序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇熱力學(xué)教學(xué)范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

0 引言

在熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理中,引入的熱力學(xué)函數(shù)中,最基本的是物態(tài)方程、內(nèi)能和熵。其它熱力學(xué)函數(shù)均可由這三個(gè)基本函數(shù)導(dǎo)出。如果適當(dāng)選擇獨(dú)立變量,只要知道一個(gè)熱力學(xué)函數(shù),就可以通過求偏導(dǎo)數(shù)而求得均勻系統(tǒng)的全部熱力學(xué)函數(shù),從而把均勻系統(tǒng)的平衡性質(zhì)完全確定。那么,這樣的熱力學(xué)函數(shù)就稱為特征函數(shù),它是表征均勻系統(tǒng)的特性的。它們和熱力學(xué)系統(tǒng)的各種狀態(tài)參量和各個(gè)熱力學(xué)量之間有著千絲萬縷的聯(lián)系。一般來講這些聯(lián)系用熱力學(xué)基本方程來解決,而方程中涉及的有些函數(shù)和物理量,如:熵S、固體和液體的定容熱容量Cv等往往很難直接測(cè)定,為了間接測(cè)定這些函數(shù)和物理量,人們定義了很多輔助量,這些輔助量就是那些表征均勻系統(tǒng)的特性的特征函數(shù),如:內(nèi)能U、焓H、自由能F、吉布斯函數(shù)G等等,從而建立了相應(yīng)的熱力學(xué)微分方程。

筆者在北京師范大學(xué)做訪問學(xué)者的時(shí)候,曾聽到朱建陽(yáng)教授在教學(xué)中采用的熱力學(xué)標(biāo)尺和橢圓記憶法很有效,而熱力學(xué)量與偏導(dǎo)數(shù)間的關(guān)系和麥克斯韋關(guān)系的推導(dǎo),在傳統(tǒng)教材中較繁瑣,不便于學(xué)習(xí)和應(yīng)用,筆者在朱建陽(yáng)教授的教學(xué)中得到靈感并總結(jié)了自己長(zhǎng)期教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)還有更簡(jiǎn)單的記憶方法,在此通過四個(gè)方面給出總結(jié),謹(jǐn)供參考,以饗讀者和各位同仁。

一、熱力學(xué)特征函數(shù)的定義

一般來說,熱力學(xué)系統(tǒng)很復(fù)雜,表征其特性的特征函數(shù)也很多,這里只給大家介紹以下四個(gè)常用的特征函數(shù)。

內(nèi)能U:它是個(gè)基本特征函數(shù)。是系統(tǒng)中分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量總和的統(tǒng)計(jì)平均值。無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量包括分子的動(dòng)能和分子間相互作用的勢(shì)能以及分子內(nèi)部的振動(dòng)能量。

焓H:是個(gè)輔助物理量。等壓過程中系統(tǒng)從外界吸收的熱量等于狀態(tài)函數(shù)焓的增加值。其定義式為:H=U+PV。

自由能F:是個(gè)輔助物理量。在可逆等溫過程中,系統(tǒng)所做的功等于自由能的減少。即在不可逆等溫等容過程中,系統(tǒng)的自由能永不增加。其定義式為:F=U-TS。

吉布斯函數(shù)G:是個(gè)輔助物理量。在可逆等溫等壓過程中,系統(tǒng)所作的非膨脹功等于吉布斯函數(shù)的減少。即在不可逆等溫等壓過程中,系統(tǒng)的吉布斯函數(shù)永不增加。其定義式為:G=U-TS+PV。

上面的框圖就是朱教授教學(xué)用的熱力學(xué)標(biāo)尺,用來記憶特征函數(shù)定義式的,應(yīng)該配上語(yǔ)句我覺得更容易記憶:焓在最高填滿尺,內(nèi)能緊跟加壓體,溫熵加自由能和壓體充滿尺,內(nèi)減溫熵是自由,再加壓體成吉布斯,溫熵加吉布斯又滿尺。

二、熱力學(xué)微分方程

內(nèi)能作為基本特征函數(shù),它對(duì)應(yīng)的有基本熱力學(xué)方程,其余的各個(gè)特征方程也相應(yīng)的有熱力學(xué)微分方程。如:

這些微分方程可以利用特征函數(shù)和熱力學(xué)量組成的矩形框來幫助記憶:畫這個(gè)矩形框,心中可以默念:微分方程靠矩形,左上吉布右上焓,中間夾著壓強(qiáng)P,下方各置溫和熵,左下自由右下內(nèi),其間夾上體積V。這種構(gòu)造要記牢,關(guān)鍵還得會(huì)應(yīng)用。

具體應(yīng)用上述矩形框來列特征函數(shù)的全微分口訣是:四個(gè)頂角是函數(shù)變量,其鄰近兩個(gè)是自變量(或獨(dú)立變量),自變量的對(duì)面是與之配對(duì)的量,其符號(hào)規(guī)定:當(dāng)函數(shù)變量移到矩形框的中間時(shí),如果自變量在上或右面符號(hào)取正,如果自變量在下或左面符號(hào)取負(fù)。如以G為例,其臨近的量P、T為自變量,P和T對(duì)面的量V、S為與自變量配對(duì)的量。而把G移到矩形框中間時(shí)因T在其左取負(fù),P在其上取正。從而有:。

如果是開放系統(tǒng)的熱力學(xué)方程,其中包含質(zhì)量作用項(xiàng)如:

上述方法推廣后,還可以用在這些開放系統(tǒng)的方程,因?yàn)榘|(zhì)量作用項(xiàng)的其它形式的功是這些方程所共有的,因此上述結(jié)果中都加一個(gè)項(xiàng)即可得到,也可以用久保亮五的熱力學(xué)記憶圖來記憶,還可以用H.B.Callen所著的教科書中的方法。

三、熱力學(xué)量與偏導(dǎo)數(shù)關(guān)系

在熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理中,熱力學(xué)量往往可以用一些特征函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)來表示,由于不同的熱力學(xué)過程中需要的特征函數(shù)不同,從而偏導(dǎo)數(shù)關(guān)系非常繁雜,需要?dú)w納出一個(gè)方法來幫助記憶,如以下的關(guān)系:

可以用兩種方法記憶:一是從全微分式導(dǎo)出;另一是借助矩形框?qū)С觥?/p>

1.由全微分式導(dǎo)出

四、麥克斯韋關(guān)系

以上僅僅是筆者整理得一些記憶方法而已,任何方法的運(yùn)用都是以嫻熟的訓(xùn)練作為基礎(chǔ)才能保障它的行之有效,如果死記硬背這些方法和口訣的話只能成為二次負(fù)擔(dān),不能提供幫助反成累贅,希望讀者能夠靈活應(yīng)用,以便事半功倍。

參考文獻(xiàn):

[1]汪志誠(chéng).熱力學(xué)•統(tǒng)計(jì)物理(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2008.

篇（2）

工程熱力學(xué)是動(dòng)力、熱工等工科專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，而且是能夠直接用于工程實(shí)際的技術(shù)學(xué)科。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以開發(fā)學(xué)生的智力，培養(yǎng)學(xué)生敏銳的觀察能力、豐富的想象能力、科學(xué)的思維能力，并為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和解決工程實(shí)際問題提供基本理論和方法。

在工程熱力學(xué)課程中，很多基本概念、原理和方法都是通過實(shí)際的形象物體經(jīng)抽象化或再加數(shù)學(xué)演繹而建立的。許多基本理論都是經(jīng)過實(shí)踐而又被實(shí)際所驗(yàn)證的客觀真理，所以該課程實(shí)踐性較強(qiáng)。

大量的練習(xí)、有比較熟練的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教師是工程熱力學(xué)學(xué)習(xí)的基本要求。深化教育改革要求加強(qiáng)實(shí)踐教育，大幅度壓縮課堂教學(xué)時(shí)數(shù)，對(duì)課程教學(xué)方法提出了新的要求。工程熱力學(xué)教學(xué)網(wǎng)站將為此做一些探索。

基于.NET的工程熱力學(xué)教學(xué)網(wǎng)站是以B/S模式為工作方式，利用校園網(wǎng)傳輸?shù)妮o助網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)。網(wǎng)站集成了工程熱力學(xué)各種教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)信息網(wǎng)頁(yè)化，在線考試，人機(jī)交互，在線討論、答疑等功能。本系統(tǒng)旨在成為教與學(xué)時(shí)間和空間上的延伸，借助網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)工程熱力學(xué)。

2網(wǎng)站設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)

工程熱力學(xué)對(duì)學(xué)生的素質(zhì)培養(yǎng)和知識(shí)結(jié)構(gòu)具有重要的作用，也是學(xué)生普遍反映較難學(xué)且枯燥的一門學(xué)科。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展及其在教學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改進(jìn)工程熱力學(xué)教學(xué)，成為工程熱力學(xué)這門學(xué)科教學(xué)改革的重要課題。

工程熱力學(xué)學(xué)習(xí)網(wǎng)站設(shè)計(jì)目標(biāo)是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)工程熱力學(xué)課堂輔助教學(xué)，建立一個(gè)基于WEB的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢(shì)和多媒體先進(jìn)的表現(xiàn)手段，實(shí)現(xiàn)信息資源共享，體現(xiàn)工程熱力學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育的仿真性、交互性和實(shí)踐性，營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和氣氛。具體而言，是以學(xué)習(xí)網(wǎng)站為平臺(tái)，建立一個(gè)工程熱力學(xué)的學(xué)習(xí)園地，使學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)掌握工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)；開發(fā)一個(gè)在線考試系統(tǒng)，由系統(tǒng)按照要求自動(dòng)組題，制作動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上模擬測(cè)試，能及時(shí)給出測(cè)試分?jǐn)?shù)，能使學(xué)生自我評(píng)估，實(shí)現(xiàn)梯度教學(xué)，滿足學(xué)生不同的學(xué)習(xí)要求，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力；制作課件，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、積極性，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教育的優(yōu)勢(shì)。每章節(jié)附有詳細(xì)的解題幫助，可適時(shí)獲得解題指導(dǎo)；學(xué)生可與教師交換信息，相互留言，建立遠(yuǎn)程教學(xué)的溝通渠道；教師可以通過網(wǎng)站建庫(kù)、組題、擴(kuò)充和修改題庫(kù)資源，可調(diào)閱試卷進(jìn)行教學(xué)講評(píng)，可以查閱學(xué)生對(duì)各類問題的訪問情況，了解練習(xí)中的熱題、難題，獲取教學(xué)的反饋信息。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)可作為習(xí)題課、討論課的豐富資源。

2.2整體設(shè)計(jì)

工程熱力學(xué)教學(xué)網(wǎng)站將實(shí)踐性、交互性、操作性、仿真性應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，力求運(yùn)用多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，充分利用在線學(xué)習(xí)交互性強(qiáng)的特點(diǎn)，幫助學(xué)生順利完成課程的學(xué)習(xí)。

2.2.1教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)以分析教學(xué)需求為基礎(chǔ)，確立解決教學(xué)問題的步驟，對(duì)教學(xué)內(nèi)容確定教學(xué)方法。首先通過“步進(jìn)教程”準(zhǔn)確掌握基本概念的基本定義，明白這一概念說的是什么，然后通過“專題講解”進(jìn)一步了解這些基本概念的實(shí)質(zhì)。用比較的方法，分析與某一基本概念易混淆的其他概念和說法。澄清或糾正自己過去模糊或錯(cuò)誤的概念。通過“輔導(dǎo)和答疑”中的思考題、討論題及習(xí)題訓(xùn)練，加深對(duì)概念的理解。最后能用自己的語(yǔ)言準(zhǔn)確敘述概念的定義及實(shí)質(zhì)。

工程熱力學(xué)教學(xué)內(nèi)容參考高職高專規(guī)劃教材,主要包括以下內(nèi)容：熱力學(xué)系統(tǒng)、熱力學(xué)第一、二定律、基本熱力學(xué)關(guān)系、理想氣體性質(zhì)、四種基本熱力過程、多變過程、壓氣機(jī)工作原理、卡諾循環(huán)、往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)等。

網(wǎng)絡(luò)教育模式中，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性至關(guān)重要。要求選擇合適的教學(xué)媒體，創(chuàng)設(shè)具有吸引力的教學(xué)環(huán)境，具有科學(xué)性和趣味性，給學(xué)生以極大的吸引力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。

2.2.2開發(fā)環(huán)境

2.3.1網(wǎng)站首頁(yè)

根據(jù)工程熱力學(xué)的教學(xué)特點(diǎn)和功能模塊的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出如圖1所示的網(wǎng)站首頁(yè)。

2.3.2主要模塊功能

（1）學(xué)員管理模塊：主要提供老師給學(xué)員設(shè)定登錄帳號(hào)和密碼及訪問權(quán)限，通過查看學(xué)員登錄日志，可以了解學(xué)生訪問網(wǎng)站的情況如圖2。同時(shí)也提供各學(xué)員修改訪問密碼的功能。

