高师热学课程体系和教学内容的改革

刘 立 华

(吉林师范大学 物理学院，吉林 四平 136000)

高师热学课程体系和教学内容的改革

刘 立 华

(吉林师范大学 物理学院，吉林 四平 136000)

根据高等师范院校的特点，结合教学工作实际，提出对热学课程体系和教学内容的改革应遵循加强基础理论教学的原则、体现科学发展前沿的原则、展现内容结构和谐的原则、激发学生学习兴趣的原则、重视热学学科方法的原则.实施方案为删减一些不必要重复的内容，介绍一些学科前沿知识.

热学；教学内容；课程体系

热学是物理学的一个重要组成部分，是本科物理学专业必修的专业基础课程，它是学生在学习力学之后接触到的第一门论述非机械运动的课程.热学课程的教学目标和任务是通过本课程的学习，使学生认识热运动的特点、规律和研究方法，掌握比较系统的分子运动论和热力学基础知识，并能较为灵活地加以运用.为学生进一步学习电磁学、原子物理学、热力学和统计物理学、固体物理、凝聚态物理等后续课程打下良好的基础.然而，现时的热学教学内容陈旧，不适合现代物理学的发展，更满足不了 21世纪对人才知识结构的要求，因此必须对热学的课程体系和教学内容进行改革.目前，这方面已经做了大量的研究工作并取得了可喜的成果，出版了“面向 21世纪课程教材”，例如《新概念物理教程——热学》(赵凯华、罗蔚茵编，高等教育出版社，1998年版)；《普通物理学教程——热学》(秦允豪编，高等教育出版社，2004年版)；《热物理学基础》(包科达编，高等教育出版社，2001年版)等.经过几年的课堂教学试验以及课后对学生的访谈，笔者认为，这些教材中课程体系的设置和教学内容的选取比较适合于综合性及理工类大学的热学教学而偏离高师院校的实际.因此，构建具有高师院校特点的热学课程体系以及优化其教学内容，突出师范生就业能力和创新能力的培养，从而提高学科建设水平和教学研究水平，就显得十分重要和迫切.

1 高师热学课程体系和教学内容改革的原则

1.1 加强基础理论教学的原则

学科的基础知识是该学科中最基本的、最有迁移价值的东西.在后续课程和日常生活及一般的工程技术中都会用到这些知识，让学生掌握这些基础知识，知道这些基础知识的来龙去脉以及应用是非常有意义的.高师院校毕业的大学生从事中学教师岗位的比较多，在教学内容的选择上，应该为学生以后从事物理教学打下坚实的知识基础，教给学生分析和解决物理问题的方法和思路，渗透物理教学的特点和风格.因此，在教学内容改革中应该保留和加强基础知识，不能轻易地压缩或删减.

高师院校的学生入学基础相对于名牌大学的学生略差一些，所以对于基础知识的讲解应该更详细一些，避免产生很大的跳跃.而名牌院校由于师资水平较高，学生入学基础较好，因此可以比一般院校讲得快一些.

1.2 体现科学发展前沿的原则

科学前沿能够很好地反映热学的一些新进展，让学生体验到热学是一门发展中的科学.热学是现代前沿科学中最为激动人心的学科之一，热学中还有很多有意义的可以推动人类社会发展的科研课题，从而可以激发学生的科研热情.科学前沿还能很好地与实际生活相联系，让学生们觉得热学很接近社会、贴近生活，觉得学有所用，这样能提高他们的学习兴趣.科学前沿的介绍还能开阔大学生的视野，为他们以后到中学当老师做好知识储备.人们经常说“要给学生一杯水，自己要有一桶水”，现在又提出来只有一桶水还不够，还要有一池活水，要不断更新自己的知识，了解科学发展的前沿，才能做一名合格的物理教师.

1.3 展现内容结构和谐的原则

教学内容和课程体系的安排要符合学生的认知规律和教学规律，传统的热学基础知识分为宏观理论和微观理论2大类.学生认识事物的一般规律是从现象到本质的顺序，黄淑清老师编写的《热学教程》一书，对教学内容的安排是先介绍宏观理论后介绍微观理论，比较符合学生的认知规律.但是随着热学的不断发展，非平衡态热力学在 20世纪六七十年代兴起了，热学教学内容必须对此做出反应.因此，如何将非平衡态的理论更新到热学的教学内容中，使整个热学教学内容完整、结构和谐成为物理学工作者一个很棘手的问题.

