前言：中文期刊網精心挑選了熱力學教學范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。

熱力學教學范文1

1設計指導思想

工程熱力學是動力、熱工等工科專業重要的技術基礎課，而且是能夠直接用于工程實際的技術學科。通過本課程的學習，可以開發學生的智力，培養學生敏銳的觀察能力、豐富的想象能力、科學的思維能力，并為后續專業課程的學習和解決工程實際問題提供基本理論和方法。

在工程熱力學課程中，很多基本概念、原理和方法都是通過實際的形象物體經抽象化或再加數學演繹而建立的。許多基本理論都是經過實踐而又被實際所驗證的客觀真理，所以該課程實踐性較強。

大量的練習、有比較熟練的教學經驗的教師是工程熱力學學習的基本要求。深化教育改革要求加強實踐教育，大幅度壓縮課堂教學時數，對課程教學方法提出了新的要求。工程熱力學教學網站將為此做一些探索。

基于.NET的工程熱力學教學網站是以B/S模式為工作方式，利用校園網傳輸的輔助網絡教育系統。網站集成了工程熱力學各種教學資源，實現了教學信息網頁化，在線考試，人機交互，在線討論、答疑等功能。本系統旨在成為教與學時間和空間上的延伸，借助網絡優勢，幫助學生更好地學習工程熱力學。

2網站設計

2.1設計目標

工程熱力學對學生的素質培養和知識結構具有重要的作用，也是學生普遍反映較難學且枯燥的一門學科。隨著現代信息技術的發展及其在教學領域的運用，采用網絡技術改進工程熱力學教學，成為工程熱力學這門學科教學改革的重要課題。

工程熱力學學習網站設計目標是利用計算機網絡實現工程熱力學課堂輔助教學，建立一個基于WEB的網絡教學環境，充分發揮網絡技術優勢和多媒體先進的表現手段，實現信息資源共享，體現工程熱力學網絡教育的仿真性、交互性和實踐性，營造良好的學習環境和氣氛。具體而言，是以學習網站為平臺，建立一個工程熱力學的學習園地，使學生通過網絡掌握工程熱力學基礎知識；開發一個在線考試系統，由系統按照要求自動組題，制作動態網頁實現網上模擬測試，能及時給出測試分數，能使學生自我評估，實現梯度教學，滿足學生不同的學習要求，激發學習動力；制作課件，調動學生學習的自主性、積極性，發揮網絡教育的優勢。每章節附有詳細的解題幫助，可適時獲得解題指導；學生可與教師交換信息，相互留言，建立遠程教學的溝通渠道；教師可以通過網站建庫、組題、擴充和修改題庫資源，可調閱試卷進行教學講評，可以查閱學生對各類問題的訪問情況，了解練習中的熱題、難題，獲取教學的反饋信息。系統數據庫可作為習題課、討論課的豐富資源。

2.2整體設計

工程熱力學教學網站將實踐性、交互性、操作性、仿真性應用于網絡教學，力求運用多媒體計算機技術和網絡技術，充分利用在線學習交互性強的特點，幫助學生順利完成課程的學習。

2.2.1教學設計

教學設計以分析教學需求為基礎，確立解決教學問題的步驟，對教學內容確定教學方法。首先通過“步進教程”準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”進一步了解這些基本概念的實質。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誤的概念。通過“輔導和答疑”中的思考題、討論題及習題訓練，加深對概念的理解。最后能用自己的語言準確敘述概念的定義及實質。

工程熱力學教學內容參考高職高專規劃教材,主要包括以下內容：熱力學系統、熱力學第一、二定律、基本熱力學關系、理想氣體性質、四種基本熱力過程、多變過程、壓氣機工作原理、卡諾循環、往復式內燃機理想循環等。

網絡教育模式中，調動學習者的學習主動性和積極性至關重要。要求選擇合適的教學媒體，創設具有吸引力的教學環境，具有科學性和趣味性，給學生以極大的吸引力，激發學生學習的熱情。

2.2.2開發環境

2.3.1網站首頁

根據工程熱力學的教學特點和功能模塊的設計要求，設計出如圖1所示的網站首頁。

2.3.2主要模塊功能

（1）學員管理模塊：主要提供老師給學員設定登錄帳號和密碼及訪問權限，通過查看學員登錄日志，可以了解學生訪問網站的情況如圖2。同時也提供各學員修改訪問密碼的功能。

（2）步進教程模塊：是主要教學模塊，介紹了課程的基本概念和主要知識點。基本內容以章節目錄編組，實現教材的電子化和多媒體化。內容以文字、動畫和圖形形象直觀地講解基本知識，指導和幫助學生克服學習的困難，提高分析問題和解決問題的能力。

（3）專題講解模塊：選擇教材中的重點和難點進行強化講解。主要方法是制作大量完善的flas以及教師授課實況視頻。對教材中的重點難點分析提煉，細致講解，并用flas演示解題思路，給出分析提示。有針對性地突出重點，分散難點，深入淺出，生動形象，為學生釋疑解難。實驗是工程熱力學不可缺少的重要組成部分，對部分實驗制作了flash模擬動畫、3DMAX實體。通過文字、圖片、動畫等手段展現實驗內容，加深學生對實驗原理的理解，為學生在實驗室親自動手提供初步認識。

（4）輔導答疑模塊：輔導是針對學生不易理解，容易出錯之處，特別對課程要求的計算試題類型重點介紹，突出重點，層層指點，幫助學生理解和掌握，為學生有的放矢地復習并順利通過考試創造條件；答疑是針對學生學習過程中的提出疑問，通過即時消息和留言板的形式實現教師和學生、學生和學生之間的實時信息交流。教師可以當即一一回答問題，對于一些具有代表性的問題，也可以集中回答，同時學生可以查詢、檢索，避免了教師的重復性勞動。

（5）知識博覽模塊：是書本知識的擴充，提供大量的相關內容，以提高學生學習的興趣和增加學生的知識面，從而落實素質教育的要求。

（6）習題訓練模塊：依據書本章節，為每一章節內容編制了適量的習題，使學生通過練習來鞏固所學的知識。每一練習都有答案及詳細講解。#p#分頁標題#e#

（7）在線考試模塊：為學生提供一個進行學習效果測試的平臺，同時通過測試結果的實時反饋，協助學生對所學知識的程度進行自我檢查，提高學習的效果。使用SQLServer2000開發試題數據庫，制作動態網頁實現網上模擬測試，能及時給出測試分數，實現自我評估功能。

2.4安全性設計

工程熱力學學習網站設計目的是輔助教學和學生自主學習，為減少任課教師工作量，暫時只對開課班級學生開放。由教師給學生分配帳號和密碼，設定權限，只有合法用戶才可以登錄系統瀏覽相應頁面。

