師范本科物理專業基礎課《熱學》建設的理念和途徑探討*

劉國躍 艾 虹 廖碧濤 趙 罡

(綿陽師范學院數理學院、綿陽師范學院師范技能實訓中心 四川 綿陽 621000)

大學物理教學

師范本科物理專業基礎課《熱學》建設的理念和途徑探討*

劉國躍 艾 虹 廖碧濤 趙 罡

(綿陽師范學院數理學院、綿陽師范學院師范技能實訓中心 四川 綿陽 621000)

從教學論的角度，討論了師范本科物理專業基礎課《熱學》的建設理念，給出了從專業培養目標到課程設置與內容安排的合理和可操作性路徑，結合《熱學》課程特點簡要論述了專業基礎課建設應處理好的幾個基本關系，認為特色建設是專業基礎課《熱學》建設的重要途徑和方式，簡要介紹了特色建設的具體表現和初步效果．

培養目標 課程定位 建設理念 特色建設

高等學校的重要職能之一是培養人才，人才的培養是通過教育教學活動的具體實踐來實現的，開辦各種不同專業，通過專業教育來實現對不同規格和類型人才的培養．根據高等教育法和國家的學位授予工作條例，本科教育應當使學生比較系統地掌握本學科、專業必需的基礎理論、基本知識，掌握本專業必要的基本技能、方法和相關知識，具有從事本專業實際工作和研究工作的初步能力[1, 2]，根據國家推行的大學生創新創業教育和高等學校面向社會、行業辦學需要，專業教育應當與時俱進的，不同高校的專業發展，既有共性和相近的內核，又有自身多年發展的積淀，更是具有時代變遷留下的烙印．

教育教學是學校的根本任務，尤其是本科教學，是學校內涵發展的根基所在．教育教學又是一個包含眾多要素的復雜系統，課程建設是內涵建設的重要而長期的重要工作，是教學質量不斷提升的重要基礎．專業基礎課的建設在專業人才培養中具有舉足輕重的作用，是學生專業學習、職業發展準備的重要基礎．因此，在一般課程建設中專業基礎課的建設具有特殊重要的意義．但是在現實實踐中還存在一些不足和認識上的誤區，比如，課程教學有時出現隨意性表現，目標不明確，刪減了認為困難的內容，造成知識結構上的先天不足；課程教學的依據應該是教學大綱，但課程教學大綱如何服務于培養目標認識不清，課程教學目標達成度也沒有合理的考核，等等，這些對實現培養目標、保證教學質量非常不利．這些現象的背后，既有管理和質量保障的問題，也有課程建設的問題．

1 本科專業基礎課的建設理念

專業基礎課是實現專業培養目標的基石，是該專業知識結構中基礎、重要、相對成熟穩固和外延伸長豐富的部分，不同的專業，其專業基礎課的知識結構和課程門數各不相同．本科物理專業的基礎課，以經典物理為核心內容，分為力學、熱學、電磁學、光學等不同課程，而熱學則是經典物理中唯一采用統計觀念和統計規律的課程，是后續量子力學、熱力學統計物理等重要專業課程不可缺少的基礎，可見，專業基礎課的建設非常重要．課程建設本身也是一項涉及諸多因素、長期而復雜的工作，本文僅就物理專業基礎課程《熱學》建設的理念和途徑進行探討．課程建設不應是隨意和完全自由的，物理專業基礎課的建設必須有明確的理念、目標和思路．

1.1課程建設必須服從于專業培養目標

從培養目標到課程安排需要一個合理可行的基本流程，如圖1所示．

圖1 從培養目標到課程的基本流程

人才培養目標或學校的辦學定位必須通過專業培養方案來實現．人才培養方案是專業人才培養的權威性文件，它既體現了國家和學校的辦學意志，又體現了專業所對應的社會需求和職業準備需要，是師生開展教與學的指南和依據，更是教學運行、質量監控保障和目標達成考核的依據．因此，專業人才培養方案的制定是專業教育的頭等大事，必須保障培養方案的科學性和可行性，才能樹立其權威性．作為綿陽師范學院的師范本科物理專業，體現培養目標的職業定位也不例外．為此，該專業以較早的四川省高等教育質量工程項目“西部高校師范本科物理專業課程體系的研究” 項目為載體，在開展了大量調查研究基礎上，確立的師范本科物理專業人才培養目標是：面向社會經濟和教育事業的發展需要, 培養德智體美全面發展、具有創新協作意識、面向社會工作的實踐能力、中學物理教育教學實踐與一般研究能力、物理專業的學習能力, 掌握了較系統的物理專業基礎知識、應用方法和一般技術應用能力的教育類應用型才[3]．這個培養目標，大到培養方案的制定，具體到課程的設置和教學實施都具有規定性的作用．專業基礎課《熱學》的建設必須服從這種規定性．

