新形势下《热学》课程教学改革初探

摘 要：针对目前《热学》课程教学存在的教材内容严重滞后、科学素养和爱国主义缺失、囿于教材照本宣科、教学方法落后学用脱节等问题，我们通过教学理念的改变、教学内容的调整、教学手段和方法及学生评价方式的改革，构建《热学》课程教学的新模式，并应用于型本科教学实践中。

关键词：热学 教学 改革

热学课程的教学现状，存在一些不容忽视并亟待解决的问题。

一、现状分析

（一）教材内容严重滞后

近几十年来，热学理论及其应用有了很大发展，如热力学理论超出了平衡态范围，进入了非平衡态领域，特别是远离平衡态领域，产生了耗散结构、协同论、突变论等理论，从而扩大了热力学研究的范围。非平衡态理论、量子统计物理学等已经广泛应用于环境物理、海洋物理、低温物理、表面物理、等离子体物理、天体物理学、微电子学、生物工程、核能利用等尖端科学技术之中[1]。

而现行大多数热学教材远远滞后于日新月异发展的科学技术，还基本停留在19世纪经典热力学与分子动理论的范畴。所以，以教学的与时俱进弥补教材严重滞后的不足刻不容缓。

（二）科学素养和爱国主义缺失

科学教育的核心理念应该是培养学生的科学素养。而我们现在的热学教学，大都停留在孤立地、机械地传授知识上，满足于让学生获得一两个僵化的答案，很少有老师引导学生学习探索科学知识的过程和方法，从而提高学生兴趣，培养学生科学研究的方法，使学生进一步热爱科学，发扬献身科学的精神，一句话，提高学生的科学素养。

爱国主义教育是社会主义核心价值观的重要内容，而目前爱国主义教育在高校显得苍白无力。推进核心价值体现大众化，基本途径就是丰富载体。寓爱国主义教育于《热学》教学中，探索空间很大。

（三）囿于教材，照本宣科

热学是大学物理学的重要组成部分，更是物理系工科专业学生的必修基础课程。热学的内容特别是热力学第二定律与由它所引出的“熵”的概念是目前最具生机与活力的，它不仅是耗散结构、协同学等新理论的生长点，而且它也正被越来越广泛地应用到自然科学和社会科学的众多领域[2]-[5]。

但目前的热学教学一直处于自我封闭、与外界隔绝的状态，没有把所讲学科放在整个学科体系的大背景、大坐标中加以介绍，是教热学教材，而不是用热学教材教，严重制约了学生开阔视野、开放思维。

（四）教学方法落后、学用脱节

物理学与我们的生活息息相关，如今热学知识在生产生活中的应用已屡见不鲜：大到汽车火车中的内燃机、空调冰箱的制冷系统，小到电饭锅、微波炉、太阳能的加热装置等等，热现象已经完全融入我们的生活。

但目前的热学教学还是传统的讲授式教学模式，不注重理论与实践的结合，学生觉得上课气氛沉闷，感到抽象茫然，不易理解。为了弥补这些不足，培养出的学生能够尽快适应社会需求，热学教学改革迫在眉睫。

针对以上存在的问题，我们构建了如下热学教学的新模式：

二、热学教学改革的内容和方法

（一）教学理念的改变

按照教师为主导、学生为主体的原则来组织课堂教学：在课堂教学中，让学生积极参与课堂教学，即教师提出问题或者日常生活的现象来引导学生思考和分析问题。让学生主动地探索知识和运用知识解决实际问题，真正做到在教学过程中教师和学生的互动，让课堂气氛更加活跃，学生快乐地接受知识。在对教学内容的讲授过程中，通过分析和讲解与生活有关的物理实例，把理论知识与实际生活联系在一起。由于我们招收的学生基础比较差，数学功底相对较弱，因此我们降低计算上的难度，着重增加物理概念、定理内涵的分析，使学生感觉物理知识实用且容易学习。

