材料物理專業(yè)的熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理課程教學(xué)改革研究

1、材料物理專業(yè)的熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理課程教學(xué)改革研究 本文檔格式為WORD,感謝你的閱讀。 摘 要：本文基于材料物理專業(yè)的特點(diǎn)，提出了熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理課程教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法和考核方式等方面的改革內(nèi)容和實(shí)施辦法。經(jīng)過三年的教學(xué)實(shí)踐，收到良好的教學(xué)效果。 關(guān)鍵詞：熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 考核方式 材料物理專業(yè) G642.0 A 1672-3791（2014）07（c）-0170-02 材料物理專業(yè)是材料科學(xué)與物理學(xué)的一個(gè)交叉學(xué)科，專業(yè)特點(diǎn)要求在課程設(shè)置上既有材料科學(xué)方面的課程又要有物理類課程。安徽工業(yè)大學(xué)材料物理專業(yè)于2003年開始進(jìn)行籌劃建設(shè)，2005年實(shí)現(xiàn)了首次招生。經(jīng)過幾年的探索、規(guī)

2、劃和實(shí)踐，基本完成了專業(yè)定位和課程體系設(shè)置1，正逐步完善專業(yè)建設(shè)?，F(xiàn)階段，保留了量子力學(xué)，熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理（以下簡(jiǎn)稱熱統(tǒng)）和固體物理學(xué)作為本專業(yè)的物理類必修課程。其中，熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，無論對(duì)后續(xù)的物理類還是材料類課程的學(xué)習(xí)都起到承上啟下的知識(shí)連接作用。本課程的設(shè)置目的使學(xué)生能夠熟練掌握熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基本原理和研究方法，逐步建立分析微觀世界的思路和方法，訓(xùn)練學(xué)生嚴(yán)格的邏輯思維能力，培養(yǎng)演繹推理能力，提高解決具體問題的能力。 1 熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理課程教學(xué)中存在的主要問題 熱統(tǒng)課程內(nèi)容由熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理兩部分組成。其中，熱力學(xué)是研究熱現(xiàn)象的宏觀理論，它從若干經(jīng)驗(yàn)定律出發(fā)，

3、通過嚴(yán)密的邏輯演繹方法，最終給出系統(tǒng)的宏觀熱性質(zhì)；而統(tǒng)計(jì)物理則是研究熱現(xiàn)象的微觀理論，它從微觀粒子的力學(xué)規(guī)律出發(fā)，加上統(tǒng)計(jì)假設(shè)，獲得系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)。從內(nèi)容上來看，熱統(tǒng)課程的理論性強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容繁雜。尤其，在當(dāng)前高校推行素質(zhì)教育和培養(yǎng)應(yīng)用型人才的指導(dǎo)下，基礎(chǔ)理論課課程教學(xué)學(xué)時(shí)均有不同程度的壓縮。我校熱統(tǒng)課程安排為40個(gè)學(xué)時(shí)，由此帶來了教學(xué)學(xué)識(shí)少和教學(xué)內(nèi)容多的嚴(yán)重矛盾。我們根據(jù)我校材料物理專業(yè)特色方向和后續(xù)課程，在熱統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容上做出了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 現(xiàn)行的熱統(tǒng)教材理論性強(qiáng)，較適合理科生使用，缺乏較合適的工科材料類學(xué)生使用的熱統(tǒng)教材。在組織教學(xué)中，我們以汪志誠(chéng)編寫的熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理（第四版）作為主要參考教

4、材2，同時(shí)綜合了多本經(jīng)典教材，如：胡承正編著的熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)，包景東編著的熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理簡(jiǎn)明教程等34。根據(jù)我校材料物理專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特色方向，本著“先進(jìn)、有效、有用”的原則，對(duì)熱統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該進(jìn)行認(rèn)真清理與重構(gòu)，形成適合本校實(shí)際的課程講義。 在教學(xué)方法和考核方式上也應(yīng)根據(jù)我校實(shí)際進(jìn)行相應(yīng)的改革。熱統(tǒng)課程是一個(gè)理論性強(qiáng)的課程，其中的物理概念抽象，物理公式繁雜。安徽工業(yè)大學(xué)材料物理專業(yè)是在工科背景下成立并發(fā)展起來的，學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，在學(xué)習(xí)的過程中會(huì)有些吃力。長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐告訴我們，如果采取傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法，只能使熱統(tǒng)課堂教學(xué)枯燥無味，學(xué)生被動(dòng)的接受知識(shí)，失去了學(xué)習(xí)興趣

