浅谈大学《热学》课程教学

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1、浅谈大学《热学》课程教学摘要：经过几年的教学实践，针对大学本科物理专业的必修基础课程――热学，总结概括了课程的结构及特点，运用课程中的实例介绍了知识内容热学在19世纪便已发展成为一门比较完备的科学，随着人们对客观世界的了解深入，关于热学的知识也在不断扩展。热学是物理学科的一个重要组成部分，是研究与热现象有关的规律的科学。课程教学的目的是掌握热现象规律，了解热现象作为“大数”粒子无序运动的本质，为大学阶段其他课程的学习打好理论基础，是本科物理专业学生必修的一门专业基础课。我们使用的热学教材是经典的李椿等编著的《热学》教材，通过几年的教学实践，对热学课程的教学内容及教学方法做了

2、一系列的探索和总结。一、热学课程的结构及特点7热学课程的主要内容分为三大部分：宏观理论部分，称为热力学，是通过直接观察和实验测量，再用严密的逻辑推理方法总结出来的有关热现象的规律，研究的方法是宏观法，所得出的热力学基本定律是自然界中的普适规律，具有可靠性与普遍性，但是它只适用于粒子数很多的宏观系统、主要研究物质在平衡态下的性质、把物质看成为连续体，不考虑物质的微观结构，没有解释事物的微观本质；微观理论部分，称为统计物理学，是从物质内部的微观结构出发，即从物质分子、原子的运动及它们之间的相互作用出发，用统计的方法来研究系统的热学性质，它可以揭示热现象的微观本质，但由于它在数学

3、上遇到很大的困难，由此做出的简化假设（微观模型）后所得的理论结果与实验不能完全符合；物性学部分，即热学理论的应用，利用前两部分的理论说明物态的性质及其相互变化的规律，包括液体、固体、相变的基础理论[1]。前两部分是课程要求的重点，宏观部分学生掌握起来较容易，但统计物理学部分涉及到微观领域及统计的方法，理解起来较难一些。二、热学内容的表述方式关于内容的表述，不外乎有文字表述、数学表述及图像表述等，而在热学中这三种表述在一个概念中可能都会出现。比如说热力学第一定律的应用，涉及到四个等值过程，其中在这些过程中会有过程的图示，即P-V图，也会有能量的转换关系的描述，当然不同的能量也

4、可以由数学表达式表示出来。71.文字表述。科学内容的表达力求严谨，文字力求精确、简洁，例如，平衡态的定义，“孤立系统宏观性质不随时间变化的状态”，定义简洁明了，其中的关键词是“孤立”二字，也说明了平衡态的特性，如没有这二字，也就不能称其为平衡态了。另外，在热学的表述中，很多地方用到了否定的语言，体现最为明显的是热力学第二定律，涉及到的定律的两种表述，开尔文表述和克劳修斯表述都是用“不可能”这样否定的词开头叙述内容，之后两种表述的等效性的证明也同样采用了反证法，而不是直接证明。还可以用反证的方法证明两条绝热线不能相交、绝热线和等温线不能相交于两点等类似的题目。2.数学表述。对

5、于热力学中的概念，文字的描述要多一些，内容也很好理解，学生一般接受也较容易，但对于统计物理中的概念，文字就变得比较抽象，不好理解，所以在微观方面，相比文字，数学更直观、更容易理解记忆。相比于物理专业中的其他课程，热学中涉及到的式子并不是很多，学生也可以根据内容体系，用数学表述的形式把学习到的知识串接在一起，进行系统、有对比、有条理的学习。3.图像表述。在热学中也运用到了非常多的物理图像表述，相比于前两种表述，图像表述更形象、直观、容易理解。例如，在讲解气体分子按速率分布时，速率分布函数的概念较抽象，物理意义不好理解，但通过利用速率分布曲线图，从图中曲线的形状、曲线下包围的面

6、积、曲线的峰值对应的速率等方面可以充分理解分子按速率分布的物理意义，使抽象的问题变得形象生动。所以，可以通过作图，把物理概念、数学计算变得简单化，直观化。三、热学教学的方法7在热学课程教学中，怎样才能把学生认为枯燥的、难懂难记的知识内容变为有趣的、易于理解的内容呢？这就需要我们充分了解这门课程，注意每一个细节内容，把零散的看似不关联的内容整合起来，达到融会贯通、心中有数，这样讲给学生时才能有的放矢、游刃有余，学生学习的目标也会变得明确、理解透彻。在课程的讲解中，可采取以下几种教学方法。1.归纳总结的方法。教师在讲完每一部分后要对内容做一个总结，把重点内容用一条主线串连起来，

7、便于学生的理解和掌握。例如，在热力学第一定律这一部分，可以用几个字把这一部分的主要内容概括出来：一个定律、两个循环、三个物理量、四个过程，即热力学第一定律，热机循环和制冷循环，内能、功、热量三个物理量，等体、等压、等温、绝热四个过程。这样的总结使学生既了解了所学知识的重点，也更容易地掌握了所学的知识点。另外，在习题的讲解中，也应善于总结和归纳，学生在中学时习惯了大量的题目练习，即所谓的题海战术，通过熟练的做题来达到掌握知7识的目的。在大学的学习过程中，教师应引导学生如何去学习，怎么去做总结，怎样用最短的时间掌握最多