热力学与统计物理教学改革初探

摘 要：本文结合热力学统计物理的教学现状，在缓解授课学时与教学内容的矛盾以及改善学生被动学习状态等方面提出了教学方式和考试方式等具体的改革措施。

关键词：热力学统计物理 教学改革 教学方式 考试方式

中图分类号：O414-4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0187-02

热力学与统计物理学是研究热运动规律的学科[1]。《量子力学》和《半导体物理》等许多领域需要热力学和统计物理作为基础理论。本课程的主要目的是使学生掌握热力学和统计物理的基本理论、这些理论的实际应用、国际上最先进的科研动态，及解决不了的难题；培养学生科学的学习态度和方法；培养学生独立分析和解决问题的能力。

目前的教学模式中，存在着一些问题。学生大多处于被动的学习状态，对课程缺乏兴趣感，更缺少主动参与的意识。考试的方式基本上是一张试卷定成绩。这样的教学方式和考试方式会带来一些弊端，如学生只是应付考试，把学到的东西死记硬背出来，学到的知识考完就忘了，不知道知识的真正用处。因此，教学方式和考试方式的改革必须引起我们的高度重视。本论文通过深入的调查和教学实践工作对教学方法和考试方式的改革方面进行探讨[2]。

1 讨论式教学方式

在平时的教学过程中适当地加入讨论式教学方式。

（1）课堂中引入讨论式教学方式。在平常的课堂中，讨论式教学方式可以调动学生学习的积极性和主动性。例如讲述某一个现象之后，先让学生讨论该现象的原理是什么，往往是学生会有很多种结论，而有一些结论非常有创意，可以开拓学生的视野。再例如在做习题时，让几个学生同时到黑板上写出自己的做题思路，让学生发挥自己的思维探讨不同的做法，这时会出现许多做法，有些非常有创意，有些是行不通的。但通过讨论对解决问题的思路清晰起来，不但使学生对教学内容有了较深入的了解，而且大大提高了学习的自信心。

（2）小结中引入讨论式教学方式。在某一章内容结束之后，在的应用方面和国际科研动向方面做一次讨论，使学生通过基础理论的学习之后，通过上网查阅信息和自己的思考以及相互讨论，对这部分内容做一总结。例如：在第一章热学基本规律结束之后，作一次本章内容应用的讨论课，学生通过上网查询及对本章内容反复思考，在讨论课上进行讨论，可以给出讨论的提纲：如是否可以将孤立系统的熵增原理应用到宇宙中？由热机效率理论联系到冲程热机等。这些信息会使学生感到非常兴奋和激动，憧憬着将来自己在这方面也有大有作为的时刻。同时也增强了学生学有所用的印象。

2 新的考试模式

把以往单一试卷形式的考试分成两部分，笔答部分和科研小论文部分。笔答部分主要考察学生基本理论的学习效果。科研小论文主要是将有关本课程知识点的小论文题目布置给大家，让学生自由选择自己感兴趣的课题。最后以完整论文的形式提交上来。这部分主要考察学生对课程内容的理解能力、收集信息的能力和表达能力。这样的改革能够转变学生原来的学习习惯，增强学习能力，进一步提高学生整体素质，为以后的学习和工作打下良好的基础。

3 利用多媒体教学

多媒体技术是以计算机为中心，把语音处理技术、图像处理技术、视听技术都集成在一起，而且把语音信号、图像信号先通过模数转换变成统一的数字信号，这样作以后，计算机就可以很方便地对它们进行存储、加工、控制、编辑、变换，还可以查询、检索。近年来，多媒体技术迅速发展，其应用已遍及国民经济与社会生活的各个角落，正在对人类的生产方式、工作方式乃至生活方式带来巨大的变革。因为多媒体具有图、文、声并茂甚至有活动影像这样的特点，具有许多对于教育、教学过程来说是特别宝贵的特性与功能，这些特性与功能是其他媒体所不具备或是不完全具备的。因此，多媒体技术对教学也产生了积极的效应，充分发挥多媒体教学的优势，对于培养学生的创造思维，具有重要作用。

在传统的教学过程中一切都是由教师决定。从教学内容、教学策略、教学方法、教学步骤甚至学生做的练习都是教师事先安排好的，学生只能被动地参与这个过程，即处于被灌输的状态。而在多媒体计算机这样的交互式学习环境中学生则可以按照自己的学习基础、学习兴趣来选择自己所要学习的内容，可以选择适合自己水平的练习，如果教学软件编得更好，连教学模式也可以选择，比如说，可以用个别化教学模式，也可以用协商讨论的模式。使计算机像学习伙伴一样和你进行讨论交流。也就是说，学生在这样的交互式学习环境中有了主动参与的可能，而不是一切都由教师安排好，学生只能被动接受。按认知学习理论的观点，人的认识不是外界刺激直接给予的，而是外界刺激与人的内部心理过程相互作用产生的，必须发挥学生的主动性、积极性，才能获得有效的认知，这种主动参与性就为学生的主动性、积极性的发挥创造了很好的条件。

人机交互、立即反馈是多媒体技术的显著特点，是任何其他媒体所没有的。多媒体计算机进一步把电视机所具有的视听合一功能与计算机的交互功能结合在一起，产生出一种新的图文并茂的、丰富多彩的人机交互方式，而且可以立即反馈。这样一种交互方式对于教学过程具有重要意义，它能够有效地激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的学习欲望，从而形成学习动机。交互性是多媒体计算机所独有的，正是因为这个特点使得多媒体计算机不仅是教学的手段方法，而且成为改变传统教学模式乃至教学思想的一个重要因素。

多媒体教学的优势体现在以下几个方面。

（1）直观性：能突破视觉的限制，多角度地观察对象，并能够突出要点，有助于概念的理解和方法的掌握。

（2）图文声像并茂：多角度调动学生的情绪、注意力和兴趣。

（3）动态性：有利于反映概念及过程，能有效地突破教学难点。

（4）交互性：学生有更多的参与，学习更为主动，并通过创造反思的环境，有利于学生形成新的认知结构。

（5）通过多媒体实验实现了对普通实验的扩充，并通过对真实情景的再现和模拟，培养学生的探索、创造能力。

（6）可重复性：有利于突破教学中的难点和克服遗忘。

（7）针对性：使针对不同层次学生的教学成为可能。

（8）大信息量、大容量性：节约了空间和时间，提高了教学效率。

多媒体教育技术飞速发展，教学过程中多媒体技术的运用越来越普遍。在学习多媒体、计算机技术的同时，我们应该关注教育理论的发展，随时用先进的教育理论来指导自己的多媒体教学，发挥多媒体教学的优势，从而提高热力学统计物理课程的教学质量。

4 结语

通过两年的热力学与统计物理课程教学实践和学生平时的学习效果来看，进行教学方法改革和考试方式改革是非常必要的。引入讨论式教学方式，改革以往的考试方式，充分利用多媒体教学手段是培养创新型人才的必经之路。

参考文献

[1] 汪志诚.热力学·统计物理[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2] 彭爱莲，辛修芳.物理专业热力学统计物理教学改革初探[J].科技信息，2009（30）.

[3] 洪文峰，刘玉梅，毕广吉.信息技术教育与多媒体课件制作[M].北京：北京理工大学出版社，2004.