《热力学与统计物理》课程建设和教学改革初探.docx

热力学与统计物理课程建设和教学改革初探 摘 要：吸取热力学与统计物理课程的教学阅历，依据目前的教学现状和教学效果，对该课程的教学内容和教学方法进行了尝试性的课程建设和教学改革，期盼取得较志向的教学效果。面对教学现状，该团队进行了热力学与统计物理这门课程的课程建设，力求做到对教材最大程度的整合，做到学问点重复率降低，同时扩大学问面，将物理前沿的学问带到课堂；在教学方法上进行改进，提高学生的听课效率，调动学生的学习主动性和主动性，从而为后续课程的学习以及今后的科研工作打下坚实的基础。 关键词：热力学与统计物理 课程建设 教学 改革 中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-379112-0191-01 热力学与统计物理属于理论物理课程，是高等院校物理学专业本科学生必修的一门基础理论课，它对于后续课程，如量子力学，固体物理等课程的学习具有特别重要的作用。该课程的特点是：授课时间上位于热学这门课程之后，所以学问上存在重复性，须要授课老师对热学这一部分的学问进行重新构建；该课程统计物理部分包含大量的公式和推导，尤其是数学上的东西用的许多，学生数学基础不好就会出现驾驭困难的的现象。另一方面，授课老师也简单忽视一些科学思维训练和科学思维方法的培育。在教学方法上，热学部分用到的多是偏微分，统计物理上大多是大段的推导。所以老师实行的教学方法多是老师在推导公式，而学生越听越没爱好，昏昏欲睡。面对这样的教学现状，该团队进行了热力学与统计物理这门课程的课程建设，力求做到对教材最大程度的整合，做到学问点重复率降低，同时扩大学问面，尤其是将物理前沿的学问带到课堂；在教学方法上进行改进，提高学生的听课效率，调动学生的学习主动性和主动性，从而为后续课程的学习以及今后的科研工作打下坚实的基础。 1 教材的整合 1.1 学问结构的整合 依据该学院应用物理学专业的课程设置，热力学与统计物理设置在热学课程之后，所以会出现学问的重复。例如对于热力学中的内容和统计物理中的内容与热学的重复率高，在教学时适量削减课时。同时要留意对于一些重要的学问点，对于学生的遗忘率偏高的现象，要重点突出的再讲，才能起到强调的作用。量子力学和固体物理等课程设置在本课程之后，所以要对他们用到的学问点，如德拜理论，要重点讲授，起到承上启下的作用。通过学问结构的整合，可以提高教学效率，优化课程结构，缓解授课学时和教学内容的冲突，从而明确了课程的主线。 1.2 学问点的整合 由于热力学与统计物理统计物理部分中有许多理论的积累和繁杂的推导过程等内容，而对课程中蕴含的思维训练和科学思想、科学方法等内容很少涉及，在传统的教学中，大部分时间都是花在推导公式上，忽视了应用人才的培育。在热力学统计物理教学中，尽量做到从最普遍的基本原理动身，运用归纳、演绎的方法导出试验规律，然后培育学生运用物理理论解决一些典型实际问题的方法和实力。同时强调对物理概念和意义、物理意义的理解，简化数学推导，使学生形成较完整的物理学图像。 1.3 物理前沿进课堂 在讲授课本学问的同时，增加物理前沿课题进课堂的尝试。例如讲解获得低温的方法时，增加介绍3He、4He稀释致冷和激光致冷；补充相变中朗道连续相变理论和临界点旁边涨落与关联的理论；增加介绍统计物理中玻色爱因斯坦凝合的新进展等。通过增加前沿学问的学习和介绍，加深学生对基本内容的理解，开阔学生的视野，引起学生的爱好，有利于学生科学思维的培育。 1.4 与应用物理学专业相结合 在讲授理论学问课的同时，注意联系本专业的学问，增加学生学习的目的性。由于热力学与统计物理是理论性很强的课程，在教学中往往重视理论教学，学生慢慢失去了学习的爱好，这不利于应用性人才的培育。可以尝试开一个专题探讨课，让学生自己调研，尝试将在热力学与统计物理课程中学习到的学问如何应用到本专业中去，从而培育学生的创新学问，加强其科研实力的培育。通过与相关专业的结合，让学生更爱自己的专业，从而为将来的工作和学习打下坚实基础。 2 教学方法改革 2.1 加强对比 由于热力学与统计物理存在大量的物理意义相同或相近的物理概念、物理量、物理规律和处理方法等，可通过增加对比让学生驾驭该门课的主线，培育学生的科学思想和方法。例如对于内能、自由能、吉布斯函数、焓的概念；麦氏关系；熵、自由能、焓、吉布斯、内能等的各种判据和条件；微正则分布、正则分布、巨正则分布；玻尔兹曼统计、玻色统计、费米统计等内容，教学时主要讲授部分内容，引导学生对比分析物理概念和探讨方法的区分和联系。通过对比教学，既加深了学生对基本感念、基本探讨方法的理解，又能起到举一反三的教学效果。 2.2 增加探讨 教学中适当地引入探讨式的教学方法，变更以往课堂教学的传统模式，不是老师一味的枯燥在讲，而是让学生加入，提出他们的观点，从而加深学问的印象，甚至可以让学生来讲课，会得到事半功倍的效果，从而激发学生主动学习的主动性和自我学习的实力。在教学中，增加一些基本概念、定律和处理方法的探讨。例如探讨分析热力学其次定律的微分表达式和热力学基本微分关系的不同之处；探讨熵的概念以及不行逆过程中熵变的计算方法比较。依据熵增原理探讨了宇宙的起源、宇宙的形成、宇宙的将来和宇宙的演化等。通过探讨进一步明确了概念、规律的适用条件和一般处理方法等，并在互动过程中逐步培育学生自学意识、参加意识、群体意识和问题意识，提高了学生的主动性和主动性。 在热力学与统计物理教学中还可以进行其他方面的改革和实践。譬如，上课形式可以实行板书加多媒体的形式，学生当小老师的形式等等。在考核方面，采纳闭卷考试、开卷、论文等多种考核方式。为适应教学的须要，针对教学内容可以制作比较完整的习题解答和复习资料。 总之，针对热力与学统计物理教学中存在的问题，提出教学内容和教学方法等方面的改革和尝试是非常必要的。期盼该学院应用物理学专业的学生在今后的学习过程中，能够取得肯定的成果，提高学习效率。 参考文献 1赵凯华，罗蔚茵.新概念物理教程：热学M.北京：高等教化出版社，19101. 2林宗涵.热力学与统计物理学M.北京：北京高校出版社，2022. 3汪志诚.热力学统计物理M.北京：高等教化出版社，2022. 4王竹溪.热力学M.北京：北京高校出版社，2022. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页