热力学教学
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热力学教学范文第1篇
热力学统计物理学、电动力学、理论力学和量子力学是物理学专业四大理论课程，但是对于大部分学生来讲，他们除了对理论力学稍感兴趣外，对其他三大理论课都是从心理上带着恐惧的，觉得特别难理解。热力学和统计物理学是关于热现象理论的两个组成部分：热力学为宏观理论，而统计物理学则是微观理论。热力学和统计物理学与其他三门理论课之间有着紧密的联系，学好热力学和统计物理学掌握其学习方法及思维方式对于学习其他相关学科有着非常重要的意义。本文就是以自身教学实践为出发点，分析了在热力学统计物理学教学过程中遇到的问题，并且提出了自己的建议及解决问题的方法。
一、教学中遇到的问题
1.学生学习兴趣不足
热力学统计物理学在该校是在物理学本科专业大三的第一个学期开设的，对于这个时间段的大学生来讲，他们已经开始对毕业后自己的去向进行思考。在考虑就业压力及自身条件和家庭因素后，绝大部分学生选择的是毕业后就业，而只有少数学生选择继续考研究生。那些已经决定毕业后就业的大部分学生提不起对热力学统计物理学的兴趣，这门课也不足以引起他们足够的重视，在他们看来，毕业后他们不会再用到它，再加上这门课程相对于大学物理这种基础课有一定的难度，他们从心理上不愿意把时间用在与自己认为跟未来就业无关的课程上。其次是现在的“90后”大学生大多数为独生子女，心理依赖性强，除了少数打算考研的学生会在课前预习和课堂上做笔记外，大部分学生很少动笔。所以，如何激发学生学习热情，发挥其主动性是教师应该首要解决的问题。
2.数学基础薄弱
热力学和统计物理学这门课程中大部分用到高等数学中的知识，例如，某些复杂的积分要用到换元法或者是分步积分法，某些问题中要用到泰勒展开式，但是有些学生数学知识掌握不牢固，不能灵活地运用数学工具来解决热力学统计物理学中遇到的问题。
3.物理概念不清晰
热力学研究的是由大量微观粒子（分子或其他粒子）组成的宏观物质系统。同时热力学中某些知识点与高中时期讲过的热学部分知识点重合，所以大部分学生觉得理解起来相对容易些。而统计物理学理论是对物质的微观结构作出某些假设之后，应用统计物理学理论求得具体物质的特性，并且阐明产生这些特性的微观机理。大部分学生对物理概念理解不清晰、不透彻，比如，由大量全同近独立粒子组成的系统，粒子的微观状态数对于玻尔兹曼系统、玻色系统和费米系统的不同。
二、对热力学统计物理学教学方法提出的几点建议
1.教师应熟悉教材，深入研究
教师应该熟悉自己所教课程的教材，概念清晰，公式推导完整。并且应该在课下多看些关于热力学统计物理学方面的其他资料及网上的影像讲课视频，检查自身不足，深入研究，不能如蜻蜓点水般肤浅地理解知识点。
2.改变传统教学模式，提高学生主动性
现在的大学生已经不喜欢满堂灌、填鸭式的教学模式，所以教师应该适当调整自身的讲课方式，比如，可以将传统的板书和多媒体结合，一些重要的公式推导用板书细致讲解，一些比较容易理解的概念可以用幻灯放映带过即可，没必要在学生已经熟悉的简单的知识点上做冗长的陈述。另外对于师范类学生可以鼓励他们自己课下准备教案课件，一个学期抽出适当的课时给学生，让他们走上讲台。这样既锻炼了他们的心理素质，为他们日后做教师这一工作积累一定的经验。同时也激发了他们自身学习的积极性，他们必然会在课下认真看书，遇到困难会查阅相关资料或者与其他同学讨论，这也是对他们自主学习能力的一种很好的锻炼。