（2）步進(jìn)教程模塊：是主要教學(xué)模塊，介紹了課程的基本概念和主要知識(shí)點(diǎn)。基本內(nèi)容以章節(jié)目錄編組，實(shí)現(xiàn)教材的電子化和多媒體化。內(nèi)容以文字、動(dòng)畫和圖形形象直觀地講解基本知識(shí)，指導(dǎo)和幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)的困難，提高分析問題和解決問題的能力。

（3）專題講解模塊：選擇教材中的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)化講解。主要方法是制作大量完善的flas以及教師授課實(shí)況視頻。對(duì)教材中的重點(diǎn)難點(diǎn)分析提煉，細(xì)致講解，并用flas演示解題思路，給出分析提示。有針對(duì)性地突出重點(diǎn)，分散難點(diǎn)，深入淺出，生動(dòng)形象，為學(xué)生釋疑解難。實(shí)驗(yàn)是工程熱力學(xué)不可缺少的重要組成部分，對(duì)部分實(shí)驗(yàn)制作了flash模擬動(dòng)畫、3DMAX實(shí)體。通過文字、圖片、動(dòng)畫等手段展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，為學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室親自動(dòng)手提供初步認(rèn)識(shí)。

（4）輔導(dǎo)答疑模塊：輔導(dǎo)是針對(duì)學(xué)生不易理解，容易出錯(cuò)之處，特別對(duì)課程要求的計(jì)算試題類型重點(diǎn)介紹，突出重點(diǎn)，層層指點(diǎn)，幫助學(xué)生理解和掌握，為學(xué)生有的放矢地復(fù)習(xí)并順利通過考試創(chuàng)造條件；答疑是針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的提出疑問，通過即時(shí)消息和留言板的形式實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生、學(xué)生和學(xué)生之間的實(shí)時(shí)信息交流。教師可以當(dāng)即一一回答問題，對(duì)于一些具有代表性的問題，也可以集中回答，同時(shí)學(xué)生可以查詢、檢索，避免了教師的重復(fù)性勞動(dòng)。

（5）知識(shí)博覽模塊：是書本知識(shí)的擴(kuò)充，提供大量的相關(guān)內(nèi)容，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和增加學(xué)生的知識(shí)面，從而落實(shí)素質(zhì)教育的要求。

（6）習(xí)題訓(xùn)練模塊：依據(jù)書本章節(jié)，為每一章節(jié)內(nèi)容編制了適量的習(xí)題，使學(xué)生通過練習(xí)來鞏固所學(xué)的知識(shí)。每一練習(xí)都有答案及詳細(xì)講解。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

（7）在線考試模塊：為學(xué)生提供一個(gè)進(jìn)行學(xué)習(xí)效果測(cè)試的平臺(tái)，同時(shí)通過測(cè)試結(jié)果的實(shí)時(shí)反饋，協(xié)助學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的程度進(jìn)行自我檢查，提高學(xué)習(xí)的效果。使用SQLServer2000開發(fā)試題數(shù)據(jù)庫(kù)，制作動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上模擬測(cè)試，能及時(shí)給出測(cè)試分?jǐn)?shù)，實(shí)現(xiàn)自我評(píng)估功能。

2.4安全性設(shè)計(jì)

工程熱力學(xué)學(xué)習(xí)網(wǎng)站設(shè)計(jì)目的是輔助教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)，為減少任課教師工作量，暫時(shí)只對(duì)開課班級(jí)學(xué)生開放。由教師給學(xué)生分配帳號(hào)和密碼，設(shè)定權(quán)限，只有合法用戶才可以登錄系統(tǒng)瀏覽相應(yīng)頁(yè)面。

用SQLServer2000設(shè)計(jì)了一個(gè)學(xué)生信息表，用來存放學(xué)生帳號(hào)、密碼及基本情況見圖3。用戶只有在登錄頁(yè)輸入正確的用戶名和密碼才能登錄，登錄頁(yè)面如圖4。

3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

工程熱力學(xué)學(xué)習(xí)網(wǎng)站以B/S體系結(jié)構(gòu)作為基本框架，由客戶機(jī)、WEB服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)三個(gè)層次組成如圖5。動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)通過技術(shù)制作，用C#語(yǔ)言編寫后臺(tái)代碼，利用訪問后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。

.NET是微軟公司提出的一種分布式運(yùn)算的框架，以XML為基礎(chǔ)，以Web服務(wù)為核心，輔以其他各種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，意在利用Internet上強(qiáng)大的計(jì)算資源和豐富的帶寬資源，提高工作效率。.NET框架提取出微軟組件對(duì)象模型COM的精華，將它們與松散耦合計(jì)算的精華有機(jī)地結(jié)合在一起，生成了強(qiáng)大、高效的Web組件系統(tǒng)：簡(jiǎn)化程序員的“管道”操作，深入地集成了安全性，引進(jìn)了基于互聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)，極大地改善了應(yīng)用程序的可靠性和可擴(kuò)展性。.NET框架由三個(gè)主要部分組成：通用語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù)CLR(CommonLanguageRuntime)、.NET架構(gòu)類庫(kù)FCL(FrameworkClassLibrary)和。

3.1.1通用語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù)CLR

它是.NET的核心，負(fù)責(zé)提供執(zhí)行環(huán)境，管理代碼的執(zhí)行并提供各種服務(wù)。在組件運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行庫(kù)負(fù)責(zé)管理內(nèi)存分配、啟動(dòng)或者中止線程和進(jìn)程、強(qiáng)化安全系數(shù)，同時(shí)還調(diào)整任何該組件涉及到的其他組件的附件配置。

架構(gòu)類庫(kù)FCL

它是一套可以使用的統(tǒng)一的面向?qū)ο蟆惒胶蛯哟谓Y(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展類庫(kù)，可以與通用語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù)緊密集成在一起。FCL由一個(gè)提供類、結(jié)構(gòu)、接口、枚舉和的層狀命名空間組成。通過創(chuàng)建一套跨編程語(yǔ)言的通用API,.NET框架可以實(shí)現(xiàn)跨語(yǔ)言繼承、糾錯(cuò)處理以及程序調(diào)試。實(shí)際上，從VisualBasic到C++的所有編程語(yǔ)言，對(duì)于.NET框架都是相互等同的，開發(fā)人員可以自由地選擇他們想使用的任何語(yǔ)言。

它是創(chuàng)建基于Web的應(yīng)用程序的模型，該模型由一組控件和一個(gè)基本結(jié)構(gòu)組成。其中，控件集中封裝了公共的、用于超文本標(biāo)識(shí)語(yǔ)言(HTML)用戶界面的各種小組件(諸如文本框、下拉選單等等)。有了,Web應(yīng)用程序的構(gòu)建變得非常容易。

數(shù)據(jù)庫(kù)連接

是Microsoft推出的以.NET框架為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)操作模型。并不是ADO的下一個(gè)版本，而是提供了一種新的基于離線數(shù)據(jù)和XML的數(shù)據(jù)操作方法。

篇（3）

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（a）-0164-01

工程熱力學(xué)是本?；W(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。其內(nèi)容抽象，概念多，邏輯嚴(yán)密，各部分內(nèi)容相互滲透交叉。該課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程提供基礎(chǔ)理論，培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)，而且也為今后從事與熱有關(guān)的設(shè)計(jì)、管理等方面的技術(shù)工作和學(xué)習(xí)研究奠定了基礎(chǔ)[1～2]。根據(jù)我校專業(yè)教學(xué)改革和該課程的特點(diǎn)，對(duì)課程教學(xué)改革的一些措施加以探討。

1 教材選擇

考慮到油氣儲(chǔ)運(yùn)工程自身專業(yè)特點(diǎn)和本校實(shí)際情況，并通過對(duì)幾屆學(xué)生的教學(xué)效果的分析比較，選用了沈維道等編寫的工程熱力學(xué)第4版作為教材，并結(jié)合工程熱力學(xué)備課組對(duì)課程整體教學(xué)思路和脈絡(luò)的商討與把握，調(diào)整并更新了一部分內(nèi)容。

2 學(xué)習(xí)方法

2.1 強(qiáng)化理解記憶

工程熱力學(xué)的一些概念，如熱力循環(huán)較為抽象，難以記憶。但如果在理解了循環(huán)和狀態(tài)參數(shù)的本質(zhì)后，可以牢固掌握任何循環(huán)后各種狀態(tài)參數(shù)都恢復(fù)到初始狀態(tài)，從而有利于加深正確的記憶。對(duì)于熱力學(xué)第一、第二定律而言，重點(diǎn)放在定律的實(shí)質(zhì)及其應(yīng)用，第一定律應(yīng)強(qiáng)調(diào)定律的普適性，第二定律應(yīng)強(qiáng)調(diào)對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)意義。在氣體和蒸汽的流動(dòng)過程別應(yīng)留意背壓對(duì)流動(dòng)的影響及流動(dòng)不可逆對(duì)流動(dòng)計(jì)算的影響等。

2.2 勤于思考

學(xué)習(xí)過程的每一個(gè)環(huán)節(jié)中都應(yīng)主動(dòng)多問“為什么”，在每一階段可以做一些總結(jié)、歸納。這樣不僅可以改善學(xué)習(xí)效果，更可以培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣而受益終身。同時(shí)也要積極參與課堂討論，勇于表達(dá)自己的觀點(diǎn)，這也是自己努力思考并使自己思維條理化的過程。而傾聽其他同學(xué)的觀點(diǎn)也可擴(kuò)大思路，使所學(xué)的知識(shí)掌握得更牢固深入，這對(duì)學(xué)好課程及能力培養(yǎng)都有極大的幫助。

2.3 認(rèn)真完成作業(yè)

習(xí)題是學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，獨(dú)立完成作業(yè)對(duì)于加深課程內(nèi)容理解非常重要。在解題過程中，要重視思路，重點(diǎn)培養(yǎng)抽象演化、解決問題的能力。除了完成指定的作業(yè)以外，還可以自己增加課后思考題和其它習(xí)題的訓(xùn)練。

2.4 珍惜實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)課是工程熱力學(xué)教學(xué)課程中的重要環(huán)節(jié)，本校課程安排了噴管內(nèi)氣體流動(dòng)特性、空氣定壓比熱容的測(cè)定等四個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前務(wù)必認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)真操作，作好記錄，仔細(xì)觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)后認(rèn)真、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2.5 參考書及網(wǎng)絡(luò)資源

工程熱力學(xué)是技術(shù)基礎(chǔ)課程，各種相關(guān)資源十分豐富也較容易獲得。就參考書而言，學(xué)生可以結(jié)合自身的實(shí)際情況，選讀一兩本參考書，從而幫助從不同角度加深對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容的理解。此外，還有一些精品課程網(wǎng)絡(luò)資源可以借鑒。

3 教學(xué)改革措施

教學(xué)質(zhì)量?jī)?yōu)劣是教學(xué)改革目標(biāo)是否實(shí)現(xiàn)的重要指標(biāo)。所以采用靈活多樣的教學(xué)方式，使學(xué)生更簡(jiǎn)單、快捷的掌握基本理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，才能提高教學(xué)質(zhì)量[3]。

3.1 激發(fā)興趣 重點(diǎn)突出

激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，多聯(lián)系平時(shí)生活上和生產(chǎn)中較為熟悉的一些實(shí)例，讓學(xué)生感到能夠?qū)W以致用。如講到水蒸氣的熱力性質(zhì)時(shí)，聯(lián)系電廠中鍋爐內(nèi)水蒸氣的定壓發(fā)生過程；講到壓氣機(jī)的熱力過程，就可以結(jié)合路經(jīng)榆林市的靖西輸氣管道中壓氣站的實(shí)例展開分析。講到噴管，可以聯(lián)系火箭發(fā)射時(shí)的尾噴管等。這樣學(xué)生聽著才會(huì)饒有興趣且印象較深。

工程熱力學(xué)內(nèi)容多，學(xué)時(shí)有限，教學(xué)中無法將知識(shí)點(diǎn)完全覆蓋，所以必須有所側(cè)重，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)相關(guān)內(nèi)容重點(diǎn)講解[4]。如理論應(yīng)用部分中氣體和蒸汽的流動(dòng)這部分內(nèi)容將對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)在天然氣及城市配氣中的工藝設(shè)計(jì)、管理等方面的專業(yè)課學(xué)習(xí)有重要幫助，因而這部分內(nèi)容就作為重點(diǎn)詳講，適當(dāng)拓展與深挖。

3.2 突出主觀能動(dòng)性

在教學(xué)中發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，逐步實(shí)現(xiàn)“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的積極改變。教師一方面從正確的角度進(jìn)行引導(dǎo)和教育；另一方面也需要采用互動(dòng)式教學(xué)等輔助形式以形成較好的課堂氣氛，使得教學(xué)過程良性循環(huán)。

3.3 用好多媒體

借助學(xué)校完善的多功能教室進(jìn)行輔助教學(xué)，可以起事半功倍的效果[5]。工程熱力學(xué)有許多工程實(shí)際問題，如內(nèi)燃機(jī)循環(huán)、蒸汽動(dòng)力循環(huán)等，可借助多媒體技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示，更生動(dòng)、直觀地體現(xiàn)熱力學(xué)的應(yīng)用。

4 結(jié)論

工程熱力學(xué)是一門概念多，難理解的課程。通過教學(xué)內(nèi)容的改革與實(shí)踐，教學(xué)內(nèi)容更符合我校的實(shí)際狀況。通過教學(xué)方法的改革與實(shí)踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理論聯(lián)系實(shí)際的能力在增強(qiáng)的同時(shí)，教師的教學(xué)水平也得到了提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 譚羽飛.運(yùn)用遷移規(guī)律進(jìn)行《工程熱力學(xué)》教學(xué)改革的實(shí)踐[J].黑龍江高教研究，2002（6）.