1.2 《熱學》是培養方案的課程結構中課程群“專業基礎課”的一門基礎課程

培養目標依據專業特點和就業趨向通過知識結構和能力結構表現出來．而知識結構和能力結構都具有相應的層次分類，“較系統的專業知識”是對知識結構的基本要求，但“較系統”又是一個具有一定模糊性和發展性的定性描述，這既有國家和行業標準，又有根據學生特點和發展趨勢的現實需求，知識結構應以國家各專業教學指導委員會的專業解讀為指導意見．然而，能力結構卻沒有這么簡單．其一，對能力培養的認識長期重視不夠，重知識輕能力的慣性延續了很長時間；其二，制定培養方案時，容易給出專業知識方面的要求，但能力培養目標太過籠統，甚至連專業特點都體現不夠；其三，對高校本科專業人才的培養，能力上的要求大方向是明確的，但相關能力的具體內容和要求則不夠清晰，落實情況也難以問津．

近幾年高校轉型發展對能力培養提出了更高和具體的要求，但現實情況并不令人滿意．作為為中等教育輸送師資的高師本科相關專業，必須與時俱進，根據中等教育尤其是初高中十幾年課程標準改革和實施的需要和發展趨勢，深入研究專業能力和師范能力的內涵和新要求，制定科學可行符合時代發展的能力培養體系和實施方案．綿陽師范學院師范本科物理專業，以四川省哲學社會科學研究基地“四川省教育發展研究中心”項目和學校教研教改項目為依托，經過深入調查研究基礎教育對師范本科物理專業畢業生的專業知識和從教能力要求，確定了物理教學為主的具體能力培養目標為：物理知識教學能力、實驗實踐教學能力、培養協作創新意識和探究問題的能力、中學物理教育教學實踐與一般研究能力以及消化吸收和提升為主的學習能力．提出了如表1所示的物理專業課程結構[4,5].

表1 本科師范物理專業的課程結構

作為本科物理專業的重要基礎課《熱學》，屬于課程結構中“專業基礎課”課程群的一門課程，其課程建設也必須結合上述能力培養指標體系．

2 專業基礎課建設還應關注的幾個基本問題

2.1體現《熱學》課程的特點

作為本科物理專業的重要基礎課《熱學》，屬于課程結構中“專業基礎課”課程群的一門課程，是綜合性大學和師范本科院校本科物理專業的重要專業基礎課，又是專業理論課量子力學、熱力學與統計物理、固體物理、材料物理等的重要基礎，也是技術基礎課電子技術基礎、傳感技術等課程必備的知識基礎．設置該課程的目的，是使學生掌握物質熱運動的基本知識和基本原理，培養學生采用統計分析和熱力學方法解決與熱學有關問題的能力，使學生深刻理解宏觀現象與微觀本質、對立統一等重要的辯證唯物主義觀點，并為后續課程和技術應用奠定必要的熱學基礎．該課程的知識體系和結構不斷變化，經過幾十年的發展，目前公認的課程主要內容由3部分組成：氣體分子運動論、熱力學基礎和物性學簡介．

氣體分子運動論以氣體為主要研究對象，揭示熱現象的微觀本質，在經典物理中是唯一采用統計方法的學科但卻有重要的方法論意義和重要的推廣應用價值，尤其對認識整個自然界、促進后續的量子力學和熱力學與統計物理等重要理論課程的學習有直接影響；以理想氣體為基礎，系統闡明了熱力學的理論體系和基本原理，并繼而推廣應用于實際物質體系，從而了解工程應用和材料物理對熱學理論的實際需要；物性學基礎在氣體分子結構的基礎上，介紹了液體和固體的微觀結構并運用熱力學原理來研究物質的宏觀性質以及相變．并在不少地方引入了學科及相關的物理學最新成就和先進應用．