3.注重理论的应用及知识间的融会贯通
热力学统计物理学教师不应该只是为了完成教学任务在规定时间里将一本教材的理论知识原封不动地讲给学生，而是清楚知识之间的融会贯通，灵活运用已知的知识来引出未知的知识点。比如，在介绍均匀物质的热力学性质一节中麦克斯韦关系及四个基本方程时，可以将熵（S）、压强（P）、温度（T）及体积（V）分别用英文单词sun（太阳），peak（山峰），tree（树）及valley（山谷）表示，然后绘出一个圆（圆的上端为S，下端为T，左端为P，右端为V，箭头方向为从上到下，从左到右），可以用一个英文句子来记忆箭头的方向：The Sun is pouring down his rays upon the Tree，and the brook is flowing from the Peak to the Valley，然后利用基本方程及麦氏关系的记忆方法就可以轻松地掌握这两部分知识，这样既建立了英语与热力学统计物理学之间的联系，又激发了学生的学习兴趣。同时教师应该注意热力学统计物理学理论知识与实践应用之间的联系，比如，热力学熵的概念，完全可以将其拓展，有生物熵、信息熵、农业熵，还可以涉及熵与能量品质及社会的关系。
综上所述，提高教师自身素质，改变传统教学模式，激发学生学习主动性，注重理论与实践和热力学统计物理学课程与其他学科之间的联系，相信学生会对该课程更感兴趣，并且会提高分析、解决问题的能力。
参考文献：
[1]梁希侠.统计物理学[M].北京：科学出版社，2008.
[2]林宗涵.热力学与统计物理学[M].北京大学出版社，2007.
[3]汪志诚.热力学与统计物理[M].4版.北京：高等教育出版社，2003.
热力学教学范文第2篇
工程热力学课程的特点是理论性强、概念抽象，教学难度大。在缺少专业工程背景的情况下，学生在学习过程中普遍感觉较为困难，甚至茫然不知所云。如何使学生能够较好地掌握教学内容及热力学基本内容，是工程热力学课程教学的根本所在。在多年的教学过程中，我们发现在课堂教学中，除了需要借助优美的PPT多媒体课件来展示热力学过程，更需要激发学生学习热力学的兴趣，在引入一些工程实例的基础上，激励学生去思考，及时地与学生就教学内容进行讨论，促进学生对知识点的掌握和领悟。与常规教学方法相比，课堂教学不再是文字、公式的罗列，PPT动画的简单演示，而是把教学的核心放在启迪学生对热力学概念、原理的思考及把握上，使学生在学习课程内容的同时，熟悉热力学的系统内容、章节间的逻辑关系、基本原理等，形成对热力学的一种系统的总体的认识和把握，而不是零散地去背诵记忆一些片段。通过这种激励启发式的教学，使学生做到理论和实际工程案例的结合，从而使热力学知识很好地固化在学生的大脑中，并且达到灵活应用的目的。激励启发式教学，需要教师在课堂教学前充分准备，精心设计课堂教学内容的每个环节，围绕章节内容中的重点知识内容，设计问题及启发实例，并完成课堂互动讨论的教学组织，在此过程中需要教师饱含激情和较好的耐心，使学生在严肃活泼的氛围中掌握热力学的相关知识。
二、改进课堂教学PPT，增加工程实例
