序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇大學(xué)物理熱力學(xué)總結(jié)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）

The Rotary Memory Method for Maxwell’s Relations

ZHU Yuan-ju

（College of Chemistry and Chemical Engng，Henan Univ，Kaifeng Henan 475003，China）

【Abstract】By means of studying the nature of thermodynamic functions in this paper，based on engaging in teaching and researching physical chemistry for a long time，the author find out of the rotary memory method for thermodynamic Maxwell’s relations.

【Key words】Thermodynamic function；Basic thermodynamic equation；Maxwell’s relations；Rotary memory method

0 引言

文章根作者多年從事物理化學(xué)教學(xué)研究與教材編寫的經(jīng)驗，總結(jié)出熱力學(xué)函數(shù)的方框記憶法以及熱力學(xué)方程的特征變量記憶法和麥?zhǔn)详P(guān)系的旋轉(zhuǎn)記憶法[1].熱力學(xué)函數(shù)中“PV”的意義先為人知，實際上“PV”為膨脹作功能力，熱力學(xué)稱？贅=-PV為巨熱力學(xué)勢[2]，即為一種潛在的勢能，在開放系統(tǒng)的統(tǒng)計熱力學(xué)研究中具有重要意義；“TS”為有序作功能力。

1 熱力學(xué)函數(shù)的方框記憶法

熱力學(xué)函數(shù)中焓H最大，熱力學(xué)能U和自由焓G各缺少一塊，自由能F最小。為了便于記憶，將四個基本熱力學(xué)函數(shù)填入方框圖中，如圖1所示，熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系如下：

H=U+PV

G=H-TS

F=U-TS

2 熱力學(xué)基本方程的特征變量記憶法

熱力學(xué)函數(shù)都是狀態(tài)函數(shù)，都具有全微分的性質(zhì)，由熱力學(xué)方程可以導(dǎo)出一組麥克斯韋關(guān)系式：

dU=TdS-PdV （）=-（）（1）

dH=TdS+VdP （）=（）（2）

dG=-SdT+VdP （）=（）（3）

dF=-SdT-PdV （）=（）（4）

熱力學(xué)基本方程的特征變量記憶法：任意一個熱力學(xué)函數(shù)（如U）兩邊的變量為其特征變量（S，V），特征變量S的另一半為T，符號即為S的符號“+”，特征變量V的另一半為P，符號即為V的符號“-” ，即dU=TdS-PdV。

需要記住的是熱力學(xué)能U的特征變量為（S，V），熱焓H的特征變量為（S，p），自由焓G的特征變量為（T，p），自由能F的特征變量為（T，V）。在所有四個基本熱力學(xué)方程中，由特征變量S或p組成的微分項均取正號，即有“+TdS”、“+VdP”；而由特征變量T或V組成的微分項均取負(fù)號，即有“-SdT”、“-PdV”。

3 麥?zhǔn)详P(guān)系的旋轉(zhuǎn)記憶法

麥克斯韋關(guān)系的旋轉(zhuǎn)記憶法：任意相鄰的兩個變量構(gòu)成一組麥克斯韋關(guān)系式，從各自出發(fā)按相反方向旋轉(zhuǎn)。例如（S，-V）一組，從S出發(fā)沿順時針旋轉(zhuǎn)，依次是分子（分母）S、分母（分子）P和角標(biāo)T，等式的右邊從-V出發(fā)沿逆時針旋轉(zhuǎn)，依次是分子（分母）（-V）、分母（分子）T和角標(biāo)P，構(gòu)成的麥克斯韋關(guān)系式為：

-（）=（） or -（）=（）（5）

如圖2所示，共有（S，-V）、（S，P）、（-T，-V）、（P，-T）四組麥克斯韋關(guān)系式。

需要記住的是變量（T，S）和（p，V）是成對出現(xiàn)的，其中每對的一個為正號“+”（S，p），另一個為負(fù)號“-”（-T，-V）。

4 總結(jié)

旋轉(zhuǎn)記憶法是記住麥?zhǔn)详P(guān)系的最有效方法。麥?zhǔn)详P(guān)系的用途十分廣泛，很多熱力學(xué)方程都是借助麥?zhǔn)详P(guān)系導(dǎo)出的，通過麥?zhǔn)详P(guān)系還可以把一些無法由實驗測定的量轉(zhuǎn)換為可觀測的量。初學(xué)者應(yīng)該牢記麥?zhǔn)详P(guān)系創(chuàng)造出一套適合自己的學(xué)習(xí)方法，熟練地掌握麥?zhǔn)详P(guān)系及其推廣的一般情形[3]，對于提高解題技能具有重要意義。

【參考文獻(xiàn)】

篇（2）

摘 要：眾所周知，熱力學(xué)三大基本定律是熱現(xiàn)象宏觀理論的重要基礎(chǔ).因此，了解這些定律的深刻意義和建立過程，在熱現(xiàn)象的研究當(dāng)中是格外重要的.本文中主要介紹熱力學(xué)三大基本定律的概述，以及在其建立過程中，做出卓越貢獻(xiàn)的物理學(xué)家和他們的重要成就.

關(guān)鍵詞 ：熱學(xué)基本定律；概述；形成史

中圖分類號：O414.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-260X（2015）01-0009-02

熱力學(xué)是熱學(xué)理論的一個方面.熱力學(xué)主要是從能量轉(zhuǎn)化的觀點來研究物質(zhì)的熱性質(zhì)，它揭示了能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式時遵從的宏觀規(guī)律.熱力學(xué)是總結(jié)物質(zhì)的宏觀現(xiàn)象而得到的熱學(xué)理論，不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和微觀粒子的相互作用.因此它是一種唯象的宏觀理論，具有高度的可靠性和普遍性.熱力學(xué)三定律是熱力學(xué)的基本理論.

1 熱力學(xué)第一定律

1.1 熱力學(xué)第一定律概述

能量守恒與轉(zhuǎn)換定律是自然界最普遍、最基本的規(guī)律之一.自然界中的一切物質(zhì)都具有能力，能量有各種不同的形式，這種不同形式的能量都可以轉(zhuǎn)移（從一個物體傳遞到另一個物體），也可以相互轉(zhuǎn)換(從一種能量形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N能量形式)，但在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換過程中，它們的總量保持不變.這一規(guī)律成為能量守恒與轉(zhuǎn)換定律.能量守恒與轉(zhuǎn)換定律應(yīng)用在熱力學(xué)中，或者說應(yīng)用在伴有熱效應(yīng)的各種過程中，便是熱力學(xué)第一定律.熱力學(xué)第一定律是人類在實踐中積累的經(jīng)驗總結(jié)，它的發(fā)現(xiàn)和建立，打破了人們企圖制造一種可以不消耗能量而能連續(xù)做功的永動機.因此，熱力學(xué)第一定律也可以表述為：第一類永動機是造不出來的[1].

其基本公式可以表述為公式（1），它表明向系統(tǒng)輸入的熱量Q，等于質(zhì)量為m的流體流經(jīng)系統(tǒng)前后焓H的增量、動能v的增量以及系統(tǒng)向外界輸出的機械功W之和.

1.2 熱力學(xué)第一定律形成史

1.2.1 羅伯特·邁爾

熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律有著極其密切的關(guān)系.德國物理學(xué)家、醫(yī)生邁爾發(fā)現(xiàn)體力和體熱來源于食物中所含的化學(xué)能，提出如果動物體能的輸入同支出是平衡的，所有這些形式的能在量上就必定守恒.他由此受到啟發(fā)，去探索熱和機械功的關(guān)系.1842年他發(fā)表了《論無機性質(zhì)的力》的論文，表述了物理、化學(xué)過程中各種力（能）的轉(zhuǎn)化和守恒的思想.邁爾是歷史上第一個提出能量守恒定律并計算出熱功當(dāng)量的人.

