）；教育部第一類特色專業建設項目（物理學，TS11635）。