工程热力学作为一门专业基础课，与工程实际密切相关。在教学过程中，需要有很多的工程问题作为背景。以教科书为单一内容的PPT演示，并不能满足课堂学生学习的需要。为了提高学生学习热力学的兴趣及深入掌握热力学知识，迫切需要在传统课件中加入工程实例，利用多媒体技术全面展示热力学的工程应用，使学生在工程案例的演示中发现并体会工程热力学的重要性及美感。通过工程案例的学习，使课堂教学内容图文并茂，声像结合，使学生在多方位、立体化地形成认知并达到对热力学知识的理解、分析、记忆、掌握和应用。对于热力学工程案例，我们选取了真空做功、制冷循环，内燃机等工程机械作为实例，进行详细分析和讲授。工程案例的引入，将实际生活中与热力学相关的问题引入到教学中，用所学知识来解释工程问题，在讲解中让学生明白热力学知识可以解决本专业涉及的实际专业问题，从而实现“从理论中来，到实践中去”，实现对创新型人才的培养。
三、将工程热力学的学习融入大学生创新项目中
在创新型人才培养中，需要提升学生运用基础理论进行学术研究的能力和具有工程应用背景的有关开发、设计的能力。大学生创新项目的实施，有利于促进高校培养具有创新意识和能力的新型人才，促进高校探索并建立以科研活动为中心的教学模式，倡导以学生为主体的本科人才培养和研究性学习教学改革，充分调动学生主动学习的积极性、创新思维和创新意识，同时在项目实施中使学生逐渐掌握思考问题、解决问题的能力。结合大学生创新项目，结合建筑环境与能源应用工程的专业特点，在指导学生大创项目时，将热力学第一定律、热力学第二定律和卡诺定律应用其中，使学生明白能源利用的守恒性，以及如何提高热力循环的效率，减少不可逆损失，这些都成为学生应用所学知识来解决实际问题的一种锻炼。学生在科研项目中，深化了对热力学知识的认识，同时提高了自己思考问题、解决问题的能力。同时，鼓励学生积极参加各类挑战杯、建筑节能比赛、机械创新设计大赛等，通过这些竞赛活动进一步提升自己的创新能力。
四、改进课后作业完成形式，增加分析报告
工程热力学课程是一门实践性很强的课程，其中很多理论已用于工业过程。因此，在课后作业中，需要对传统布置练习题来检验教学成果的方式进行改进，增加一些实际工业循环的实例，让学生通过分析其所应用的原理，提交分析报告，并指出该工业过程效率提高的方式和途径，以这样的方式来激发学生学习的兴趣，提高学生理论联系实际的能力。同时，精选一些课后习题，通过详解的方式，激发学生的创新意识和解决问题的能力，进一步促进创新型人才的培养。创新是实现社会持续不断向前发展的原动力，也是培养和造就一大批素质过硬、勇于创新的新世纪人才，保证国家高速发展的有力保障。创新能力的培养来自于理论和课堂，更在于理论和课堂之外的亲身体会和具体的实践操作。
本文从工程热力学教学与工程实例结合，与科研活动结合，改进课堂教学组织模式和课后作业完成形式等方面，探讨了以培养创新型人才为目标下的工程热力学教学改革与实践，希望能够进一步提高工程热力学的教学质量和效果。
作者:高蓬辉 张东海 王义江 黄 炜 单位:中国矿业大学力学与建筑工程学院建筑环境与能源应用工程系
参考文献：
[1]岳丹婷,吕欣荣,李青.深化热工教学改革加强学生创新能力培养[J].2002,(4):86-88.
[2]谭羽非.突出专业特点改革工程热力学课程教学的研究与实践[J].高等建筑教育,2004,(13):39-43.