1.2.2 焦耳

英國科學(xué)家焦耳(J.P.Joule，1818-1889)關(guān)于熱功當(dāng)量的測定，為最終確立熱力學(xué)第一定律奠定了堅實的實驗基礎(chǔ).1850年，焦耳在他的《論熱功當(dāng)量》的論文中，已經(jīng)將熱功當(dāng)量值總結(jié)為：以水做實驗為773石4磅/卡(424千克米/千卡)，以水銀作實驗為776.30磅/卡(425.77千克米/千卡)，后來又經(jīng)過一系列極為精確的實驗，焦耳又將J值確定為423.85千克米/千卡(4.153焦耳/卡)，這已和現(xiàn)代精確實驗極為接近了.他和邁爾分別從不同的方面和不同的途徑達(dá)到了對能量轉(zhuǎn)化與守恒的證明.

1.2.3 亥姆霍茲

德國物理學(xué)家亥姆霍茲從多方面論證了能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，其中最主要的是從否定永動機的存在這一途徑來完成的.1842年，他在關(guān)于《力的守恒》的論文中，就論述了他的能量轉(zhuǎn)化與守恒的基本思想，論證了“活力”與“張力”之和是一個常數(shù)，稱之為“力的守恒原理”，并把這種“力”的保守性同永動機之不可能聯(lián)系起來.他的這一工作從理論上對能量守恒原理作出了重要概括.

2 熱力學(xué)第二定律

2.1 熱力學(xué)第二定律概述

熱力學(xué)第二定律有兩種表述，第一種是“不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化”，另一種為“不可能從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓奔吹诙愑绖訖C是造不出來的[2].

其基本公式可以表述為公式（2），式中，對不可逆過程應(yīng)取用不等號，δQ指系統(tǒng)實際過程熱，T指環(huán)境溫度，對可逆過程應(yīng)取用等號，δQ指可逆過程熱，T為系統(tǒng)溫度.

2.2 熱力學(xué)第二定律形成史

十八、十九世紀(jì)，由于科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，蒸氣機在英國煤礦業(yè)得到了普遍的使用，這同時給物理學(xué)家提出了許多急待解決的理論問題，比如：熱現(xiàn)象的產(chǎn)生原理、提高熱機效率的方法、熱機效率上限的存在與否、永動機的存在與否等等.

正式提出熱力學(xué)第二定律的是英國物理學(xué)家湯姆遜·開爾文(WilliamThomson，1524-1907)和德國物理學(xué)家克勞修斯在研究熱現(xiàn)象的過程中，發(fā)現(xiàn)按能量守恒與轉(zhuǎn)化定律，于是開爾文提出了“不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Γ划a(chǎn)生其它影響”.

而克勞修斯在提出熱力學(xué)第二定律的表述后，于1854年發(fā)表了題為“論熱的機械理論的第二定律的變化了的形式”論文，文中對熱力學(xué)第二定律又作了補充.至此，經(jīng)過眾多物理學(xué)家的努力，熱力學(xué)第二定律才完整地建立起來.

3 熱力學(xué)第三定律

3.1 熱力學(xué)第三定律概述

20世紀(jì)初，人們通過對低溫下熱力學(xué)現(xiàn)象的研究，確定了物質(zhì)熵值的零點，逐步建立起了熱力學(xué)第三定律，進(jìn)而提出了規(guī)定“熵”的概念，為解決一系列的熱力學(xué)問題提供了極大的方便.熱力學(xué)第三定律可以準(zhǔn)確簡潔地表述為：0K時，任何完美晶體的熵值為0.也可以表達(dá)為，絕對零度不能達(dá)到[3].

其公式可以按照公式（3）來表示，說明ΔG和ΔH隨著T變化，而當(dāng)T趨向于0時，ΔG和ΔH近似相等.

3.2 熱力學(xué)第三定律形成史

3.2.1 T·W·Richards

1902年，T·W·Richards研究了低溫下電池反應(yīng)的G、H與溫度的關(guān)系，得出這樣一個結(jié)論：當(dāng)溫度降低時，G、H逐漸趨于相等.Richards的研究為熱力學(xué)第三定律的提出提供了必要的理論和實驗基礎(chǔ).

3.2.2 普朗克

1912年，德國人普朗克在能斯特的熱定理基礎(chǔ)上，進(jìn)一步假設(shè)：0K時，純凝聚體系的熵值為零[4].

3.2.3 路易斯和蘭德爾

1920年，Lewis和Gibson發(fā)現(xiàn)指出普朗克的假設(shè)S(0k)=0只適用于完美晶體.因為0K時一些物質(zhì)可能有多種晶體形態(tài)，但其中只有完美晶體熵可能為零.普朗克、路易斯和蘭德爾對普朗克假設(shè)作了修正，得出如下說法：如果溫度為0k的每一種元素處于結(jié)晶狀態(tài)的熵值都為零，則一切物質(zhì)的熵值都具有一定的正值，但溫度為0k時其熵值可變?yōu)榱悖瑢τ谕昝谰w來說確實如此.

至此，人們就建立起了比較完整、準(zhǔn)確的熱力學(xué)第三定律.

4 結(jié)語

熱力學(xué)三個定律是無數(shù)經(jīng)驗的總結(jié)，至今尚未發(fā)現(xiàn)熱力學(xué)理論與事實不符合的情形，因此它們具有高度的可靠性.熱力學(xué)理論對一切物質(zhì)系統(tǒng)都適用，具有普遍性的優(yōu)點.這些理論是根據(jù)宏觀現(xiàn)象得出的，因此稱為宏觀理論，也叫唯象理論.

熱力學(xué)是熱學(xué)理論的一個方面.熱力學(xué)主要是從能量轉(zhuǎn)化的觀點來研究物質(zhì)的熱性質(zhì)，它揭示了能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式時遵從的宏觀規(guī)律.熱力學(xué)基本定律是人類在長期生產(chǎn)經(jīng)驗和科學(xué)實驗的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，他們雖不能用其他理論方法加以證明，但由它們出發(fā)得出的熱力學(xué)關(guān)系及結(jié)論都與事實或經(jīng)驗相符，這有力地說明了熱力學(xué)定律的正確性.縱觀熱力學(xué)定律的發(fā)展史，科學(xué)是一個集觀察、思考、實驗、總結(jié)、學(xué)習(xí)、于一體的事物，只有以謹(jǐn)慎的態(tài)度對待它，才會迎來科學(xué)事業(yè)的飛躍.

——————————

參考文獻(xiàn)：

〔1〕魏蔚,吳建琴,馬曉棟.關(guān)于熱力學(xué)第一定律的講述[J].新疆師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011（04）:59-62.

〔2〕李復(fù),高炳坤.熱力學(xué)第二定律理論體系的討論[J].大學(xué)物理,2000（04）:19-22.

篇（3）

【Abstract】Beginning from the set of cultivation schemes and the feature of talent cultivation，analyses mutual connections between College Physics and Safety engineering courses.Optimizes The Teaching Content and proposes a Teaching Procedure of “physics and safety” which can make students aware of the important role of College Physics.And then，learning motivation of students could been raised and teaching quality of teachers could been improved.