[2] 王華.工程熱力學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐與探索[J].教育與職業(yè)，2009（18）.

篇（4）

一、引言

熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理是理論物理的五大分支之一，具有與其它四個(gè)分支（經(jīng)典力學(xué)、電磁學(xué)、相對(duì)論、量子力學(xué)）同等重要的科學(xué)與工程地位。熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理課程是本科教學(xué)中物理學(xué)及相關(guān)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)理論課程，它以大量微觀粒子組成的宏觀物質(zhì)系統(tǒng)為研究對(duì)象，基于熱力學(xué)理論和統(tǒng)計(jì)物理理論，揭示熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及與熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物性及宏觀物質(zhì)系統(tǒng)的演化。許多工程科學(xué)都是由熱力學(xué)所衍生的或與其密切關(guān)聯(lián)，例如傳熱學(xué)、流體力學(xué)、材料科學(xué)等，該課程也是學(xué)習(xí)量子力學(xué)、固體物理的基礎(chǔ)。熱力學(xué)的應(yīng)用范圍很廣，主要包括：引擎、渦輪機(jī)、壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、推進(jìn)器、燃燒系統(tǒng)、冷凍空調(diào)系統(tǒng)、能源替代系統(tǒng)、生命支援系統(tǒng)及人工器官等。

通過熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理課程的教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生的形象思維和邏輯思維能力，提高學(xué)生的物理修養(yǎng)，使學(xué)生深入認(rèn)識(shí)熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理理論，能從熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)角度闡述熱運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及熱運(yùn)動(dòng)對(duì)物質(zhì)宏觀性質(zhì)的影響，能基于熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)理論解決實(shí)際熱力學(xué)問題。熱力學(xué)理論和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)理論的統(tǒng)一性的教學(xué)，可使學(xué)生樹立物質(zhì)世界是分層次的、宏觀現(xiàn)象與微觀本質(zhì)緊密聯(lián)系、量的積累引起質(zhì)的變化等物理學(xué)基本觀點(diǎn)。然而該門課程抽象性強(qiáng)，教學(xué)難度很大，因此教學(xué)過程中必須有針對(duì)性的采用科學(xué)的教學(xué)方法以保證良好的教學(xué)效果。

二、重點(diǎn)突出物理思想和物理方法教學(xué)

科學(xué)思想和方法是物理科學(xué)的重要內(nèi)容。美國(guó)著名物理學(xué)家費(fèi)恩曼曾經(jīng)說過：對(duì)學(xué)習(xí)物理的人來說，重要的不是如何正規(guī)嚴(yán)格地解方程，而是能猜出它們的解并理解物理的意義。清華大學(xué)著名物理學(xué)家葉企孫教授也曾強(qiáng)調(diào)指出： 物理教學(xué)不僅要給學(xué)生以知識(shí)，更要給學(xué)生科學(xué)思想和方法。可見物理思想和物理方法在物理教學(xué)中的重要性。物理知識(shí)的認(rèn)識(shí)和發(fā)展是依賴于物理思想的發(fā)展和建立于科學(xué)的物理方法的基礎(chǔ)之上的。物理知識(shí)的傳授是“授人以魚”，物理思想和物理方法的傳授則是“授人以漁”。僅僅傳授物理知識(shí)容易使學(xué)生對(duì)掌握的結(jié)論確信無疑，這將限制學(xué)生的創(chuàng)造性和個(gè)性發(fā)展。而物理思想和物理方法的傳授不僅是為學(xué)生提供必要的知識(shí)儲(chǔ)備外，也是為他們提供能力儲(chǔ)備。

在熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理課程的教學(xué)中，除了物理思想和物理方法自身具有的重要地位之外，授課學(xué)時(shí)少和授課內(nèi)容多的矛盾、化繁為簡(jiǎn)提高教學(xué)效果的要求也需要將物理思想和物理方法的傳授放在一個(gè)重要位置。把握該課程的物理思想和基本方法，對(duì)授課內(nèi)容和知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，是解決授課學(xué)時(shí)少和授課內(nèi)容多的矛盾的根本方法。熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理課程對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求也較高，涉及到大量繁復(fù)的公式數(shù)學(xué)推導(dǎo)和變換，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程的過程中很容易將注意力停留在物理公式的數(shù)學(xué)形式上而忽略了其中的物理意義、物理思想和物理方法，最終結(jié)果是導(dǎo)致學(xué)生思維混亂、滿頭霧水。因此，在熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理課程中應(yīng)該盡量簡(jiǎn)化物理公式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和數(shù)學(xué)變換方面的教學(xué)，而將教學(xué)的重點(diǎn)放在物理公式的物理意義、物理思想和物理方法方面，幫助學(xué)生從物理角度對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行深入理解。

三、排除學(xué)生心理障礙

熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理課程的特點(diǎn)是比較抽象，學(xué)生理解困難和難以建立相應(yīng)的物理圖像。較大的學(xué)習(xí)阻力會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣和愛好，導(dǎo)致學(xué)生存在接受熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理的物理思想和相關(guān)理論的心理障礙。上述在把握課程的物理思想和基本方法的基礎(chǔ)上對(duì)授課知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整和將授課內(nèi)容化繁為簡(jiǎn)是排除學(xué)生心理障礙的一個(gè)有效方法，此外好的課題引入對(duì)于排除心理障礙從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣也會(huì)起到十分重要的作用。如教學(xué)實(shí)踐證明，課程緒論由熱力學(xué)發(fā)展史引入，從“熱”本質(zhì)的爭(zhēng)論到焦耳、克勞修斯、開爾文、能斯脫、麥克斯韋、玻爾茲曼、吉布斯等科學(xué)家的豐功偉績(jī)進(jìn)行逐步闡述，可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)物理的興趣和增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心。恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理發(fā)展史能夠提高學(xué)生的創(chuàng)新思維水平，提高學(xué)生整合信息、發(fā)現(xiàn)問題的能力。[1]同時(shí)也有利于激發(fā)學(xué)生的自我意識(shí)[2]和有助于學(xué)生理解物理知識(shí)，有助于學(xué)生體驗(yàn)物理學(xué)的批判精神和形成整體性的物理知識(shí)觀。[3]再如在統(tǒng)計(jì)理論部分的課題引入時(shí)，重點(diǎn)突出物理思想，突出宏觀系統(tǒng)由大量微觀粒子組成的特點(diǎn)，使學(xué)生真正清楚統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的研究對(duì)象及方法，理解統(tǒng)計(jì)物理與熱力學(xué)的不同之處和統(tǒng)一之處，也可以有效消除學(xué)生學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)物理的形成心理障礙?？傊?，通過好的課題引入，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，消除學(xué)生的畏難情緒，對(duì)排除學(xué)生學(xué)習(xí)熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理的心理障礙不無裨益，這也是保證學(xué)生在熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理課程學(xué)習(xí)過程中始終保持學(xué)習(xí)主動(dòng)性的關(guān)鍵。

四、詳細(xì)闡述熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理兩種方法的關(guān)系

熱力學(xué)方法與統(tǒng)計(jì)物理方法是熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理研究大量微觀粒子組成的宏觀物質(zhì)系統(tǒng)的熱現(xiàn)象的兩種基本方法，兩種方法的有機(jī)結(jié)合是熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理理論的一個(gè)基本特征，應(yīng)幫助學(xué)生很好地把握該基本特征。熱力學(xué)的基本任務(wù)是研究熱運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，是研究熱現(xiàn)象的宏觀理論，它不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，而是從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)出發(fā)，依據(jù)在大量實(shí)踐中總結(jié)出來的幾條基本宏觀定律，運(yùn)用嚴(yán)密的邏輯推理而形成的一整套完整的熱現(xiàn)象理論。統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的基本任務(wù)是揭示熱現(xiàn)象的本質(zhì)，是研究熱運(yùn)動(dòng)的微觀理論，它從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，依據(jù)微觀粒子所遵循的力學(xué)規(guī)律，再用概率統(tǒng)計(jì)的方法求出系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)及其變化規(guī)律。熱力學(xué)理論的發(fā)展先于統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的發(fā)展，其起源可追溯至十七世紀(jì)末開始的長(zhǎng)期而激勵(lì)的“熱”本質(zhì)爭(zhēng)論，到19世紀(jì)中頁(yè)在焦耳測(cè)定熱功當(dāng)量的工作基礎(chǔ)上熱力學(xué)第一定律得以建立了“熱質(zhì)學(xué)”，奠定了熱力學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)，并在克勞修斯、開爾文、能斯脫等人的進(jìn)一步努力下建立了熱力學(xué)第二定律和第三定律，使熱力學(xué)理論更臻完善。熱力學(xué)能解決宏觀熱現(xiàn)象的一些問題，但仍未能對(duì)熱現(xiàn)象的本質(zhì)作出解釋。在熱力學(xué)發(fā)展的同時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)論也開始發(fā)展起來?？藙谛匏箯姆肿舆\(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)出發(fā)導(dǎo)出波意耳-馬略特定律。麥克斯韋應(yīng)用統(tǒng)計(jì)概念研究分子的運(yùn)動(dòng)，得到了分子運(yùn)動(dòng)的速度分布定律。玻爾茲曼給出了熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)解釋。最后吉布斯發(fā)展了麥克斯韋和玻爾茲曼的理論，建立了系綜統(tǒng)計(jì)法。至此統(tǒng)計(jì)物理學(xué)形成了完整的理論?？梢姛崃W(xué)理論和統(tǒng)計(jì)物理理論的發(fā)展雖有先后之分，但是發(fā)展過程卻緊密聯(lián)系，對(duì)應(yīng)的兩種研究方法各有優(yōu)缺點(diǎn)又有機(jī)結(jié)合，二者的區(qū)別和聯(lián)系如下表所示：

基礎(chǔ) 方法 優(yōu)點(diǎn) 不足

熱力學(xué)方法 由大量現(xiàn)象總結(jié)歸納的熱力學(xué)基本定律 數(shù)學(xué)演繹、邏輯推理 高度的普適性、可靠性 無法解釋漲落現(xiàn)象、無法揭示熱現(xiàn)象本質(zhì)

基礎(chǔ) 方法 優(yōu)點(diǎn) 不足

統(tǒng)計(jì)物理方法 物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)、宏觀量與微觀量的關(guān)系、等概率原理 概率統(tǒng)計(jì)方法 可求具體物質(zhì)的熱性質(zhì)、解釋漲落、揭示熱現(xiàn)象本質(zhì) 近似性

可見，熱力學(xué)方法和統(tǒng)計(jì)物理方法共同來自于人們對(duì)宏觀熱現(xiàn)象的明確認(rèn)識(shí)和微觀熱運(yùn)動(dòng)特征的準(zhǔn)確把握，二者相輔相成，互為補(bǔ)充，是一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一體，缺一不可。課程教學(xué)過程中，應(yīng)在詳細(xì)闡述熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的概念定義、發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上講授二者的有機(jī)統(tǒng)一關(guān)系，使學(xué)生對(duì)兩種方法有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，準(zhǔn)確把握課程的基本特征，這有利于學(xué)生理解熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理的物理思想和建立相應(yīng)的物理圖像。

五、幫助學(xué)生建立課程理論框架

學(xué)生在學(xué)習(xí)熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理的過程中，難以理解相關(guān)的物理思想、定理定律和無法建立清晰的物理圖像，很大程度上是由于沒有很好地把握課程的知識(shí)要點(diǎn)和理論主線。熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理課程有機(jī)結(jié)合思維方式截然不同的熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理兩種方法，分別從宏觀和微觀兩個(gè)層面對(duì)物質(zhì)系統(tǒng)的熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究，同時(shí)數(shù)學(xué)推導(dǎo)和變換繁復(fù)，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程很難捕捉到課程的知識(shí)要點(diǎn)和提煉出課程的理論主線，這就要求教師有意識(shí)的幫助學(xué)生把握課程的整體理論框架。