热力学教学范文第3篇
关键词：工程热力学；教学方法；教学手段；教学改革
作者简介：裘薇（1976-），女，浙江临安人，上海电力学院能源与环境工程学院，讲师；朱群志（1972-），男，浙江台州人，上海电力学院能源与环境工程学院，教授。（上海?200090）
基金项目：本文系上海市教育委员会重点课程建设项目（编号：20105302）的研究成果。
中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）21-0062-02
工程热力学是研究热能和其它形式能量（特别是机械能）相互转换规律以及提高能量转换效率的一门学科，是热能与动力工程专业的一门必修的主干专业基础课程，也是学生开始接触的第一门和热能工程有关的课程。工程热力学不仅为学生学习相关的专业课程提供必要的基础理论知识和基本技能，也为学生日后从事热能利用、热设计、热管理和热控制等方面的专业技术和科学研究工作打下必要的理论基础。
近几年，随着学校的不断发展，上海电力学院先后开设了“热动卓越工程师班”、“电厂自动控制”、“电厂测控”、“电厂核电”新专业和获得了“热能工程”硕士点的授予权。为了适应新时期人才培养及“085工程”的需要，教师除了继续承担“热动专业”的“工程热力学”教学任务外，还将面向“电专业”和研究生开设不同层次内容的工程热力学课程，因此，为了提高本课程的教学质量，有必要对“工程热力学”课程教学方法及手段开展更高层次的研究工作。
一、教学目标
根据专业人才培养的需要，“工程热力学”课程的教学目标是通过本课程的学习，应使学生掌握工程热力学的基本理论和基本知识，受到较强的基本技能训练，能正确进行热力过程和热力循环的分析和计算。教学方向定位于基础科学理论与工程实际之间的桥梁，着重培养学生应用基础知识解决工程实践问题的能力，为后续专业课的学习奠定坚实的理论基础。课程的特点是：将工程热力学作为一个整体来组织教学，并借助于现代教育手段、密切结合实验与专业课程，进行完整、系统的教学。
二、教学改革采取的措施
教学方法和教学手段的改革是服务于课程体系和教学内容的改革，它是实现教学目标的重要措施。”工程热力学”课程的逻辑性很强，各部分内容又交叉渗透，一环扣一环，而且概念抽象，是一门难教难学的课程，所以在教学的过程中，需要注意教学的方法和手段，使学生能较好又容易地理解教学内容。
1.教学方法的改革
（1）开展教学研讨活动，理解教学思路。通过开展多次教师试讲活动，对本课程的教学目标、教学要求、教学方法等有比较清楚的认识。教学目标要从学生专业课的学习以及职业发展的需求考虑。基础课不只是为后续课程服务，为专业的学习服务，更重要的是培养学生的科学素质和科学思维方式，提高他们分析问题和解决问题的科学研究能力，使学生眼光远、层次高、后劲足。教学上需要控制教学内容的难度。注意将教学内容及习题的难度控制在适当的水平，难度太大的习题，会过度加大学生的负担，不提倡作为作业而布置。教学中需要清楚讲述知识点产生的背景和来龙去脉，争取用一条主线将各章节的内容穿起来，避免对知识点的孤立讲授，避免学生孤立地理解知识。教学中需要介绍本学科在工业、民用及高新技术领域的一些应用实例，加深学生对基础知识的理解，使学生充分认识本门课程的重要性，提高学习的兴趣和积极性。
（2）注重学生应用能力和创新能力培养。在课程教学过程中注意理论联系实际，注重工程应用。以往学生反映“孤立系统熵增原理和作功能力损失”这部分内容抽象难懂。在教学中可举一个工程实例：大气环境温度为-10℃，为保持计算机房内20℃，需每小时向机房供热7500kJ。若采用三种方式供热：（1）电热器；（2）电动机带动热泵；（3）温度为80℃的热水供暖，让学生分析三种情况的熵增和作功能力损失。使用这种工程例子好处是：学生接触的概念和原理不再枯燥空洞，而是富有工程背景和实用价值，可以使学生加深对这部分内容的理解。同时从实例的比较中，学生自己也可领悟出一个道理：对能量应从量和质两方面综合评价，才能真正找到节能途径。
