高本領(lǐng)，梁峰

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熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)課程的教法研究

高本領(lǐng)，梁峰

熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)（以下簡稱熱統(tǒng)）研究的是與溫度有關(guān)的熱現(xiàn)象及與熱現(xiàn)象有關(guān)的物質(zhì)運動規(guī)律和應(yīng)用，與自然界的大部分運動形式緊密關(guān)聯(lián)，是物理專業(yè)重要的一門課程[1]．由于熱統(tǒng)的物理思想抽象，所用數(shù)學(xué)知識復(fù)雜，使學(xué)生學(xué)習(xí)具有相當難度，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．教學(xué)實踐中，研究熱統(tǒng)教法，做好以下5個方面至關(guān)重要．

（1）教師要對熱統(tǒng)課程有極高的興趣與熱情．任課教師要喜歡熱統(tǒng)課程，在課堂上能夠潛移默化地感染學(xué)生．如果教師對該課程興趣不高、熱情一般，那么，學(xué)生就很難產(chǎn)生濃厚的興趣與熱情．

（2）教學(xué)中貫徹由易到難、循序漸進原則．教師要重視比較簡單，但很重要的基礎(chǔ)知識教學(xué)，這有助于學(xué)生打好基礎(chǔ)，掌握知識體系的內(nèi)部邏輯，對學(xué)生畏難情緒克服有利．如第一章在熱統(tǒng)中較簡單，但熱力學(xué)的重要理論幾乎全在第一章[1]．通過本章教學(xué)，要讓學(xué)生對熱力學(xué)基礎(chǔ)理論及其內(nèi)部關(guān)系有足夠的認識與理解．教師重視第一章的教學(xué)，學(xué)生通過仔細、認真學(xué)習(xí)，掌握熱力學(xué)的幾乎全部概念；理解熱力學(xué)第一定律、克勞修斯等式與不等式、卡諾定理、熱力學(xué)第二定律的來龍去脈．特別是，學(xué)生對熱力學(xué)第一、第二定律的基本方程有清晰的認識，為后面章節(jié)甚而全書的學(xué)習(xí)會起到事半功倍的效果．

（3）教師應(yīng)投入足夠的時間與精力，精心備課．熱統(tǒng)課程基本沒有圖形要畫，主要是關(guān)系式、理論推導(dǎo)及其含義講解．復(fù)雜的數(shù)學(xué)關(guān)系，是學(xué)生學(xué)習(xí)的一大難點．這需要教師課前精心備課，課上能夠準確、詳細推導(dǎo)每一個關(guān)系式，這可以幫助學(xué)生克服障礙，增強學(xué)好熱統(tǒng)的信心，使學(xué)生體會到學(xué)習(xí)的樂趣．

（4）教學(xué)中應(yīng)將所教知識與科技前沿相聯(lián)系．如將絕熱膨脹與絕熱去磁降溫?zé)崃W(xué)關(guān)系對獲得趨于絕對0Ｋ的指導(dǎo)作用[2]，講授朗道相變理論時說明它是研究自然界相變的重要依據(jù)．同時，聯(lián)系相關(guān)內(nèi)容與教師的科研：如內(nèi)能或自由能極小是新物質(zhì)尋找的判據(jù)．讓學(xué)生知道很多內(nèi)容對其它學(xué)科和科研的作用．教學(xué)中多體現(xiàn)熱統(tǒng)的價值，讓學(xué)生會感受到其實際意義與作用，增強學(xué)生自覺學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力．

（5）教學(xué)中應(yīng)側(cè)重物理規(guī)律訓(xùn)練．解決問題不能圖方便，應(yīng)反復(fù)培養(yǎng)學(xué)生物理思維習(xí)慣．以簡單均勻系統(tǒng)的一個熱力學(xué)關(guān)系的證明為例，作具體說明．

方法1[4]因為，有，所以．

方法2[5]因為，所以．

前2個方法，雖然節(jié)省時間，但所學(xué)物理知識與規(guī)律用得少．方法3耗時，但是對熱統(tǒng)理解有好處，也是正常的思維方法．其中用到了很多的知識，如：熱力學(xué)基本方程、麥克斯韋關(guān)系，容易激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生良好的物理思維習(xí)慣．

[1] 汪志誠．熱力學(xué)·統(tǒng)計物理[M]．4版．北京：高等教育出版社，2008：1-47，72-74

[2] 馬本堃，高尚慧，孫煜．熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，1980：77-79

[3] 王立志，呂秀娟，田麗杰，等．熱力學(xué)微分關(guān)系式的處理方法[J]．煙臺師范學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2004，20（3）：200-203

[4] 王立志，柳盛典，張秀榮，等．熱力學(xué)關(guān)系式的雅可比行列式方法[J]．煙臺師范學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2005，21（1）：44-47

（淮陰工學(xué)院 數(shù)理學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

淮陰工學(xué)院校自然基金面上項目（2917767）