汪志誠(chéng)的《熱力學(xué)·統(tǒng)計(jì)物理》教材為例，[4]可以建立如下課程基本理論框架：課程分為熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理兩個(gè)部分。熱力學(xué)部分包括熱力學(xué)基本定律部分（核心）、均勻熱力學(xué)系統(tǒng)的熱力學(xué)公式、熱力學(xué)基本定律和熱力學(xué)公式的應(yīng)用三部分，前兩部分為熱力學(xué)的基礎(chǔ)理論，第三部分包括基礎(chǔ)理論在均勻單元系、均勻多元系以及非均勻系中的應(yīng)用。統(tǒng)計(jì)物理部分包括平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)理論、漲落理論和非平衡態(tài)理論，平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)理論為核心部分，又包括最概然統(tǒng)計(jì)理論和系綜理論。在授課學(xué)時(shí)日漸縮減的情況下，可將最概然統(tǒng)計(jì)理論作為本科教學(xué)中統(tǒng)計(jì)物理部分的講授主體。該部分可以分為系統(tǒng)微觀構(gòu)成的描述和基本統(tǒng)計(jì)規(guī)律、基本統(tǒng)計(jì)規(guī)律在不同微觀系統(tǒng)中的應(yīng)用兩部分，后者包括了基本統(tǒng)計(jì)規(guī)律在玻爾茲曼系統(tǒng)、波色系統(tǒng)和費(fèi)米系統(tǒng)中的應(yīng)用。這樣的一個(gè)簡(jiǎn)明的整體理論框架的建立，有助于學(xué)生對(duì)相關(guān)定理定律的融會(huì)貫通和對(duì)課程的物理思想和物理方法的整體理解，從而幫助學(xué)生建立完整的熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理圖像，達(dá)到該課程的最終教學(xué)目的。

六、結(jié)論

熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理是本科物理學(xué)及相關(guān)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)理論課程，具有抽象且數(shù)學(xué)知識(shí)要求高的特點(diǎn)，教學(xué)難度很大。在該課程的教學(xué)過程中通過重點(diǎn)突出物理思想和物理方法教學(xué)、排除學(xué)生心理障礙、詳細(xì)闡述熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理兩種方法的關(guān)系、幫助學(xué)生建立課程理論框架等科學(xué)的教學(xué)方法的應(yīng)用，可以有效提高教學(xué)質(zhì)量，幫助學(xué)生深入理解相關(guān)的物理思想和掌握相關(guān)的物理方法，建立完整的熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理圖像。

【參考文獻(xiàn)】

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篇（5）

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ？搖文章編號(hào)：1674-9324（2013）41-0107-02

《材料熱力學(xué)》是材料科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論性和應(yīng)用性較強(qiáng)的課程。通過《材料熱力學(xué)》課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握《材料熱力學(xué)》的基本概念和理論，并利用《材料熱力學(xué)》進(jìn)行相變、表面和界面等的分析和研究。然而《材料熱力學(xué)》具有概念多而易混淆、公式多而難記憶以及內(nèi)容抽象難懂等特點(diǎn)，學(xué)生系統(tǒng)掌握該課程的內(nèi)容比較困難，本文嘗試對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進(jìn)行探索，以提高《材料熱力學(xué)》課程的教學(xué)效果。

一、教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐相結(jié)合

1.突出應(yīng)用目的。本科《材料熱力學(xué)》教學(xué)重點(diǎn)在于熱力學(xué)基本原理及其在相平衡、表面和界面等領(lǐng)域的應(yīng)用。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)材料熱力學(xué)之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)過物理化學(xué)等課程，因此講授《材料熱力學(xué)》時(shí)，應(yīng)將重點(diǎn)放在運(yùn)用熱力學(xué)基本原理解決材料科學(xué)中的問題這一方面。在熱力學(xué)基本原理這部分內(nèi)容的講授中，為了理論體系的完整性，我一般會(huì)對(duì)重要的定理和公式進(jìn)行簡(jiǎn)單地推導(dǎo)，使同學(xué)掌握基本原理的來龍去脈，而對(duì)于其他的定理和公式，我一般簡(jiǎn)單分析一下它們的內(nèi)涵和適用范圍，不做詳細(xì)的推導(dǎo)。我把熱力學(xué)原理在材料科學(xué)中的應(yīng)用作為我的講課重點(diǎn)。我使用江伯鴻編寫的《材料熱力學(xué)》這本教材中有很多例題，但是我重點(diǎn)挑選與相變有關(guān)的典型例題來講解，比如：選擇熔化和凝固過程的熱量計(jì)算以說明熱力學(xué)第一定律在計(jì)算相變熱效應(yīng)的應(yīng)用，選擇熔化和凝固過程的熵變或自由能變化計(jì)算以說明熱力學(xué)第二定律在判斷相變方向的應(yīng)用等，以突出《材料熱力學(xué)》課程以熱力學(xué)基本原理解決材料科學(xué)問題的講課重點(diǎn)。

2.增加科研和生產(chǎn)方面的內(nèi)容。筆者經(jīng)過幾年的材料熱力學(xué)的教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)出：在教學(xué)過程中教師必須將科研和工程案例與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，這樣不僅讓學(xué)生在科研和工程案例中理解材料熱力學(xué)的基本概念和原理，同時(shí)了解理論對(duì)實(shí)踐的重要指導(dǎo)作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我們學(xué)院的一些學(xué)生承擔(dān)本校激光研究所鈦基激光熔覆層方面的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，我在講解自由能判據(jù)這部分內(nèi)容時(shí)會(huì)引入這方面的實(shí)例，比如：為什么添加B4C的鎳粉在高能激光照射下會(huì)在鈦基體中形成TiB和TiC增強(qiáng)相。我的一個(gè)科研項(xiàng)目是有關(guān)碳纖維/銅基滑動(dòng)軸承材料粉末冶金制備工藝的，我將這部分科研內(nèi)容引入到表面和界面這一章中，向同學(xué)們講授為什么粉末冶金法制備碳纖維/銅基復(fù)合涂層時(shí)要使用表面預(yù)鍍銅的碳纖維為原料。我還經(jīng)常將企業(yè)的生產(chǎn)內(nèi)容融入到《材料熱力學(xué)》的教學(xué)中，比如我將人造金剛石的生產(chǎn)過程引入到封閉體系的熱力學(xué)基本方程這一章的教學(xué)中，以說明公式（？墜G/？墜T）P=-S和（？墜G/？墜P）T=V的應(yīng)用；我還將氧化鋯生產(chǎn)過程中氯化銨廢水的處理和循環(huán)使用這部分內(nèi)容引入到滲透壓的教學(xué)內(nèi)容中，說明如何根據(jù)氯化銨廢水中離子的濃度計(jì)算出滲透壓，進(jìn)而為反滲透設(shè)備中泵的選型提供依據(jù)。

3.增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)中的重要內(nèi)容，具有直觀性、實(shí)踐性和客觀性的特點(diǎn)。以實(shí)驗(yàn)作為主要手段進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，可以揭示自然科學(xué)現(xiàn)象、驗(yàn)證科學(xué)規(guī)律、探索未知、發(fā)展科學(xué)，更為重要的是在實(shí)驗(yàn)中能夠培養(yǎng)學(xué)生務(wù)實(shí)求真的科學(xué)態(tài)度。我使用江伯鴻編寫的《材料熱力學(xué)》這本教材中沒有實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的內(nèi)容，為了彌補(bǔ)這一缺陷，我增加了“差示掃描量熱法測(cè)量材料的比熱容”和“計(jì)算機(jī)在相圖計(jì)算中的應(yīng)用”等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容?！恫牧蠠崃W(xué)》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：①幫助學(xué)生掌握《材料熱力學(xué)》的基本原理；②讓學(xué)生初步了解科學(xué)研究的方法；③培養(yǎng)學(xué)生自主解決問題的能力。因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，①?gòu)?qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)課前的預(yù)習(xí)，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書寫出預(yù)習(xí)報(bào)告；②實(shí)驗(yàn)過程中的檢查學(xué)生操作情況，要求學(xué)生獨(dú)立操作，如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；③教師課后批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題。

二、改進(jìn)教學(xué)方法

1.討論式教學(xué)。我會(huì)結(jié)合剛講授過《材料熱力學(xué)》知識(shí)，設(shè)計(jì)一些與科研和工程密切相關(guān)的問題，讓學(xué)生以小組的形式相互討論共同完成。在下次上課時(shí)，我會(huì)讓某個(gè)或某幾個(gè)小組推舉同學(xué)上臺(tái)講解，其他同學(xué)提問，最后老師點(diǎn)評(píng)和總結(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生自主解決問題能力。

2.多媒體教學(xué)。筆者在講授《材料熱力學(xué)》時(shí)，通常采用板書的形式，因?yàn)槲矣X得板書能將公式的推導(dǎo)和例題的計(jì)算一步一步清晰地展現(xiàn)出來，讓同學(xué)們能清楚地了解老師的解題思路。采用多媒體教學(xué)能提供形象、生動(dòng)、直觀的畫面和視頻，增加信息量，節(jié)約教師板書和畫圖的時(shí)間，提高講課效率，我曾經(jīng)嘗試過使用多媒體來展示解題過程，但效果并不理想。近年來，我傾向于以板書為主，多媒體為輔的教學(xué)方法。我一般將課堂要講述的主干內(nèi)容用板書簡(jiǎn)單、扼要、清晰地列在黑板上，使同學(xué)跟上老師的講課思路，對(duì)于一些抽象難懂的概念，我經(jīng)常找一些圖片和視頻，使講授的知識(shí)更直觀、形象和生動(dòng)。

三、改進(jìn)考試方法

考試是知識(shí)水平的鑒定方法，大學(xué)階段的考試成績(jī)與學(xué)生評(píng)優(yōu)、畢業(yè)甚至就業(yè)直接相關(guān)，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程大多圍繞考試這根指揮棒轉(zhuǎn)，因此如何用好考試這根指揮棒，對(duì)提高教學(xué)效果至關(guān)重要。我傾向《材料熱力學(xué)》采用開卷考試的考核方式，在試題的設(shè)計(jì)上，避免出一些填空和名詞解釋等一些死記硬背的題目，而出一些判斷題和選擇題等靈活運(yùn)用熱力學(xué)基本原理解決問題的題目，問答題和計(jì)算題都是與材料科學(xué)具體問題相關(guān)聯(lián)的，必須掌握熱力學(xué)基本原理及其實(shí)際應(yīng)用才能正確解答。我希望通過這種考核方式，改變學(xué)生在應(yīng)試教育下形成的學(xué)習(xí)方式，明確學(xué)習(xí)目的，提高自身運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣。

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中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Explorations of Thermodynamics and Statistical Physics Teaching

ZHANG Jin

（Mathematics and Physics Department of Anhui Jianzhu University， Hefei， Anhui 230601）

Abstract The paper analyzes some teaching problems of Thermodynamics and Statistical physics， carries on research of effective teaching， has discussion of teaching content， teaching approaches and teaching methods for improvement in teaching quality of Thermodynamics and Statistical physics.

Key words Thermodynamics; statistical physics; course teaching; teaching strategies

作為大學(xué)物理專業(yè)的四大力學(xué)之一――熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理是一門學(xué)生感覺難學(xué)，教師感覺難教的課程。學(xué)生總體感覺這門課程公式和概念較多、對(duì)高等數(shù)學(xué)的要求較高、與日常生活又比較脫離，不知道學(xué)了之后有什么用。而教師普遍感覺內(nèi)容較為零散，與其他物理課程重復(fù)內(nèi)容又較多，因此往往感覺較難將課程前后融會(huì)貫通，將公式和概念講得淺顯易懂又具有一定深度。本文對(duì)熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理課程的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，分別對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段進(jìn)行了探討，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

1 課程內(nèi)容的優(yōu)化

熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理中的部分內(nèi)容與其他物理專業(yè)課程有一定的重復(fù)。例如第一章熱力學(xué)的基本規(guī)律，該部分內(nèi)容在前期課程熱學(xué)中基本都已學(xué)過。因此在講解該部分內(nèi)容時(shí)，學(xué)生難免會(huì)感到?jīng)]有新鮮感。但是這部分內(nèi)容對(duì)熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理后面章節(jié)的內(nèi)容又非常重要，是后期內(nèi)容的基礎(chǔ)，尤其是熱力學(xué)三定律，如果理解不透徹，后面章節(jié)的內(nèi)容就更難以理解。同時(shí)第一章熱力學(xué)的基本規(guī)律又不完全等同于熱學(xué)課程所學(xué)。例如對(duì)溫度的理解，熱學(xué)強(qiáng)調(diào)溫度是冷熱程度的度量，而在熱統(tǒng)中則更著重于強(qiáng)調(diào)溫度是一個(gè)態(tài)函數(shù)?？傮w來說熱學(xué)強(qiáng)調(diào)熱的本質(zhì)，熱究竟是什么，怎樣發(fā)生等問題，而熱統(tǒng)則是研究熱的傳遞和循環(huán)等過程，與熱學(xué)相比更側(cè)重于動(dòng)態(tài)的研究。因此對(duì)于和熱學(xué)重復(fù)的內(nèi)容部分，既不能完全不講，也不能細(xì)枝末節(jié)地詳細(xì)講述，而應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)講述一些重要概念不同于熱學(xué)的理解方式。