（二）教学内容的调整

教学内容体现出科学性、先进性和实用性，指导学生阅读课外资料，了解热学发展的前沿问题：在教材的选择上，我们采用经典和现代发展紧密结合的教材；在热学内容的组织上，更多的是让学生掌握物理学的思想方法；课后安排学生阅读网络资源，拓宽学生视野，增加前沿和交叉学科知识；同时在课堂上讲述一些自己科研中用到的热学知识。

（三）教学手段和方法的改变

根据不同的教学内容制作丰富多彩的多媒体课件，把热学中的一些比较抽象且在学生的脑海很难想象的物理情景，制作二维或三维的动态图像，直观生动地演示相关概念和热力学过程的物理图像。这样可以降低思维的难度，有利于学生理解。同时，采用多媒体和板书相结合的方式，两种手段相互辅助完成教学改革。

积极实行启发式、探索式的教学方法：教师在教学的各个环节中主动地、有计划地创设问题情境，启迪学生思维，引导学生思考，充分调动学生的主动性和积极性，把教学过程变成一连串的提出问题、分析问题、解决问题的过程，以发展学生的智力，培养学生的能力，使知识和能力发生有机联系。

增设讨论课：我国传统的教学模式是教师讲、学生听，学生缺乏发表个人见解的机会，不利于学生创造能力的培养。在热学教学中，应该开展有意义的课堂讨论，参与到教学中去，使学生积极互动，引导学生的思维发生分散，培养学生的创造能力。

鼓励学生撰写小论文：大多数学生对写本专业论文比较陌生，为了鼓励学生写论文，教师要在课堂上向学生渗透怎样写论文。每届学生中都有几个爱思考想写论文的，教师和他们一起讨论，鼓励他们写，帮助他们修改。这样做效果很好，增强学生主动参与的积极性，基本掌握了论文的写作方法和技巧。

（四）学生评价方式的改变

成绩评定是督促学生全面系统地复习、巩固、掌握热学课程的基本理论、基本知识和基本技能的重要环节。我们认为，《热学》成绩不能仅由一次期末考试确定，而应该是对整个学期《热学》学习情况的积累。因此，我们的成绩评定分为两部分，一部分为平时成绩，一部分为期末成绩。平时成绩根据学生的考勤、学习态度、课堂表现、作业、平时检测、课堂讨论、小论文等给出，最后加上期末考试，给出热学课程的最后成绩。这样，就对学生的综合素质进行了考核。

在《热学》教学过程中，我们始终以“增加趣味，降低难度，突出应用，面向未来”为原则：增加趣味，即借助物理学家的名人轶事、日常生活的物理现象、物理学史等手段引入物理规律，让学生在一些故事中体会物理学规律的发现和意义；降低难度，在教材处理上着重讲述基本概念、基本理论、基本规律，并且适当降低数学上计算的难度；突出应用，即通过大量的与生活有关和专业相关的习题，锻炼学生分析问题、处理问题的能力，从而满足地方院校培养应用型人才的需要；面向未来，就是使热学教学具有前沿性和时代性。

总的来说，这样的热学教学改革，既培养了学生的创新精神和实践能力、开发了学生的潜能、优化学生的素质、达到全面發展、适应新时代发展对人才的要求，又增强了教师教学改革的意识和能力，优化课堂教学的主要环节，提高教育教学能力，发展自我，成长为新一代地方院校应用型的教师。

参考文献

[1] 赵凯华，罗蔚茵.《新概念物理教程》——热学[M].北京：高等教育出版社，2010.11.

[2] 王雨田.《控制论、信息论、系统科学与哲学》 北京：中国人民大学出版社，1986：291.

[3] 夏宗经.《湖北师范学院学报》，1992.12.

[4] 黄叔清，等.《热学教程》高等教育出版社，2011.7.

[5] 秦允豪.《普通物理学教程 热学》（第三版）高等教育出版社，2011.01.

作者简介

王琦莲（1962.10-），女，汉族，山西吕梁学院物理系副教授， 主持《热学教学改革研究》校级重点教改项目已结题。