《热学》与《热力学·统计物理》课程整合与实践

陈银花 刘琼

摘 要： 以地方本科师范院校的人才培养目标为导向，以培养适应社会发展需求的人才为宗旨进行物理课程《热学》与《热力学·统计物理》的整合教学改革。课程整合后既节约了教学成本和时间，又彰显了教学内容的连贯一致性。整合课程符合教学的基本规律和学生的认知规律，提高了教学质量。

关键词： 热学 热力学·统计物理 课程整合

为不断深化高等教育教学改革，全面提高高等教育质量，2007年2月17日《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》指出：“推进人才培养模式和机制改革，着力培养学生创新精神和创新能力。要采取各种措施，通过推进学分制、降低必修课比例、加大选修课比例、减少课堂讲授时数等，增加学生自主学习的时间和空间，拓宽学生知识面，增强学生学习兴趣，完善学生的知识结构，促进学生个性发展。”我校这类地方本科师范院校必须一切以教学工作为中心，改变人才培养模式，积极倡导理论课教学内容整合、教学方法的改革和现代教育技术手段的运用。降低必修课比例，加大选修课比例，减少课程讲授时数，增加学生自主学习的时间和空间，重视实践教学环节，提高学生实践能力，进一步完善学生的知识结构，促进学生个性发展，培养的学生能够胜任物理学或者相关科学与技术领域的科研、教学、技术开发等工作，也可以继续攻读本学科或其他相关学科的硕士学位。考虑到物理学专业的课程设置中，有部分课程的重复性比较严重，因此对这部分内容进行整合势在必行。有关《热学》与《热力学·统计物理》（以下简称《热统》）课程的整合已有研究[1]-[4]。本文介绍了我校对这两门课的实际教学整合与改革经验，突出适应我校的富有特色的课程设置与教学模式。

一、课程整合的原因

根据培养方案，我校物理学专业的《热学》课程安排在第三个学期上，共64学时，所使用的教材为：秦允豪编写的《普通物理学教程：热学》，其基本结构是先介绍分子动理论基础，再是经典热力学内容，最后是物态与相变及统计物理的初步理论。《热统》安排在第六个学期上，共64学时，使用的教材是《热力学﹒统计物理》，主要内容包括热力学与统计物理学两部分。这两本教材的热力学内容重复率高达百分之三十左右；统计物理内容重复率为百分之二十五左右。由于我们这种地方本科师范院校学生的基础较薄弱，学生对热学知识和概念理解不透彻，加上两门课的时间跨度过长等原因，致使教师在讲授《热统》课程时又要花费大量时间和精力详细复习热学中的基础知识，由于课程时间限制，因此在后期教学中没有充足的时间讲解系综理论的内容，也无暇顾及与课程有关的前沿知识，给学生的感觉是在复习《热学》，而不能突出《热统》的课程特色。

二、课程整合的改革与实践

针对以上问题，结合我校物理学专业的学生实际情况、师资力量、教材建设等各方面情况，从2010开始对我校2009级学生的《热学》和《热统》进行课程整合教学。在教学过程中，还是采用原来的两本教材，对相同、重复的内容合二为一进行教学。周课时为6课时，授课周数为15周，总课时为90课时。根据教学要求和培养目标，我们制订的教学计划为：《热学》整合为五章，具体内容包括导论、分子动理学理论的平衡态理论、热力学第一定律、热力学第二定律及物态与相变。《热统》整合为五章，具体内容有均匀物质的热力学性质、近独立粒子的最概然分布、玻耳兹曼统计、玻色统计和费米统计及系综理论。这样的设置可以合理配置教学内容，彰显教学过程一气呵成，不会发生教学内容相互重叠或脱节的现象，既提高教学效率，又较大地提高教学质量。

在教学中我们采用多媒体技术把每节课要讲的内容都制作成课件形式，这样就可以节约上课时教师在黑板上的板书时间。另外，简化教学过程中的数学推导，侧重讲解物理概念和物理思想。由于教学过程、数学推导过程都简化了，因此，应该把详细的数学推算过程以附录形式发给同学们，供他们课后学习和参考，或者以课后作业形式布置给同学们自己推导。为了尽可能地建立全面的教学效果评价机制，除了举行期末考试以外，我们还将要求每个同学作一次报告、写一份学习心得及面对面交流等方式对学生的学习效果进行综合评价。在实际教学过程中，学生学习兴趣浓厚，学习积极性显著提高。

三、课程整合后需要改进的地方

目前，学者们对《热学》和《热统》两门课程的整合教学进行了大量研究和总结，但还有很多方面尚未涉及，有很多问题需要进一步探讨和更深入研究。比如：1.对热学与统计物理学教学内容的研究、整合课程教材的建设和选择等方面还有待进一步研究；2.热学与统计物理学与其他学科的联系及与前沿技术的接轨等方面的研究都很缺少；3.热学与统计物理学课程的教学内容和教学方法等应因不同类型的学生有所区别，比如：对重点大学的学生和一般院校的学生应不一样；对非师范类和师范类的学生也应有所不同。4.为了发挥教师的主动性并节约时间，可以把多媒体技术引入教学手段中，但又不能完全依赖多媒体技术，因此，处理好多媒体使用手段与传统教学手段的关系值得探讨；5.热物理课程中涉及复杂的数学知识，但又不能把物理学降格为应用数学，因此，如何在实际教学中处理好数学问题是值得研究的问题。6.与热物理联系紧密的实用技术及前沿科技知识在教学过程中的合理体现也值得深究。以上问题的思考和研究对热学与统计物理学的教学、对我国实用型人才的培养等方面都有重要意义。

参考文献：

[1]苏安.“热学”与“热力学统计物理”课程整合探索[J].教育与职业，2008（9）.

[2]刘云.“热学”与“热力学与统计物理学”课程整合与改革[J].教育教学论坛，2014（43）.

[3]伊厚会，姚延立.《热力学与统计物理》课程教学改革和实践[J].教改创新，2013.

[4]陈亚江，曹伟平，黄海燕.师范类热力学统计物理课程教改实践[J].丽水学院学报，2014（36）.

基金项目：衡阳师范学院教改项目（JYKT201324）；教育部第一类特色专业建设项目（物理学，TS11635）。