【Key words】Safety engineering；College physics；Education reform

0 前言

物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、運動形式及物質(zhì)間相互作用的自然科學(xué)，它是其他自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)[1]。以物理學(xué)基礎(chǔ)為內(nèi)容的大學(xué)物理課程，是所有理工科專業(yè)學(xué)生必修的一門基礎(chǔ)課程，通過該課程的學(xué)習(xí)，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，增強學(xué)生分析問題解決問題的能力，開發(fā)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識，還為學(xué)生日后專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下堅實的]基礎(chǔ)。但是對于不同專業(yè)，所需的物理知識側(cè)重點是不同的[2-5]，例如電子類專業(yè)側(cè)重于電磁學(xué)，化工類專業(yè)側(cè)重于熱學(xué)，機械類專業(yè)側(cè)重于力學(xué)等。然而目前我國大部分大學(xué)物理教材及教學(xué)內(nèi)容并無專業(yè)差別，教學(xué)內(nèi)容往往偏重于理論知識，容易造成理論和實踐及專業(yè)的脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生無法體會大學(xué)物理課程與自身專業(yè)的密切聯(lián)系，使得教學(xué)效果大打折扣。要充分發(fā)揮大學(xué)物理課程的作用，就應(yīng)該根據(jù)各專業(yè)的特點，有針對性的合理安排教學(xué)內(nèi)容，這樣才能高效的達(dá)到更好的教學(xué)效果。本文以中國勞動關(guān)系學(xué)院安全工程專業(yè)為例，對該專業(yè)的大學(xué)物理課程進(jìn)行針對性的改革探索。

1 安全工程專業(yè)課程與大學(xué)物理相關(guān)性分析

1.1 大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)《非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》[1]，將大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容分為11個教學(xué)模塊。

1.2 與大學(xué)物理相關(guān)的安全工程專業(yè)課程

將表1中11個教學(xué)模塊與安全工程專業(yè)各門課程教學(xué)大綱中教學(xué)比對，便可以總結(jié)出與大學(xué)物理有關(guān)聯(lián)的相關(guān)課程。

1.3 大學(xué)物理各模塊與安全工程專業(yè)的緊密程度

將11個教學(xué)模塊中的125個知識點與各課程教學(xué)大綱中的知識點比較分析，可以進(jìn)一步分析大學(xué)物理各個知識點與安全工程專業(yè)課程的相關(guān)性及緊密程度，現(xiàn)將這種緊密程度由高到低分為A、B、C、D4個等級分別代表強、較強、弱、很弱4中關(guān)系。

2 課程改革

2.1 教學(xué)內(nèi)容的改革

鑒于中國勞動關(guān)系學(xué)院安全工程專業(yè)大學(xué)物理只有80個理論學(xué)時，遠(yuǎn)達(dá)不到《非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》建議的最低126學(xué)時。因此有必要對教學(xué)內(nèi)容做有效調(diào)整。結(jié)合安全工程專業(yè)培養(yǎng)要求，以學(xué)生應(yīng)掌握的最基本的物理基礎(chǔ)知識為綱，該簡化的內(nèi)容簡化，該深入的內(nèi)容深入。具體作如下調(diào)整：

一是，刪除部分課堂講授內(nèi)容改為學(xué)生自學(xué)。將表3中等級為D的幾塊內(nèi)容（狹義相對論、量子物理、天體物理及高新技術(shù)）略去不在課堂講授。

二是，縮減部分內(nèi)容學(xué)時。和高中物理相比，大學(xué)物理需要應(yīng)用高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，物理量也由簡單的恒量間的關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)樽兞块g的函數(shù)關(guān)系，突出變量間的瞬時性和矢量性，能夠解決更為復(fù)雜普適的問題。盡管如此，大學(xué)物理的很多知識點都是學(xué)生熟悉的，例如質(zhì)點力學(xué)中質(zhì)量、速度、加速度、牛頓定律等內(nèi)容。教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)，著重針對加深學(xué)生對概念的理解。對于這些內(nèi)容可以適當(dāng)縮減學(xué)時。另外還有部分內(nèi)容和其他課程重復(fù)（比如熱學(xué)中熱力學(xué)第一、第二定律和普通化學(xué)、工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)重復(fù)），可與其他任課教師協(xié)調(diào)后精簡。

三是，加強和專業(yè)緊密程度高的內(nèi)容教學(xué)。例如對于力學(xué)中的剛體轉(zhuǎn)動，一方面學(xué)生對這部分內(nèi)容陌生，一方面它是工程力學(xué)、機械原理課程等后續(xù)課程的重要基礎(chǔ)。

2.2 教學(xué)模式設(shè)置

為了能夠讓物理知識與專業(yè)知識相結(jié)合，引起學(xué)生興趣，在教學(xué)中引入“物理與安全”環(huán)節(jié)，圖1中以知識點“靜電場中的導(dǎo)體”為例，展示“物理與安全”環(huán)節(jié)的教學(xué)過程，在物理知識環(huán)節(jié)，涉及靜電平衡、電荷分布規(guī)律、尖端放電、導(dǎo)體接地后的電荷分布、靜電屏蔽等內(nèi)容，通過對尖端放電的理解，便可以導(dǎo)入電氣安全、靜電安全、雷電安全等安全知識，同時又可以結(jié)合物理知識講解如何比防止相關(guān)安全事故的發(fā)生。通過這個環(huán)節(jié)的設(shè)置，會讓學(xué)生體會到物理知識與安全知識之間的相互關(guān)聯(lián)。

3 總結(jié)

大學(xué)物理作為安全工程專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，一方面可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，另一方面也能夠增強學(xué)生們的學(xué)習(xí)能力，為后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。研究基于安全工程專業(yè)的大學(xué)物理教學(xué)改革，既能夠使該課程的教學(xué)更好的為專業(yè)課服務(wù)，體現(xiàn)理論與實踐的相互結(jié)合，又能夠增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而有效的提高大學(xué)物理課程的教學(xué)效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求[J].物理與工程，2006，16（5）.

[2]白浪.材料類專業(yè)的大學(xué)物理教學(xué)探索[J].讀與寫雜志， 2016，11（7）.

篇（4）

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

材料物理專業(yè)是材料科學(xué)與物理學(xué)的一個交叉學(xué)科，專業(yè)特點要求在課程設(shè)置上既有材料科學(xué)方面的課程又要有物理類課程。安徽工業(yè)大學(xué)材料物理專業(yè)于2003年開始進(jìn)行籌劃建設(shè)，2005年實現(xiàn)了首次招生。經(jīng)過幾年的探索、規(guī)劃和實踐，基本完成了專業(yè)定位和課程體系設(shè)置[1]，正逐步完善專業(yè)建設(shè)。現(xiàn)階段，保留了量子力學(xué)，熱力學(xué)與統(tǒng)計物理（以下簡稱熱統(tǒng)）和固體物理學(xué)作為本專業(yè)的物理類必修課程。其中，熱力學(xué)與統(tǒng)計物理是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，無論對后續(xù)的物理類還是材料類課程的學(xué)習(xí)都起到承上啟下的知識連接作用。本課程的設(shè)置目的使學(xué)生能夠熟練掌握熱力學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)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(xùn)練學(xué)生嚴(yán)格的邏輯思維能力，培養(yǎng)演繹推理能力，提高解決具體問題的能力。