另外，對(duì)于熱統(tǒng)后半部分統(tǒng)計(jì)物理學(xué)，學(xué)生是首次接觸統(tǒng)計(jì)物理，并且統(tǒng)計(jì)物理與前面部分熱力學(xué)研究方法上又完全不同，所以學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)學(xué)生會(huì)覺得很吃力。因此對(duì)統(tǒng)計(jì)物理前半部分內(nèi)容要在合理安排課時(shí)的前提下盡可能講得詳細(xì)透徹，使學(xué)生能聽懂，能理解和掌握，后半部分內(nèi)容處理方法和前面基本相同，因此可以相對(duì)簡(jiǎn)單地講解。同時(shí)熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理并不是完全分割獨(dú)立的兩部分，實(shí)際上它們相輔相成，互為補(bǔ)充，統(tǒng)計(jì)物理的很多結(jié)論回歸到熱力學(xué)的結(jié)果。因此統(tǒng)計(jì)物理這部分內(nèi)容也應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)和熱力學(xué)內(nèi)容的相互呼應(yīng)。使學(xué)生感覺到這兩部分是整體，而不是零散、毫不相關(guān)的內(nèi)容。

2 教學(xué)方法的幾點(diǎn)建議

2.1 公式的講解

熱統(tǒng)這門課程難學(xué)的一個(gè)重要原因就是公式非常多，而且很多涉及偏微分甚至有的還不是完全微分。例如內(nèi)能的微變量用，是個(gè)全微分，而微功用表示，不是個(gè)全微分，而一個(gè)公式里面往往可能既涉及全微分也有不完全微分，因此一定要區(qū)分和解釋清楚。比如內(nèi)能要強(qiáng)調(diào)是態(tài)函數(shù)與過程無關(guān)，因此用表示，而做功與過程密切相關(guān)，因此不是全微分。這些一定要講解清楚，否則學(xué)生非常容易搞混淆。熱統(tǒng)這門課程里的公式的另一個(gè)特點(diǎn)是多而且近似，例如麥?zhǔn)详P(guān)系，單純地背下來實(shí)際十分困難，因此需要尋找公式的規(guī)律，甚至可以編一些順口溜等，便于學(xué)生的記憶。另外，講清楚公式從何而來，又有哪些應(yīng)用，往往對(duì)公式的記憶和理解也很重要，進(jìn)而也能讓學(xué)生搞清楚這門課程的學(xué)習(xí)到底有什么用，而這離不開習(xí)題的講解，因此對(duì)于難以理解的公式，適當(dāng)?shù)牧?xí)題有助于學(xué)生對(duì)公式的學(xué)習(xí)。

2.2 概念、定理和定律的講解

熱統(tǒng)書中也涉及到很多物理概念、定理和定律，而教材中往往因?yàn)槠邢薏]有一一交待這些概念、定理和定律的來龍去脈。例如卡諾定理，學(xué)完熱力學(xué)第二定律后緊跟著下一節(jié)就是卡諾定理，但教材中只介紹了卡諾定理的具體內(nèi)容和簡(jiǎn)單推論，學(xué)生學(xué)起來就覺得很茫然，不知道為什么要學(xué)卡諾定理，和熱力學(xué)第二定律有什么關(guān)聯(lián)，興趣也就不大。往往教師費(fèi)勁講了半天，學(xué)生聽得一知半解。這時(shí)候如果在講卡諾定理之前，先講清楚為什么提出了卡諾定理，卡諾當(dāng)年是在什么情況下提出，遇到了哪些困難，他對(duì)熱機(jī)的發(fā)展有了什么推動(dòng)作用，也就是略微講解部分卡諾定理提出的科學(xué)史，這樣既可以吸引學(xué)生的興趣，而且對(duì)于這個(gè)定理，學(xué)生能夠知其然且知其所以然，同時(shí)也啟迪了學(xué)生勇于創(chuàng)新的精神。這樣才能真正讓學(xué)生感受到熱統(tǒng)這門課的魅力，體會(huì)它的思想和方法，真正意義上培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。

2.3 前沿科技知識(shí)的引入

大學(xué)生教學(xué)不同于高中教學(xué)，學(xué)生不僅應(yīng)該掌握基本的理論，對(duì)一些科技前沿也應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)了解。這要求教師不僅能很好地把握教材內(nèi)容，同時(shí)也要常了解相關(guān)的科研動(dòng)態(tài)。前沿科技知識(shí)介紹不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且啟發(fā)學(xué)生的思維能力，甚至于對(duì)學(xué)生在以后考研選擇方向時(shí)也有很大益處。

3 教學(xué)手段的改進(jìn)

目前很多高?；径季邆涠嗝襟w教學(xué)條件，提倡板書和多媒體結(jié)合。板書多用于復(fù)雜公式的推導(dǎo)，誠(chéng)然公式的推導(dǎo)需要板書的幫助，但是板書應(yīng)該不僅僅用于枯燥的公式推導(dǎo)，有時(shí)候?qū)⒄谜n的主體框架，甚至大的標(biāo)題之間的聯(lián)系寫在板書上，這樣學(xué)生感覺邏輯性會(huì)更強(qiáng)，環(huán)環(huán)相扣，有利于學(xué)生整體知識(shí)框架的構(gòu)建，和對(duì)課程內(nèi)容有更好的理解。而多媒體教學(xué)中幻燈片可以適量減少文字部分，圖文并茂、生動(dòng)活潑的PPT很容易吸引學(xué)生，有些部分內(nèi)容如果輔助動(dòng)畫演示或者視頻將可以達(dá)到更好的效果。比如玻爾茲曼分布，玻色分布和費(fèi)米分布，三種分布的區(qū)別和聯(lián)系，如果完全靠教師的講解，有時(shí)候會(huì)有理解上的困難，但如果輔助了動(dòng)畫，學(xué)生一目了然，更容易理解，也更容易記憶。但是也非動(dòng)畫和視頻越多越好，過多的情況下，反而讓人感覺重點(diǎn)不突出，本末倒置，因此板書和多媒體的有效結(jié)合十分重要。這就需要教師很好地把握教材，課下須花大量精力搜集豐富的課外材料，做好備課工作。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，要教好熱統(tǒng)這門課并非易事，需要教師對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行研究，尋找合適的方法和手段，這需要教師也要不斷學(xué)習(xí)和反思，不斷改進(jìn)，在熱統(tǒng)的教學(xué)過程中和學(xué)生一起共同學(xué)習(xí)成長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)熱統(tǒng)教學(xué)的真正目的。

參考文獻(xiàn)

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篇（7）

中圖分類號(hào)：O414-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（b）-0187-02

熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)是研究熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科[1]?！读孔恿W(xué)》和《半導(dǎo)體物理》等許多領(lǐng)域需要熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理作為基礎(chǔ)理論。本課程的主要目的是使學(xué)生掌握熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理的基本理論、這些理論的實(shí)際應(yīng)用、國(guó)際上最先進(jìn)的科研動(dòng)態(tài)，及解決不了的難題；培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度和方法；培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問題的能力。

目前的教學(xué)模式中，存在著一些問題。學(xué)生大多處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，對(duì)課程缺乏興趣感，更缺少主動(dòng)參與的意識(shí)?？荚嚨姆绞交旧鲜且粡?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)。這樣的教學(xué)方式和考試方式會(huì)帶來一些弊端，如學(xué)生只是應(yīng)付考試，把學(xué)到的東西死記硬背出來，學(xué)到的知識(shí)考完就忘了，不知道知識(shí)的真正用處。因此，教學(xué)方式和考試方式的改革必須引起我們的高度重視。本論文通過深入的調(diào)查和教學(xué)實(shí)踐工作對(duì)教學(xué)方法和考試方式的改革方面進(jìn)行探討[2]。

1 討論式教學(xué)方式

在平時(shí)的教學(xué)過程中適當(dāng)?shù)丶尤胗懻撌浇虒W(xué)方式。

（1）課堂中引入討論式教學(xué)方式。在平常的課堂中，討論式教學(xué)方式可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。例如講述某一個(gè)現(xiàn)象之后，先讓學(xué)生討論該現(xiàn)象的原理是什么，往往是學(xué)生會(huì)有很多種結(jié)論，而有一些結(jié)論非常有創(chuàng)意，可以開拓學(xué)生的視野。再例如在做習(xí)題時(shí)，讓幾個(gè)學(xué)生同時(shí)到黑板上寫出自己的做題思路，讓學(xué)生發(fā)揮自己的思維探討不同的做法，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)許多做法，有些非常有創(chuàng)意，有些是行不通的。但通過討論對(duì)解決問題的思路清晰起來，不但使學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容有了較深入的了解，而且大大提高了學(xué)習(xí)的自信心。

（2）小結(jié)中引入討論式教學(xué)方式。在某一章內(nèi)容結(jié)束之后，在的應(yīng)用方面和國(guó)際科研動(dòng)向方面做一次討論，使學(xué)生通過基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)之后，通過上網(wǎng)查閱信息和自己的思考以及相互討論，對(duì)這部分內(nèi)容做一總結(jié)。例如：在第一章熱學(xué)基本規(guī)律結(jié)束之后，作一次本章內(nèi)容應(yīng)用的討論課，學(xué)生通過上網(wǎng)查詢及對(duì)本章內(nèi)容反復(fù)思考，在討論課上進(jìn)行討論，可以給出討論的提綱：如是否可以將孤立系統(tǒng)的熵增原理應(yīng)用到宇宙中？由熱機(jī)效率理論聯(lián)系到?jīng)_程熱機(jī)等。這些信息會(huì)使學(xué)生感到非常興奮和激動(dòng)，憧憬著將來自己在這方面也有大有作為的時(shí)刻。同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)有所用的印象。

2 新的考試模式

把以往單一試卷形式的考試分成兩部分，筆答部分和科研小論文部分。筆答部分主要考察學(xué)生基本理論的學(xué)習(xí)效果。科研小論文主要是將有關(guān)本課程知識(shí)點(diǎn)的小論文題目布置給大家，讓學(xué)生自由選擇自己感興趣的課題。最后以完整論文的形式提交上來。這部分主要考察學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解能力、收集信息的能力和表達(dá)能力。這樣的改革能夠轉(zhuǎn)變學(xué)生原來的學(xué)習(xí)習(xí)慣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)能力，進(jìn)一步提高學(xué)生整體素質(zhì)，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。

3 利用多媒體教學(xué)

多媒體技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為中心，把語(yǔ)音處理技術(shù)、圖像處理技術(shù)、視聽技術(shù)都集成在一起，而且把語(yǔ)音信號(hào)、圖像信號(hào)先通過模數(shù)轉(zhuǎn)換變成統(tǒng)一的數(shù)字信號(hào)，這樣作以后，計(jì)算機(jī)就可以很方便地對(duì)它們進(jìn)行存儲(chǔ)、加工、控制、編輯、變換，還可以查詢、檢索。近年來，多媒體技術(shù)迅速發(fā)展，其應(yīng)用已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)生活的各個(gè)角落，正在對(duì)人類的生產(chǎn)方式、工作方式乃至生活方式帶來巨大的變革。因?yàn)槎嗝襟w具有圖、文、聲并茂甚至有活動(dòng)影像這樣的特點(diǎn)，具有許多對(duì)于教育、教學(xué)過程來說是特別寶貴的特性與功能，這些特性與功能是其他媒體所不具備或是不完全具備的。因此，多媒體技術(shù)對(duì)教學(xué)也產(chǎn)生了積極的效應(yīng)，充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維，具有重要作用。

在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中一切都是由教師決定。從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略、教學(xué)方法、教學(xué)步驟甚至學(xué)生做的練習(xí)都是教師事先安排好的，學(xué)生只能被動(dòng)地參與這個(gè)過程，即處于被灌輸?shù)臓顟B(tài)。而在多媒體計(jì)算機(jī)這樣的交互式學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)生則可以按照自己的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)興趣來選擇自己所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，可以選擇適合自己水平的練習(xí)，如果教學(xué)軟件編得更好，連教學(xué)模式也可以選擇，比如說，可以用個(gè)別化教學(xué)模式，也可以用協(xié)商討論的模式。使計(jì)算機(jī)像學(xué)習(xí)伙伴一樣和你進(jìn)行討論交流。也就是說，學(xué)生在這樣的交互式學(xué)習(xí)環(huán)境中有了主動(dòng)參與的可能，而不是一切都由教師安排好，學(xué)生只能被動(dòng)接受。按認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的觀點(diǎn)，人的認(rèn)識(shí)不是外界刺激直接給予的，而是外界刺激與人的內(nèi)部心理過程相互作用產(chǎn)生的，必須發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，才能獲得有效的認(rèn)知，這種主動(dòng)參與性就為學(xué)生的主動(dòng)性、積極性的發(fā)揮創(chuàng)造了很好的條件。

人機(jī)交互、立即反饋是多媒體技術(shù)的顯著特點(diǎn)，是任何其他媒體所沒有的。多媒體計(jì)算機(jī)進(jìn)一步把電視機(jī)所具有的視聽合一功能與計(jì)算機(jī)的交互功能結(jié)合在一起，產(chǎn)生出一種新的圖文并茂的、豐富多彩的人機(jī)交互方式，而且可以立即反饋。這樣一種交互方式對(duì)于教學(xué)過程具有重要意義，它能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望，從而形成學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。交互性是多媒體計(jì)算機(jī)所獨(dú)有的，正是因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)使得多媒體計(jì)算機(jī)不僅是教學(xué)的手段方法，而且成為改變傳統(tǒng)教學(xué)模式乃至教學(xué)思想的一個(gè)重要因素。