用SQLServer2000設計了一個學生信息表，用來存放學生帳號、密碼及基本情況見圖3。用戶只有在登錄頁輸入正確的用戶名和密碼才能登錄，登錄頁面如圖4。

3系統實現

工程熱力學學習網站以B/S體系結構作為基本框架，由客戶機、WEB服務器、數據庫三個層次組成如圖5。動態網頁通過技術制作，用C#語言編寫后臺代碼，利用訪問后臺數據庫。

.NET是微軟公司提出的一種分布式運算的框架，以XML為基礎，以Web服務為核心，輔以其他各種技術實現，意在利用Internet上強大的計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象模型COM的精華，將它們與松散耦合計算的精華有機地結合在一起，生成了強大、高效的Web組件系統：簡化程序員的“管道”操作，深入地集成了安全性，引進了基于互聯網的操作系統，極大地改善了應用程序的可靠性和可擴展性。.NET框架由三個主要部分組成：通用語言運行庫CLR(CommonLanguageRuntime)、.NET架構類庫FCL(FrameworkClassLibrary)和。

3.1.1通用語言運行庫CLR

它是.NET的核心，負責提供執行環境，管理代碼的執行并提供各種服務。在組件運行時，運行庫負責管理內存分配、啟動或者中止線程和進程、強化安全系數，同時還調整任何該組件涉及到的其他組件的附件配置。

架構類庫FCL

它是一套可以使用的統一的面向對象、異步和層次結構的可擴展類庫，可以與通用語言運行庫緊密集成在一起。FCL由一個提供類、結構、接口、枚舉和的層狀命名空間組成。通過創建一套跨編程語言的通用API,.NET框架可以實現跨語言繼承、糾錯處理以及程序調試。實際上，從VisualBasic到C++的所有編程語言，對于.NET框架都是相互等同的，開發人員可以自由地選擇他們想使用的任何語言。

它是創建基于Web的應用程序的模型，該模型由一組控件和一個基本結構組成。其中，控件集中封裝了公共的、用于超文本標識語言(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應用程序的構建變得非常容易。

數據庫連接

是Microsoft推出的以.NET框架為基礎的數據操作模型。并不是ADO的下一個版本，而是提供了一種新的基于離線數據和XML的數據操作方法。

工程熱力學學習網使用設置在Windows下的IIS服務器，數據庫使用SQLServer2000，使用實現數據庫連接。

熱力學教學范文2

關鍵詞：《材料熱力學》；教學效果；教學內容；教學方法

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

《材料熱力學》是材料科學與工程專業的專業基礎課，是一門理論性和應用性較強的課程。通過《材料熱力學》課程的學習，學生能夠掌握《材料熱力學》的基本概念和理論，并利用《材料熱力學》進行相變、表面和界面等的分析和研究。然而《材料熱力學》具有概念多而易混淆、公式多而難記憶以及內容抽象難懂等特點，學生系統掌握該課程的內容比較困難，本文嘗試對教學內容和教學方法等方面進行探索，以提高《材料熱力學》課程的教學效果。

一、教學內容與實踐相結合

1.突出應用目的。本科《材料熱力學》教學重點在于熱力學基本原理及其在相平衡、表面和界面等領域的應用。由于學生在學習材料熱力學之前，已經學習過物理化學等課程，因此講授《材料熱力學》時，應將重點放在運用熱力學基本原理解決材料科學中的問題這一方面。在熱力學基本原理這部分內容的講授中，為了理論體系的完整性，我一般會對重要的定理和公式進行簡單地推導，使同學掌握基本原理的來龍去脈，而對于其他的定理和公式，我一般簡單分析一下它們的內涵和適用范圍，不做詳細的推導。我把熱力學原理在材料科學中的應用作為我的講課重點。我使用江伯鴻編寫的《材料熱力學》這本教材中有很多例題，但是我重點挑選與相變有關的典型例題來講解，比如：選擇熔化和凝固過程的熱量計算以說明熱力學第一定律在計算相變熱效應的應用，選擇熔化和凝固過程的熵變或自由能變化計算以說明熱力學第二定律在判斷相變方向的應用等，以突出《材料熱力學》課程以熱力學基本原理解決材料科學問題的講課重點。

2.增加科研和生產方面的內容。筆者經過幾年的材料熱力學的教學實踐，總結出：在教學過程中教師必須將科研和工程案例與教學內容相結合，這樣不僅讓學生在科研和工程案例中理解材料熱力學的基本概念和原理，同時了解理論對實踐的重要指導作用，激發學生的學習興趣。我們學院的一些學生承擔本校激光研究所鈦基激光熔覆層方面的大學生創新項目，我在講解自由能判據這部分內容時會引入這方面的實例，比如：為什么添加B4C的鎳粉在高能激光照射下會在鈦基體中形成TiB和TiC增強相。我的一個科研項目是有關碳纖維/銅基滑動軸承材料粉末冶金制備工藝的，我將這部分科研內容引入到表面和界面這一章中，向同學們講授為什么粉末冶金法制備碳纖維/銅基復合涂層時要使用表面預鍍銅的碳纖維為原料。我還經常將企業的生產內容融入到《材料熱力學》的教學中，比如我將人造金剛石的生產過程引入到封閉體系的熱力學基本方程這一章的教學中，以說明公式（？墜G/？墜T）P=-S和（？墜G/？墜P）T=V的應用；我還將氧化鋯生產過程中氯化銨廢水的處理和循環使用這部分內容引入到滲透壓的教學內容中，說明如何根據氯化銨廢水中離子的濃度計算出滲透壓，進而為反滲透設備中泵的選型提供依據。

3.增加實驗教學的內容。實驗教學是高等學校教學中的重要內容，具有直觀性、實踐性和客觀性的特點。以實驗作為主要手段進行的教學活動，可以揭示自然科學現象、驗證科學規律、探索未知、發展科學，更為重要的是在實驗中能夠培養學生務實求真的科學態度。我使用江伯鴻編寫的《材料熱力學》這本教材中沒有實驗教學方面的內容，為了彌補這一缺陷，我增加了“差示掃描量熱法測量材料的比熱容”和“計算機在相圖計算中的應用”等實驗內容。《材料熱力學》的實驗教學應達到以下目標：①幫助學生掌握《材料熱力學》的基本原理；②讓學生初步了解科學研究的方法；③培養學生自主解決問題的能力。因此在實驗教學過程中，①強調實驗課前的預習，要求學生根據實驗指導書寫出預習報告；②實驗過程中的檢查學生操作情況，要求學生獨立操作，如實記錄實驗數據；③教師課后批閱實驗報告，鼓勵學生在實驗過程中發現問題、提出問題和解決問題。