1 熱力學(xué)與統(tǒng)計物理課程教學(xué)中存在的主要問題

熱統(tǒng)課程內(nèi)容由熱力學(xué)和統(tǒng)計物理兩部分組成。其中，熱力學(xué)是研究熱現(xiàn)象的宏觀理論，它從若干經(jīng)驗定律出發(fā)，通過嚴(yán)密的邏輯演繹方法，最終給出系統(tǒng)的宏觀熱性質(zhì)；而統(tǒng)計物理則是研究熱現(xiàn)象的微觀理論，它從微觀粒子的力學(xué)規(guī)律出發(fā)，加上統(tǒng)計假設(shè)，獲得系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)。從內(nèi)容上來看，熱統(tǒng)課程的理論性強，教學(xué)內(nèi)容繁雜。尤其，在當(dāng)前高校推行素質(zhì)教育和培養(yǎng)應(yīng)用型人才的指導(dǎo)下，基礎(chǔ)理論課課程教學(xué)學(xué)時均有不同程度的壓縮。我校熱統(tǒng)課程安排為40個學(xué)時，由此帶來了教學(xué)學(xué)識少和教學(xué)內(nèi)容多的嚴(yán)重矛盾。我們根據(jù)我校材料物理專業(yè)特色方向和后續(xù)課程，在熱統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容上做出了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

現(xiàn)行的熱統(tǒng)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(xué)生使用的熱統(tǒng)教材。在組織教學(xué)中，我們以汪志誠編寫的《熱力學(xué)?統(tǒng)計物理（第四版）》作為主要參考教材[2]，同時綜合了多本經(jīng)典教材，如：胡承正編著的《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)》，包景東編著的《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理簡明教程》等[3～4]。根據(jù)我校材料物理專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特色方向，本著“先進(jìn)、有效、有用”的原則，對熱統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該進(jìn)行認(rèn)真清理與重構(gòu)，形成適合本校實際的課程講義。

在教學(xué)方法和考核方式上也應(yīng)根據(jù)我校實際進(jìn)行相應(yīng)的改革。熱統(tǒng)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(yè)大學(xué)材料物理專業(yè)是在工科背景下成立并發(fā)展起來的，學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)相對薄弱，在學(xué)習(xí)的過程中會有些吃力。長期的教學(xué)實踐告訴我們，如果采取傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法，只能使熱統(tǒng)課堂教學(xué)枯燥無味，學(xué)生被動的接受知識，失去了學(xué)習(xí)興趣，甚至對后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)產(chǎn)生抵觸情緒。另外，傳統(tǒng)的閉卷考試常造成學(xué)生不重視平時的學(xué)習(xí)過程，期末復(fù)習(xí)只看教學(xué)課件，期待老師劃重點，搞突擊記憶。

針對上述現(xiàn)狀，我們嘗試著進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法和考核方式的改革和實踐。

2 教學(xué)內(nèi)容的改革

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

熱統(tǒng)課程的熱力學(xué)部分與先修課程，如大學(xué)物理、物理化學(xué)和工程化學(xué)基礎(chǔ)的部分內(nèi)容重復(fù)率較高。我們在充分了解本專業(yè)學(xué)生的先修課程和后續(xù)課程的教學(xué)內(nèi)容后，對與其他課程有交叉重疊的部分進(jìn)行了壓縮和刪減。比如：熱力學(xué)部分的熱力學(xué)基本定律，熱力學(xué)函數(shù)，化學(xué)平衡條件，理想氣體的化學(xué)平衡等都在先修課程里面作為重點內(nèi)容進(jìn)行講授的。在實際教學(xué)時，只作復(fù)習(xí)性的簡述或以學(xué)生自學(xué)的方式完成。但為保證熱力學(xué)基本概念與規(guī)律的嚴(yán)格性與系統(tǒng)性，對重要的基本概念和定律還是進(jìn)行重點講解。通過這樣的調(diào)整，節(jié)省了熱力學(xué)部分的教學(xué)學(xué)時，加大了統(tǒng)計物理部分的學(xué)時講授。統(tǒng)計物理是從宏觀系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)入手，從內(nèi)容上與量子力學(xué)和固體物理課程聯(lián)系緊密，也為后續(xù)的計算材料學(xué)課程，甚至可為本科畢業(yè)論文工作提供前期的知識準(zhǔn)備。在統(tǒng)計物理教學(xué)部分，將在先修課程中學(xué)習(xí)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(xué)內(nèi)容，在熱統(tǒng)教學(xué)中，這部分只簡單提及。經(jīng)過這樣的教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化后，節(jié)省了課時，加強了課程之間的聯(lián)系，提高了教學(xué)效率。

2.2 適當(dāng)引入材料學(xué)科前沿內(nèi)容

創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求課程內(nèi)容要體現(xiàn)先進(jìn)性和現(xiàn)代化。通過合理的補充與熱統(tǒng)課程相關(guān)的材料學(xué)和物理學(xué)最新的學(xué)術(shù)成就與進(jìn)展，有意識的突出課程的廣度，豐富和具體化基本理論內(nèi)容。增加學(xué)科前沿內(nèi)容，我們從兩個方面進(jìn)行。一方面是在講授基礎(chǔ)理論知識的同時，引入與該知識密切相關(guān)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展的介紹。例如：在對溫度和溫標(biāo)作復(fù)習(xí)簡述的時候，介紹測溫儀表和測溫技術(shù)。電阻溫度計，熱電偶測溫技術(shù)，紅外測溫技術(shù)等在后續(xù)的材料類課程學(xué)習(xí)，課程設(shè)計和實驗及畢業(yè)論文工作是非常重要的一部分。在講授氣體的節(jié)流和膨脹過程一節(jié)時，介紹了獲得低溫的技術(shù)，以及與低溫有關(guān)的材料性能的變化，超導(dǎo)電現(xiàn)象的發(fā)展歷史及科研現(xiàn)狀等；在講授單元系的相變時，加強了對二級相變和臨界現(xiàn)象的講授，介紹了磁性材料，超導(dǎo)材料，超流體等方面的最新研究進(jìn)展；在統(tǒng)計物理部分，介紹玻色-愛因斯坦凝聚的新進(jìn)展，講授統(tǒng)計物理部分的金屬中的自由電子時，適當(dāng)介紹計算材料學(xué)和計算物理方面的研究現(xiàn)狀等。另一方面是通過鼓勵學(xué)生現(xiàn)場聽取相關(guān)的學(xué)術(shù)報告，或者觀看相關(guān)報告的視頻。通過前沿知識的適當(dāng)引進(jìn)，開闊了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)和科研興趣，獲得了較好的教學(xué)效果。

2.3 注重理論聯(lián)系實際

材料類專業(yè)是應(yīng)用性很強的專業(yè)，要求熱統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容要體現(xiàn)實用性，加強理論與實際的聯(lián)系。我們鼓勵學(xué)生通過本科生科研訓(xùn)練計劃（SRTP）和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃的方式參與相關(guān)教師的課題研究，或者開設(shè)課程設(shè)計和實驗。如在講授相變的章節(jié)時，為了讓學(xué)生加深對二級相變的理解，開設(shè)了高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的實驗，巨磁電阻材料的相變實驗等。組織學(xué)生參觀學(xué)校相關(guān)的實驗室，如參觀計算材料實驗室，使學(xué)生了解相圖的理論計算方法，第一性原理計算及材料設(shè)計方法。經(jīng)過這樣的訓(xùn)練，學(xué)生對物理概念有了深入的理解，提高學(xué)生的應(yīng)用能力，研究能力和創(chuàng)新能力。

3 教學(xué)方法和考核方式的改革

3.1 學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)