多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）直觀性：能突破視覺的限制，多角度地觀察對(duì)象，并能夠突出要點(diǎn)，有助于概念的理解和方法的掌握。

（2）圖文聲像并茂：多角度調(diào)動(dòng)學(xué)生的情緒、注意力和興趣。

（3）動(dòng)態(tài)性：有利于反映概念及過程，能有效地突破教學(xué)難點(diǎn)。

（4）交互性：學(xué)生有更多的參與，學(xué)習(xí)更為主動(dòng)，并通過創(chuàng)造反思的環(huán)境，有利于學(xué)生形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

（5）通過多媒體實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)普通實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)充，并通過對(duì)真實(shí)情景的再現(xiàn)和模擬，培養(yǎng)學(xué)生的探索、創(chuàng)造能力。

（6）可重復(fù)性：有利于突破教學(xué)中的難點(diǎn)和克服遺忘。

（7）針對(duì)性：使針對(duì)不同層次學(xué)生的教學(xué)成為可能。

（8）大信息量、大容量性：節(jié)約了空間和時(shí)間，提高了教學(xué)效率。

多媒體教育技術(shù)飛速發(fā)展，教學(xué)過程中多媒體技術(shù)的運(yùn)用越來越普遍。在學(xué)習(xí)多媒體、計(jì)算機(jī)技術(shù)的同時(shí)，我們應(yīng)該關(guān)注教育理論的發(fā)展，隨時(shí)用先進(jìn)的教育理論來指導(dǎo)自己的多媒體教學(xué)，發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，從而提高熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理課程的教學(xué)質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

通過兩年的熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理課程教學(xué)實(shí)踐和學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)效果來看，進(jìn)行教學(xué)方法改革和考試方式改革是非常必要的。引入討論式教學(xué)方式，改革以往的考試方式，充分利用多媒體教學(xué)手段是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的必經(jīng)之路。

參考文獻(xiàn)

篇（8）

中圖分類號(hào)：TK123 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）48-0181-03

熵是熱力學(xué)中一個(gè)非常重要并且抽象的概念，學(xué)生能否全面地、徹底地掌握第二定律，對(duì)熵概念以及熱力學(xué)第二定律實(shí)質(zhì)的理解至關(guān)重要。

目前工程熱力學(xué)的教學(xué)中普遍存在一個(gè)問題[1，2]，就是熵概念的引入時(shí)機(jī)和方式。這些教材中，熵概念的第一次引出，即以其微分形式：dS=dQrev/T。熵的這個(gè)定義只給出了狀態(tài)函數(shù)熵的微分或熵變，并沒有熵的直接表達(dá)式[3]。這種只提出熵的定義，卻不闡明熵自身的物理意義的引進(jìn)方式，使得學(xué)生對(duì)熵的物理意義全然不知，只是一味的死記硬背熵變計(jì)算公式。這時(shí)候的熵可謂是“千呼萬喚始出來，猶抱琵琶半遮面”。然而，在后期進(jìn)入到熱力學(xué)第二定律的章節(jié)學(xué)習(xí)后，熵隨著第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式又突然冒了出來，而且還花樣翻新，例如克勞修斯不等式：dS≥dQ/Tr。通常這個(gè)時(shí)候，學(xué)生開始犯糊涂了，與前面熵初次引入時(shí)的熵變定義式搞混了，而后緊接著還要推出孤立系統(tǒng)的熵增原理等，如果整體教學(xué)中缺乏清晰的主線和脈絡(luò)、不闡明不可逆引起熵增的實(shí)質(zhì)原因，卻鋪開來廣講或一味地讓學(xué)生沉浸在大量的熵變計(jì)算中，效果差強(qiáng)人意，如很多學(xué)生常把孤立系統(tǒng)的熵只增不減理解為熵只增不減，或者不明白為什么處處可逆的卡諾循環(huán)的熱效率也不能達(dá)到百分之百。這樣的錯(cuò)誤表明學(xué)生對(duì)熱力學(xué)第二定律尚未真正掌握。

熱力學(xué)第二定律的教學(xué)是從分析自然現(xiàn)象展開的：如打碎的雞蛋不可能自行復(fù)原、水不能在自然條件下由低處流到高處等，這些現(xiàn)象表明一切自然發(fā)生過程都有其特殊的方向性。再者，我們熟悉這樣的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)：當(dāng)兩個(gè)不同溫度的物體相互接觸時(shí)，熱量不可能自動(dòng)地由低溫物體傳到高溫物體，而這恰恰就是由克勞修斯提出的熱二定律的一種經(jīng)典表述，此時(shí)熱二定律看起來還如此簡(jiǎn)單，學(xué)生尚不難理解，但僅僅停留在這個(gè)層面理解熱二定律，顯然是不夠的。熱力學(xué)二定律雖來源于生活，但遠(yuǎn)高于生活。在指出另一種由開爾文從熱轉(zhuǎn)化功的角度闡述的熱二定律時(shí)，學(xué)生開始有點(diǎn)迷糊了。開爾文表述為：不可能制成一種循環(huán)動(dòng)作的熱機(jī)，只從單一熱源吸取熱量，使之完全變成有用的功而不產(chǎn)生其他影響。

按照通常的教學(xué)程序，接下來的教學(xué)點(diǎn)就是卡諾循環(huán)。如果這個(gè)時(shí)候，再把講課的重點(diǎn)放在對(duì)構(gòu)成卡諾循環(huán)的兩個(gè)定熵、兩個(gè)定溫過程的講解上，學(xué)生感覺熱二定律更難捉摸了，何況這之后還要推導(dǎo)熵的不等式，熵――這個(gè)令物理學(xué)家都“混亂”的概念可能一下子就把學(xué)生擊倒了。如果這樣安排教學(xué)，定會(huì)加劇學(xué)生對(duì)第二定律整章內(nèi)容的恐懼心理，甚至最終導(dǎo)致放棄對(duì)熱二定律整章的學(xué)習(xí)，

所以，在這些內(nèi)容的教學(xué)中，絕不能循規(guī)蹈矩，應(yīng)適時(shí)地對(duì)教學(xué)的順序做相應(yīng)的調(diào)整，緊緊抓住一條清晰的脈絡(luò)討論，不廣講、不偏離主線太多，抓住本質(zhì)（類比干），在該過程中適時(shí)地、善巧地引出一些主要的第二定律表述（枝），順藤摸瓜，最終完全揭示熱力學(xué)第二定律的內(nèi)涵。這樣，學(xué)生容易抓住主線，對(duì)整章的知識(shí)框架有清晰的認(rèn)識(shí)，就不會(huì)對(duì)紛繁的不同表述和不等式望而生畏。教師在后期的具體教學(xué)中，再去圍繞其他各種表述進(jìn)行細(xì)化討論和延展，就可事半功倍。這種先抓本質(zhì)的教學(xué)思路非常適合熱力學(xué)第二定律和熵――這種既紛雜，又抽象的教學(xué)內(nèi)容。

下面以一種脈絡(luò)式的教學(xué)思路對(duì)熱二定律進(jìn)行探究，層層遞進(jìn)，分析現(xiàn)象得到結(jié)論，引出提問，再分析，得到下一個(gè)結(jié)論，直至把熱力學(xué)第二定律實(shí)質(zhì)詮釋出來。

首先，通過兩個(gè)熱機(jī)的常見工程實(shí)例――火力發(fā)電廠和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力循環(huán)入手，引出熱力學(xué)第二定律在熱轉(zhuǎn)化成功的過程中有低溫?zé)嵩创嬖?、同時(shí)有部分熱量被拋入低溫?zé)嵩吹默F(xiàn)實(shí)（講解電廠冷卻塔以及汽車尾氣余熱排放至外界環(huán)境）。由實(shí)例可初步得到任何熱機(jī)的效率不僅不能大于百分之百，也不能等于百分之百，也即效率必須小于百分之百。該結(jié)論映證了開爾文說法。

結(jié)論1：熱一定律告訴我們效率不能大于100%，開爾文說法得到熱機(jī)效率只能小于100%。

提問1：效率不能等于百分之百，等于多少，99%？

在熱力學(xué)第二定律尚未問世之前，熱機(jī)工程師錯(cuò)誤地把熱機(jī)效率的最理想目標(biāo)定為100%。1824年，法國(guó)工程師卡諾對(duì)此提出了質(zhì)疑，他在確定的高溫?zé)嵩碩1與低溫?zé)嵩碩2之間，構(gòu)建一個(gè)最理想（即熱效率最大）的熱機(jī)循環(huán)――卡諾循環(huán)。按最理想的假定，該循環(huán)至少應(yīng)保證過程無摩擦（無耗散）和傳熱無溫差（準(zhǔn)靜態(tài)）等條件，也即循環(huán)必須可逆。但即便這樣一個(gè)最理想的熱機(jī)循環(huán)效率也并不等于或者接近100%，而是依賴于高低溫?zé)嵩幢旧淼臏囟龋?？濁c=1-T2/T1卡諾定理）。

以前述的兩個(gè)典型的熱機(jī)實(shí)例分析。目前，火電廠蒸汽動(dòng)力循環(huán)[4]，一般T1=500℃，環(huán)境為T2=25℃，按照卡諾循環(huán)最理想效率為62%，大大低于100%；汽車燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)，T1=1000℃，T2=25℃，卡諾效率為76%，也低于100%。

結(jié)論2：在確定溫度的高低溫?zé)嵩粗g的全可逆理想循環(huán)，熱效率有一峰值，受溫度限制，可能遠(yuǎn)低于100%。（機(jī)理暫不解釋，見結(jié)論6后的反推）

提問2：實(shí)際工程中，摩擦耗散等不可逆因素必定不可避免，這對(duì)熱機(jī)的效率又有何影響？

經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)表明：一切實(shí)際過程都包含摩擦，粘滯，電阻等耗散因素，必然是不可逆的。仍以上面提到的熱機(jī)實(shí)例來分析。實(shí)際工程中，蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率為45%左右（

結(jié)論3：自然界中，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的，不可逆損失造成熱效率降低。

一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的不可逆過程，其逆過程決不可能不付任何代價(jià)的自動(dòng)進(jìn)行。例如：為什么熱量可以從高溫?zé)嵩醋詣?dòng)的傳向低溫?zé)嵩?，而不?huì)自動(dòng)地從低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩?。因此，一個(gè)過程的不可逆性與其說是決定于過程本身，不如說是決定于它的初態(tài)和終態(tài)。這也預(yù)示存在著一個(gè)與初態(tài)和終態(tài)有關(guān)的某個(gè)狀態(tài)函數(shù)，用以左右一個(gè)過程的方向。

問題3：一個(gè)自發(fā)（不可逆過程）初態(tài)和終態(tài)有什么本質(zhì)的不同？

以氣體絕熱自由膨脹分析自發(fā)過程初態(tài)與終態(tài)的區(qū)別：理想氣體絕熱自由膨脹是不可逆的。一剛性絕熱容器被隔板分開，左邊有氣態(tài)工質(zhì)，右邊真空，在隔板被抽去的瞬間，氣體聚集在左半部，這是一種非平衡態(tài)，此后氣體將自動(dòng)膨脹充滿整個(gè)容器，最終達(dá)到平衡態(tài)。其反過程由平衡態(tài)回到非平衡態(tài)的過程不可能自動(dòng)發(fā)生。觀察到絕熱自由膨脹初終態(tài)有兩方面的不同：

1.終態(tài)體積變大，分子相互位置分布更加無序；

2.可利用與右側(cè)空間的勢(shì)差推動(dòng)活塞向外輸出容積變化功，但由于進(jìn)行自發(fā)膨脹，作功為零。

對(duì)于一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)，如果處于非平衡態(tài)（與外界存在勢(shì)差，有作功能力），我們認(rèn)為它處于較有序的狀態(tài)，如果處于平衡態(tài)（與外界無勢(shì)差，無作功能力），我們認(rèn)為它處于較無序的狀態(tài)。

再者，功熱轉(zhuǎn)換的自發(fā)過程：高速行駛的汽車，突遇事故瞬間停止，原有動(dòng)能耗散成環(huán)境中的熱能，能量的數(shù)量雖然守恒，但能量的無序性增加。而該過程的逆過程――環(huán)境熱轉(zhuǎn)換成動(dòng)能顯然不能自發(fā)進(jìn)行。熱是分子混亂運(yùn)動(dòng)的一種表現(xiàn)，而功是分子有序運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。功轉(zhuǎn)變成熱是從規(guī)則運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，混亂度增加，是自發(fā)的過程；而要將無序運(yùn)動(dòng)的熱轉(zhuǎn)化為有序運(yùn)動(dòng)的功就不可能自動(dòng)發(fā)生。

