“熱學(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”課程整合之初探

李 暢

（燕山大學(xué)，河北 秦皇島 066004）

一、“熱學(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”課程整合的原因和必要性

1.課程整合的原因

1.1 教學(xué)內(nèi)容重合度較高。通過(guò)對(duì)“熱學(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”的知識(shí)進(jìn)行總結(jié)和分析可知，這兩門(mén)課程在內(nèi)容上有很多重復(fù)的地方，一些知識(shí)點(diǎn)會(huì)重復(fù)出現(xiàn)兩次。在“熱學(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”中僅“統(tǒng)計(jì)物理”的相關(guān)知識(shí)重復(fù)率就達(dá)到了1/4，熱學(xué)定律知識(shí)重復(fù)率達(dá)到了2/3。這樣進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，不僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)課程改革的宗旨，還降低了教學(xué)效率[1]。

1.2 課程內(nèi)容具有一定的落后性。熱學(xué)知識(shí)具有較長(zhǎng)的發(fā)展歷史，屬于一門(mén)較為古老的學(xué)科，我們將其的發(fā)展歷史分為了四個(gè)階段，這其中熱學(xué)、熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的相關(guān)知識(shí)在第二、三階段產(chǎn)生，而熱學(xué)中所包含的分子運(yùn)動(dòng)論相關(guān)知識(shí)就是在第二階段形成的，統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)是在第三階段誕生的，這兩門(mén)課程的基本理論都是誕生于一百年前，第四階段也就是20世紀(jì)的30年代，也出現(xiàn)了一些新的技術(shù)知識(shí)，如軟物質(zhì)理論、哈肯的協(xié)同論等，在教材中所占的比例就較少，整體來(lái)說(shuō)教材缺乏現(xiàn)代氣息。

2.課程整合的必要性

2.1 物理學(xué)專(zhuān)業(yè)改革的需要。物理學(xué)作為一門(mén)研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和結(jié)構(gòu)的學(xué)科，對(duì)于社會(huì)的發(fā)展有較大的意義。對(duì)物理學(xué)課程進(jìn)行整合是我國(guó)社會(huì)主義建設(shè)的必然需求，也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理基礎(chǔ)知識(shí)，掌握物理技能的關(guān)鍵。學(xué)生不僅需要掌握物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，還需要熟悉前沿的物理新技術(shù)，這樣才能成為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的新型人才。在物理學(xué)專(zhuān)業(yè)改革的要求下，對(duì)“熱學(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”課程進(jìn)行整合成了必然[2]。

2.2 適應(yīng)社會(huì)對(duì)知識(shí)發(fā)展的需求?！盁釋W(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”課程整合的主要目的就是滿足社會(huì)的發(fā)展需求，讓課程體系更加完善，培養(yǎng)出更多的人才。課程整合以后我們就可強(qiáng)化物理知識(shí)與現(xiàn)代科技的聯(lián)系，同時(shí)，實(shí)踐知識(shí)的增加又能強(qiáng)化學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)識(shí)，淡化傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容，讓知識(shí)中蘊(yùn)含更多的現(xiàn)代元素。

二、“熱學(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”課程整合策略

1.適當(dāng)減少“熱力學(xué)”內(nèi)容，強(qiáng)化“統(tǒng)計(jì)物理學(xué)理論”的應(yīng)用

在普通的物理“熱學(xué)”知識(shí)中，就非常細(xì)致地對(duì)熱力學(xué)的定律和概念進(jìn)行了描述，所以在“熱學(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”中可不用過(guò)多地進(jìn)行介紹。尤其是“麥—玻分布”的相關(guān)知識(shí)不用重復(fù)地進(jìn)行論述，可以將此項(xiàng)知識(shí)作為系統(tǒng)的理論結(jié)果進(jìn)行討論和分析。同時(shí)，要適當(dāng)補(bǔ)充宏觀熱現(xiàn)象熱力學(xué)公式的知識(shí)，將這些知識(shí)作為經(jīng)驗(yàn)規(guī)律進(jìn)行具體的分析，而不是單一地利用統(tǒng)計(jì)物理的理論進(jìn)行導(dǎo)出[3]。

這樣進(jìn)行知識(shí)整合的主要目的就是可以有效地避免“熱學(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”課程中知識(shí)過(guò)多的重復(fù)，既可以減少學(xué)時(shí)，也可以讓學(xué)時(shí)有更充足的時(shí)間去學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)物理的新知識(shí)，提高知識(shí)的實(shí)用性，最大化教學(xué)效益。此外，這樣進(jìn)行課程整合還能減少學(xué)時(shí)重復(fù)的現(xiàn)象，避免學(xué)生出現(xiàn)抵觸的心理情緒，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2.將“熱力學(xué)”與“統(tǒng)計(jì)物理學(xué)理論”整合成“熱物理學(xué)”