在組織課堂教學(xué)時，認(rèn)真貫徹以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)思想，加強師生互動，爭取使學(xué)生由被動接受知識變?yōu)橹鲃犹剿髦R。在課前，給學(xué)生預(yù)留思考題進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，讓學(xué)生帶著問題去聽課，做到有的放矢。在組織教學(xué)時，對重點章節(jié)進(jìn)行精講，適時開展物理基本概念和基本問題的討論，啟發(fā)學(xué)生思考和推理。對相對容易理解的章節(jié)組織學(xué)生自學(xué)，或者制作成ppt課件，在課堂上講解，教師在做總結(jié)式講授。課后，要求學(xué)生獨立完成作業(yè)和習(xí)題，以期加深對基本概念的理解和應(yīng)用。

3.2 重物理思想 簡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)

在組織教學(xué)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(xué)，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(guān)視頻的方式，使抽象的概念形象化，增強學(xué)生的感性認(rèn)識。適當(dāng)補充基本概念辨析題和思考題以促進(jìn)學(xué)生對基本概念的深入理解和掌握。對于必要的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，使用板書的方式進(jìn)行詳解和推導(dǎo)，留給學(xué)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(xué)過程的主要環(huán)節(jié)之一，應(yīng)具有實用性和針對性，并能體現(xiàn)學(xué)生的綜合素質(zhì)。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(huán)節(jié)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(xué)生對基本物理概念的理解和基本理論知識的實際應(yīng)用上。

4 實踐效果

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

參考文獻(xiàn)

[1] 方道來，童六牛，夏愛林，等.材料物理專業(yè)定位及課程體系設(shè)置的探索[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2011（23）：104-105.

篇（5）

中圖分類號：G420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）03-0078-02

一、引言

大學(xué)物理學(xué)是一門重要的通識性必修基礎(chǔ)課程，力、熱、聲、光、電等內(nèi)容在各個學(xué)科中都有廣泛的應(yīng)用。在高等院校中開設(shè)大學(xué)物理課程，其教學(xué)目的是使學(xué)生對物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認(rèn)識和理解，增強學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)探索和創(chuàng)新意識，提高科學(xué)素養(yǎng)，樹立科學(xué)的世界觀[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，物理學(xué)與各學(xué)科間相互交叉、相互滲透日益密切，物理學(xué)將為學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展在專業(yè)領(lǐng)域中有所發(fā)現(xiàn)、有所創(chuàng)造、有所前進(jìn)打好基礎(chǔ)。通過大學(xué)物理課程教學(xué)，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生以下素質(zhì)：

1.求實精神——通過大學(xué)物理課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生追求真理的勇氣、嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度和刻苦鉆研的作風(fēng)。

2.創(chuàng)新意識——通過學(xué)習(xí)物理學(xué)的研究方法、物理學(xué)的發(fā)展歷史以及物理學(xué)家的成長經(jīng)歷等，引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀，激發(fā)學(xué)生的求知熱情、探索精神、創(chuàng)新欲望以及敢于向舊觀念挑戰(zhàn)的精神。

3.科學(xué)美感——引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物理學(xué)所具有的明快簡潔、均衡對稱、奇異相對、和諧統(tǒng)一等美學(xué)特征，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)審美觀，使學(xué)生學(xué)會用美學(xué)的觀點欣賞和發(fā)掘科學(xué)的內(nèi)在規(guī)律，逐步增強認(rèn)識和掌握自然科學(xué)規(guī)律的自主能力。

然而，對于農(nóng)林類專業(yè)的學(xué)生（包括農(nóng)學(xué)、林學(xué)、食品、動科等），大學(xué)物理學(xué)時相對較少，我校理論教學(xué)48學(xué)時，實驗教學(xué)32學(xué)時，共80學(xué)時，理論學(xué)時和實驗學(xué)時都不足理工科學(xué)生課時的一半。因此學(xué)生對該課程的認(rèn)識不足，學(xué)習(xí)興趣不高；而且這些學(xué)生高考錄取分?jǐn)?shù)較低，數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)不是特別好；最后是大學(xué)物理學(xué)用到很多高等數(shù)學(xué)知識，而很多學(xué)生剛學(xué)習(xí)完一學(xué)期高等數(shù)學(xué)，對高等數(shù)學(xué)知識的欠缺和不牢固是影響學(xué)生學(xué)習(xí)成績的另外一個重要因素。因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不明顯，并未達(dá)到應(yīng)有的學(xué)習(xí)要求。幾年來我校物理教研室本著邊研究、邊實踐、邊提高的原則，對少學(xué)時物理教學(xué)進(jìn)行了卓有成效的改革和建設(shè)，在調(diào)整課程體系、改革課程內(nèi)容及考試方法等方面作了大量的研究和實踐工作，取得了較好的效果。在教學(xué)內(nèi)容方面，主編了教材《普通物理學(xué)》（張慶國，陳慶東主編，中國農(nóng)業(yè)出版社，2012年1月出版）。我們把教學(xué)內(nèi)容要求分為四級：掌握、理解、了解和閱讀。“掌握”要求學(xué)生深刻理解，熟練掌握。“理解”要求學(xué)生理解和基本掌握。“了解”要求學(xué)生進(jìn)行一般性的了解，能進(jìn)行定性分析，知道所涉及的物理量和相關(guān)的公式。閱讀為選用內(nèi)容，為開闊學(xué)生視野而設(shè)定。在本文中，根據(jù)多年來從事少學(xué)時大學(xué)物理教學(xué)的改革經(jīng)驗，總結(jié)了提高少學(xué)時大學(xué)物理教學(xué)效果的幾個方法，希望真正提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，加強基礎(chǔ)、提高能力、提高物理素養(yǎng)，最后達(dá)到教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”的和諧統(tǒng)一。

二、教學(xué)方法探究

2l世紀(jì)需要知識面寬、適應(yīng)性強、有開拓精神和創(chuàng)新意識的人才。所以我們在傳授物理知識時，應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)研究方法及思想方法[2]。古人云“授之以魚，不如授之以漁”，提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的關(guān)鍵在于提高教師素質(zhì)，為此我們對物理學(xué)的典型思想方法進(jìn)行了深入研究。根據(jù)我們多年來的教學(xué)成功經(jīng)驗，要在有限的學(xué)時內(nèi)，提高學(xué)生成績，增強學(xué)生利用物理知識分析和解決實際問題的能力，達(dá)到大學(xué)物理的教學(xué)要求，我們總結(jié)了以下幾點：

1.提高學(xué)習(xí)興趣。我們都知道，“興趣是最好的老師”，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的前提。可以在課程開始之前，可以在第一次上緒論課時，多講述物理學(xué)在高新科技，尤其是本專業(yè)的應(yīng)用。例如，對農(nóng)林類專業(yè)的學(xué)生，可以講述植物根部的水為什么能夠到達(dá)樹頂，植物葉面很多小孔的作用，土壤中的水為什么能夠懸浮等問題，引導(dǎo)他們利用大學(xué)物理中的流體力學(xué)的知識可以解釋；對于動科類專業(yè)的學(xué)生，可以講述為什么血液能夠在血管中流動，x射線成像是什么原理，原子核的放射性對生物體有什么影響等，引導(dǎo)他們利用大學(xué)物理學(xué)中的相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)行解釋。通過這些內(nèi)容的講述，學(xué)生知道了大學(xué)物理學(xué)和專業(yè)知識的關(guān)系，激發(fā)了學(xué)習(xí)動力，為提高學(xué)習(xí)效果提供了保障。

