创新视域下的热力学与统计物理学教学实践探索

摘 要 热力学与统计物理学是物理学及相关专业的一门重要理论课，具有理论抽象、数学基础要求高、教学难度大等特点。基于创新能力培养的要求，在热力学与统计物理学教学中突出问题导向、突出科学方法教学、运用信息技术并参透人文教育，优化教学活动，突破教师难教，学生难学的状态，使学生创新能力得到提高。

关键词 问题导向 方法教学 人文教育 创新

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.06.058

Abstract Thermodynamics and statistical physics is an important theoretical course in physics and related majors. It has the characteristics of theoretical abstraction， high requirements of mathematics foundation， and great difficulty in teaching. Based on the requirements for training innovation ability， in the process of teaching thermodynamics and statistical physics the problem-oriented and scientific teaching method is highlighted. And information technology is used as humanistic education is penetrated， optimizing the teaching activities and breaking the difficulty of teaching and learning so as to improve students’ innovation ability.

Key words problem-oriented； teaching method； humanity education； innovation

0 引言

创新是民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。创新的关键在人才，人才的成长靠教育。变革教学理念与方法，促进学生深度学习，强化科学素养，是当下培养创新型人才的有效途径。

1 突出问题导向，培养学生自主学习能力

在学生已具备热学及高等数学基础知识的前提下，教师通过对生活与工程中的一些与热现象或热统问题有关的现象进行分析凝炼，设计一套隐含教学目标要求的问题链，在课前让学生带着问题阅读教材和指定的资料，阅读过程中通过积极思考，自主完成学习任务；在课堂上由老师根据学生自主学习情况，引导学生开展讨论，进行归纳和总结；涉及理论推导的问题，教师给出要使用的数学工具，并说明工具的用途及使用方法，学生自己选择工具并尝试使用，通过学生和教师的互动，在做中学，在合作探究中完成数学推导。需进一步作出推论的，可再给出问题，让学生自主选择工具来完成。推论过程中学生遇到的难点，教师通过引导、启发，由学生自主探索解决，学生在分析、归纳、综合“旧”知识的过程中探索出“新”知识。比如，理想气体的内能和热容量一节中，可以不从自由度及配分函数的计算出发，而从实验曲线出发，让学生观察不同温度区间曲线的特点，再分析为什么是这样的结果，猜测数学模型及相应的函数，最后得出有关自由度及配分函数的问题。通过对结论进一步提问，又可获得不同分子或原子构成的气体系统的情况。

大学出版社，2011.3.

④ 热力学·统计物理（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2008.12.

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