高等理斜微商HIGHEREDUCAT!ONOFSCIENCES·教学改革笔谈·热学和热力学与统计物理课程整合探索与实践+谢国秋刘仁臣程和平(黄山学院信息工程学院)在现行物理类教学计划中，热学和热力学与统计物理是紧密联系的两门主干课程，它们在不同层次上涉及热现象的理论和相关物性领域。这两门课程在内容上过多的重叠，与当前教学改革的大趋势要求“多课少时，增加选修课，减少必修课”相违背。另外，这两门课程内容主要是建立在19世纪中叶的科学结构和体系上，20世纪以来科学技术发展的巨大成就很少涉及。1I。这与现阶段物理学专业“立足基础、注重应用、培养具有较强创新能力，能适应科技、经济飞速发展的复合型人才”的人才培养目标严重脱节。为此，必须在稳定知识结构的前提下，对热学和热力学与统计物理课程进行大胆整合和改革，把科学前沿引进课堂，培养学生的创新意识和实践能力，同时拓宽学生知识面，增强学生学习兴趣，完善学生的知识结构。一、课程整合的内在原因(一)两门课程内容高度重复通过比较当前国内高校采用较多的《热学》(秦允豪主编)和《热力学与统计物理》(汪志诚主编)教材。不难发现，这两门课程在内容上有着较多的重复；或同一个知识点出现两次，例如，“麦克斯韦速度分布”在《热学》2．4节中通过实验观察得到速度分布律公式，在《热力学与统计物理》7．3节再次出现并用统计的方法推导出该公式。·68．(二)两门课程内容相对落后热学是一门悠久古老的学科，它的发展分为四个时期，热学和热力学与统计物理教材中的内容主要是第二、第三时期形成的。热学的体系(唯象热力学和分子运动论)是在第二时期产生的。热力学与统计物理的主体“统计热力学”诞生于第三时期。两门课程的基本理论几乎是一百多年前的，而第四时期(20世纪30年代以后)出现的一系列新技术和新成果(如哈肯的协同论；普里高津的耗散结构理论；软物质理论)等内容，在教材中的比重明显偏低，这导致课程内容老化陈旧，缺乏现代高科技发展蓬勃发展的气息。热学和热力学与统计物理课程的L述特点正是这两门课程整合的内在原因，同时也是课程整合、结构优化的突破口。二、热学和热力学与统计物理课程整合的原则和思路热学和热力学与统计物理课程整合是为了形成一个新的有机体，既要整合重叠部分又要强化现代、淡化传统。第一，热学和热力学与统计物理整合后要保持原有知识体系的完整性和系统性。以热物理学的基本概念、基本规律、基本方法为主线，将这些内容作为学科的重点加以突出。值得注意的是，知识体系的完整|生并不是指面面俱到，不分主次，过分追求逻辑上的严密和自圆其说。第二，热学和热力学与统计物理的整合要符*资助项目“t一瓦”国家级课题“我网高校应用型人才培养模式研究”子课题：地方高校物理专业应用课程设置的探索(项目编号：FIB0一A3—11)；安徽省教育厅教研项目“建设新升本院校电子实洲基地培养社会实用型人才”(项臼编号：2008jyxm504)．热学和热力学与统计物理课程整合探索与实践合教学的基本规律和学生的认知规律。整合后的内容体系应符合学生认知能力的阶段性、渐进性和层次性，合理地处理好各知识点的先后顺序。体现热物理学研究问题的一般方法，从宏观热现象入手，通过合适的实验定律、逻辑演绎推理，从微观深入，建立模型，应用统计物理学的理论，分析具体物质的宏观特性。第三，热学和热力学与统计物理整合后的内容渗透现代化。把与课程有关的科技新成果、新方法和新理论，充实到整合后的内容体系，或者开设一些“窗口”和安装一些“接口”，便于学生瞻望热物理学与近代科技前沿之问的关系，开阔眼界，启迪思维，增强学习的兴趣。因此，整合的总体原则就是在保证知识体系完整的同时，对内容的选取贯彻少而精原则、避免内容的简单重复、加大课程信息量、减少课程的学时数。三、课程整合的实践结合我校物理学专业的学生基础、师资队伍、教材建设等各方面的情况，热学和热力学与统计物理课程的整合可采取以下措施：第一，授课内容的整合。经仔细斟酌，我们将热学和热力学与统计物理整合为一门课程热物理学共十一章内容：前五章为热力学部分(绪论一热力学基础一热力学第一定律一热力学第二定律一热力学基本函数一相变理论)，后六章为统计物理部分(近独立粒子的描述一玻耳兹曼统计一玻色统计和费米统计一系综理论一涨落理论一非平衡态初步)。这种编排体现了热物理学知识结构的完整性、逻辑性和科学性，以及教学内容的连续性。实践表明，这种体系避免了两门课程内容不必要的重复，更具完整、和谐，有利于促进教学质量的提高。第二，授课时问的改变。整合之前即2002级以前的各届，热学在大一第二学期开设，共64学时。热力学与统计物理在大三第二学期开没，共72学时，内容包括热力学(1～4章)和统计物理(6～11章)两大部分。整合后即2003级以后的连续三届，授课时问改为大三的连续两个学期开设，热力学部分(整合后的前五章)上学期开设共36学时，统计物理部分(整合后的后六章)下学期开设共54学时。这种安排在教学体系上一气呵成，为统计物理教学留出较多的学时，为教学内容的改革创造了条件。第三，开设专题讲座，增加学生对前沿科学的了解。由于课程整合后学时非常紧张，每学期安排3次专题讲座，请外校或本系的资深教授介绍热物理学学科的最新进展，如玻色一爱因斯坦凝聚、低温的获取、负温度的概念、熵在信息和生命科学的应用等。通过这种方式将前沿科学与课堂教学内容相结合，使“现代化”贯彻整个教学过程，这不仅使学生对课程内容有更深的理解，而且让学生身临其境的体会到科学家正在向大自然探索的问题以及解答这些问题经常使用的方法，这样既能培养和提高学生的创新意识、增强学生的实践能力、又为今后学生在科研部门工作或是进一步深造奠定扎实的基础。总之，整合后的热物理学课程既注重了基础理论、基本概念、基础方法的训练，又加强了学生科学创新精神的培养。四、结论在高等教育改革不断推进的今天，作为物理学专业主干课程的热学和热力学与统计物理，其内容过多重叠而且知识陈旧。怎样整合两门课程，优化设置，以达到高效的教与学的目的，是我们必须考虑的问题。在借鉴国内部分高校成功经验的基础上，从自身出发，我们对热学和热力学与统计物理两门课程进行了大胆整合，理顺知识体系，删减重叠和陈旧的内容，增加现代内容，通过整合，不但使总的教学时数减少(由64+72学时减为36+54学时)，而且学生的物理概念、物理图像进一步加强。我校教务处组织的学生网络评教和期末考试等反馈结果表明，课程整合不仅没有削弱学生的物理基础，反而得到加强。但是，在实施课程整合过程中我们也遇到很多的困难，课程内容的选择构建、教材编写以及执教等，都有相当大．69．
文章来源：工程热物理学报 网址: http://gcrwlxb.400nongye.com/lunwen/itemid-47827.shtml
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