讲述教材内容和工程实践有机联系。例如：制冷循环的原理与制冷装置、冷藏库、家用空调、电冰箱的联系，湿空气的相关知识在空气调节、电厂冷却塔中的应用，郎肯循环与火力发电厂实际循环等。通过介绍这种内在联系，使课堂教学内容生动，帮助学生理解所学知识和原理在实际中运用。
改变以往全部由教师做习题点评的方式，请学生上讲台讲演自己的解题方法，其他同学评判和讨论。通过各抒己见，对比分析，最后达到“明辩是非”。教学实验表明：采用这种做法，激发了学生学习兴趣，学生的解题方法明显增多，有些学生的解题思路相当活跃。
鼓励同学撰写生活中应用工程热力学知识解决实际问题的小论文。指导学生关心身边的热力学现象，引导学生利用所学知识分析实际问题，鼓励学生构思的创新性。通过这一环节使学生充分理解热力学的方法，引起对相关领域的浓厚兴趣，加强对学生理论联系实际、提高科学素质，并且学生与老师互动、老师通过课外指导来因材施教。在2009年的试验过程中，绝大多数学生撰写了相关论文，达到了预期效果。
热力学教学范文第4篇
关键词：热力学统计物理；教学改革；教学实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）08-0105-02
《热力学与统计物理》属理论物理课程，是高等院校物理学专业本科学生在修完《热学》课程之后必修的一门基础理论课程，它对于后续课程的学习以及从事相关科研都具有重要的意义。《热力学与统计物理》语言严谨但枯燥，包含大量的公式和推导，教学中容易忽视科学思维训练和科学思想方法的培养。经过调查发现，大部分同学学完《热力学与统计物理》后，对涉及到的概念、规律和处理方法都感觉比较模糊，实际应用困难。在教学方法上，目前普遍采用的教学方法是老师推导公式，学生听讲，使学生整体感觉模糊。热力学是一大堆偏微商，偏来偏去；统计物理是这分布那分布。教师在讲台上讲的是口干舌燥，筋疲力尽，学生在台下却无精打采，昏昏欲睡。如何实现在教学中师生的互动，知识的传递、信息的交流和思维的碰撞在《热力学与统计物理》课堂教学中显得尤为重要。笔者在近几年的教学中，针对《热力与学统计物理》的现状进行了教学内容和教学方法的改革，在一定程度上调动了学生的学习兴趣和积极性，并收到了较好的效果。
一、教学内容改革
1.深化物理概念。由于《热力学与统计物理》教材中有很多理论的堆积和繁杂的推导过程，而对课程中蕴含的思维训练和科学思想、科学方法等内容很少涉及，在传统的教学中，大部分时间都是花在推导公式上，忽视了应用人才的培养。在《热力学统计物理》教学中，尽量做到从最普遍的基本原理出发，运用归纳、演绎的方法导出实验规律，然后培养学生运用物理理论解决一些典型实际问题的方法和能力。同时强调对物理概念和意义、物理意义的理解，简化数学推导，使学生形成较完整的物理学图像。
2.优化课程结构。根据《热力学与统计物理》和《热学》、《量子力学》、《固体物理》等课程的关系，尽量减少与《热学》、《固体物理》等相应课程内容的重复。例如对于热力学中的内容（如平衡态、温度、物态方程、热力学第一定律、功、热量与焓、理想气体、热力学第二定律、熵、卡诺定理等）和统计物理中的内容（如等概率原理、玻耳兹曼统计、能均分定理、麦克斯韦分布）与《热学》的重复率高，在教学时适量减少课时。例如德拜理论等内容可以放在《固体物理》中并且要重点讲授。通过教学内容的整合，提高了教学效率，优化了课程结构，缓解了授课学时和教学内容的矛盾，从而明确了课程的主线。
3.增加前沿知识。在讲授课本知识的同时，适当增加前沿内容。例如讲解获得低温的方法时，增加介绍3He、4He稀释致冷和激光致冷；对于非线性不可逆过程热力学，重点介绍耗散结构的概念和应用；补充相变中朗道连续相变理论和临界点附近涨落与关联的理论；增加介绍统计物理中玻色爱因斯坦凝聚的新进展；介绍朗之万方程在光学粘胶、多普勒致冷和磁光陷阱等方面的应用。通过增加前沿知识的学习和介绍，加深学生对基本内容的理解，开阔学生的视野，引起学生的兴趣并有利于科学思维的培养。
