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職稱論文發表價格“熱學”與“熱力學與統計物理學”課程整合與改

作者: -12015-01-22閱讀:文章來源:未知

  經濟論文發表期刊推薦《量子電子學報》創刊于1984年,現為中國光學學會基礎光學專業委員會主辦、科學出版社出版的學術期刊,雙月刊,該刊致力于報導量子電子學領域中的最新的重要實驗和理論研究成果,優秀的教學研究和專題綜述,適合于高等院校主修上述專業的師生以及相關研究所和公司的科研工作者、工程師閱讀。目前,《量子電子學報》的主編為龔知本教授,編輯部設在安徽合肥1125信箱,中國科學院安徽光學精密機械研究所內。

  摘要:“加強教學基本建設,提高人才培養質量,增強社會服務能力”,是地方性院校的辦學宗旨。為適應這一形勢,我校這類新升本科院校必須一切以教學工作為中心,改變人才培養模式,積極倡導理論課教學內容整合、教學方法的改革和現代教育技術手段的運用,降低必修課比例、加大選修課比例、減少課堂講授時數等,增加學生自主學習的時間和空間,拓寬學生知識面,提高學生的學習興趣,完善學生的知識結構,促進學生個性發展,培養服務地方經濟的應用型、技能型人才。對熱學和熱力學與統計物理課程整合已有許多文獻[1-3],但是,本文根據我校實際情況對《熱學》與《熱力學與統計物理》(以下簡稱“熱統”)兩門理論課進行整合與改革,突出適應我校的富有特色的課程設置與教學模式。

  關鍵詞:經濟學,結構,產業政策,職稱論文發表價格

  一、課程整合的原因

  1.教學現狀。我校2011級物理學專業的培養方案是把“熱學”安排在第三學期上,共72學時;而“熱統”安排在第六學期上,共54學時。2011級應用物理專業的培養方案是把“熱學”安排在第三學期上,共54學時;而“熱統”安排在第六學期上,共54學時。2011級光電子技術科學專業的培養方案是不開設“熱學”,而“熱統”安排在第六學期上,共54學時。2012級、2013級的培養方案是把“熱學”和“熱統”課時數都減為54學時,所開設的學期不變。這樣,由于我們這種地方性院校學生基礎較差,學生對“熱學”知識的掌握不深入,兩門課的跨度時間又過長,導致上“熱統”的時候老師還要再詳細地給學生復習“熱學”部分基礎知識,導致“熱統”教材中的熱力學部分的講解占用大量的時間,在有限的課時內不能更多講解系綜理論的內容,以及介紹與課程有關的前沿知識和應用,不能突出“熱統”這一門課的核心地位,學生的實踐能力的培養得不到保障。

  2.“熱學”與“熱統”內容的重復性。目前,我校物理學專業“熱學”和“熱統”課程使用的教材為:李椿、章立源、錢尚武編的《熱學》,是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材[4],其結構基本上先是微觀理論部分,后是宏觀理論部分,最后是物態與相變。汪志誠編的《熱力學·統計物理》[5](以下簡稱“熱統”),內容包括熱力學與統計物理兩個部分,其中熱力學講授的主要是熱力學的基本定律、熱力學函數、相平衡與化學平衡等;統計物理部分主要講授玻耳茲曼系統、玻色系統、費米系統、系綜理論、漲落理論和非平衡態統計理論初步。據統計,“熱統”課程中熱力學部分和統計物理部分各占總內容的46%和54%。而“熱學”課程中的熱力學定律部分和“熱統”課程中熱力學的部分內容重復率高達2/3,“熱學”中統計物理部分和“熱統”中統計的部分內容(玻耳茲曼統計、能均分定理、麥克斯韋分布等)重復率近1/4。按照這樣的課程設置進行授課,我們新升本科院校的辦學宗旨難以得到很好的實現。

  二、“熱學”和“熱統”課程的整合思路和整合原則

  “熱學”和“熱統”課程整合是為了適應現代社會對知識發展的需求,其知識體系符合培養地方院校培的人才培養模式,既要整合重復部分又要強化與現代科技的聯系,增加實踐部分,淡化傳統部分。第一,“熱學”和“熱統”整合后應保持原有知識體系的完整性和系統性。以熱物理學的基本概念、基本規律、基本方法為主線,突出熱物理學的學科特點,突出熱物理學研究問題和解決問題的方法和思維。第二,“熱學”和“熱統”的整合要符合教學的基本規律、人們認識事物的基本規律和學生的認知規律。從宏觀熱現象入手,通過合適的實驗定律、邏輯演繹推理,去認識微觀熱現象的本質,又從微觀入手,建立物理模型、物理過程,應用統計物理學的方法理論分析物質的宏觀特性,如圖1所示。第三,“熱學”和“熱統”整合后的內容滲透現代化知識。整合后,老師可以在每一章之后把與課程內容有關的新成果、新方法和新理論充實到課堂教學中來,便于學生瞻望熱物理學與近代科技前沿之間的發展關系,開闊眼界,啟迪思維,增強熱物理學的實用性,避免學生總是認為熱物理學的知識太老了,與現代生活沒有聯系。進一步培養和提高學生的學習興趣,提高教學質量。