2.2專業基礎課建設應處理好的幾個基本關系

(1)課程教師具有課程意識是課程建設的重要基礎

作為教師教學工作責任自覺的直接體現，教師應該具有課程意識，這對課程教學設計、開發具有直接影響．課程意識包括課程專業意識、課程資源意識、課程批判意識和課程目標意識等．課程專業意識，不僅表現于能熟練掌握所執教課程的專業知識、課程知識以及教學知識，而且要對該課程的專業知識與能力培養目標、包含心理特征在內的學生狀況、教育環境等有深刻的了解和研究．課程資源意識，表現在能創造地利用教材但并不簡單局限于教材，更不能僅有一本教材、一本長期不變的教案或課件、一套習題解等，應不斷更新充實課程教學內容，不斷吸收新的教學理念與方法，利用與開發各種課程資源．課程批判意識，表現在能批判性地理解、接受國家、地方和校本課程，能自覺對學校和自己的課程實踐及能力進行反思，積極探索改進的途徑．例如，明確《熱學》課程在本科物理專業基礎地位，體現在專業認識上首次明確而專業地分別討論微觀與宏觀領域中的不同物理問題，方法上首次比較專業而較系統地采用統計物理方法和熱力學方法，《熱學》課程的教學意識則是，采用公理化體系予以展開課程．課程資源意識，廣泛了解借鑒國內外的物理專業基礎課《熱學》教材、課件、視頻、網絡資源，開發具有自身特點的課程資源．

所以，在學校課程建設過程中，必須要關注學校的培養目標，同時也應該關注學生的能力培養．關注較少或不關注學生能力培養的課程，這樣的課程要少之又少．因為，學生的時間和精力是有限的．也正因為如此，作為學校而言，在能力培養上既要關注物理專業能力的培養，讓學生有較扎實的物理專業基礎，又要培養學生的中學物理教學能力．

(2)主干核心內容與外延滲透的關系

從教育的角度來認識課程，就必須對課程目標、課程內容、課程組織、課程實施、課程管理和課程評價等方面有清醒的認識和符合教學規律與實際的有效設計，這樣的課程才真正有意義．根據培養方案和課程目標，就必須明確，某一門專業基礎課的核心內容是什么，從而確定出課程的重點，在教學方法(例如探究式教學)、教學模式(慕課、對分課堂、微課等)和教學手段(例如簡單的多媒體、網絡課堂等)等方面給予足夠的關注；外延滲透同樣會花費許多精力和時間，思維拓展、知識拓展、應用拓展等都是理論聯系實際乃至于創新的重要橋梁，對提高學生的綜合素質具有重要作用，客觀上又必須以核心內容為基礎，課外、畢業論文乃至于畢業后仍可繼續．例如，理想氣體方面的內容無疑是重要的基礎也是中學物理的重要內容，但解決實際問題往往需要有關實際氣體的熱學知識，大綱給出了兩個典型——范德瓦爾斯方程和昂尼斯方程，我們作了適當延伸，介紹實際氣體的主要狀態方程和分子間相互作用勢能的典型形式，并將教師的研究成果引入教學，讓學生看到了基礎研究的理論意義和有用價值，更了解了如何從理論走向實際的一種可能途徑，相關內容的確可進一步發展．

(3)資源建設與實際教學效果的關系

在課程建設過程中，根據培養目標尤其是細化后的專業知識結構和能力培養目標，充分考慮專業基礎課程的上述特點和學生的學業基礎、學習能力、個性化的需求和課程銜接需要，明確資源建設是課程信息資源的整合和學習平臺，但不能代替學生的自主學習，必須服務于教學實際，看重的是課程教學質量即實現規定目標下的學習效果．例如，教學設計和教學反思、資源選擇和具體使用等難以在課程資源中簡單直觀表現，尤其是課程教學現場的師生互動、根據學生學習狀態的臨場發揮、教學思維的臨場表現等更是無法在課程資源中體現，但這些方面往往是教學進程中經常出現的．因此， 課程資源建設的目的必須是促進教學目標的達成和教育的良好效果．

(4)教學模式與方法必須有效服務于教學

在教育理念不斷更新的今天，尤其是教育技術和教學方法新的形式和新的應用不斷豐富多彩、花樣不斷翻新，極大提升了教育的信息量，豐富了個性化教育和師生互動的方式和形式，學習的空間和時間越來越開放和自主，諸多優點是顯而易見的．但在當下傳統和現代交融與過渡時期，如何體現在專業培養目標下的課程目標，如何評價教學并注重質量與效果，尤其是學生學習過程中形成的相關素養與能力則是采用不同教學模式與方法的關鍵所在．慕課、微課……探究式教學、研究性教學、啟發式教學、項目教學、任務驅動教學……對分課堂、場景課堂、網絡課堂等，說到底，都必須保證教學質量，實現規定的課程目標，并服務于專業培養方案確定的專業培養目標．