4.注重实践环节。在讲授理论知识课的同时，注重实践性教学环节和课程设计环节。由于《热力学与统计物理》是理论性很强的课程，在教学中往往重视理论教学而忽视实践环节，这不利于应用性人才的培养。需要在教学中增加实践性教学环节和课程设计环节。例如熵变的计算、铁磁—顺磁相变、粒子输运问题、平衡态的确定、半透薄等知识和问题，结合Ising模型，郎之万方程，Monte Carlo、Random Walking等计算方法，有针对性的进行课程设计。通过实践教学，既加深了学生对物理学过程、物理概念的理解，又锻炼了学生计算机程序设计能力，从而增强了学生解决实际问题的能力。
二、教学方法改革
1.对比法的应用。由于《热力学与统计物理》存在大量的物理意义相同或相近的物理概念、物理量、物理规律和处理方法等，通过增加对比让学生掌握该门课的主线，培养学生的科学思想和方法。例如对于内能、自由能、吉布斯函数、焓的概念；麦氏关系；熵、自由能、焓、吉布斯、内能等的各种判据和条件；微正则分布、正则分布、巨正则分布；玻尔兹曼统计、玻色统计、费米统计等内容，教学时主要讲授部分内容，引导学生对比分析物理概念和研究方法的区别和联系。通过对比教学，既加深了学生对基本感念、基本研究方法的理解，又能起到举一反三的教学效果。
2.互动式教学的应用。教学中适当地应用互动式的教学方法，改变以往课堂教学的传统模式。激发学生主动学习的积极性和自我学习的能力。在教学中，增加一些基本概念、定律和处理方法的讨论。例如讨论热力学温标和理想气体温标的异同点；讨论理想气体状态方程和焦耳定律的独立性；讨论分析热力学第二定律的微分表达式和热力学基本微分关系的不同之处；讨论熵的概念以及不可逆过程中熵变的计算方法比较。根据熵增原理讨论了宇宙的起源、宇宙的形成、宇宙的未来和宇宙的演化等。在相变中除了物体的固、液、气三相变化，讨论自然界还存在许许多多的相变现象，例如物质从金属变成超导体的超导相变；液态氦从正常液体变成超流体的λ相变；磁铁在居里温度从铁磁性变成顺磁性等。通过讨论进一步明确了概念、规律的适用条件和一般处理方法等，并在互动过程中逐步培养学生自学意识、参与意识、群体意识和问题意识，提高了学生的积极性和主动性。
三、其他方面工作
在《热力学与统计物理》教学中我们还进行了其他方面的改革和实践。在考核方面，采用闭卷考试、一页开卷、课程设计、论文等多种考核方式。为适应教学的需要，针对教学内容作了完整的习题解答和复习资料，并作为教材配套的教学参考书。在保证本学科的基本理论、基本知识和基本技能的全面性，以及在精选内容时注意知识的科学性和系统性的前提下，制作了图文并茂、引人入胜的课件。在课堂上运用多媒体，VCD、DVD，教学软件、音像制品等这种直观的、形象化的演示，有利于学生增强感性认识，便于理解和记忆。
四、结论
在教学改革的指导思想下，针对《热力与学统计物理》教学中存在的问题，进行了教学内容和教学方法等方面的改革和尝试。实践证明，这些改革和实践缓解了授课学时和教学内容的矛盾，增加了学生的学习兴趣，拓展了学生的知识面和自主实践课的空间，增强了学生解决实际问题的能力，从而有利于人才的培养。
参考文献：
[1]赵凯华，罗蔚茵.新概念物理教程：热学[M].北京：高等教育出版社，1998.
[2]林宗涵.热力学与统计物理学[M].北京：北京大学出版社，2007.
[3]汪志诚.热力学与统计物理学[M].北京：高等教育出版社，2003.
[4]汪志诚.热力学统计物理（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2008.
[5]苏汝铿.统计物理学（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2004.
[6]王竹溪.热力学（第二版）[M].北京：北京大学出版社，2005.
[7]梁希侠.统计热力学（第二版）[M].北京：科学出版社，2008.