1.4 激发学生学习兴趣的原则

兴趣和爱好是积极性的来源，我们都有这样的感受，凡是自己感兴趣的事情，都会主动去做，还能废寝忘食地做，根本不需要他人强迫督促.对于学生学习也是一样，一旦他们对于学习产生了兴趣，就会主动去学，反复地学，深入进去，主动探究，学习效果也会事半功倍.因此，无论是在课程内容选择上，还是在课堂教学过程中，我们要时刻注意激发学生的学习兴趣.

1.5 重视热学学科方法的原则

对于物理学专业的学生来说，热学的前期课程是力学，在力学中不考虑物质的微观结构，研究的是机械运动，没有涉及到统计理论.而热学的研究有2种方法，即宏观方法和微观方法.进而形成了热学的2种理论，宏观理论和微观理论.宏观理论的主要内容是热力学第一、二、三定律，这些定律都是具有高度的普遍性和可靠性.但由于它们不涉及物质的内部具体结构，所以显得不够深刻.微观理论是从物质的微观结构出发的，所以更深刻地揭示了热现象的本质.这2种理论彼此联系、相互补充，与力学的研究方法截然不同，具有更广泛的推广和实用价值.因此，在教学内容的安排上应该重视热学学科方法的教育.

2 高师热学课程体系和教学内容改革的实施方案

在内容选择上，对热学中的一些内容进行了删减，比如固体部分，我们只是在讲物态时简单介绍了一下，因为更详细的内容在学习《固体物理》时会讲的.焦耳-汤姆孙效应只作为阅读材料，因为在学习《热力学和统计物理学》时会详细讲的.做这样的删减之后，避免了不必要的重复，同时又可以节约一些学时向学生介绍一些前沿知识.我们加入前沿知识主要采用 3种方式：第一种方式是采用局部渗透的方法将科学前沿体现出来，即在热学和现代科学中找出结合点，把相应的科学前沿内容渗透进去，在讲课过程中作简单介绍.例如，在讲解热容与焓这节课时，我们向学生渗透了焓在化学反应中的应用.在讲熵的微观实质时，我们向学生渗透了信息熵、生物熵和社会熵等知识.在讲解弯曲液面下的附加压强时，我们向学生渗透了拉普拉斯公式在医学上的应用.第二种方式是在相关的章节中采用阅读材料的形式集中讨论一些专题，供学生课后阅读.例如，我们在讲液体的微观结构时，后面附有阅读材料水的结构和物理性质，珍惜水资源.在讲扩散现象的宏观规律及微观解释时，后面附有阅读材料菲克定律在生物学中的应用.第三种方式是以单独的章节来讲述非平衡态理论，在这一章里，我们介绍了分形、混沌、耗散结构、生命与生态环境等非平衡态的知识.为了便于学生接受和理解，在热学中介绍最新成就不能作专题介绍，更不能详细阐述细节，而必须对与热学有关的前沿知识，用普通物理的语言、用低年级学生能听懂的语言表达出来，主要是突出其物理思想和基本原理[1].

我们设计的热学教学课程体系包括4个部分：第一部分，平衡态热力学.第二部分，平衡态分子动理学理论.第三部分，物性学理论.第四部分，非平衡态理论.通过这样的内容安排建立起一个完整、科学和现代化的热学内容体系.学生学完热学后，一方面可以对热学有一个全面的了解，另一方面还可以认识到热学基础理论和实践生活的紧密联系，使学生学有所得，学有所用.

[1] 吴瑞贤.热学内容的现代化[J].大学物理,1995,14(6):37-38.

Reformation of Teaching Content and Course System of Thermology in Normal University

LIU Li-hua
(College of Physics, Jilin Normal University, Siping, Jilin 136000, China)

According to the specialties of normal university and the facts of thermology teaching, the teaching content and course system of thermology have been reformed. The reformation should reinforce the basic theory, embody the scientific forelands, exhibit harmonious structure, excite the students’ interests and emphasize the subject’s method. Some repeated contents have been deleted and the scientific forelands have been introduced.

thermology; teaching content; course system

G642

A

1673-2065(2011)04-0090-02

2011-01-05

刘立华(1974-),女,吉林四平人,吉林师范大学物理学院副教授,理学博士.

(责任编校：李建明英文校对：李玉玲)