“热学”与“热力学统计物理”课程整合探索

1、“热学与“热力学统计物理课程整合探究热学与热力学统计物理课程整合探究热学与热力学统计物理以下简称热统课程是物理学专业必修的两门主干课程，两者承前启后，存在着亲密关系。在高等教育改革不断推进的今天，怎样整合两门课程，优化设置，以到达高效的教与论文联盟.Ll.学的目的，是我们面临和必须考虑的问题。一、整合的必要性党的十六届六中全会通过的?中共中央关于构建社会主义和谐社会假设干重大问题的决定?中强调指出：保持高等院校招生合理增长，要注重增强学生的理论才能、创造才能和就业才能、创业才能，这为我国高等教育人才培养提出了明确的目的，也为高等教育改革与开展指明了方向。为不断深化高等教育教学改革，全面进步高等

2、教育质量，2022年2月17日?教育部关于进一步深化本科教学改革全面进步教学质量的假设干意见?又指出：推进人才培养形式和机制改革，着力培养学生创新精神和创新才能。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，完善学生的知识构造，促进学生个性开展。因此，怎样降低必修课比例、加大选修课比例、减少课堂讲授时数、重视理论教学环节、进步学生理论才能，已是摆在我们面前的高教改革的实际问题。在此形势下，作为物理学专业两门主干课程的热学与热统，既承前启后又互相浸透，在保质保量的前提下进展整合优化，以获得最大的

3、教学效益已势在必行。二、整合的可能性热学与热统内容的重复性可见，热学与热统课程之间存在着内容重复性建立的缺乏，这样不仅浪费大量的时间去讲解一样的内容，而且使学消费生厌烦的心理，不利于学生的学习。同时，在这种课程内容设置下，学生的选修课时和理论教学课时将难于得到保障。在新的形势下，不但要求热学与热统课程课时的减少和许多非专业但适用性课程的开设，还要让学生全面而又系统地学习热学与热统的根本思想、研究方法以及当今学科前沿技术。所以，通过对两课程重复内容的整合，节约出近1/3课时，是新时期下热学和热统课程教学改革的重要手段之一。三、整合应遵循的原那么1.热学与热统整合后的体系必须保持原有知识构造的完好

4、性。内容上要保证基储承前启后、连接顺论文联盟.Ll.畅、由浅入深。课程从热力学、统计物理两方面入手，系统讨论热力学的根本定律，引入热力学函数，研究物质的热性质，并运用统计方法，讨论不同系统所遵循不同的统计规律，用求系统平均值的方法来研究详细系统的热力学性质。2.热学与热统整合后的内容体系要符合教学规律。即教材内容编排必须遵循学生掌握的理论根底知识、认知规律和老师教学方便性，合理地处理好各知识点的先后首次位置。按整合后的内容体系施行教学，既要表达教学的根本内容，又要使学生懂得解决热物理学问题的方法：透过普通物理的现象唯象理论，培养学生由感性到理性的分析问题的方法，懂得由宏观到微观世界的转变，即透

5、过现象看本质；通过统计物理理论的学习和训练，培养学生由理性到感性的考虑问题的策略，即通过本质预测现象。这种由唯象到唯理，由宏观到微观的内容编排，也比拟符合学生的认识层次，有利于学生学习和进步热物理学理论。3.热学与热统整合后的内容在一定程度上要表达学科的开展前沿。随着科技的不断进步及经济的飞速开展，热物理理论在不同的领域发挥着越来越重要的作用，同时也产生新的课题和要求。所以应在教材中适当融入学科的前沿和热点问题，使学生与时俱进。这样既能培养和进步学生的创新意识，又为今后学生在科研部门工作或是进一步深造奠定扎实的基矗4.热学与热统的整合要有利于高等教育改革和开展新形势下的人才培养。即整合后的内容