热力学教学范文第5篇
关键词：教学改革；研究型教学；热力学统计物理
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）33-0121-02
一、引言
近年来，随着我国高等物理教育科学研究的开展，在课程结构和教学模式改革方面都取得了一定的进展，但在很多方面依然存在较多的问题。就热力学统计物理这门课程来说，这是一门研究热现象和热运动规律的学科，内容丰富、体系完整，是物理专业理论基础课程之一。由于这门课程理论性强，内容抽象，学生学习起来大都感到难以充分理解和熟练应用，因此学科教学面临着诸方面的困难。
当前热力学统计物理课程教学中主要存在三个问题。
首先，授课学时少和教学内容多是教学中的一个主要矛盾。物理专业的学生在学习热力学统计物理课程时，课时较少，但是教学内容和教学体系却基本不变，这对按时完成教学进度和保证良好的教学效果造成了一定的困难。
其次，教学形式的陈旧，很难使学生在学习中发挥主动性和积极性。热力学统计物理课程的语言严谨而枯燥，内容包含大量的公式和推导。传统的教学模式很难提高学生学习的兴趣，容易使学生感到疲劳从而产生厌烦的心理。而促使学生学习的动力仅仅是为了通过考核，拿到学分，学生并没有切实掌握所学知识，更谈不上实际应用。
第三，所学知识与前沿科技严重脱节。在教学中往往为了完成教学任务，很多内容仅局限于书本知识，而对于前沿知识的介绍甚少。学生通过学习，不能将所学知识与前沿物理研究联系起来，很多知识浮于表面，无法应用到当前的科学研究中，这对培养学生的科学素养、创新精神和创新能力都是一种限制。
对于以上教学中存在的普遍问题，这门课程的教学改革也引起了全国范围普通高校的高度重视。目前，在课程的体系、课程内容、教学方法和考核方式方面已经有了诸多积极的探索和研究[1-6]，本文拟针对以上问题，通过深入调查和教学一线的实践工作，开展热力学统计物理研究型教学模式的探索，为课程教学改革提供一些经验和积累。
二、热力学统计物理研究型教学的思考
（一）课程定位
热力学统计物理是一门研究热现象和热运动规律的学科，是四大物理理论基础课程之一。其课程内容丰富，包含热力学基本定律、熵增原理、相变理论、近独立粒子的三种分布和统计等重要的知识内容。课程的授课学习对象一般为物理专业本科生，他们具有了普通物理学力学、热学以及原子物理学多方面知识的积累，在知识体系上需要从宏观和微观上对热力学知识进一步加深了解。另外，伴随着知识体系的展开，课程内各种解决问题的方法如统计、平均、理想化、相图等为师生开展研究型学习提供了素材和案例。
（二）研究型学习
对于研究型教学到目前为止还没有一个明确的、统一的定义，而大家对研究型教学的认识也不尽相同[7]。有学者认为，研究型教学是以“真实的科学研究”活动为核心，学生在“从事科研任务”中学习知识的一种教学模式；还有学者认为，研究型教学是教师以课堂内容和学生已有的知识积累为基础，引导学生创造性地运用知识和能力，自主发现问题、解决问题的教学模式。
我们认为研究型教学不仅包括了以教师为主导、学生为主体开展的探究性学习的各种教学活动，还包括了课后学生的各种研究与创新活动，即包括了基于课堂的研究型教学模式、基于课题的研究型教学模式以及基于科研小论文的研究型教学模式，同时，在该模式教学过程中，基于问题的发现―探索―解决始终贯穿其中。对于热力学统计物理这门课程，我们通过对课程特点和学生实际情况的研究，进行了上述研究型教学模式的探索。其目的正是突破传统教学模式在热力学统计物理教学中的困境，在激发学生学习兴趣的基础上，培养学生的创新意识，提高学生的科学修养。