2.增加學(xué)習(xí)樂趣。中國人常說“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”。在實際教學(xué)中，講到相關(guān)知識時，可以適當(dāng)講解該定理的產(chǎn)生過程，以及一些物理學(xué)中的名人軼事，提高學(xué)生的樂趣，增加大學(xué)物理學(xué)習(xí)的趣味性。例如，在講高斯定理時，可以講解數(shù)學(xué)王子高斯成長過程中的一些故事；在講光的衍射時，可以講解泊松亮斑的產(chǎn)生及命名過程；在講解粒子的波粒二象性時，可以讓學(xué)生猜想一下，如果宏觀物體具有波動性，會產(chǎn)生哪些效應(yīng)等。通過這些內(nèi)容的了解，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的樂趣，也對學(xué)生進(jìn)行了勵志教學(xué)，啟發(fā)他們努力學(xué)習(xí)、積極探索新事物的精神。

3.活躍課堂氣氛。物理學(xué)的學(xué)習(xí)對有些學(xué)生來說是困難的，甚至是枯燥的，這些學(xué)生在課堂上不愿意聽講，課后不愿意復(fù)習(xí)，抄襲作業(yè)，敷衍了事，不能達(dá)到教學(xué)要求。因此，在課堂教學(xué)中，要設(shè)法提高課堂氣氛。課堂講課時，隨機提問，讓每個學(xué)生都要跟上教學(xué)進(jìn)度；每章節(jié)結(jié)束，讓學(xué)生總結(jié)本章節(jié)的主要內(nèi)容、重要共識、基本方法等，迫使每個學(xué)生都要認(rèn)真聽講，積極總結(jié)。把提問和總結(jié)與期末考核的平時分結(jié)合起來，讓學(xué)生重視這些教學(xué)環(huán)節(jié)。

4.打開專業(yè)窗口。在給農(nóng)林各專業(yè)講解大學(xué)物理時，應(yīng)多介紹物理學(xué)和生物學(xué)的結(jié)合和應(yīng)用。如生物力學(xué)、生物系統(tǒng)熱力學(xué)、化學(xué)勢與水勢、大氣電場對生物的影響、環(huán)境磁場對生物的影響、熱力學(xué)和量子力學(xué)對生命現(xiàn)象的解釋等。這對于提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的主觀能動性，擴大視野以及在各自專業(yè)范圍內(nèi)的思路無疑是有幫助的。

5.重視實驗教學(xué)。物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，對學(xué)生加深對書本知識的理解，提高學(xué)生動手能力具有重要的作用。“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”說的就是這個道理。因此，要重視實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。課前，要檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，包括檢查預(yù)習(xí)報告和提問相關(guān)內(nèi)容；實驗過程中，要保證每個學(xué)生規(guī)范操作，順利完成，得到相應(yīng)結(jié)論；課后認(rèn)真批改實驗報告，對出現(xiàn)嚴(yán)重錯誤的學(xué)生要求重新完成實驗。

三、總結(jié)

在本文中，根據(jù)多年對少學(xué)時大學(xué)物理教學(xué)的經(jīng)驗，我們總結(jié)了增強學(xué)生興趣，提高學(xué)生利用物理知識分析和解決實際問題的能力，從而達(dá)到大學(xué)物理的教學(xué)要求的幾個方法，為提高少學(xué)時大學(xué)物理教學(xué)的目標(biāo)提供了一些方法。在今后的教學(xué)過程中，還要不斷改革，不斷總結(jié)，為真正提高少學(xué)時大學(xué)物理教學(xué)尋找更加合理有效的方法。以上是我們對提高少學(xué)時大學(xué)物理教學(xué)的一些思考，優(yōu)化課堂教學(xué)是一個長期的課題，我們將不斷地努力實踐探索，使少學(xué)時大學(xué)物理教學(xué)工作日趨完善。

參考文獻(xiàn)：

篇（6）

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A？搖 文章編號：1674-9324（2013）49-0089-02

一、引言

物理化學(xué)是物理學(xué)和化學(xué)交叉的一門重要的邊緣學(xué)科，是化學(xué)學(xué)科的理論基礎(chǔ)，也是化學(xué)的靈魂，它在科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中有廣泛的應(yīng)用。因此，掌握并靈活運用物理化學(xué)知識和方法，對化學(xué)化工專業(yè)的學(xué)生來說具有重要意義。物理化學(xué)是自然科學(xué)的一個分支，對自然科學(xué)普遍適用的研究方法在物理化學(xué)領(lǐng)域中同樣適用。除此之外，物理化學(xué)還有它自己的具有學(xué)科特征的理論研究方法，從物理學(xué)角度可劃分為熱力學(xué)方法、統(tǒng)計力學(xué)方法和量子力學(xué)方法；從方法論的角度有標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法、狀態(tài)函數(shù)法、平衡狀態(tài)法等。無論是一般的研究方法還是它特有的研究方法，對學(xué)好物理化學(xué)都至關(guān)重要。本文只針對其中的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法進(jìn)行介紹，主要是因為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法在物理化學(xué)中的應(yīng)用比較多，但都比較零碎，學(xué)生們理解困難。根據(jù)我們多年的教學(xué)經(jīng)驗，把它進(jìn)行歸納總結(jié)，解釋了它的含義，并對它在物理化學(xué)中的應(yīng)用作了舉例說明。

二、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法在物理化學(xué)中的應(yīng)用

1.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是為了確定某些熱力學(xué)函數(shù)的相對值而選定的特定狀態(tài)。通常一些物理量的絕對值無法知道，可以人為的規(guī)定一個標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的物理量作為參考點或零點來確定其他狀態(tài)下的這些物理量的值（相對的），這樣可以比較不同狀態(tài)下這些物理量的大小或可以計算某一變化過程這些物理量的變化值，這種方法叫標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法。標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇原則上有任意性，但必須合理、接近實際、方便使用且易為公眾所接受。下面舉例說明在物理化學(xué)中標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的選擇及其應(yīng)用。