5、，甚至對(duì)后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)產(chǎn)生抵觸情緒。另外，傳統(tǒng)的閉卷考試常造成學(xué)生不重視平時(shí)的學(xué)習(xí)過程，期末復(fù)習(xí)只看教學(xué)課件，期待老師劃重點(diǎn)，搞突擊記憶。 針對(duì)上述現(xiàn)狀，我們嘗試著進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法和考核方式的改革和實(shí)踐。 2 教學(xué)內(nèi)容的改革 2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容 熱統(tǒng)課程的熱力學(xué)部分與先修課程，如大學(xué)物理、物理化學(xué)和工程化學(xué)基礎(chǔ)的部分內(nèi)容重復(fù)率較高。我們?cè)诔浞至私獗緦I(yè)學(xué)生的先修課程和后續(xù)課程的教學(xué)內(nèi)容后，對(duì)與其他課程有交叉重疊的部分進(jìn)行了壓縮和刪減。比如：熱力學(xué)部分的熱力學(xué)基本定律，熱力學(xué)函數(shù)，化學(xué)平衡條件，理想氣體的化學(xué)平衡等都在先修課程里面作為重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講授的。在實(shí)際教學(xué)時(shí)，只作復(fù)習(xí)性的簡(jiǎn)述

6、或以學(xué)生自學(xué)的方式完成。但為保證熱力學(xué)基本概念與規(guī)律的嚴(yán)格性與系統(tǒng)性，對(duì)重要的基本概念和定律還是進(jìn)行重點(diǎn)講解。通過這樣的調(diào)整，節(jié)省了熱力學(xué)部分的教學(xué)學(xué)時(shí)，加大了統(tǒng)計(jì)物理部分的學(xué)時(shí)講授。統(tǒng)計(jì)物理是從宏觀系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)入手，從內(nèi)容上與量子力學(xué)和固體物理課程聯(lián)系緊密，也為后續(xù)的計(jì)算材料學(xué)課程，甚至可為本科畢業(yè)論文工作提供前期的知識(shí)準(zhǔn)備。在統(tǒng)計(jì)物理教學(xué)部分，將在先修課程中學(xué)習(xí)過的麥克斯韋速度分布率和能均分定理略講；固體的熱容量的德拜理論是固體物理課程的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，在熱統(tǒng)教學(xué)中，這部分只簡(jiǎn)單提及。經(jīng)過這樣的教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化后，節(jié)省了課時(shí)，加強(qiáng)了課程之間的聯(lián)系，提高了教學(xué)效率。 2.2 適當(dāng)引入材料學(xué)科前沿

7、內(nèi)容 創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求課程內(nèi)容要體現(xiàn)先進(jìn)性和現(xiàn)代化。通過合理的補(bǔ)充與熱統(tǒng)課程相關(guān)的材料學(xué)和物理學(xué)最新的學(xué)術(shù)成就與進(jìn)展，有意識(shí)的突出課程的廣度，豐富和具體化基本理論內(nèi)容。增加學(xué)科前沿內(nèi)容，我們從兩個(gè)方面進(jìn)行。一方面是在講授基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)，引入與該知識(shí)密切相關(guān)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展的介紹。例如：在對(duì)溫度和溫標(biāo)作復(fù)習(xí)簡(jiǎn)述的時(shí)候，介紹測(cè)溫儀表和測(cè)溫技術(shù)。電阻溫度計(jì)，熱電偶測(cè)溫技術(shù)，紅外測(cè)溫技術(shù)等在后續(xù)的材料類課程學(xué)習(xí)，課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)及畢業(yè)論文工作是非常重要的一部分。在講授氣體的節(jié)流和膨脹過程一節(jié)時(shí)，介紹了獲得低溫的技術(shù)，以及與低溫有關(guān)的材料性能的變化，超導(dǎo)電現(xiàn)象的發(fā)展歷史及科研現(xiàn)狀等；在講授單元系的相

8、變時(shí)，加強(qiáng)了對(duì)二級(jí)相變和臨界現(xiàn)象的講授，介紹了磁性材料，超導(dǎo)材料，超流體等方面的最新研究進(jìn)展；在統(tǒng)計(jì)物理部分，介紹玻色-愛因斯坦凝聚的新進(jìn)展，講授統(tǒng)計(jì)物理部分的金屬中的自由電子時(shí)，適當(dāng)介紹計(jì)算材料學(xué)和計(jì)算物理方面的研究現(xiàn)狀等。另一方面是通過鼓勵(lì)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)聽取相關(guān)的學(xué)術(shù)報(bào)告，或者觀看相關(guān)報(bào)告的視頻。通過前沿知識(shí)的適當(dāng)引進(jìn)，開闊了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)和科研興趣，獲得了較好的教學(xué)效果。 2.3 注重理論聯(lián)系實(shí)際 材料類專業(yè)是應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)，要求熱統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容要體現(xiàn)實(shí)用性，加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系。我們鼓勵(lì)學(xué)生通過本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃（SRTP）和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃的方式參與相關(guān)教師的課題研究，或