二、改進教學方法

1.討論式教學。我會結合剛講授過《材料熱力學》知識，設計一些與科研和工程密切相關的問題，讓學生以小組的形式相互討論共同完成。在下次上課時，我會讓某個或某幾個小組推舉同學上臺講解，其他同學提問，最后老師點評和總結，以培養學生自主解決問題能力。

2.多媒體教學。筆者在講授《材料熱力學》時，通常采用板書的形式，因為我覺得板書能將公式的推導和例題的計算一步一步清晰地展現出來，讓同學們能清楚地了解老師的解題思路。采用多媒體教學能提供形象、生動、直觀的畫面和視頻，增加信息量，節約教師板書和畫圖的時間，提高講課效率，我曾經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，多媒體為輔的教學方法。我一般將課堂要講述的主干內容用板書簡單、扼要、清晰地列在黑板上，使同學跟上老師的講課思路，對于一些抽象難懂的概念，我經常找一些圖片和視頻，使講授的知識更直觀、形象和生動。

三、改進考試方法

考試是知識水平的鑒定方法，大學階段的考試成績與學生評優、畢業甚至就業直接相關，學生的學習過程大多圍繞考試這根指揮棒轉，因此如何用好考試這根指揮棒，對提高教學效果至關重要。我傾向《材料熱力學》采用開卷考試的考核方式，在試題的設計上，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用熱力學基本原理解決問題的題目，問答題和計算題都是與材料科學具體問題相關聯的，必須掌握熱力學基本原理及其實際應用才能正確解答。我希望通過這種考核方式，改變學生在應試教育下形成的學習方式，明確學習目的，提高自身運用知識解決實際問題的能力，養成獨立思考的習慣。

參考文獻：

[1]陳慧，梁寶臣，吳錦國.物理化學教學中學生自學和創新能力的培養[J].天津理工學院學報，2000，16（6）：90-91.

[2]劉鴻，肖立川.工程熱力學課程教學方法探討[J].江蘇工業學院學報，2007，8（3）：103-105.

[3]胡珍珠，朱志昂.物理化學教學方法改革初探[J].湖北師范學院學報，2000，20（2）：87-88.

[4]郭平生，唐賢健.熱力學教學內容革新的思考[J].廣西物理，2008，29（4）：51-54.

[5]吳如春.提高化工熱力學教學質量的新嘗試[J].廣西民族大學學報，2008，14（3）：95-96.

[6]張開仕.應用化學專業物理化學教學改革與實踐[J].教學研究，2005，28（6）：541-544.

[7]何宏舟，鄒崢，丁小映.提高“工程熱力學”課程教學質量的方法研究[J].集美大學學報，2002，（3）：88-92.

熱力學教學范文3

關鍵詞：熱力學第二定律實質；熵；不可逆；卡諾定理微觀意義

中圖分類號：TK123 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）48-0181-03

熵是熱力學中一個非常重要并且抽象的概念，學生能否全面地、徹底地掌握第二定律，對熵概念以及熱力學第二定律實質的理解至關重要。

目前工程熱力學的教學中普遍存在一個問題[1，2]，就是熵概念的引入時機和方式。這些教材中，熵概念的第一次引出，即以其微分形式：dS=dQrev/T。熵的這個定義只給出了狀態函數熵的微分或熵變，并沒有熵的直接表達式[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方式，使得學生對熵的物理意義全然不知，只是一味的死記硬背熵變計算公式。這時候的熵可謂是“千呼萬喚始出來，猶抱琵琶半遮面”。然而，在后期進入到熱力學第二定律的章節學習后，熵隨著第二定律的數學表達式又突然冒了出來，而且還花樣翻新，例如克勞修斯不等式：dS≥dQ/Tr。通常這個時候，學生開始犯糊涂了，與前面熵初次引入時的熵變定義式搞混了，而后緊接著還要推出孤立系統的熵增原理等，如果整體教學中缺乏清晰的主線和脈絡、不闡明不可逆引起熵增的實質原因，卻鋪開來廣講或一味地讓學生沉浸在大量的熵變計算中，效果差強人意，如很多學生常把孤立系統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的熱效率也不能達到百分之百。這樣的錯誤表明學生對熱力學第二定律尚未真正掌握。

熱力學第二定律的教學是從分析自然現象展開的：如打碎的雞蛋不可能自行復原、水不能在自然條件下由低處流到高處等，這些現象表明一切自然發生過程都有其特殊的方向性。再者，我們熟悉這樣的經驗事實：當兩個不同溫度的物體相互接觸時，熱量不可能自動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典表述，此時熱二定律看起來還如此簡單，學生尚不難理解，但僅僅停留在這個層面理解熱二定律，顯然是不夠的。熱力學二定律雖來源于生活，但遠高于生活。在指出另一種由開爾文從熱轉化功的角度闡述的熱二定律時，學生開始有點迷糊了。開爾文表述為：不可能制成一種循環動作的熱機，只從單一熱源吸取熱量，使之完全變成有用的功而不產生其他影響。

按照通常的教學程序，接下來的教學點就是卡諾循環。如果這個時候，再把講課的重點放在對構成卡諾循環的兩個定熵、兩個定溫過程的講解上，學生感覺熱二定律更難捉摸了，何況這之后還要推導熵的不等式，熵――這個令物理學家都“混亂”的概念可能一下子就把學生擊倒了。如果這樣安排教學，定會加劇學生對第二定律整章內容的恐懼心理，甚至最終導致放棄對熱二定律整章的學習，

所以，在這些內容的教學中，絕不能循規蹈矩，應適時地對教學的順序做相應的調整，緊緊抓住一條清晰的脈絡討論，不廣講、不偏離主線太多，抓住本質（類比干），在該過程中適時地、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第二定律的內涵。這樣，學生容易抓住主線，對整章的知識框架有清晰的認識，就不會對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中，再去圍繞其他各種表述進行細化討論和延展，就可事半功倍。這種先抓本質的教學思路非常適合熱力學第二定律和熵――這種既紛雜，又抽象的教學內容。

下面以一種脈絡式的教學思路對熱二定律進行探究，層層遞進，分析現象得到結論，引出提問，再分析，得到下一個結論，直至把熱力學第二定律實質詮釋出來。

首先，通過兩個熱機的常見工程實例――火力發電廠和汽車發動機動力循環入手，引出熱力學第二定律在熱轉化成功的過程中有低溫熱源存在、同時有部分熱量被拋入低溫熱源的現實（講解電廠冷卻塔以及汽車尾氣余熱排放至外界環境）。由實例可初步得到任何熱機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。該結論映證了開爾文說法。