1.基于课堂的研究型教学模式。传统的课堂教学模式通常以灌输式为主，往往使学生在学习过程中养成依赖心理，缺乏学习的责任感，学习中处于被动状态，因此在课堂教学中必须在传统的基础上创新教学方法。由于课堂教学教授给学生的基本知识、基本技能是学生进行研究型学习的基础，所以传统课堂教学必不可少。结合课堂教学实践，我们采取降低传统课堂比例的方法来完成基本知识的传授。对于知识的讲解注意讲清知识的来龙去脉、辨析重点难点、简化推导过程、讲授基本思路。在完成传统课堂的同时，引入研究型学习课堂，我们采取基于问题学习（Problem-Based Learning PBL）的研究型问题教学模式。如：热力学部分，可以从常见现象出发，通过问题引导学生思考，使每一个基本原理都成为启发学生学习研究思路、培养研究兴趣的案例。如关于熵的学习，可以在学习之前，提出这样一个问题：物理学是研究自然科学和规律的，那么关于生物进化和宇宙演变，物理学是否也能在此发挥作用呢？在学习完熵的内容后，用熵的概念来讨论生命进化过程是怎么样的过程？上述的问题，既有趣味性，贴近生活，又能引发思考，使得课堂气氛活跃，学生们主动思考，积极探索，教学在轻松愉快的气氛中有效完成，可以说，某些章节的知识内容学习，只要能回答出一到两个问题，这部分内容就学习完成了。
2.基于课题的研究型教学模式。课堂之外的主动性学习对于大学本科的教育至关重要，而任课教师在课堂之外的主动学习引导作用同样不可忽视。另外，让学生利用课余课后的时间进行研究学习，也能为师生节余课堂时间，为有效解决教学课时少和授课内容多的矛盾提供方法。因此，我们提出了基于课题的研究型教学模式。该模式由教师引导，师生共同参与，由教师提出1个或者多个和课堂相关的小课题，学生们通常以3～5人为一个课题研究小组，每组选择承担一项课题。课题小组可以由一人担任小组长，在规定的时间内（1星期至1个月不等）完成。课题小组在完成任务后，可以采取小组汇报、小组互评、课题论文等多种形式完成结题并获得一定的课题完成分数。课题的难度由教师来给定，通常要求学生们在课堂学习的基础上，还需要一定的科研视野和学术深度，学生往往需要在图书馆和互联网上做必要的调研和学习，并加以讨论和总结才能完成任务。与课堂结合紧密且效果不错的课题有热力学第一/二定律的历史发展、永动机历史、焓的调查、熵和系统进化、熵和热寂说、熵的意义及拓展应用、相图分析调研、等概率原理分析、玻尔兹曼分布和玻色以及费米分布的区别和联系、麦克斯韦速度分布实验调查研究等等。
（三）研究型教学模式考核方式的变革
区别于传统的试卷考核打分模式，以研究型教学模式为主导的课程教学的考核方式也需要相应的进行变化革新。对于热力学统计物理这门课程来说，熟悉该课程的基本认识、了解研究的方法、得到思维方式的锻炼比记牢几个公式，学会一些理论推导更重要。因此，我们改变单一的课程考核打分考核方法，研究出课题打分法、课程论文打分法、课堂讨论表现打分法、期末考核打分法四种方式综合的打分方法。按照学院和学生的接受认可度，期末考核打分法比例降低至50%甚至以下，而课题和论文表现、课堂讨论的表现三种综合平均后，其在总评成绩中的比例占据50%或者更多。这样的考核方式，不再呆板单一，强调了学生的学习主动性，提高了学习参与度，也锻炼了学生多方面的能力，更容易为学生所接受。
三、结束语
本文结合教学实践，积极探索了热力学与统计物理学教学中的研究型教学模式，提出了基于课堂的问题研究型教学模式以及基于课题和科研论文的课后研究型教学模式，并相应地提出了该课程多种考核相结合的考核方式。该教学模式立足传统教学模式，并加以创新，在高效完成教学任务的同时，缓解了授课学时不足与教学内容繁多的矛盾，调动了学生在学习过程中的主体作用，在夯实基础知识和掌握基本方法的基础上，有效激发学生的创新热情，培养学生的创造精神。
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