“热学”课堂教学多样性途径方法论文

“热学”课堂教学多样性的途径与方法探讨作者简介：马贺（1981年- ）男，山东冠县。

讲师，博士在读，主要研究方向为：碳纳米管物性及第一性原理模拟计算。

摘要：本文探讨了应用物理学专业基础课程“热学”课堂教学
的多样性，介绍了丰富“热学”课堂教学的多种具体实施方法，这些方法提高了学生的学习兴趣及能力，取得了较好的教学效果。

关键词：热学；课堂教学；演示实验
abstract: this paper applied physics the basis of professional course “ calorifics “ of the classroom teaching of diversity is discussed, and introduced the duozhong concrete implementation methods to enrich the
“ calorifics “ classroom teaching, to improve the students’ learning interest and ability which has played a positive role in promoting and obtained a good teaching effect. this paper discussed the teaching diversity of calorifics course which is a basic course of applied physics, introduces many methods in detail to enrich the calorifics course teaching, improves the learning interests and ability of students, and achieves better teaching effect.
key words: calorifics; classroom teaching; demonstration experiment
中图分类号：g642.4 文献标识码：a 文章编号：
1673-9795(2012)01(a)-0000-00
0 引言
“热学”课程是高等院校物理学及应用物理学专业必修的专业基础课程之一，它主要研究的是自然界中与物质的冷热程度有关的性质及变化规律的科学[1]。

它的公式多而抽象，知识面较广，同时由于部分章节涉及到一些微观模型及数学上的概率论和统计规律，因此对于刚刚经过一学期大学学习（热学课程一般在大一下学期开设）的学生来说，学习起来具有一定难度。

而目前高等院校教学的主要形式还是以课堂教学为主，课堂教学也成为了学生接受知识的一个重要途径。

因此课堂教学质量既是决定学生学习成绩好坏的一个重要因素，也是衡量一个高校教师教学水平的最基本依据。

这就要求教师要在教学实践中不断探索，勤于思考并善于总结经验，不断充实现代教育理论，丰富课堂教学手段，才能不断提升教学质量。

在“热学”的课堂教学过程中我们认为可以从以下几个方面做起，丰富课堂教学的多样性。

1 加强演示实验在课堂教学中的比重
物理学是一门实验科学，实验是理论科学的源泉和检验标准，而演示实验是指在课堂上，密切结合课堂讲授内容，由教师操作给学生看的实验[2]。

这些实验装置简单、主题突出、操作方便、效果直观、生动形象、富有启发性，在帮助学生理解、掌握相关物理概念，提高学习兴趣方面有着十分重要的作用，因此实验教学在“热学”课堂教学中应占有一定的比例。

然而“热学”课程在发展初期
受课程性质及仪器设备相对落后的影响，课堂教学中的演示实验教学寥寥无几。

近年来，随着科技的发展和教学改革的深入，实验教学环境和设备都有了很大的改善，因此在热学理论教学的同时，加强与演示实验的内在联系和相互配合，增加演示实验在课堂教学中的比重，不仅有利于学生加深对物理概念和规律的理解，而且也有利于增强学生分析问题和解决问题的能力，激发学生对热学学习的热情，使学生产生强烈的求知欲望。

例如，在麦克斯韦速率分布律部分，由于涉及统计规律学生理解起来比较困难，但在课堂教学中可以先通过“伽尔顿板演示实验”来形象的表示由统计规律所产生的统计分布以及涨落现象，再引入麦克斯韦速率分布时学生理解起来就容易多了，所以演示实验具有很好的启发性。

同时，演示实验还具有验证性，例如，在讲解压强的微观解释时，为了说明压强是气体分子不断碰撞容器壁所产生的宏观规律，可以利用频繁跳跃的大量金属小球使悬空的塑料板升起一定高度这样的演示实验来生动、形象地演示出来，使学生可以直观地“看到”分子的微观运动，便于学生记忆。

演示实验还可以锻炼学生的动手能力，课堂上的部分演示实验可以让学生参与其中，通过亲身感受来加深印象。

总之，通过演示实验可以引导学生去思考、探讨蕴含在热学规律中的一些生活现象，极大地调动学生的学习积极性，为活跃课堂气氛起到了良好的作用。

2 增加理论与实际结合的实例
爱因斯坦曾经说过“兴趣是最好的老师”，兴趣教育是教学的重
要原则之一，要想提高课堂教学的效果和质量，提高学生学习的兴趣是重要的问题。

“热学”作为一门主干基础课，其课程内容与日常生活中的许多现象都有着密切的联系。

这就使“热学”课程可以结合这些实际内容来培养学生分析处理实际问题的能力。

经过多年的教学实践我们发现，大量枯燥乏味的公式提不起学生的学习兴趣，但是如果将理论知识与生活实践相结合，会大大激发学生的学习热情，提高学生的学习兴趣。

比如在讲解热力学第二定律的克劳修斯表述时，先引导学生关注电冰箱的工作原理，即通过外界做功将热量不断地由低温物体传到高温物体，这时再引入热力学第二定律的克劳修斯表述，即“热量不能自动地从低温物体传到高温物体”，学生就很容易接受了。