結論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%？

在熱力學第二定律尚未問世之前，熱機工程師錯誤地把熱機效率的最理想目標定為100%。1824年，法國工程師卡諾對此提出了質疑，他在確定的高溫熱源T1與低溫熱源T2之間，構建一個最理想（即熱效率最大）的熱機循環――卡諾循環。按最理想的假定，該循環至少應保證過程無摩擦（無耗散）和傳熱無溫差（準靜態）等條件，也即循環必須可逆。但即便這樣一個最理想的熱機循環效率也并不等于或者接近100%，而是依賴于高低溫熱源本身的溫度（？濁c=1-T2/T1卡諾定理）。

以前述的兩個典型的熱機實例分析。目前，火電廠蒸汽動力循環[4]，一般T1=500℃，環境為T2=25℃，按照卡諾循環最理想效率為62%，大大低于100%；汽車燃氣動力循環，T1=1000℃，T2=25℃，卡諾效率為76%，也低于100%。

結論2：在確定溫度的高低溫熱源之間的全可逆理想循環，熱效率有一峰值，受溫度限制，可能遠低于100%。（機理暫不解釋，見結論6后的反推）

提問2：實際工程中，摩擦耗散等不可逆因素必定不可避免，這對熱機的效率又有何影響？

經驗和事實表明：一切實際過程都包含摩擦，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實例來分析。實際工程中，蒸汽動力循環熱效率為45%左右（

結論3：自然界中，一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的，不可逆損失造成熱效率降低。

一個自發進行的不可逆過程，其逆過程決不可能不付任何代價的自動進行。例如：為什么熱量可以從高溫熱源自動的傳向低溫熱源，而不會自動地從低溫熱源傳向高溫熱源。因此，一個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和終態。這也預示存在著一個與初態和終態有關的某個狀態函數，用以左右一個過程的方向。

問題3：一個自發（不可逆過程）初態和終態有什么本質的不同？

以氣體絕熱自由膨脹分析自發過程初態與終態的區別：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，左邊有氣態工質，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，此后氣體將自動膨脹充滿整個容器，最終達到平衡態。其反過程由平衡態回到非平衡態的過程不可能自動發生。觀察到絕熱自由膨脹初終態有兩方面的不同：

1.終態體積變大，分子相互位置分布更加無序；

2.可利用與右側空間的勢差推動活塞向外輸出容積變化功，但由于進行自發膨脹，作功為零。

對于一個熱力學系統，如果處于非平衡態（與外界存在勢差，有作功能力），我們認為它處于較有序的狀態，如果處于平衡態（與外界無勢差，無作功能力），我們認為它處于較無序的狀態。

再者，功熱轉換的自發過程：高速行駛的汽車，突遇事故瞬間停止，原有動能耗散成環境中的熱能，能量的數量雖然守恒，但能量的無序性增加。而該過程的逆過程――環境熱轉換成動能顯然不能自發進行。熱是分子混亂運動的一種表現，而功是分子有序運動的結果。功轉變成熱是從規則運動轉化為不規則運動，混亂度增加，是自發的過程；而要將無序運動的熱轉化為有序運動的功就不可能自動發生。

結論4：熱力學第二定律：各種自發過程的方向性具有共同的本質：無序性（混亂度）增加，能量質衰退。

問題4：如何定量地描寫狀態的無序性的變化（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行，可用一個新的狀態函數作為表征系統混亂度的一種量度，狀態函數――“熵S”被引出。

所以，熵的物理意義：系統無序性（混亂度）的量度。

結論5：孤立系統中的熵永不減少。孤立系統中發生可逆過程，其熵不變，作功能力無衰減；孤立系統中發生不可逆過程，其熵增加，作功能力降低。熱力學第二定律也可表述為：一切自發過程總是向著熵增加的方向進行，向能質衰減的方向進行。

問題5：為什么宏觀演化必定按“熵增”的方向進行，熵增的本質是什么？

以54張撲克牌的排序為例分析自發過程熵增的根本原因。新撲克最初的排序極其有序，我們稱其為一種微觀態，概率為1/54！。隨機洗牌后，混亂度增大，此時排序非常混亂的微觀態數要大很多。這樣，撲克牌從有序自發到無序（孤立系統熵增大）的過程，就是撲克排序從小概率往大概率發展的過程。然而，這個過程的逆過程，也即微觀態數減小的過程，是從概率大往概率小發展，不能自動進行。這就是為什么即使洗無數次牌，也不可能再出現當初最有序的低熵狀態。這就反映了不可逆過程熵增的本質，即熱力學概率增大。

可以從54張牌的系統拓展到由大量分子構成的熱力學系統，同樣遵從這樣一個規律。

結論6：系統從熱力學概率小的狀態向熱力學概率大的狀態進行，這是熱力學第二定律的統計意義。

再回到結論2，可對卡諾定理進行微觀解釋：可逆熱機循環中，工質從高溫熱源吸收熱量Q1，將其中最大可以轉化為功的部分W轉化為了功，這部分能量從熱功，能量品質升高，這樣一個非自發過程不能不費代價的進行，同時一定要使得另外一部分熱量Q2從高溫熱源傳向了低溫熱源，這部分能量的品質降低去與之補償，兩者正好相抵，這是可逆的情況。如果熱機不可逆，相同的Q1情況下，傳給低溫熱源的熱量大于Q2，能量品質降低的份額大于能量品質升高的份額，總體由于不可逆造成能量品質衰退，作功減少。

經過以上脈絡法教學方式層層遞進，主線清晰，學生能夠緊跟教學思路，分析現象，得到結論，引出新問，再分析，一步步接近熱力學第二定律的實質。該教學方式最大的優勢體現在只需要半個小時的課時就可清楚地揭示熱力學第二定律的核心機理，而后可圍繞這個核心再展開不等式推導等其他教學內容。這樣的教學方式，做到了使學生概念清晰，思路明確，故能取得事半功倍的教學效果。

參考文獻：

[1]沈維道，童鈞耕.工程熱力學[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]康樂明，吳家正等.工程熱力學[M].北京：中國建筑工業出版社，2006.