結(jié)論4：熱力學(xué)第二定律：各種自發(fā)過程的方向性具有共同的本質(zhì)：無序性（混亂度）增加，能量質(zhì)衰退。

問題4：如何定量地描寫狀態(tài)的無序性的變化（如增加）和作功能力的變化（如衰減）？

從以上例子可以看出：熱力學(xué)第二定律揭示一切不可逆過程都是向混亂度增加的方向進(jìn)行，可用一個(gè)新的狀態(tài)函數(shù)作為表征系統(tǒng)混亂度的一種量度，狀態(tài)函數(shù)――“熵S”被引出。

所以，熵的物理意義：系統(tǒng)無序性（混亂度）的量度。

結(jié)論5：孤立系統(tǒng)中的熵永不減少。孤立系統(tǒng)中發(fā)生可逆過程，其熵不變，作功能力無衰減；孤立系統(tǒng)中發(fā)生不可逆過程，其熵增加，作功能力降低。熱力學(xué)第二定律也可表述為：一切自發(fā)過程總是向著熵增加的方向進(jìn)行，向能質(zhì)衰減的方向進(jìn)行。

問題5：為什么宏觀演化必定按“熵增”的方向進(jìn)行，熵增的本質(zhì)是什么？

以54張撲克牌的排序?yàn)槔治鲎园l(fā)過程熵增的根本原因。新?lián)淇俗畛醯呐判驑O其有序，我們稱其為一種微觀態(tài)，概率為1/54！。隨機(jī)洗牌后，混亂度增大，此時(shí)排序非?；靵y的微觀態(tài)數(shù)要大很多。這樣，撲克牌從有序自發(fā)到無序（孤立系統(tǒng)熵增大）的過程，就是撲克排序從小概率往大概率發(fā)展的過程。然而，這個(gè)過程的逆過程，也即微觀態(tài)數(shù)減小的過程，是從概率大往概率小發(fā)展，不能自動(dòng)進(jìn)行。這就是為什么即使洗無數(shù)次牌，也不可能再出現(xiàn)當(dāng)初最有序的低熵狀態(tài)。這就反映了不可逆過程熵增的本質(zhì)，即熱力學(xué)概率增大。

可以從54張牌的系統(tǒng)拓展到由大量分子構(gòu)成的熱力學(xué)系統(tǒng)，同樣遵從這樣一個(gè)規(guī)律。

結(jié)論6：系統(tǒng)從熱力學(xué)概率小的狀態(tài)向熱力學(xué)概率大的狀態(tài)進(jìn)行，這是熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義。

再回到結(jié)論2，可對(duì)卡諾定理進(jìn)行微觀解釋：可逆熱機(jī)循環(huán)中，工質(zhì)從高溫?zé)嵩次諢崃縌1，將其中最大可以轉(zhuǎn)化為功的部分W轉(zhuǎn)化為了功，這部分能量從熱功，能量品質(zhì)升高，這樣一個(gè)非自發(fā)過程不能不費(fèi)代價(jià)的進(jìn)行，同時(shí)一定要使得另外一部分熱量Q2從高溫?zé)嵩磦飨蛄说蜏責(zé)嵩矗@部分能量的品質(zhì)降低去與之補(bǔ)償，兩者正好相抵，這是可逆的情況。如果熱機(jī)不可逆，相同的Q1情況下，傳給低溫?zé)嵩吹臒崃看笥赒2，能量品質(zhì)降低的份額大于能量品質(zhì)升高的份額，總體由于不可逆造成能量品質(zhì)衰退，作功減少。

經(jīng)過以上脈絡(luò)法教學(xué)方式層層遞進(jìn)，主線清晰，學(xué)生能夠緊跟教學(xué)思路，分析現(xiàn)象，得到結(jié)論，引出新問，再分析，一步步接近熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)。該教學(xué)方式最大的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在只需要半個(gè)小時(shí)的課時(shí)就可清楚地揭示熱力學(xué)第二定律的核心機(jī)理，而后可圍繞這個(gè)核心再展開不等式推導(dǎo)等其他教學(xué)內(nèi)容。這樣的教學(xué)方式，做到了使學(xué)生概念清晰，思路明確，故能取得事半功倍的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈維道，童鈞耕.工程熱力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2007.

篇（9）

作者簡(jiǎn)介：耿凡（1982-），女，江蘇徐州人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院，講師；王迎超（1982-），男，山東濱州人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，講師。（江蘇 徐州 221116）

基金項(xiàng)目：本文系2012年中國(guó)礦業(yè)大學(xué)青年教師教學(xué)改革資助計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2001263）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）05-0076-02

工程熱力學(xué)相關(guān)的熱工技術(shù)和節(jié)能環(huán)保問題日益凸顯，因此，“工程熱力學(xué)”教學(xué)改革需要深入。那么，如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其更清晰地理解并掌握抽象概念，把工程實(shí)際問題更形象地展示給學(xué)生并讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)去分析、解決實(shí)際問題，這對(duì)高校傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段提出了挑戰(zhàn)。因此，開展研討式授課的教學(xué)模式改革被提上日程。[1，2]

一、研討式教學(xué)改革的指導(dǎo)思想、原則及作用

1.指導(dǎo)思想

根據(jù)“工程熱力學(xué)”課程的內(nèi)容及特點(diǎn)，研討式教學(xué)的指導(dǎo)思想是：以解決問題為中心，通過教師創(chuàng)設(shè)問題情境，學(xué)生按照課程要求在教師的教學(xué)指引下，對(duì)具體的熱工理論及實(shí)際問題進(jìn)行思考和研究，借助豐富的網(wǎng)絡(luò)資源、必要的實(shí)驗(yàn)及模擬手段，探究其知識(shí)的發(fā)生過程、提出解決問題的方法。

2.實(shí)施原則

研討式教學(xué)體現(xiàn)的主要教學(xué)原則是學(xué)生主體性原則、啟發(fā)性原則、循序漸進(jìn)原則及和諧性原則。

（1）學(xué)生主體性原則。學(xué)生在研討式教學(xué)模式中成為學(xué)習(xí)行為的主人，始終處于穩(wěn)定的自主地位，在教師的幫助下積極思考，多動(dòng)手、多分析、多總結(jié)，積極發(fā)掘自己的創(chuàng)造潛力，有意識(shí)地占據(jù)課程學(xué)習(xí)的主體地位。

（2）啟發(fā)性原則。教師在研討式教學(xué)模式下以啟發(fā)為主，設(shè)置貼近學(xué)生生活、富有吸引力的情境，提出有思考價(jià)值的問題，這要求教師有全面、深刻、獨(dú)到的見解，了解學(xué)生原有知識(shí)基礎(chǔ)和能力水平，并且有熟練利用現(xiàn)代化手段教學(xué)的能力。[3]如“門窗緊閉房間可否用電冰箱降溫”，據(jù)筆者親身授課經(jīng)歷，這一問題很能吸引學(xué)生的注意力，而且貼近生活。學(xué)生能夠積極思考并能在教師的引導(dǎo)下用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行分析得出結(jié)論。

（3）循序漸進(jìn)原則。教師設(shè)計(jì)的問題要由易到難、由簡(jiǎn)到繁循序漸進(jìn)地進(jìn)行，便于讓學(xué)生順利進(jìn)入狀態(tài)，從而逐漸調(diào)動(dòng)其積極性并提高其研討的興趣；另外，由于學(xué)生個(gè)體的差異，對(duì)設(shè)置問題的接受能力也有所不同，因此，教師也要針對(duì)學(xué)生個(gè)體的具體情況，對(duì)一個(gè)問題設(shè)置多個(gè)角度、多個(gè)層次、多個(gè)梯度便于學(xué)生理解，讓學(xué)生由少到多、由個(gè)體到班級(jí)逐步理解問題。

（4）和諧性原則。研討式教學(xué)過程中，教師通過設(shè)計(jì)的問題給學(xué)生指出方向，并適時(shí)啟發(fā)學(xué)生思考，而學(xué)生在所設(shè)置的問題情境中要靠自己來解決問題，這種導(dǎo)與演的情境創(chuàng)設(shè)了師生之間、學(xué)生之間相互影響、共同進(jìn)步的環(huán)境，呈現(xiàn)出平等和諧的教學(xué)氛圍。

3.作用

研討式教學(xué)包括對(duì)問題的認(rèn)識(shí)、分析和解決各方面，主要或完全由學(xué)生自己來做，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，開闊其視野，有助于學(xué)生綜合能力的提高。具體作用可分為以下幾點(diǎn)：研討式教學(xué)體現(xiàn)了以學(xué)為本的科學(xué)發(fā)展觀，充分激發(fā)了學(xué)生的主體性；能夠解決“工程熱力學(xué)”理論與實(shí)踐脫節(jié)的難題，能有效提高學(xué)生的實(shí)踐能力；能夠依托“工程熱力學(xué)”課程設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，著重培養(yǎng)其科研能力和創(chuàng)新精神。

二、研討式教學(xué)改革可行性分析

從課程本身的性質(zhì)和特點(diǎn)來看，研討式教學(xué)方法和手段的改革是可行的。通過教學(xué)過程發(fā)現(xiàn)：學(xué)生能夠通過課程教學(xué)了解和掌握了“工程熱力學(xué)”的相關(guān)知識(shí)，但由于課堂及實(shí)驗(yàn)條件的限制，學(xué)生對(duì)于抽象概念認(rèn)識(shí)模糊、對(duì)主要熱工問題的認(rèn)識(shí)不深，思路不清晰，解決問題能力十分有限，不少學(xué)生對(duì)此課程失去了學(xué)習(xí)興趣。盡管引起該問題的原因很多，但教學(xué)方法和手段的局限是其重要原因。因此，教學(xué)方法和手段的改革十分重要。

“工程熱力學(xué)”的研討式教學(xué)打破講授為主的模式，預(yù)期在教學(xué)過程中結(jié)合實(shí)際問題、以互動(dòng)為主的方式使學(xué)生通過認(rèn)識(shí)過程去掌握知識(shí)結(jié)構(gòu)，從而掌握“工程熱力學(xué)”的基本概念、理論和計(jì)算，并讓其具有對(duì)各種“工程熱力學(xué)”問題進(jìn)行初步定性定量評(píng)價(jià)的能力和分析解決熱工技術(shù)問題的能力。另外，在“工程熱力學(xué)”研討式教學(xué)初見成效后，可將其逐步推廣到“工程流體力學(xué)”、“傳熱學(xué)”等課程中去。

三、研討式教學(xué)改革具體內(nèi)容

開展“工程熱力學(xué)”研討式教學(xué)的具體做法很多，本文擬采從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：

1.常規(guī)教學(xué)為基礎(chǔ)

教師應(yīng)對(duì)當(dāng)前典型熱力學(xué)教材進(jìn)行詳細(xì)閱讀，科學(xué)編輯，根據(jù)學(xué)科發(fā)展對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行部分更新和調(diào)整，優(yōu)化課程內(nèi)容。在已有的較扎實(shí)的“工程熱力學(xué)”課程教案的基礎(chǔ)上，制作與授課專業(yè)相符的具有較高專業(yè)水平的多媒體教學(xué)課件，采用圖、文以及動(dòng)畫等形式為課程教學(xué)提供多樣化、多視角、立體化的教學(xué)信息空間。[4]

2.實(shí)例研討作穿插

教師在課堂講述中適時(shí)引入工程和生活中常見的實(shí)例，如在講“濕空氣”時(shí)，讓學(xué)生思考簡(jiǎn)單問題：“為何什么陰雨天曬衣服不易干，而晴天則容易干？”由此展開研討式教學(xué)，通過教師對(duì)實(shí)例啟發(fā)性的分析，把枯燥的理論變成具體的實(shí)際問題，開展課堂討論，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。與此同時(shí)，教師啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，讓學(xué)生以解決問題為目的，完成查資料、討論、分析、提出整改措施、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的一體化學(xué)習(xí)過程。

3.熱點(diǎn)問題當(dāng)點(diǎn)綴

教師結(jié)合當(dāng)前的熱工領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題，如提高熱機(jī)效率、節(jié)能降耗、低碳環(huán)保以及日本核電事故等問題，開展課堂討論調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，在條件允許的情況下給學(xué)生課后試驗(yàn)的機(jī)會(huì)，讓他們?cè)趧?dòng)手過程中更深入地理解問題，或者借助模擬實(shí)驗(yàn)手段，鼓勵(lì)學(xué)生多途徑分析解決問題。最后總結(jié)、分析并撰寫小論文。

4.課程本身問題

另外，在學(xué)生逐漸學(xué)會(huì)分析、解決、總結(jié)問題的同時(shí)，教師也要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析總結(jié)本門課程的學(xué)習(xí)，把課程本身作為一個(gè)問題去對(duì)待，學(xué)生要逐漸學(xué)會(huì)自己分析總結(jié)重點(diǎn)、難點(diǎn)和規(guī)律等，從宏觀、微觀兩個(gè)角度認(rèn)識(shí)課程。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的疑點(diǎn)問題，在及時(shí)反映給教師的同時(shí)，要能夠獨(dú)立思考，并通過查資料、分析總結(jié)進(jìn)而消除疑點(diǎn)問題。

通過研討式教學(xué)，學(xué)生養(yǎng)成良好的思考習(xí)慣，從被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)的學(xué)習(xí)，從而多角度地體會(huì)學(xué)習(xí)的過程。