將兩種課程進(jìn)行合并，形成新的課程“熱物理學(xué)”，可以對(duì)教學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的改善，教師需要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知情況，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，熱學(xué)知識(shí)可以包括熱學(xué)科學(xué)史、經(jīng)典熱學(xué)、熱學(xué)最新動(dòng)態(tài)等基礎(chǔ)知識(shí)以及一些新技術(shù)的應(yīng)用，“統(tǒng)計(jì)物理學(xué)理論”需要以系綜理論為基礎(chǔ)，結(jié)合宏觀和微觀理論進(jìn)行一體化教學(xué)?？闪⒆阌谖⒂^量子的理論，從基本假設(shè)的角度入手，對(duì)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的基本理論知識(shí)進(jìn)行細(xì)致的闡述。同時(shí)，要通過(guò)“統(tǒng)計(jì)物理學(xué)理論”的知識(shí)，導(dǎo)出熱力學(xué)的基本定律，定律必須要與相關(guān)的概念以及宏觀的現(xiàn)象進(jìn)行吻合，從宏觀、微觀的層面將熱現(xiàn)象進(jìn)行融合。

3.適當(dāng)?shù)卦黾訉?shí)踐課程的內(nèi)容

不管是“熱學(xué)”課程，還是“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”課程，知識(shí)都具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，我們?cè)趯?duì)課程進(jìn)行整合的過(guò)程中，不僅要對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行整合，也需要適當(dāng)增加實(shí)踐課程的內(nèi)容。各地區(qū)的大學(xué)可根據(jù)地區(qū)的實(shí)際發(fā)展情況，安排進(jìn)行專(zhuān)題講座活動(dòng)，每學(xué)期進(jìn)行2次的講座，可由本校資深的專(zhuān)家進(jìn)行專(zhuān)題講座，也可聘請(qǐng)社會(huì)中的物理學(xué)家進(jìn)行演講，通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)來(lái)強(qiáng)化學(xué)生對(duì)物理學(xué)知識(shí)的理解，并能將社會(huì)中前沿的物理學(xué)知識(shí)融合到課程體系中。開(kāi)展物理學(xué)講座不僅可以將更多的前沿物理學(xué)知識(shí)融合到課程體系中，豐富教學(xué)內(nèi)容，還能讓學(xué)生了解到物理學(xué)知識(shí)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要意義。同時(shí)，學(xué)校也需要鼓勵(lì)物理教師進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，可利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與其他的物理學(xué)者交流經(jīng)驗(yàn)，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行高效的整合，發(fā)揮出實(shí)踐課程的價(jià)值。

4.對(duì)授課的內(nèi)容進(jìn)行改變

不同的大學(xué)對(duì)于“熱學(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”課時(shí)的安排也不同，一般情況下是在大三的下學(xué)期開(kāi)設(shè)“熱學(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”課程，多為72學(xué)時(shí)。在有限的學(xué)時(shí)中對(duì)“熱學(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，難度較大，所以在對(duì)兩種課程進(jìn)行整合的過(guò)程中，也需要對(duì)課時(shí)進(jìn)行有效的整合?？稍诖笕蠈W(xué)期就開(kāi)設(shè)“熱學(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”課程，大三全年進(jìn)行教學(xué)，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)更多的學(xué)習(xí)時(shí)間，給課程整合改革預(yù)留更多的時(shí)間。增加課時(shí)后，不僅需要對(duì)“熱學(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”的知識(shí)進(jìn)行整體的梳理，還需要重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理基本概念、基本理論、基本方法等的訓(xùn)練，讓學(xué)生通過(guò)知識(shí)的學(xué)習(xí)提高自身的創(chuàng)新能力，更好地將物理學(xué)知識(shí)應(yīng)用到生活中，為學(xué)生進(jìn)一步的深造和科研奠定基礎(chǔ)。

總之，進(jìn)行“熱學(xué)”與“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”課程整合，不僅可以對(duì)大學(xué)的物理知識(shí)體系進(jìn)行梳理，還能對(duì)重復(fù)的課程內(nèi)容進(jìn)行刪減，增加知識(shí)的現(xiàn)代性，進(jìn)而最大化地發(fā)揮出物理課程的價(jià)值，落實(shí)對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。