熱力學教學范文4

關鍵詞：工程熱力學;實驗教學;教學探索

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）33-0100-02

實驗教學是高等學校實踐教學環節的基本內容，是培養基礎實、知識寬、能力強、素質高的創新型人才的主陣地，實驗教學對于提高學生的綜合素質、培養學生的創新精神與實踐能力具有重要的作用。[1]實驗教學是訓練學生觀察、分析、處理數據以及完成實驗報告等各方面綜合能力的保障，是培養學生實踐性、創新型能力的重要教學組成部分。[2]通過實驗教學，不僅可以有助于學生感受和理解理論課所講授的知識，更重要的是培養學生的實驗技能、綜合實踐能力、科學素養、獨立思維及創新能力。[3]

一、工程熱力學實驗教學存在的問題

工程熱力學是研究熱能有效利用以及熱能和機械能等其他能量轉換規律及其應用的工程技術學科。[4]工程熱力學以概念多、術語多、內容抽象難懂、系統性和工程性強等特點，造成學生缺乏學習興趣，對很多概念似懂非懂。因此，工程熱力學實驗課的學習對于該課程的學習具有重要的意義。然而，工程熱力學實驗教學過程中存在一定的問題。

首先，由于多年來“重理論、輕實踐”的思想影響，對實驗教學的建設和管理重視程度不夠;實驗室建設和管理工作條塊分割、分工不清;實驗室體制過于分散;實驗室技術隊伍的建設不夠重視，缺乏高素質的專業人員。其次，原有的實驗課程設置不合理，實驗學時太少，比如一個實驗項目只有1個學時，倉促完成，實驗訓練不足，導致理論與實際應用脫節。再次學生對實驗課的重視程度不夠，導致學生在實驗課上無興趣，主觀能動性不能發揮，教學效果不理想。然后，實驗教學容量與學生人數不相適應，一臺實驗設備對應實驗人數太多，使得一部分學生不能仔細觀察實驗，動手操作機會少;實驗系統及設備陳舊與現代實驗技術不相適應，打擊學生學習積極性。最后，實驗教學的實施與創新型人才的培養不相符合，學生模仿教師進行重復性實驗，缺乏創新能力的培養。比如學生根據教師的安排，按部就班完成實驗操作，這種機械代辦的學習過程抑制了學生創新思維的培養，學習效果也不理想。

綜上，由于實驗教學存在的各種問題，直接導致中國當代大學生眼高手低、動手能力弱的問題，因此必須重視實驗教學，同時在實驗內容、實驗形式、考核方式等方面深化實驗教學改革。

二、實驗教學探索

1.重視實驗教學

傳統的中國應試教育是重理論輕實踐的教育模式，然而，隨著實踐教學的重視，應該從學校、教師、學生三方面對實驗教學給予重視。

學校方面來講，首先，應提高實驗教學的學分比重。學生對于學分較低的實驗課，對其上課不夠重視，認為學得不好對其總成績不影響，更愿意花時間在學分高的理論課上。其次，應提供充足的資金支持，用以實驗設備的購入、實驗條件的改善、實驗項目的增加上。比如在學校的重視下，學院補充了原有工程熱力學實驗設備的不足。再次，應將實驗課程落實到具體教師。本校以往的所有實驗課是由一位教師擔任負責人，在開課時，分配給其他教師。這樣導致學生未能對實際實驗教師評教，忽略了激勵教師教學能力提高的評教作用。教師方面，應提高對實驗教學重要性的認識，研究提高實驗教學質量的方法，思考如何讓學生在實驗實踐中收獲最大。比如實驗教師應經常修訂教案、指導書，努力自制開發教學儀器設備，提出實驗室建設等有利于實驗教學發展的工作。比如以往實驗教師一般為兼職教師，從2013年起，實驗中心引進7名專職教師，設置專門辦公室，實行辦公統一化，這有利于學生便捷得找到實驗教師進行實驗答疑等事項，也有利于實驗教師交流探討教學方法、經驗。另外，實驗教師參與一系列的教師培訓、教學方法活動、經驗交流會、座談研討會，相互學習、了解自己的優勢和缺點，增強信心，提高教學能力和水平，促進教學質量的提高。學生方面，應通過思想動員、制度獎懲等手段，使學生認識到實驗的重要性。應采取各種辦法讓學生意識到實踐動手能力訓練的重要性，讓學生能自覺主動珍惜實驗課堂時間。

2.網絡化選課模式

上海理工大學（以下簡稱“我校”）建立了能源動力工程實驗中心網站，學生可以利用該網站進行自主實驗學習。網站功能之一可以實現網上選課和教學信息的。在每學期開學之際，實驗中心公布實驗授課計劃及選課通知，包括選課時間、內容、方法、成績評定方法、選課注意事項及實驗中心辦公地點及電話，以應對學生的不明事宜或疑問。比如選課方法：登陸能源與動力工程學院實驗教學中心網站學生預約窗口（http：///index.php/Index/stulogin），輸入本人的學號和密碼（初始密碼為000000），進入系統后點擊“實驗預約”即可進入選課;實驗預約完成后，可在“我的預約”中查看已預約實驗的課程名稱、上課時間和上課地點等。該網上選課模式不僅可以有效實施開放性實驗教學和資源共享，而且讓學生有更多自由分配時間，更具開放性。

3.科學合理設置實驗項目

工程熱力學實驗課程是按照課程理論教學日歷排課，其包括6個實驗項目，每個實驗項目2個學時，共12個學時，分別為氣體定壓比熱測定、飽和水蒸氣壓力和溫度關系曲線測定、噴管流動特性實驗、壓縮機效率實驗、制冷循環性能系數測定。每個實驗安排2周，26組（可根據每屆學生人數安排組數），一組16人（實驗設備臺數8套，可2人組隊），可供400多人進行實驗學習，學生可根據自己空余時間在這2周內選擇合適的實驗時間進行實驗學習。比如“氣體定壓比熱實驗”安排在工程熱力學第三章理想氣體的比熱容內容學習后進行，該實驗持續2周時間;然后在第三章水蒸氣的飽和狀態和相圖以及水蒸氣圖表內容后進行“飽和水蒸氣溫度和壓力曲線的測定實驗”。隨著理論課程教學的進行同時開設實驗課，讓學生及時理論聯系實際，加深基礎理論理解，也培養實驗技能、增強動手能力和解決問題的能力，避免了以往實驗課安排在學期末或理論課后的下學期進行的弊端，避免的弊端包括比如好多學生理論課忘記了差不多，進行實驗課時感覺很陌生，造成了走過場的現象;集中2或3周進行所有的實驗，學生來不及消化，囫圇吞棗，造成瞬時記憶，做完即忘。另外，學生集中要處理多份實驗報告，很多學生就抄襲實驗報告;集中安排實驗課還會造成設備不夠用，或者一組實驗人數過多的狀態，使得實驗效果大打折扣。

4.互動式實驗教學方式

傳統實驗教學方法主要是注入式教學，教師對照實驗目的、裝置、步驟等進行講解，并操作示范，學生習慣性按照教師的講解，遵循實驗指導書步驟重復，當在實驗過程中發現實驗結果與理論有差距時，總認為實驗裝置有問題或者盡力把實驗結果與理論靠攏，根本不進行思考。該教學模式下，學生被動學習，阻礙了學生主體性發揮和創新意識、創新能力的培養。而互動式教學是從現代教育理念出發，以滿足學生的有效求知和市場經濟條件下社會對人才的需要，以促進教師自身水平與教學效果的提高為目的，通過教與學全方位地相互促進和溝通達到上述目的的教學形式。[5]鑒于此，實驗中心采取互動式教學方式并貫穿整個實驗教學課堂。