(5)對學生從教應有必要的示范作用

師范院校的物理專業還必須高度重視基礎教育的要求即教師職業規定性，中學物理教師的師范能力培養也是專業培養目標的重要內容．師范類課程(教育學、心理學、中學物理教學論、現代信息技術及其在教育領域中應用等)是專門培養中學物理教師的師范能力的課程群，毫無疑問是非常重要的、必須的，專業課包含專業基礎課的教學也應體現這些培養理念和要求．綿陽師院物理專業基礎課《熱學》在課程教學中，采用的教學方法和模式，考慮了學生將來適應于中學物理教學的需要．

例如，有時采用了探究式教學，從問題場景、提出問題、猜測假象、協作分析驗證、交流陳述，到討論評價和最后得出正確結論等主要環節都在教學中予以采用；再例如，有時采用微課等方式，學生分組先行學習微課視頻，根據任務問題學習課本并查閱相關資料，提出對問題的解決思路和結果，每一組派代表陳述小組意見，課堂評價不同小組的思路和結果，最后由教師點評總結，給出正確結論和可能的深入方向．學生們感到收獲很大，不僅學會了知識，而且通過這些過程參與，對開展教學也有一定體驗，學生在網上評教時留言，今后若能從教，將像教學名師一樣開展教學．

3 特色建設是專業基礎課建設的重要途徑和方式

課程建設是一個長期的話題和任務，已有很多論述和成果[6～8]，本文不想再簡單重復敘述，是否具有特色、是什么樣的特色也許是課程建設的重要內容之一．課程建設需要理論研究支撐，更是一個應用性占很大權重的實際問題，課程建設追求的特色，需要長期不懈的深入思考、研究和實踐，不斷改進和發展，反復磨合積淀．綿陽師范學院本科物理專業的專業基礎課《熱學》，主講教師是四川省教學名師，擔任課程教學已有30余年，一直致力于《熱學》的課程建設，先后主持與課程建設相關的四川省教育廳高等教育質量工程項目等4項，發表課程建設研究論文10余篇，取得了一些課程建設成果：將專業基礎課《熱學》建設成了四川省精品課，在全國大學物理課程報告論壇(天津2010)作了題為“改革課程內容，聯系科技、工程和生活，培養創新能力”分會場報告，四川電視臺于2013和2014先后兩次報道了專業基礎課《熱學》結合課程教學培養學生探究創新精神的情況．

3.1 《熱學》課程建設的教學理念

轉變教育思想更新教育觀念，以優化知識結構、重視能力培養為導向，以重視培養學術創新精神、實踐能力為重點是熱學課程建設的基本出發點．

以學生為主體，以實踐創新培養能力為主線，以中學物理教師的職業需要為背景，以問題為紐帶，以綜合為導向，以教法改革促學法改進，建立理論課與實驗課的合理結構，實現創新實踐能力、物理思維能力、理論聯系實際的能力的課程目標．課程團隊對這些問題進行了系列研究，先后在《大學物理實驗研究》、《高師理科學刊》和《綿陽師范學院學報》等省級及以上期刊上發表研究成果6項，并在教學過程中自覺地運用和體現這些理念．

3.2以課程網絡為平臺全面進行課程建設

《熱學》精品課開展課程網絡資源建設．充分利用現代教育技術手段，開展多媒體教學，充實完善完成了3套《熱學》課件，內容更新快，收集展示的資料多，信息量大，深受學生好評．建立了內容豐富的省級精品課課程網站，包含課程負責人和教學隊伍介紹、課程建設計劃、課程介紹和課程發展歷史沿革、教學大綱、教學內容(含課程內容體系結構；教學內容組織方式與目的；實踐性教學的設計思想與效果)、電子教材、《熱學》多媒體教學(先后上網3套課件)、熱學實驗指導(熱學實驗課程指南、熱學實驗部分儀器設備、熱學實驗實踐等)、部分習題集合、課程錄像、參考文獻(教材和學術論文)目錄、相關章節內容提要和指導、省級精品課申報書、交流郵箱、熱學教材中的物理學家、教研教改成果等眾多欄目，成為學生學習交流的重要公共教學平臺，累計點擊已達26 000余次．現正在進行《熱學》微課建設．