6、和教学要有利于培养学生创新精神和创新才能，有利于增强学生的理论才能、创造才能和就业才能、创业才能，为学生今后的就业和深造开展打好基矗这是新时代对物理学专业学生的要求，也是物理学专业学生适应高新技术开展的需要。四、整合方法适当地削减热力学削减后约占热统总内容的1/4内容，主要讲授统计物理的理论和简单应用约占整个内容的3/4。关于热力学的根本定律和有关概念，在普通物理的热学分子物理学中已作过较详尽的讨论，因此不作更多的介绍。对于研究宏观热现象所需要的热力学根本公式，没有将它们作为经历规律，而是用统计物理的理论导出。在热学中已讨论较多的麦玻分布最可几分布也尽量不再重复，只将它作为系综理论的结果讨论。

7、这样，还可以更好地理解宏观理论与微观理论的关系，使认识上一个层次。采用这种体系，目的在于有效地防止相继课程在内容上过多的重复，在削减学时的前提下，能有相对充足的时间介绍统计物理的较新应用，增加本课程的先进性与适用性，以进步教学效益。同时，减少重复性还可以防止产生厌学情绪，激发学生的学习兴趣和积极性，进步学习效率。整合方法一：热学与热统课程独立教学。在教学过程中，采用两本教材教学，对一样、重复的内容合二为一进展教学。教学内容的组织方式是从宏观热现象入手，通过适宜的实验定律、逻辑演绎推理，从微观深化，建立模型，应用统计物理学的理论，分析详细物质的宏观特性。从知识构造来看，注重根底知识和根本应用，兼

8、顾新知识、前沿问题的介绍。在详细的教学过程中，注意表达对学生严格逻辑思维的训练，演绎推理才能的培养，给学生以构建物理模型的体验，解决问题的理论。这样组织内容的目的是突出理论物理的特征，热学与热统课程既合理分工，又妥善衔接，防止重复，杜绝繁冗，削减学时，充实内容，进步教学效率，增加课程的先进性和适用性。而且，学生受到良好的理论训练，对统计物理有系统的理解，能纯熟运用热物理理论解决实际问题，进一步掌握学习新知识的方法，整体上融会贯穿，深化理解热现象这一理论的本质及其研究方法和前沿。整合方法二：热学与热统整合成热物理学。把热学和热统课程二合一成热物理学，根据教学要求和学生的认知过程，设计的教学内容有

9、：热学局部包括热学科学史、经典热学、热学最新动态、高新科技的热学根底和热学在新科技中的应用。热统局部主要是以系综理论为主线，融宏观与微观理论于一体。立足于微观量子理论，从一个根本假设等几率原理入手，循序渐进地说明统计物理的根本理论。同时，运用统计物理的理论导出热力学根本定律，给出统计物理概念与宏观现象的对应，从而将热现象的宏观理论与微观理论有机地交融于一体。鉴于量子论在当今世界早已被广泛理解，统计物理的概念理应建立在量子力学根底之上。至于经典统计物理，那么仅作为量子统计物理的极限进展讨论。本体系力求使学生比拟系统、准确地掌握统计物理的根本概念，找到对统计物理的感觉，全面、灵敏地运用热物理理论解

10、决实际问题，并为进一步学习更深的知识和理解物理学的最新成果奠定较为扎实的基矗其授课方式为两个学期连续开课，其目录如下表所示。论文联盟.Ll.本体系虽然大量削减了纯粹热力学的内容，但并不削弱对于热力学理论运用的训练。为使学生更好地掌握热物理的宏观理论，我们仍用足够的篇幅讨论平衡态的热力学性质，介绍研究相平衡、化学平衡等问题的热力学理论，并附有一定数量的习题。此外，同其他体系一样，也注意了将教学难点适当分散。例如，一般认为，系综理论是统计物理中的核心也是最为抽象的内容。对于三种典型的统计系综，我们没有集中讨论，而是遵循由表及里、由浅入深、循序渐进的认识规律，分散在章节穿插介绍。这样，就将抽象的理论难点分散开了。与此同时，也将各系综适用的热力学系统及性质作相应的讨论。宏观与微观的交织，一定程度上防止了学习的枯燥无味。五、结论热学热统作为根底专业物理论文联盟.Ll.学专业的两门主干课程，传统的教学内容、方法、形式已经不能适应新形势下人才的培养需求，必须在稳定知识构造的前提下大胆进展教学改革，选用新型教材，启用新的教学形式，把科