2.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法在化學(xué)勢中的應(yīng)用。如在熱力學(xué)中，化學(xué)勢μB是一個非常重要的概念，它決定了所有傳質(zhì)過程的方向和限度。在非體積功為零的條件下，物質(zhì)總是由化學(xué)勢高的一方流向化學(xué)勢低的一方，直到化學(xué)勢相等達(dá)到平衡為止。所以能比較同一物質(zhì)B在不同系統(tǒng)或狀態(tài)時化學(xué)勢的大小，顯得至關(guān)重要。但是由于μB的絕對值不可求，就必需建立公共的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。那么，以標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的化學(xué)勢μ■為基準(zhǔn)，可得到任意狀態(tài)下的化學(xué)勢的表達(dá)式，這樣就可以輕松利用化學(xué)勢的判據(jù)了。①化學(xué)勢中標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇。化學(xué)勢中標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇可分為三類：第一類為純物質(zhì)，對于純氣體，無論是理想氣體還是真實氣體，其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)均為標(biāo)準(zhǔn)壓力p？苓（100kPa），溫度為任意指定的T，且具有理想氣體行為的狀態(tài)。對于真實氣體來說，其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是并不存在的假想狀態(tài)。對純液體、純固體，其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)壓力p？苓，溫度為任意指定的T的狀態(tài)。第二類為混合物，組成混合物的任一物質(zhì)都等同對待，選用同樣的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。混合物中任一組分的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)等同于它們各自處于純態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。如液體混合物中任一組分B的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為溫度T，標(biāo)準(zhǔn)壓力p？苓時純液體B的狀態(tài)。第三類為溶液，溶液有溶劑和溶質(zhì)之分，對溶劑和溶質(zhì)分別選用不同的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。溶液中溶劑的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)與液態(tài)混合物的任一組分的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)相同——為標(biāo)準(zhǔn)壓力p？苓，溫度為任意指定的T的純?nèi)軇┑臓顟B(tài)。而對于溶液中的溶質(zhì)，當(dāng)溶液的組成標(biāo)度不同時，其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)也不相同：溶質(zhì)濃度用bB表示的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)——溫度T、壓力p？苓，bB=b？苓=1molkg-1，并服從Henry定律（pB=Kb，BbB）的那個假想狀態(tài)；溶質(zhì)濃度用xB表示的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)——同溫度T、壓力p？苓，xB=1，且服從Henry定律（pB=KxxB）時溶質(zhì)B的假想狀態(tài)；溶質(zhì)濃度用cB表示的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)——溫度T，壓力p？苓下，體積摩爾濃度cB=c？苓=1mol·L-1，且服從Henry定律（pB=KxcB）時溶質(zhì)B的假想狀態(tài)。綜上所述，不管溶液選用何種組成表示方法，其共同特點是所選取的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)都是假想狀態(tài)，這是數(shù)學(xué)積分的必然結(jié)果。②基于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的化學(xué)勢表達(dá)式。根據(jù)選取的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，不同系統(tǒng)在任意狀態(tài)（溫度T，壓力p）時的化學(xué)勢都可以以標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時的化學(xué)勢（μ■）為基準(zhǔn)表達(dá)出來：理想氣體、真實氣體及它們的混合物中組分B的化學(xué)勢均可用下述表達(dá)式μB（g）=μ■（g）+RTln（pB/p？苓）+■{VB（g）-RT/p}dp理想液態(tài)混合物中任一組分的化學(xué)勢：

μ■=μ■+RTlnxB+■V■■dp溶液中溶劑A的化學(xué)勢：μA（1）=μ■+RTlnxA+■V■■dp溶液中溶質(zhì)B的化學(xué)勢表達(dá)式為：μ■=■+RTln（bB/b？苓）+■V*■dp μ■=■+RTlnxB+■V*B（溶質(zhì)）dp μ■=■+RTln（cB/c？苓）+■V*B（溶質(zhì)）dp，當(dāng)壓力p與p？苓相差不大時，可忽略積分項。化學(xué)勢是化學(xué)熱力學(xué)的核心內(nèi)容，正確理解化學(xué)勢的定義及其物理意義，并能正確寫出不同系統(tǒng)中各組分化學(xué)勢的表達(dá)式，對掌握化學(xué)勢的判據(jù)及深刻理解化學(xué)熱力學(xué)有重要意義，甚至對一個化學(xué)工作者也是至關(guān)重要的。

3.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法在熱力學(xué)函數(shù)中的應(yīng)用。化學(xué)反應(yīng)中常用的熱力學(xué)函數(shù)（如物質(zhì)的焓、吉布斯函數(shù)、熵）不僅是溫度、壓力的函數(shù)，還與其組成有關(guān)，但是這些熱力學(xué)函數(shù)的絕對值不可求，這使得在化學(xué)反應(yīng)中ΔrHm、ΔrGm、ΔrSm的計算出現(xiàn)了困難。所以，要解決這個問題，重要的問題就是為這些熱力學(xué)函數(shù)選擇一個基準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)就相當(dāng)于這樣的基準(zhǔn)。①熱力學(xué)函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇。熱力學(xué)函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇可分為三類：對于氣體，其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)均為標(biāo)準(zhǔn)壓力p？苓（100kPa），溫度為任意指定的T，且具有理想氣體行為的狀態(tài)。對于液體，其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)壓力p？苓，溫度為任意指定的T的純液體狀態(tài)。對于固體，其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)壓力p？苓，溫度為任意指定的T的純固體狀態(tài)。規(guī)定物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)后，熱力學(xué)函數(shù)變?nèi)绂Hm、ΔrGm、ΔrSm的計算變得簡單，先計算標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時熱力學(xué)函數(shù)變?nèi)绂H■、ΔrG■、ΔrS■，再進(jìn)一步進(jìn)行修正即可。②基于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的熱力學(xué)函數(shù)變的計算。對于任一化學(xué)反應(yīng)：0=■V■B在一定溫度下各自處在純態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)壓力下的反應(yīng)物，反應(yīng)生成同樣溫度下各自處在純態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)壓力下的產(chǎn)物，反應(yīng)進(jìn)度為1mol時的焓變，為標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓ΔrH■；這一反應(yīng)過程吉布斯函數(shù)的變化，為標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)ΔrG■；這一反應(yīng)過程的熵變，為標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵ΔrS■。由于反應(yīng)物和產(chǎn)物各自處于純態(tài)，并沒有混合，所以在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是一個想象的過程（可以通過van’t Hoff平衡箱完成）。由于焓、吉布斯函數(shù)、熵這些熱力學(xué)函數(shù)的絕對值不可求，因此要計算這些標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時熱力學(xué)函數(shù)變化（ΔrH■、ΔrG■、ΔrS■，）還需找出合適的參考點，下面分別對其進(jìn)行討論。①計算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓ΔrH■，在物理化學(xué)中采用了兩個相對值：一是標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓ΔfH■（B，β，T），其參考點是任一穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓等于零，即

ΔfH■（穩(wěn)定單質(zhì)，T）=0。特別指出，若有離子參加的化學(xué)反應(yīng)，規(guī)定H+的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為零，即ΔfH■（H+，aq）=0。另一是標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓，其參考點是規(guī)定的燃燒產(chǎn)物{C—CO2（g），H—H2O（l），N—N2（g），S—SO2（g），Cl—HCl（水溶液）}的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓等于零，即ΔCH■（規(guī)定燃燒產(chǎn)物）=0。標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓可由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓或標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計算而得：ΔrH■=■V■ΔfH■（B，β，T）=-■V■ΔCH■（B，β，T）。②計算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)ΔrG■，采用的相對值是標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)ΔfG■（B，β，T）。以任一穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)等于零為參考點，即以ΔfG■（穩(wěn)定單質(zhì)）=0為參考點，可得到各物質(zhì)的ΔfG■（B，β，T），則可通過式ΔrG■=■V■ΔfG■（B，β，T）計算化學(xué)反應(yīng)的ΔrG■。特別指出，若有離子參加的化學(xué)反應(yīng)，規(guī)定H+的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)為零，即ΔfG■（H+，aq）=0。ΔrG■在物理化學(xué)中的作用也是非常重要的，我們可以利用它指示化學(xué)反應(yīng)的限度。通過等溫方程ΔrGm=ΔrG■+RTlnJP，計算出ΔrGm來判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。③計算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵ΔrS■，采用了相對值即標(biāo)準(zhǔn)熵S■。即在熱力學(xué)第三定律的基礎(chǔ)上，即相對于S■m（完美晶體，0k）=0，求得純物質(zhì)B在在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度T時的熵值。則標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵可通過下式計算ΔrS■=■V■S■（B）。