9、者開設(shè)課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)。如在講授相變的章節(jié)時(shí)，為了讓學(xué)生加深對(duì)二級(jí)相變的理解，開設(shè)了高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)，巨磁電阻材料的相變實(shí)驗(yàn)等。組織學(xué)生參觀學(xué)校相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室，如參觀計(jì)算材料實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生了解相圖的理論計(jì)算方法，第一性原理計(jì)算及材料設(shè)計(jì)方法。經(jīng)過這樣的訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)物理概念有了深入的理解，提高學(xué)生的應(yīng)用能力，研究能力和創(chuàng)新能力。 3 教學(xué)方法和考核方式的改革 3.1 學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo) 在組織課堂教學(xué)時(shí)，認(rèn)真貫徹以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)思想，加強(qiáng)師生互動(dòng)，爭(zhēng)取使學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)探索知識(shí)。在課前，給學(xué)生預(yù)留思考題進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，讓學(xué)生帶著問題去聽課，做到有的放矢。在組織教學(xué)時(shí)，對(duì)重

10、點(diǎn)章節(jié)進(jìn)行精講，適時(shí)開展物理基本概念和基本問題的討論，啟發(fā)學(xué)生思考和推理。對(duì)相對(duì)容易理解的章節(jié)組織學(xué)生自學(xué)，或者制作成ppt課件，在課堂上講解，教師在做總結(jié)式講授。課后，要求學(xué)生獨(dú)立完成作業(yè)和習(xí)題，以期加深對(duì)基本概念的理解和應(yīng)用。 3.2 重物理思想 簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)推導(dǎo) 在組織教學(xué)的過程中，重點(diǎn)講解基本概念，突出物理思想。借助于多媒體教學(xué)，對(duì)于較抽象、難理解的概念和原理，可通過制作圖文并茂的課件，或者觀看相關(guān)視頻的方式，使抽象的概念形象化，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。適當(dāng)補(bǔ)充基本概念辨析題和思考題以促進(jìn)學(xué)生對(duì)基本概念的深入理解和掌握。對(duì)于必要的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，使用板書的方式進(jìn)行詳解和推導(dǎo)，留給學(xué)生足夠的時(shí)間思考并

11、跟上教師的思路。 3.3 考核方式的改革 考核是教學(xué)過程的主要環(huán)節(jié)之一，應(yīng)具有實(shí)用性和針對(duì)性，并能體現(xiàn)學(xué)生的綜合素質(zhì)。我們?cè)诳己朔矫?，加大了平時(shí)成績(jī)的比例，增加了課堂回答問題，課堂討論，撰寫科研小論文等環(huán)節(jié)的考核。在期末的閉卷考試中，減少死記硬背的概念題和公式，把考核重點(diǎn)放在學(xué)生對(duì)基本物理概念的理解和基本理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用上。 4 實(shí)踐效果 在教學(xué)實(shí)踐中逐步形成了適合我校材料物理專業(yè)實(shí)際的熱統(tǒng)課程講義。實(shí)踐證明，改革措施在緩解授課學(xué)時(shí)與教學(xué)內(nèi)容的矛盾，拓寬學(xué)生知識(shí)面等方面效果顯著。尤其，熱統(tǒng)課程作為材料物理專業(yè)的前期先修基礎(chǔ)課，對(duì)后續(xù)的課程學(xué)習(xí)起著承上啟下的重要作用。通過上述的教學(xué)改革后，學(xué)生

12、的學(xué)習(xí)積極性大大提高，熱愛本專業(yè)的學(xué)習(xí)，踴躍參加SRTP和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的計(jì)劃，甚至部分同學(xué)提前加入教師團(tuán)隊(duì)的課題組，對(duì)未來的工作或者繼續(xù)深造充滿信心。 參考文獻(xiàn) 1 方道來，童六牛，夏愛林，等.材料物理專業(yè)定位及課程體系設(shè)置的探索J.安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2011（23）：104-105. 2 汪志誠(chéng).熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理M.北京：高等教育出版社，2010. 3 胡承正.熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)M.北京：科學(xué)出版社，2009. 4 包景東.熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理簡(jiǎn)明教程M.北京：高等教育出版社，2011. 文檔資料：材料物理專業(yè)的熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理課程教學(xué)改革研究 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費(fèi)閱讀及下載閱讀相關(guān)文檔:計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新 高職英語(yǔ)聽說課的中外教師合作教學(xué)研究 項(xiàng)目教學(xué)法在車工工藝與技能訓(xùn)練課程中的應(yīng)用 高校卓越中學(xué)數(shù)學(xué)教師人才培養(yǎng)模式的探索 中職語(yǔ)文教學(xué)如何為學(xué)生終身發(fā)展奠基 以個(gè)體心理體驗(yàn)的視角解析當(dāng)前的親子關(guān)系 違反合作原則視角下破產(chǎn)姐妹的言語(yǔ)幽默分析 鐵畫文化翻譯圖式研究 如何做好書庫(kù)管理與讀者服務(wù)工作 如何讓課堂簡(jiǎn)潔、高效、思緒飛揚(yáng) 跨文化交際中的語(yǔ)用失