又如，现在家庭中用太阳能热水器的越来越多了，太阳能热水器就是根据热学中对流传热与低压下气体导热性随压强的降低而减弱的原理制成的。

再如，毛细现象在石油开采、保持土壤水分以及生理学中都起到了很大的作用。

因此，加强基础课程课堂教学与生活实例间的联系对提高课堂教学质量也起到了很重要的作用。

3 应用“启发式”和“讨论式”教学方法
21世纪对人才的培养提出的要求是应具有较强的创新能力与能适应科技、经济飞速发展的应变能力，因而我国高等院校的人才培养模式应注重学生的创新能力与综合运用知识能力的培养[3]。

我们针对学生长期形成的缺乏创新性及主动研讨习惯的弱点，我们在热学课堂教学中安排适量的讨论学时，结合讲授的内容精心设计课
堂讨论，提出相关问题，采用启发式、讨论式的教学方法，组织各教学环节，启发、引导学生独立思考，发挥学生科学想象能力。

例如“等值过程与多方过程的关系”、“与麦克斯韦速率分布函数有关的多种表达式的物理意义”、“为什么热力学第二定律可以有许多种不同的表述”等等，引导学生大胆去思考、去分析、去讨论，鼓励学生发表不同见解，让更多的学生参与到课堂讨论中来，这种“启发式”和“讨论式”教学模式更能体现出学习者的参与性，这样不仅训练了学生的发散思维，激发了学生学习的积极性和主动性，同时逐步培养学生的自学意识，参与意识，群体意识、问题意识及创新意识。

学生普遍反映，课堂讨论效果很好、收获很大、加深了基本概念和基本理论的理解。

4 鼓励学生参与课堂教学
我们传统的教学方法总是“老师教、学生学”，学生缺乏充分发表个人见解及相互讨论的机会，只能是被动地接受。

经过多年的思考与探索，我们也在尝试让学生参与到课堂教学中来，我们在课堂教学中拿出部分学时，对于适合发表不同见解、讨论性较强的授课章节，尝试让学生来讲。

比如，“熵增加原理”这部分内容是热学教学中的难点，熵主要反应了系统的无序程度，它的概念比较抽象，很难一次懂得很透彻，但通过多名学生的讲解大家对熵的认识不断深入，部分同学更是联系到了“热寂说”、熵与信息论、熵与宇宙学、熵与生命科学、熵与社会科学等等。

通过这种尝试我们发现，
很多同学为了讲好这节课，课下都做了充分而细致的准备，利用网络、参考书等查阅相关资料，制作电子课件，精心备课，甚至细致到每一句话的表述方式。

在讲课时，讲课的同学能全身心投入其中，激情澎湃的讲解、富有幽默感的表述、具有创新性的总结，充分发挥了自身的能力；听课的同学更加认真，积极踊跃地提出相关问题，课堂气氛相当活跃。

这种学生讲课模式使学生能很快进入“角色”，充分调动了学生学习的主动性与积极性。

不但培养了学生的自学能力、阅读能力、理解能力、收集信息的能力和表达能力之外，也使授课教师了解了学生的需求与兴趣所在，加深了教师与学生间的相互了解，开阔了学生的视野。

5 应用现代化的教学手段
现代化的教学手段，是随着计算机技术、多媒体技术、网络技术的快速发展而发展起来的。

近年来，各所高校、各门学科都在探索现代化的教学手段参与教学的途径，作为基础科学的“热学”也不例外。

特别是计算机多媒体辅助热学教学的应用，对改革传统的热学教学模式、优化教学过程起到了重要的促进作用，是现代化教学的重要辅助手段。

多媒体教学的一个最大特点就是其直观生动的图形以及动画效果,可以在短的时间内给学生展现大量的信息。

“热学”教学中的难点主要是微观理论比较抽象以及统计规律不好理解，为了解决这些问题，我们充分利用多媒体课件，应用图形、动画、视频等技术再现热学教学中的微观世界,将无法演示的微观物理过程生动、形象地模拟出来，便于学生理解，也是作为演
示实验的补充。

计算机辅助教学还可以突破传统的热学教学的时间、空间的限制，可以全方位、立体化的展示复杂的热学过程和现象，充分调动学生课堂学习兴趣，提高课堂教学效率。

例如对于统计规律的讲解我们可以利用先进的计算机图形模拟技术进行动态演示，即可以演示统计规律的形成过程又可以给出形象的结果，此种形式比传统讲解学生更容易接受。

“热学”中一些原来难处理的内容现在通过现代化的教学手段已经变得易于处理而且更形象，既激发了学生的学习兴趣，又增强了学生对知识的理解。

但同时我们也充分认识到作为理科学生的专业基础课，多媒体教学只是一种辅助手段，只有将多媒体教学与传统教学方式结合起来，对不同的教学内容采取相应的教学方式，才能取得好的课堂教学效果。

6 结语
几年来，我们对热学课程课堂教学方法的多样性进行了探索和实践，但这只是热学教学改革的系统工程的起步，要使之真正适应现代社会的快速发展，培养出高素质的创新人才，还有很多工作需要我们热学教育工作者要做。

参考文献
[1]李椿，章立源，钱尚武. 热学（第二版）[m]. 北京：高等教育出版社,2008
[2]沈黄晋. 物理演示实验教程[m]. 北京:科学出版社,2009.
[3]秦允豪. 普通物理学教程热学（第二版）[m]. 北京：高等
教育出版社，2004。