首先，在學生簽到時，以提問方式檢查學生預習情況，并提示學生抓住上課前10分鐘預習實驗;其次，在實驗課堂開始后，運用實驗錄像、CAI多媒體等現代化教學工具進行授課，這種現代化的教學工具產生圖、文、聲、像并茂的效果，以彌補傳統實驗教學手段的不足，提高教學效果。特別是對復雜的實驗原理，如果只對著實驗臺介紹，學生不一定能接受。比如氣體定壓比熱測定中，應用PPT示意實驗裝置系統，能更清楚實驗系統內部連接情況，應用PPT推導公式去求解比熱所涉及到的參數，思路更清楚，學生更明白。再比如噴管流動特性實驗復雜，涉及公式多，通過實驗去比較各工況下氣流流經漸縮噴管和縮放噴管各個截面壓力和流量變化規律，比較兩種噴管的基本特性，確定工作條件對噴管中氣體流動的影響，比較分析實際氣流曲線偏離理想氣流曲線等問題非常困難，因此必須借助多媒體教學。在授課中教師與學生、學生與學生互動，探討實驗方案、生活案例，引發頭腦風暴，促進激烈討論。比如在飽和水蒸氣溫度與壓力關系曲線測定時，學生們會對為什么高壓鍋內的食物容易煮熟，而在高原上卻不易煮熟進行探討，提高了學生實踐動手的興趣。

再次，實驗操作中，實驗教師在旁巡視，適時提問、提示與幫助。布置每個小組2～3個問題，培養學生提問能力、思考習慣。該互動模式讓學生和教師隨時能溝通交流，提高學生的自主學習意識。如制冷循環性能系數測定實驗中，學生需闡述制冷循環流程圖、設備名稱及作用、制冷劑在各設備進出狀態。有思考題的督促，學生在實驗過程中態度認真，對實驗鉆研，起到實驗學習效果。同時，巡視中提示學生需要觀察什么，思考什么問題，應用什么方法分析數據，通過實驗可以得出什么結論或規律，詢問是否有新的實驗方法和改良步驟等以強化學生開拓思維。

最后，實驗結束后，學生將統一將自己的實驗成果給實驗教師檢查，檢查確認方可離開實驗室。若有學生成果不太理想，實驗教師將安排學生在其他實驗小組的時間里繼續完成該實驗課程的學習。

5.合理的實驗考核方式

實驗課考核，應堅持把學生實際技能和分析問題、解決問題的能力作為考核重點，力求對每個學生的成績給出全面合理的評價。實驗課考核體系不合理，則不能有效調動學生學習實驗的主動性和創新性。以往由于學生人數多，實驗人數500人/學年左右。一次實驗課人數較多，學生在實驗過程中走過場，平時成績考核力度又不夠，大多以實驗報告為考核的唯一方式，導致學生不重視，實驗報告存在大量的抄襲現象，不能真實反映學生實驗水平，更無法體現實驗教學的作用。鑒于此，實驗中心建立更科學的考核體系，做了以下轉變。

實驗成績評定方法：實驗出勤20%，包括準時上課、遲到、早退、未出席四個層次;實驗上課表現50%，包括預習情況、實驗操作、實驗結果、互動情況、問答表現等;實驗報告成績30%，包括實驗報告數據及計算分析過程、結果正確性和整潔等。對于漏做實驗、漏交實驗報告的同學，所遺漏的平時成績或實驗報告成績為零分。對于未選課、未上課的同學，無論何種理由，均不予補實驗，無成績。

6.及時了解教學效果

為了深入了解教學效果，在實驗教學結束后，實驗中心設計了調查問卷“實驗課教學質量調查問卷”“我最喜歡的實驗教學模式調查問卷”。實驗課教學質量調查問卷涉及實驗教師教學態度、教學能力、教學效果等3個方面，給實驗教師評分。筆者最喜歡的實驗教學模式調查問卷中，涉及內容包括：你對本學期實驗課的整體印象如何？你認為上課人數安排是否合理？你認為此次實驗課程的實驗設施條件怎么樣？你認為實驗課程考核形式應該是怎樣？你認為好的實驗教學方式/模式應該是怎么樣？你心目中好的實驗教學模式是怎樣？你對我們的實驗教學有什么好的意見，等等。通過真實的反饋情況，可以使實驗教師認識到教學過程中存在的不足，深入了解學生對實驗教學的需求，從而可以及時完善實驗教學內容、改進教學方法、提高實驗教學質量。

三、結束語

工程熱力學實驗教學是鞏固該課程理論知識、培養學生的實踐能力、開拓學生創新思維的重要途徑。本文通過改變實驗教學現狀中存在的不足，希望建立科學的實驗教學體系，提升實驗技術水平和實驗教學管理實效，充分發揮實驗在教學中的重要作用，使實驗教學更好地適應現代教育和現代人才培養的需求。

參考文獻：

[1]吳世華，楊光明，王秋長.加強實驗教學示范中心建設，提高人才培養質量[J].實驗技術與管理，2012，29（1）：4-6.

[2]鐘金明，李苑玲.基于CDIO理念的工程教育實踐教學改革探索[J].實驗科學與技術，2009，（6）： 67-69.

[3]蘇枋，劉維忠，高務龍.優化實驗教學體系，著力培養農科類學生的創新能力[J].實驗技術與管理，2010，27（7）：19-21.

熱力學教學范文5

關鍵詞：化工熱力學 教學 課程質量

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（c）-0213-01

化工熱力學是是化學工程一個重要的基礎學科，是工程與工藝等各類化工專業的必修課程。該課程把熱力學的基本原理應用于化工技術領域，結合表征實際體系特性的狀態方程、活動系數模型進行各種熱力學性質的計算。由于該課程相對于其他課程而言理論性強，概念多、公式多，學生往往覺得抽象不易掌握。大篇幅的公式推導也讓學生望而生畏[1-2]。

如何引導學生掌握本課程的基本原理、應用及實驗技能，了解學科發展動態，培養學習的嚴謹作風，也是本課程教學必須回答的問題。本文試從以下幾個方面進行改進，以期提高化工熱力學的教學質量。

1 理論聯系實際，激發學生學習興趣

對日常生活中一些常見的現象用專業的化工熱力學知識給予科學的解釋。這樣可以使學生感受到該課程對生活實踐的指導意義，從而激發學生的學習熱情和興趣，達到既掌握了化工熱力學的知識又培養了學生分析問題和解決問題能力的目的。

