《熱學》課程論文在教學中的形式與作用

張開驍　李成翠　朱衛(wèi)華

對河海大學應用物理專業(yè)開設的《熱學》課程論文基礎、形式、作用等進行了闡述，在傳授基礎知識的基礎上，以教學論文為載體，可實現《熱學》課程的互動研究型教學，使得學生發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力都能夠得到進一步的提升。

熱學課程論文教學形式與作用一、引言

《熱學》是物理學中研究物質熱運動及其有關性質和規(guī)律的一門分支學科，是物理學專業(yè)本、?？茖W生必修的專業(yè)基礎課?！稛釋W》課程在實驗基礎上，通過物理學的基本概念、基本原理、基本知識、基本思想和方法的引導，培養(yǎng)學生進一步學好物理學的興趣，提高學生的自學能力、分析和解決問題的能力。其主要內容包括：分子動理學理論的平衡態(tài)理論、輸運現象與分子動理學理論的非平衡態(tài)理論、熱力學第一定律、熱力學第二定律與熵、液態(tài)與固態(tài)、相變等方面的基本概念、基本理論和基本運算技能。通過本課程的學習，既要幫助學生迅速掌握大學的學習特點和規(guī)律，建立正確的學習方法，努力養(yǎng)成刻苦踏實、勤于思考的良好學風，又要為后繼課程的學習作好業(yè)務、思想和心理上的準備，還要為學生畢業(yè)后從事有關科學研究、應用開發(fā)、教學工作等打下良好的基礎。在目前《熱學》課程的教學中，課程論文扮演著越來越重要的角色，探討課程論文教學的相關研究課題也逐漸開始得到重視。課程論文要求學生在掌握物理學基本概念和基本規(guī)律的基礎上，通過調查研究，適當了解這些基本概念與規(guī)律以及它們在生產技術、特別是高技術領域中的應用，注意培養(yǎng)學生理論聯系實際的能力，培養(yǎng)學生對實際問題特別是當代物理學前沿以及當前高技術領域中物理問題的興趣，引導和激勵他們解決實際問題的愿望和責任感。教學方法的改進是課程教學改革的重要方面，在課程論文的實施過程中重視學生能力素質的培養(yǎng)，把課程建設的目標定位于造就新世紀人才，使學生終生受益。

二、課程論文的基礎

課程論文實際上是對學生提出了更高的要求，因此，《熱學》課程的教學應當把重點放在打好基礎上。如果學生掌握的基礎知識雄厚，基本功扎實，再加上廣泛涉獵與深入鉆研，專業(yè)課就能學得好，理解得深，在將來從事高新科技領域的創(chuàng)新工作時就上手快，回旋的余地也比較大。況且，“熱學”課程在傳授系統(tǒng)物理學知識的同時，還要培養(yǎng)學生掌握物理學中的思維方法與工作語言。這樣，盡管有些基礎物理知識從表面上看似乎并沒被直接應用，但這卻會影響到學生的工作方法、思維方式以至世界觀，當他們以后從事科研與教學工作時會在潛意識深處起重要作用?？偠灾?，《熱學》課程的基礎還是基本概念、基本原理、方法，離開這些基礎去談課程論文就是無源之水、無本之木。

三、課程論文的形式

課程論文的形式靈活，不僅包括論文、調查報告，還包含有實驗研究、實物制作等多種形式。在教學過程中，教師可以通過告知、提問等多種提示方式引導同學自行深入研究，常見的課程論文形式主要有以下幾種。一是解題方法的探究，通過對一個例題或習題的多種方法求解，使得學生對相關概念、原理、方法掌握得更透徹；二是實驗探究，例如，當講解到氣體玻一馬定律與蓋·呂定律知識點時，可以讓學生自行設計相關實驗來驗證上述定律；三是調研報告，例如在講解卡諾循環(huán)這一知識點時，可讓學生調研、總結目前市場上熱機的工作原理與工作流程等；四是理論模擬與分析，例如講到相變這一知識點時，可以通過理論分析各種相的穩(wěn)定性。五是合理的估算，例如氣體動理學理論里輸運現象中的氣體黏度公式，查普曼和恩斯庫格曾用不同的高深理論得到相同結果，它是個級數，由前幾項可得系數約為0.499，而如果充分考慮速度住留的簡便方法，很容易就得到此系數等于1/2，又如通過對小無極分子估算分子間力的有效作用距離與平衡距離的半經驗公式，再如可以用標準大氣模型中數以千計的數據，考慮地面凹凸不平的影響，可求出精度較高的大氣粒子總數，然后與用均質大氣模型、等溫大氣模型或者地面大氣壓強所得到的結果進行對比，從而總結出估算行星大氣粒子總數的簡便方法；目前“熱學”課程中有一些概念和提法在學術界實際并未完全統(tǒng)一，有的甚至還是有爭議的，例如：任意逆循環(huán)的制冷系數的定義，等熱容過程與多方過程的差異，卡諾循環(huán)的概念以及回熱式循環(huán)與非回熱式循環(huán)，等等。遇到這些內容時，就在課程講授中把各家的觀點都原原本本地告訴學生，同時也介紹自己的看法，然后讓學生獨立進行研究，自由思考，自己做出合理的判斷。

四、總結

《熱學》課程論文的目的是使得學生通過熱力學宏觀定理與微觀模型的學習，建立把宏觀現象與微觀模型進行聯系的物理思想方法，掌握對事物的實驗——理論——實踐的認知規(guī)律，在此基礎上，采用問題探討與課程講授、主題討論與實踐相結合的教學方式，以教學論文為載體，實現《熱學》課程的互動研究型教學，重視學生能力素質培養(yǎng)，通過精心設計方案，全面加強各個環(huán)節(jié)，合理運用各種方法手段，形成視野開闊、理論聯系實際的特色風格。用搞科研的態(tài)度對待教學，積極開展教學論文的教學，從教學有關領域挖掘課題開展科研，再把科研成果引入教學豐富教學內容，使教學與科研兩者有機地相結合。教師在課程教學中引入了這些從教學有關領域挖掘課題開展科研所取得的成果，身教言傳，課程里就會充滿了研究與探索的特色和風格，使學生在學習課程的過程中逐漸受到熏陶，養(yǎng)成勤于思考研究、勇于提出自己獨立見解的良好習慣，并為學生發(fā)展其科學研究能力和科學創(chuàng)新能力創(chuàng)造了良好的學術環(huán)境，使得學生發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力都能夠得到進一步的提升。

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