  三、課程整合的實踐與改革

  結合我校物理學專業的學生基礎、師資隊伍、教材建設等各方面的情況,“熱學”與“熱統”課程獨立教學。在教學過程中,采用兩本教材教學,對相同、重復的內容合二為一進行教學,根據教學要求和培養目標,合理選取教學內容:第一,授課內容的整合。可以將《熱學》整合為五章,其內容包括:緒論—溫度—熱力學第一定律—熱力學第二定律—氣體分子運動論,第四學期開設。在第一章溫度的物態方程部分增加介紹與物態方程有關的幾個物理量:體脹系數、壓強系數和等溫壓縮系數(為《熱統》中的內容),將《熱統》整合為六章,其內容包括均勻物質的熱力學性質—近獨立粒子的描述—玻耳茲曼統計—玻色統計和費米統計—系綜理論—漲落理論,第五學期開設。這種編排體現了熱物理學知識結構的完整性、嚴謹性和科學性,體現了從宏觀到微觀,又綜合運用宏觀微觀兩種方法闡明物質的性質及它們之間的轉化規律。這種體系避免了兩門課程內容不必要的重復,知識點之間更具很好的銜接,這種安排在教學體系上一氣呵成,有利于必課時數大大減少的新形勢下有效地完成教學內容,能有相對充足的時間介紹統計物理,以便于把熱物理學這門學科拓展為既老又新的知識。第二,在“熱統”教學中大量削減熱力學內容。在“熱統”中主要講授統計物理的理論和應用。關于熱力學的基本概念和基本定律,在“熱學”中已作過較詳盡的討論,不作更多的介紹。在“熱學”中已討論較多的“麥-玻分布(最可幾分布)”也盡量不再重復,只將它作為系綜理論的結果討論。這樣,還可以更好理解宏觀理論與微觀理論的統一,使學生認識上一個層次。第三,適當增加實踐課。每學期安排1~2次專題講座,請外校或本校的資深專家教授介紹熱物理學學科的最新進展,如負溫度的概念、熵在信息和生命科學中的應用等。通過這種方式將前沿科學與課堂教學內容相結合,這不僅避免了學生急功近利的想法,還引導學生對舊知識、物理學史的更深的理解,而且讓學生身臨其境地體會到科學家正在向大自然探索的問題以及解答這些問題經常使用的方法,這樣既能增強學生的實踐能力,又能為培養適應現代社會的富有競爭能力的人才創造了條件。第四,為考研學生進行輔導。據調查,我校畢業的學生考研的僅占4%左右,大部分畢業生都到各行政、機關、企事業單位工作。對于少數考研學生而言,整合后的知識內容可能不滿足考研的要求,老師可以專門給考研學生集中進行輔導,再增加整合后沒有講到的又與考研有關的內容,強化考研章節。

  四、改革教學方法

  根據整合后的教學內容,傳統的教學方法已不再適應新教學內容和新形勢的發展,只有知己知彼地分析設計一種全新教學模式:精練地講解整合后的重點內容+滲透現代化知識的精彩的PPT課件+廣泛的師生研討+課程內容相關知識拓展,并逐步形成“問題為綱,分層教學,師生互動,自主探索,協作討論,課后輔導”的教學模式。例如,封閉系:近獨立粒子的麥-玻分布、玻耳茲曼統計、玻色統計、費米統計這些內容是統計熱力學的重點、難點,所以占用學時也是最多的,配分函數可說是本章的關鍵。一定要改變傳統的教學方法,使用全新的教學模式教會學生能利用統計物理“三步曲”熟練計算配分函數,從而求出所有熱力學函數,并拓展其內容,總結研究熱物理問題的方法和思維,引導和協作學生研討課程內容與前沿科學的新科技新成果的聯系。實踐表明,利用整合后的課程內容和改革后的教學方法對2010級物理學專業(1)、(2)班的學生進行教學,并做了問卷調查:學生的補考率相對整合前少了,大多數學生對熱物理學有了新的認識,不再感到熱物理學知識的陳舊,也排除了物理學專業的學生流傳下來的物理學既難學又沒用的觀點,對學習物理學不再有盲目感了,了解到熱物理學與科學研究息息相關,而且非常重要。例如:激光冷卻、超導、超流現象都是與熱物理學為基礎的新科技成果。激發了學生的學習興趣,提高了學生的認識能力。

  在高等教育改革不斷推進的今天,作為物理學專業基礎課和專業主干課程的“熱學”和“熱統”,其內容過多重疊而且知識陳舊。怎樣整合兩門課程,優化課程設置,以達到高效的教與學的目的,達到培養服務地方經濟的應用型、技能型人才培養的目標,是我們教師必須考慮的問題。從我校的實際情況出發,對“熱學”和“熱統”兩門課程進行整合和教學方法進行改革,理順知識體系,刪減重疊內容,增加現代科技內容,不但使總的教學時數減少(由72+72學時減為54+54學時),而且學生的物理概念、物理模型、物理過程進一步加強,激發了學生的學習興趣,提高了學生的認識能力。課程整合不僅沒有削弱學生的物理基礎,反而得到了加強。但是,在實施課程整合過程中有相當大的難度,不僅需要教師具有廣博精深知識結構,還要富有創造性思維和創新性行為,還需要教師不斷地學習、不斷進步,了解與本學科有關的前沿的新知識。

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