例如：冰箱的工作原理與空調是否相同？夏天打開冰箱門是否能當空調？空調與取暖器哪個更省電？將冰箱和空調的工作原理與第六章的制冷循環相聯系。為何從天然植物中提取香精、色素等有效成分常用超臨界萃取技術？萃取劑為何常選CO2？在第二章PVT關系的應用當中著重介紹了超臨界萃取技術以及萃取劑的選擇[3-4]。在講到相關的理論知識時，適時的把這些學生感興趣的問題穿來，使理論知識不再那么枯燥。

比如說在講第六章熵增原理的時候，可以做適度的延伸，將熵增原理與宇宙的變化過程聯系起來。霍金[5]在《時間的方向》這一報告中，提出了熱力學時間箭頭、時間箭頭和宇宙學時間箭頭的一致性。根據熱力學第二定律，事物總是向無序狀態變化，稱為“熵”的不斷增大。因此，我們只能看見杯子打碎成碎片的過程，從來不會看見杯子的碎片復原成為杯子，相對來說，杯子是有序的狀態，碎片是無序的狀態。阿姆斯特丹大學理論物理學院埃里克.弗林德教授（Erik Verlinde）認為引力從本質上是一種熵力，如果一個物體在其它物體周圍發生微小移動會改變周圍的無序度，就會感受到引力。

通過這樣一些理論的提出，讓學生通過討論，首先能培養學生勤于思考、開拓創新的精神；其次將熱力學的理論與哲學、物理學等其他學科相聯系，能讓學生了解自然科學其實沒有學科的邊界，科學是相通的思想；三是介紹一些化工熱力學在實際生活中的應用。例如在講授范德華方程時，講述了萊頓低溫實驗室的創始人著名低溫物理學家卡末林-昂內斯如何利用范德華方程成功地把一種又一種“永久氣體”（氧氣、氫氣、氦氣等）液化，乃至作出對人類社會產生巨大影響的貢獻—— 超導電性的發現。最后如何利用超導電性實現磁懸浮列車，讓學生感受到化工熱力學在實際生活中的重大指導意義。

2 與時俱進，借助計算機軟件來輔助教學

在化工熱力學教學過程中，公式多，計算復雜成為嚴重影響教學效果的主要因素。為了使學生在今后的工作實際當中能更好的運用化工熱力學知識解決實際問題，我們在教學過程中，專門作了一個專題，介紹了目前應用較多的幾種軟件，包括Aspen Plus，Simulis Thermodynamics， HSC chemistry等。其中著重介紹了目前應用最廣的Aspen Plus （Advanced System for P

rocess Engineering）。該軟件美國AspenTech公司研制，由MIT主持、能源部資助、55個高校和公司參與開發。是基于序貫模塊法的穩態過程模擬軟件，并附帶有龐大的數據庫，包含了豐富的狀態方程和活度系數模型。在各章節的計算過程中，分別對這幾種軟件相關的熱力學計算部分進行了演示。

3 尊重傳統，培養學生嚴謹的學習作風

化工熱力學是一門嚴謹的課程，有人稱之為完美的學科，就是因為它的理論和公式都有嚴密的理論基礎，都是通過層層推導得到的。而本課程中最主要的內容就是熱力學性質的計算。盡管有相應的軟件工具可以進行輔助計算，但在教學過程中還是不能忽視學生的計算和推理能力的培養。通過日常的作業和課堂上的習題演練，讓學生在做題過程中領會化工熱力學的精髓，培養其嚴謹的學習態度和作風。

4 把握主線，縱觀全局，理清脈絡

化工熱力學課程主要由原理、模型和應用三部分所組成。原理是基礎，應用是目的，模型是應用中不可缺少的工具[7]。如果把化工熱力學比作一個大樹，那么原理就是它龐大的根系，模型是它的主干和枝丫，而應用這是化工熱力學所開出的花朵和果實。

因此在每一章學習之前，我們都會給學生提供兩副結構圖。一是本門課程所研究體系的框架圖。二是每章之間的關系及聯系圖。使學生能全面把握化工熱力學的整體框架，正確理解熱力學概念，靈活運用熱力學原理。在學習時能做到，“提起是一串，放下是一堆”的學習方式。

參考文獻

[1] 劉守軍，何秀麗.《化工熱力學》教學中應把握的幾個問題[J].太原理工大學學報：社會科學版，2001，19（1）：80-86.

[2] 王琳琳，陳小鵬，童張法.理論聯系實際提高化工熱力學教學質量[J].化工高等教育，2003，3.

[3] 馮新，陸小華，吉遠輝，等.化工熱力學中從生活中來到生產中去的實例[J].化工高等教育，2009（1）.

[4] 陸小華，馮新，吉遠輝，等.迎接化工熱力學的第二個春天[J].化工高等教育，2008（3）：19-21.

[5] 包科達.熱物理學基礎[M].高等教育出版社，2004.

熱力學教學范文6

關鍵詞：熱力學與統計物理 教學內容 教學方法 考核方式 材料物理專業

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（c）-0170-02

材料物理專業是材料科學與物理學的一個交叉學科，專業特點要求在課程設置上既有材料科學方面的課程又要有物理類課程。安徽工業大學材料物理專業于2003年開始進行籌劃建設，2005年實現了首次招生。經過幾年的探索、規劃和實踐，基本完成了專業定位和課程體系設置[1]，正逐步完善專業建設。現階段，保留了量子力學，熱力學與統計物理（以下簡稱熱統）和固體物理學作為本專業的物理類必修課程。其中，熱力學與統計物理是一門重要的專業基礎課，無論對后續的物理類還是材料類課程的學習都起到承上啟下的知識連接作用。本課程的設置目的使學生能夠熟練掌握熱力學和統計力學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，訓練學生嚴格的邏輯思維能力，培養演繹推理能力，提高解決具體問題的能力。

1 熱力學與統計物理課程教學中存在的主要問題

熱統課程內容由熱力學和統計物理兩部分組成。其中，熱力學是研究熱現象的宏觀理論，它從若干經驗定律出發，通過嚴密的邏輯演繹方法，最終給出系統的宏觀熱性質；而統計物理則是研究熱現象的微觀理論，它從微觀粒子的力學規律出發，加上統計假設，獲得系統的宏觀性質。從內容上來看，熱統課程的理論性強，教學內容繁雜。尤其，在當前高校推行素質教育和培養應用型人才的指導下，基礎理論課課程教學學時均有不同程度的壓縮。我校熱統課程安排為40個學時，由此帶來了教學學識少和教學內容多的嚴重矛盾。我們根據我校材料物理專業特色方向和后續課程，在熱統教學內容上做出了適當的調整。

現行的熱統教材理論性強，較適合理科生使用，缺乏較合適的工科材料類學生使用的熱統教材。在組織教學中，我們以汪志誠編寫的《熱力學?統計物理（第四版）》作為主要參考教材[2]，同時綜合了多本經典教材，如：胡承正編著的《熱力學與統計物理學》，包景東編著的《熱力學與統計物理簡明教程》等[3～4]。根據我校材料物理專業培養目標和專業特色方向，本著“先進、有效、有用”的原則，對熱統課程的教學內容應該進行認真清理與重構，形成適合本校實際的課程講義。