3.3課程建設應追求特色

《熱學》課程的核心觀念是培養實踐與創新能力．

第一，發現問題、合理歸納提煉的能力．通過合理的問題背景呈現，把映像或感覺轉化為科學準確的陳述，把經驗上升為科學，奠定進一步自主提出探究問題和課題的基礎．

第二，科學合理的定性理解轉化為具體定量描述的能力，提出分析同類問題的思路，有效提升形象思維和邏輯思維能力．

第三，理論聯系實際，解決實踐和實際問題的能力，分為以下4點說明：

(1)讓學生列舉理論在分析和解決實際問題中應用．例如，分析毛細現象在石油開采、植物生長中的應用和表現．

(2)理論與實驗實踐密切結合，長期注重熱學實驗室建設并形成了自己的特色，實驗課程建設扎實，實驗教學效果良好，學生的實驗動手能力明顯提高；

(3)實驗原理、方法和過程的分析，獲取實驗數據的能力，更有從數據表現分析出物理特點提煉物理規律的能力．例如，維里系數及其實驗測量．

(4)在包容基本熱學原理理論的核心基礎上，還必須與時俱進，形成理論聯系實際的好習慣，引入學科新成就和教師的學科科研成果，結合實際工農業生產和科技發展的實際問題，給出了不少主題或問題，思考理論探討和技術應用．例如，通過氣壓測高度，學生必須查閱不少參考資料，打開思路，啟發思維，初步嘗試了理論聯系實際的大體過程．曾組織學生到相關工廠參觀，例如到新華內燃機廠參觀柴油機組裝生產線、到熱電廠參觀熱電發電過程等，觀摩實物和過程，驗證理論理解原理開闊思維，在解決實際問題的過程中深入地理解了熱學知識，感受基礎知識的巨大應用潛力．

第四，創新意識與創新能力．注重物理規律的發展史實與知識結構的邏輯線索相結合，注重培養學生對熱學規律精髓的理解和哲學思考，積極采用現代教育技術手段和充分利用自建的網絡課程資源，開拓學生視野，討論各種問題，增加學習興趣，培養學生的創新意識；學生自主提出探究問題的方案(含實驗研究或邏輯推理、協作交流、得出結論、比較評價加以提煉、最后結果)，養成獨立思考的習慣和科學懷疑的批評精神．例如，初級輸運理論的局限性及其改進．將學科新成就和教師的科研成果融入課堂教學，引導學生探究創新，在全國大學物理課程報告論壇(天津2010)作了分會場報告，四川電視臺曾報道了結合《熱學》課程教學培養學生探究創新精神的情況．

4 小結

本科物理專業基礎課的建設是一個長期的任務，理念和途徑對課程建設效果具有直接影響，但沒有一成不變的理念和途徑，需要長期的教學經驗積累，課程相關教學研究和改革成果的積淀，優秀的學科傳統和與時俱進相得益彰，教學質量不斷提高是課程建設的宗旨．

1 中華人民共和國高等教育法，第二章第十六條，2015年修訂版

2 中華人民共和國學位條例，第四條，2004年修訂版

3 劉國躍，尹輝,劉紅.欠發達地區師范本科教育培養目標的探討.理工高教研究，2006(2)

4 劉國躍，劉 剛，尹輝.關于西部地區師范本科物理專業課程體系的探討.綿陽師范學院學報，2007,26(11)：128～131

5 龔勁濤，劉國躍，鞏建華.欠發達地區高師物理專業課程體系設置的指導思想.高師理科學刊，2007，27(2)：46

6 秦秀麗，唐玉琴.微生物學課程建設的實踐與探索.微生物學雜志，2014，34(2)：103～106

7 吳慶華，楊建宏，應用型本科院校課程建設的思考與實踐.長沙大學學報，2009，23(4)：152～153

8 毋福海，黃麗玫，陳志澄，等.在課程建設中培養學生創新能力.藥學教育，2003，19(3)：16～17

DiscussionontheIdeaandApproachabouttheThermologyCurriculumConstructionofPhysicsProfessionalBasicCourseofNormalUndergraduate

Liu Guoyue Ai Hong Liao Bitao Zhao Gang

(Institute of mathematics and physics,Mianyang normal university,Mianyang,Sichuan 621000)

From the perspective of teaching theory, the normal undergraduate physical specialized fundamental course "thermal" constructional idea are discussed, a reasonable and operability approach from professional training objectives to the curriculum and content arrangement is presented. Combining with the characteristics of the thermal course, a few basic relations in the construction of professional basic course are briefly discussed. The view should be suitable that the distinctive construction about professional basic course thermal is important way or method. The performance and the preliminary effect of distinctive construction of the concrete are briefly introduced.

training goal;course orientation;constructional idea;distinctive construction

*綿陽師范學院教研教改項目，項目編號：2016Mun-JY1627

2017-03-06)