“热学”与“热力学与统计物理”课程整合之初探

李 畅

（燕山大学，河北 秦皇岛 066004）

一、“热学”与“热力学与统计物理”课程整合的原因和必要性

1.课程整合的原因

1.1 教学内容重合度较高。通过对“热学”与“热力学与统计物理”的知识进行总结和分析可知，这两门课程在内容上有很多重复的地方，一些知识点会重复出现两次。在“热学”与“热力学与统计物理”中仅“统计物理”的相关知识重复率就达到了1/4，热学定律知识重复率达到了2/3。这样进行课程设计，不仅无法实现课程改革的宗旨，还降低了教学效率[1]。

1.2 课程内容具有一定的落后性。热学知识具有较长的发展历史，属于一门较为古老的学科，我们将其的发展历史分为了四个阶段，这其中热学、热力学、统计物理学的相关知识在第二、三阶段产生，而热学中所包含的分子运动论相关知识就是在第二阶段形成的，统计热力学是在第三阶段诞生的，这两门课程的基本理论都是诞生于一百年前，第四阶段也就是20世纪的30年代，也出现了一些新的技术知识，如软物质理论、哈肯的协同论等，在教材中所占的比例就较少，整体来说教材缺乏现代气息。

2.课程整合的必要性

2.1 物理学专业改革的需要。物理学作为一门研究物质运动规律和结构的学科，对于社会的发展有较大的意义。对物理学课程进行整合是我国社会主义建设的必然需求，也是学生学习物理基础知识，掌握物理技能的关键。学生不仅需要掌握物理学的基础知识，还需要熟悉前沿的物理新技术，这样才能成为适应社会发展的新型人才。在物理学专业改革的要求下，对“热学”与“热力学与统计物理”课程进行整合成了必然[2]。

2.2 适应社会对知识发展的需求。“热学”与“热力学与统计物理”课程整合的主要目的就是满足社会的发展需求，让课程体系更加完善，培养出更多的人才。课程整合以后我们就可强化物理知识与现代科技的联系，同时，实践知识的增加又能强化学生对物理知识的认识，淡化传统的教学内容，让知识中蕴含更多的现代元素。

二、“热学”与“热力学与统计物理”课程整合策略

1.适当减少“热力学”内容，强化“统计物理学理论”的应用

在普通的物理“热学”知识中，就非常细致地对热力学的定律和概念进行了描述，所以在“热学”与“热力学与统计物理”中可不用过多地进行介绍。尤其是“麦—玻分布”的相关知识不用重复地进行论述，可以将此项知识作为系统的理论结果进行讨论和分析。同时，要适当补充宏观热现象热力学公式的知识，将这些知识作为经验规律进行具体的分析，而不是单一地利用统计物理的理论进行导出[3]。

这样进行知识整合的主要目的就是可以有效地避免“热学”与“热力学与统计物理”课程中知识过多的重复，既可以减少学时，也可以让学时有更充足的时间去学习统计物理的新知识，提高知识的实用性，最大化教学效益。此外，这样进行课程整合还能减少学时重复的现象，避免学生出现抵触的心理情绪，激发学生学习的积极性。

2.将“热力学”与“统计物理学理论”整合成“热物理学”

将两种课程进行合并，形成新的课程“热物理学”，可以对教学结构进行有效的改善，教师需要结合学生的实际认知情况，对教学内容进行有效的设计，热学知识可以包括热学科学史、经典热学、热学最新动态等基础知识以及一些新技术的应用，“统计物理学理论”需要以系综理论为基础，结合宏观和微观理论进行一体化教学。可立足于微观量子的理论，从基本假设的角度入手，对统计物理学的基本理论知识进行细致的阐述。同时，要通过“统计物理学理论”的知识，导出热力学的基本定律，定律必须要与相关的概念以及宏观的现象进行吻合，从宏观、微观的层面将热现象进行融合。

3.适当地增加实践课程的内容

不管是“热学”课程，还是“热力学与统计物理”课程，知识都具有较强的实践性，我们在对课程进行整合的过程中，不仅要对理论知识进行整合，也需要适当增加实践课程的内容。各地区的大学可根据地区的实际发展情况，安排进行专题讲座活动，每学期进行2次的讲座，可由本校资深的专家进行专题讲座，也可聘请社会中的物理学家进行演讲，通过实践活动来强化学生对物理学知识的理解，并能将社会中前沿的物理学知识融合到课程体系中。开展物理学讲座不仅可以将更多的前沿物理学知识融合到课程体系中，丰富教学内容，还能让学生了解到物理学知识对社会发展的重要意义。同时，学校也需要鼓励物理教师进行自主学习，可利用网络平台与其他的物理学者交流经验，对课程内容进行高效的整合，发挥出实践课程的价值。

4.对授课的内容进行改变

不同的大学对于“热学”与“热力学与统计物理”课时的安排也不同，一般情况下是在大三的下学期开设“热学”与“热力学与统计物理”课程，多为72学时。在有限的学时中对“热学”与“热力学与统计物理”知识进行学习，难度较大，所以在对两种课程进行整合的过程中，也需要对课时进行有效的整合。可在大三上学期就开设“热学”与“热力学与统计物理”课程，大三全年进行教学，给学生创设更多的学习时间，给课程整合改革预留更多的时间。增加课时后，不仅需要对“热学”与“热力学与统计物理”的知识进行整体的梳理，还需要重视对学生进行物理基本概念、基本理论、基本方法等的训练，让学生通过知识的学习提高自身的创新能力，更好地将物理学知识应用到生活中，为学生进一步的深造和科研奠定基础。

总之，进行“热学”与“热力学与统计物理”课程整合，不仅可以对大学的物理知识体系进行梳理，还能对重复的课程内容进行删减，增加知识的现代性，进而最大化地发挥出物理课程的价值，落实对学生综合能力的培养。