在教學方法和考核方式上也應根據我校實際進行相應的改革。熱統課程是一個理論性強的課程，其中的物理概念抽象，物理公式繁雜。安徽工業大學材料物理專業是在工科背景下成立并發展起來的，學生的數理基礎相對薄弱，在學習的過程中會有些吃力。長期的教學實踐告訴我們，如果采取傳統的灌輸式教學方法，只能使熱統課堂教學枯燥無味，學生被動的接受知識，失去了學習興趣，甚至對后續的專業課學習產生抵觸情緒。另外，傳統的閉卷考試常造成學生不重視平時的學習過程，期末復習只看教學課件，期待老師劃重點，搞突擊記憶。

針對上述現狀，我們嘗試著進行了教學內容，教學方法和考核方式的改革和實踐。

2 教學內容的改革

2.1 優化教學內容

熱統課程的熱力學部分與先修課程，如大學物理、物理化學和工程化學基礎的部分內容重復率較高。我們在充分了解本專業學生的先修課程和后續課程的教學內容后，對與其他課程有交叉重疊的部分進行了壓縮和刪減。比如：熱力學部分的熱力學基本定律，熱力學函數，化學平衡條件，理想氣體的化學平衡等都在先修課程里面作為重點內容進行講授的。在實際教學時，只作復習性的簡述或以學生自學的方式完成。但為保證熱力學基本概念與規律的嚴格性與系統性，對重要的基本概念和定律還是進行重點講解。通過這樣的調整，節省了熱力學部分的教學學時，加大了統計物理部分的學時講授。統計物理是從宏觀系統的微觀結構入手，從內容上與量子力學和固體物理課程聯系緊密，也為后續的計算材料學課程，甚至可為本科畢業論文工作提供前期的知識準備。在統計物理教學部分，將在先修課程中學習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教學內容，在熱統教學中，這部分只簡單提及。經過這樣的教學內容優化后，節省了課時，加強了課程之間的聯系，提高了教學效率。

2.2 適當引入材料學科前沿內容

創新型人才的培養要求課程內容要體現先進性和現代化。通過合理的補充與熱統課程相關的材料學和物理學最新的學術成就與進展，有意識的突出課程的廣度，豐富和具體化基本理論內容。增加學科前沿內容，我們從兩個方面進行。一方面是在講授基礎理論知識的同時，引入與該知識密切相關的科學技術發展的介紹。例如：在對溫度和溫標作復習簡述的時候，介紹測溫儀表和測溫技術。電阻溫度計，熱電偶測溫技術，紅外測溫技術等在后續的材料類課程學習，課程設計和實驗及畢業論文工作是非常重要的一部分。在講授氣體的節流和膨脹過程一節時，介紹了獲得低溫的技術，以及與低溫有關的材料性能的變化，超導電現象的發展歷史及科研現狀等；在講授單元系的相變時，加強了對二級相變和臨界現象的講授，介紹了磁性材料，超導材料，超流體等方面的最新研究進展；在統計物理部分，介紹玻色-愛因斯坦凝聚的新進展，講授統計物理部分的金屬中的自由電子時，適當介紹計算材料學和計算物理方面的研究現狀等。另一方面是通過鼓勵學生現場聽取相關的學術報告，或者觀看相關報告的視頻。通過前沿知識的適當引進，開闊了學生的視野，激發了學生的學習和科研興趣，獲得了較好的教學效果。

2.3 注重理論聯系實際

材料類專業是應用性很強的專業，要求熱統課程教學內容要體現實用性，加強理論與實際的聯系。我們鼓勵學生通過本科生科研訓練計劃（SRTP）和大學生創新創業計劃的方式參與相關教師的課題研究，或者開設課程設計和實驗。如在講授相變的章節時，為了讓學生加深對二級相變的理解，開設了高溫超導轉變的實驗，巨磁電阻材料的相變實驗等。組織學生參觀學校相關的實驗室，如參觀計算材料實驗室，使學生了解相圖的理論計算方法，第一性原理計算及材料設計方法。經過這樣的訓練，學生對物理概念有了深入的理解，提高學生的應用能力，研究能力和創新能力。

3 教學方法和考核方式的改革

3.1 學生為主體，教師為主導

在組織課堂教學時，認真貫徹以學生為主體，教師為主導的教學思想，加強師生互動，爭取使學生由被動接受知識變為主動探索知識。在課前，給學生預留思考題進行課前預習，讓學生帶著問題去聽課，做到有的放矢。在組織教學時，對重點章節進行精講，適時開展物理基本概念和基本問題的討論，啟發學生思考和推理。對相對容易理解的章節組織學生自學，或者制作成ppt課件，在課堂上講解，教師在做總結式講授。課后，要求學生獨立完成作業和習題，以期加深對基本概念的理解和應用。

3.2 重物理思想 簡化數學推導

在組織教學的過程中，重點講解基本概念，突出物理思想。借助于多媒體教學，對于較抽象、難理解的概念和原理，可通過制作圖文并茂的課件，或者觀看相關視頻的方式，使抽象的概念形象化，增強學生的感性認識。適當補充基本概念辨析題和思考題以促進學生對基本概念的深入理解和掌握。對于必要的數學推導，使用板書的方式進行詳解和推導，留給學生足夠的時間思考并跟上教師的思路。

3.3 考核方式的改革

考核是教學過程的主要環節之一，應具有實用性和針對性，并能體現學生的綜合素質。我們在考核方面，加大了平時成績的比例，增加了課堂回答問題，課堂討論，撰寫科研小論文等環節的考核。在期末的閉卷考試中，減少死記硬背的概念題和公式，把考核重點放在學生對基本物理概念的理解和基本理論知識的實際應用上。

4 實踐效果

在教學實踐中逐步形成了適合我校材料物理專業實際的熱統課程講義。實踐證明，改革措施在緩解授課學時與教學內容的矛盾，拓寬學生知識面等方面效果顯著。尤其，熱統課程作為材料物理專業的前期先修基礎課，對后續的課程學習起著承上啟下的重要作用。通過上述的教學改革后，學生的學習積極性大大提高，熱愛本專業的學習，踴躍參加SRTP和大學生創新創業的計劃，甚至部分同學提前加入教師團隊的課題組，對未來的工作或者繼續深造充滿信心。

參考文獻

[1] 方道來，童六牛，夏愛林，等.材料物理專業定位及課程體系設置的探索[J].安徽工業大學學報：社會科學版，2011（23）：104-105.

[2] 汪志誠.熱力學?統計物理[M].北京：高等教育出版社，2010.