四、實(shí)施方案

1.實(shí)時(shí)改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容

教師要搜集“工程熱力學(xué)”方面的教材、課件及教學(xué)改革論文，學(xué)習(xí)前人的教改思路和方法，深入分析兄弟院校的“工程熱力學(xué)”課程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及精品課程，取長(zhǎng)補(bǔ)短。在大體保持傳統(tǒng)內(nèi)容及學(xué)時(shí)基礎(chǔ)上，對(duì)教學(xué)體系和內(nèi)容作進(jìn)一步調(diào)整，適當(dāng)增加與專業(yè)相關(guān)的內(nèi)容，簡(jiǎn)化或刪去部分比較陳舊的內(nèi)容。

2.構(gòu)建實(shí)例和熱點(diǎn)問題資料集

教師搜集國(guó)內(nèi)外“工程熱力學(xué)”相關(guān)實(shí)例和典型熱工問題，如針對(duì)性地引入日常生活常見的散熱器管片、電冰箱和空調(diào)等生活中常見的電器循環(huán)、節(jié)能減排、低碳環(huán)保等熱點(diǎn)問題，并運(yùn)用“工程熱力學(xué)”原理對(duì)具體熱工過程、設(shè)備及工程熱點(diǎn)問題進(jìn)行深入剖析，形成與課程相配套的實(shí)例資料集。結(jié)合構(gòu)建的實(shí)例集，增設(shè)課程實(shí)例研討環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考的能力。

3.重視交流

教師應(yīng)根據(jù)“工程熱力學(xué)”大綱，明確課程定位，在教學(xué)過程重視與學(xué)生交流，及時(shí)了解學(xué)生興趣、理解與接受能力。根據(jù)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的難點(diǎn)及疑點(diǎn)問題，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)所學(xué)有針對(duì)地加強(qiáng)相應(yīng)習(xí)題的訓(xùn)練以加深對(duì)這些問題的認(rèn)識(shí)。

4.習(xí)題訓(xùn)練

教師針對(duì)每一章的重點(diǎn)難點(diǎn)，構(gòu)建相應(yīng)題型，通過課題提問形式進(jìn)行課堂講授，并針對(duì)性地布置習(xí)題讓學(xué)生進(jìn)行課后復(fù)習(xí)和課前預(yù)習(xí)，使其獨(dú)立解決問題，讓其在作業(yè)同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)的及時(shí)掌握和有效鞏固。同時(shí)，在課后多布置一些和實(shí)際生活相關(guān)的或者沒有唯一答案的題目，例如“試分別舉例說明熱力學(xué)第一定律和第二定律對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)或日常生活的指導(dǎo)作用”等，通過對(duì)這些題目的思考與分析，學(xué)生的綜合思維能力得到了鍛煉，也活躍了學(xué)習(xí)的氣氛。[4]

五、總結(jié)

研討式教學(xué)在“工程熱力學(xué)”課程的應(yīng)用，可以調(diào)動(dòng)課堂授課的生動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生可以集思考、行動(dòng)、分析、總結(jié)于一體，有利于學(xué)生認(rèn)知能力的開發(fā)和對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，具體的實(shí)施細(xì)節(jié)還有待于在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)一步摸索和完善。研討式教學(xué)不僅對(duì)“工程熱力學(xué)”教學(xué)改革有積極作用，對(duì)其他課程的改革也有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

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（5）：116-117.

[2]王默晗.“工程熱力學(xué)”教學(xué)方式探討[J].中國(guó)電力教育，2010，

篇（10）

隨著時(shí)代的變遷、社會(huì)的進(jìn)步和高等教育的發(fā)展，我國(guó)高等教育教學(xué)改革過程中不斷出現(xiàn)新的問題，期中課程的教學(xué)改革是核心，而改革重中之重是如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和促進(jìn)學(xué)生綜合實(shí)踐能力的提高，本文結(jié)合多年的化工熱力學(xué)教學(xué)改革情況，談幾點(diǎn)體會(huì)以共勉。

1 引用研究性教學(xué)模式，創(chuàng)造主動(dòng)學(xué)習(xí)氛圍

化工熱力學(xué)課程專業(yè)性比較強(qiáng)，內(nèi)容比較枯燥，基本原理概念抽象、公式推導(dǎo)多、工程計(jì)算更是繁瑣，學(xué)生上課往往表現(xiàn)學(xué)習(xí)興趣不高。針對(duì)這一實(shí)際情況，教師首先需要對(duì)熱力學(xué)的基本知識(shí)進(jìn)行梳理，按照教學(xué)計(jì)劃和要求對(duì)教學(xué)內(nèi)容模塊進(jìn)行劃分，并對(duì)教學(xué)內(nèi)容外延知識(shí)體系進(jìn)行補(bǔ)充，為課堂教學(xué)創(chuàng)造必要條件。化工熱力學(xué)的課堂教學(xué)要求教師用科學(xué)恰當(dāng)?shù)姆椒ò炎约核莆盏木_的專業(yè)知識(shí)教授給學(xué)生，為達(dá)到人才培養(yǎng)的目標(biāo)，提高化工熱力學(xué)教學(xué)的時(shí)效性，部分引入以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的研究性教學(xué)模式，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

研究性教學(xué)是指老師以課程內(nèi)容和學(xué)生的知識(shí)積累為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運(yùn)用知識(shí)和能力，自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，在研討中積累知識(shí)培養(yǎng)能力和鍛煉思維的新型教學(xué)模式。這種教學(xué)模式帶動(dòng)學(xué)生積極地投入到課程學(xué)習(xí)中去發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，并在研究過程中獲取知識(shí)、提高技能、培養(yǎng)能力[1]。為此，在熱力學(xué)教學(xué)中，我們嘗試了“設(shè)定內(nèi)容情境-啟發(fā)思考-交流探究-總結(jié)提升”教學(xué)環(huán)節(jié)，將復(fù)雜的熱力學(xué)知識(shí)體系，和學(xué)生先前學(xué)過的基本物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等知識(shí)緊密聯(lián)系起來，應(yīng)用于實(shí)際，營(yíng)造自主或團(tuán)體進(jìn)行討論和探究，和傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并達(dá)到了能力培養(yǎng)的目的。

在實(shí)際教學(xué)過程中，曾嘗試選擇幾節(jié)內(nèi)容，采取學(xué)生進(jìn)行講課。教師布置任務(wù)范圍，提出要求，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)為單位首先學(xué)會(huì)讀懂教材內(nèi)容，查找所需資料，再設(shè)計(jì)教學(xué)課件，最終在講臺(tái)上進(jìn)行展示講解。從學(xué)生到老師角色的轉(zhuǎn)變，從自己學(xué)明白到講解清楚，激發(fā)出了學(xué)生對(duì)熱力學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，加強(qiáng)了對(duì)知識(shí)的理解深度，與此同時(shí)活躍了課堂的氣氛，教師也可以從中觀察到學(xué)生的學(xué)習(xí)心理，尋找到教和學(xué)的突破口，對(duì)于課堂教學(xué)的創(chuàng)新和學(xué)生能力的培養(yǎng)具有重要意義。

2 利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段，提高自主學(xué)習(xí)能力

針對(duì)化工熱力學(xué)知識(shí)體系和內(nèi)容的具體特點(diǎn)，在教學(xué)方式上，發(fā)揮多媒體優(yōu)勢(shì)進(jìn)行教學(xué)，可以大大提高學(xué)習(xí)的時(shí)效性和增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

多媒體技術(shù)應(yīng)用文本、圖象、動(dòng)畫、聲音等運(yùn)載信息的媒體結(jié)合體，以圖文并茂的形式為化工熱力學(xué)教學(xué)充實(shí)供了多樣化、多維化的教學(xué)信息空間，使化工熱力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式得到了很大的充實(shí)和改進(jìn)[2]。結(jié)合化工熱力學(xué)自身的特點(diǎn)設(shè)計(jì)生動(dòng)、立體、直觀性強(qiáng)的教學(xué)軟件，與公式推導(dǎo)的板書相結(jié)合，加快和加大課堂教學(xué)的信息量，吸引學(xué)生的注意力，提高了教學(xué)效果。

在多媒體內(nèi)容的展現(xiàn)方式上，除了課堂教學(xué)外，充分利用互聯(lián)網(wǎng)，拓展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。學(xué)生反映平時(shí)在化工熱力學(xué)學(xué)習(xí)中，經(jīng)常會(huì)遇到疑難問題，課堂時(shí)間又極其有限，往往會(huì)造成問題堆積。針對(duì)這一情況我們建立了化工熱力學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔導(dǎo)平臺(tái)，可以師生交流、學(xué)生間交流，利用網(wǎng)絡(luò)的開放性、交互性、共享性的特點(diǎn)，傳遞與化工熱力學(xué)相關(guān)的前沿信息和資料，將教學(xué)內(nèi)容在網(wǎng)上公開，實(shí)現(xiàn)資源共享，并及時(shí)為學(xué)生答疑解惑，隨時(shí)提出新問題，在網(wǎng)上進(jìn)行自由討論，師生間共同研究，從而既迅速有效的解決了問題，又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

3 結(jié)合實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)工程實(shí)踐能力

化工熱力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對(duì)化工熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合運(yùn)用與實(shí)踐，意在培養(yǎng)學(xué)生建立獨(dú)立思考、觀察分析、解決問題、驗(yàn)證結(jié)果的思維體系，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；讓學(xué)生明確化工熱力學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中、科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)中的重要性，有一個(gè)比較完整的感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)，也是進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)和科研開發(fā)的必要準(zhǔn)備。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，指導(dǎo)教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，詳細(xì)制訂系統(tǒng)完整的實(shí)驗(yàn)過程，建立了“做什么實(shí)驗(yàn)-為什么做實(shí)驗(yàn)-怎么做實(shí)驗(yàn)-如何提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性”思維引導(dǎo)方式，注重挖掘?qū)W生的內(nèi)在潛能和啟發(fā)學(xué)生的智慧，在鞏固和深化專業(yè)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，要強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，再把實(shí)驗(yàn)過程中遇到的具體問題放入化工熱力學(xué)的課堂教學(xué)當(dāng)中，在相互融入講解的過程中潛移默化的傳授給學(xué)生，使其印象深刻，充分理解。

化工熱力學(xué)所研究和解決的都是化工生產(chǎn)中的實(shí)際問題，因此實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)非常重要，在熱力學(xué)的應(yīng)用章節(jié)的教學(xué)中，指導(dǎo)教師可以帶領(lǐng)學(xué)生直接參與到企業(yè)的生產(chǎn)之中，結(jié)合課堂教學(xué)實(shí)例，按照“裝置設(shè)想-實(shí)驗(yàn)室開發(fā)-工程設(shè)計(jì)-生產(chǎn)操作運(yùn)行-工藝改進(jìn)”主線，在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的化工熱力學(xué)基本理論聯(lián)系實(shí)際，完成一定的實(shí)習(xí)任務(wù)，同時(shí)使學(xué)生在真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境中獲取初步的職業(yè)訓(xùn)練和積累簡(jiǎn)單的生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)，逐步提升工程意識(shí)和理論聯(lián)系實(shí)際的能力；在企業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)中，學(xué)生開始涉入企業(yè)的先進(jìn)理念和特色文化的信息，增強(qiáng)了參加工程實(shí)踐活動(dòng)的興趣，為將來走向工作崗位、立足企業(yè)打下良好的基礎(chǔ)[3]。

4 完善考核方式，促進(jìn)培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成

為了更好地評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)的效果，必須進(jìn)一步完善公平、公正、公開的考核體系，制定適應(yīng)上述教學(xué)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確的反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和能力發(fā)展水平，使學(xué)生在為成績(jī)而努力學(xué)習(xí)的過程中，能夠完成知識(shí)體系的建立和能力的提高。為此，教師應(yīng)從培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)思維和提高全面創(chuàng)新能力出發(fā)，逐步減輕期末理論考試的分量，傾向于平時(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度，如課堂表現(xiàn)情況，作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)結(jié)情況都占一定的考核比例，堅(jiān)持課內(nèi)與課外相結(jié)合、考試與考評(píng)相結(jié)合的原則。評(píng)分的等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)要進(jìn)一步細(xì)化，從激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情出發(fā)，科學(xué)、有效、靈活的進(jìn)行化工熱力學(xué)的考核評(píng)分工作。如在考核的過程中，我們不考核學(xué)生對(duì)化工熱力學(xué)公式的死記硬背，而是考核學(xué)生是否掌握了公式理論的應(yīng)用場(chǎng)合條件，理解了各種符號(hào)的含義，能否明白推導(dǎo)步驟和過程，考核學(xué)生的推理、演繹能力等。

總之，從以上幾方面入手，對(duì)化工熱力學(xué)的教學(xué)工作有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，以培養(yǎng)高素質(zhì)化工人才為目的，通過不同教學(xué)方法的體驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，靈活運(yùn)用化工熱力學(xué)的理論知識(shí)解決實(shí)際問題的綜合實(shí)踐能力。

【參考文獻(xiàn)】