4.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法在電池中的應(yīng)用。在電化學(xué)中一個很重要的內(nèi)容就是關(guān)于原電池電動勢的計算，假如知道單個電極的電勢問題就會變得簡單，但是到目前為止，我們還不能通過實驗測定或從理論上計算單個電極的電勢的絕對值，同樣采用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法使問題迎刃而解。以標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為基準(zhǔn)，對于任意給定的電極，使其作為正極，以標(biāo)準(zhǔn)氫電極為負(fù)極，組合為原電池，即標(biāo)準(zhǔn)氫電極||給定電極（設(shè)已消除液體接界電勢），則此原電池的電動勢為該給定電極的電極電勢（是相對值，即以E■{H+|{H2（g）}=0作為參考點）。每一個電極都采用相同的標(biāo)準(zhǔn)，相對值也具有絕對值的含義了。這樣就可利用公式E（電池）=E（正極）-E（負(fù)極）很輕松的計算電池的電動勢了。當(dāng)給定電極中各組分均處在各自的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時相應(yīng)的電極電勢為標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。此時所采用的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)規(guī)定壓力為標(biāo)準(zhǔn)壓力，相應(yīng)離子的活度為1的狀態(tài)。按標(biāo)準(zhǔn)電極電勢數(shù)值大小排成序列表，簡稱標(biāo)準(zhǔn)電動序，利用標(biāo)準(zhǔn)電動序可以估計在電解過程中，溶液里的各種金屬離子在電極上發(fā)生還原反應(yīng)的先后次序，還可以判斷氧化還原反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向，以及可以求出反應(yīng)的焓變、熵變、吉布斯函數(shù)變及平衡常數(shù)。

三、結(jié)語

通過上面的討論，我們可以把標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法的應(yīng)用分為兩種情況。第一種情況是只為比較物理量大小時，只需定義一個標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)就可以了。如化學(xué)勢的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。第二種情況是不單要比較物理量的大小，并且要計算該物理量的具體數(shù)值，這時只定義一個標(biāo)準(zhǔn)態(tài)就不夠了，還需再定義一個零點值。綜上所述，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法在物理化學(xué)是不可缺少的方法，利用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法可方便的求得熱力學(xué)函數(shù)（反應(yīng)焓、反應(yīng)的熵變、吉布斯函數(shù)）的變化及方便的比較化學(xué)勢的大小，從而為判斷化學(xué)變化的方向與限度提供依據(jù)。同時利用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法也可方便的計算電極電勢及電池電動勢，為比較物質(zhì)的氧化還原能力的大小及判斷氧化還原反應(yīng)的方向提供理論支持。俗話說得好，“授人以魚，不如授人以漁”。也就是說，我們不僅要注重知識，更重要的是要注重得到知識的方法。掌握了方法，才不會人云亦云，才會有自己開創(chuàng)性的成就，社會才會快速發(fā)展。

篇（7）

物理化學(xué)在兩階段工科化學(xué)(化工類)課程體系中處于樞紐地位。第一階段由化學(xué)原理(基礎(chǔ)物理化學(xué))、無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)等課程組成。化學(xué)原理作為理論教學(xué)內(nèi)容,在對中學(xué)化學(xué)知識總結(jié)提煉上升到理性認(rèn)識高度的基礎(chǔ)上,對后繼無機化學(xué)、有機化學(xué)作為應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容提供理論基礎(chǔ)。第二階段由物理化學(xué)加后繼專業(yè)或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課程、選修課程組成。物理化學(xué)作為理論教學(xué)內(nèi)容,既將先前所學(xué)無機化學(xué)、有機化學(xué)等知識從理性上加以認(rèn)識提高,又為后繼課程提供理論基礎(chǔ)。[2]在專業(yè)教育的范疇內(nèi),物理化學(xué)是工科,尤其是化工、冶金、輕工等各專業(yè)必備的化學(xué)理論基礎(chǔ),它銜接基礎(chǔ)理論和相關(guān)的專業(yè)課程,是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。

二、物理化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容

物理化學(xué)提供應(yīng)用于所有化學(xué)以及相關(guān)領(lǐng)域的基本概念和原理,嚴(yán)格和詳細(xì)地闡釋化學(xué)中普適的核心概念,以數(shù)學(xué)模型提供定量的預(yù)測。因此,物理化學(xué)是分析化學(xué)、無機化學(xué)、有機化學(xué)和生物化學(xué)課程,以及其他相關(guān)前沿課題的概念的理論基礎(chǔ)。總體而言,物理化學(xué)理論課程可能涉及的教學(xué)內(nèi)容如下:[3]

1.熱力學(xué)與平衡

標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)(焓、熵、吉氏函數(shù)等)及其應(yīng)用。熵的微觀解釋。化學(xué)勢在化學(xué)和相平衡中的應(yīng)用。非理想系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)、活度、德拜-休克爾極限公式。吉布斯相律、相平衡、相圖。電化學(xué)池的熱力學(xué)。

2.氣體分子運動學(xué)說

麥克斯韋-玻耳茲曼分布。碰撞頻率、隙流速度。能量均分定律、熱容。傳遞過程、擴散系數(shù)、黏度。

3.化學(xué)動力學(xué)

反應(yīng)速率的微分和積分表達(dá)式。弛豫過程。微觀可逆性。反應(yīng)機理與速率方程。穩(wěn)定態(tài)近似。碰撞理論、絕對速率理論、過渡狀態(tài)理論。同位素效應(yīng)。分子反應(yīng)動力學(xué)含分子束、反應(yīng)軌跡和激光。

4.量子力學(xué)

薛定諤方程的假定和導(dǎo)出。算符和矩陣元素。勢箱中的粒子。簡諧振子。剛性轉(zhuǎn)子、角動量。氫原子、類氫離子波函數(shù)。自旋、保里原理。近似方法。氦原子。氫分子離子、氫分子、雙原子分子。LCAO方法。計算化學(xué)。量子化學(xué)應(yīng)用。

5.光譜

光-物質(zhì)相互作用、偶極選律。線型分子的轉(zhuǎn)動光譜。振動光譜。光譜項。原子和分子的電子光譜。磁共振譜。拉曼光譜、多光子選律。激光。

6.統(tǒng)計熱力學(xué)

系綜。配分函數(shù)表示的標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)。原子、剛性轉(zhuǎn)子、諧振子的配分函數(shù)。愛因斯坦晶體、德拜晶體。

7.跨學(xué)科的應(yīng)用

生物物理化學(xué)、材料化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、藥學(xué)、大氣化學(xué)等。物理化學(xué)實驗課程培養(yǎng)學(xué)生用物理化學(xué)原理聯(lián)系定量模型與觀察到的化學(xué)現(xiàn)象的能力,深化學(xué)生對模型定性假設(shè)和局限的理解,鍛煉他們采用模型定量預(yù)測化學(xué)現(xiàn)象的基本技能。

學(xué)生應(yīng)能記錄正確的測量值,估算原始數(shù)據(jù)的誤差。學(xué)生需要理解電子儀器的原理和使用方法,操作現(xiàn)代儀器測量物理性質(zhì)和化學(xué)變化,積累用這些儀器解決實驗問題的經(jīng)驗。物理化學(xué)實驗應(yīng)含有結(jié)合若干實驗方法和理論概念的綜合實驗教學(xué)內(nèi)容。適用于工科化學(xué)(化工類)課程體系的物理化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容大體如下:

1.熱化學(xué)實驗

計算機聯(lián)用測定無機鹽溶解熱。計算機聯(lián)用測定有機物燃燒熱。溫度滴定法測定弱酸離解熱。差熱分析。

2.相平衡化學(xué)平衡實驗

不同外壓下液體沸點的測定。環(huán)己烷-乙醇恒壓氣液平衡相圖繪制。液-固平衡相圖繪制。凝固點下降法測定物質(zhì)摩爾質(zhì)量。沸點升高法測定物質(zhì)摩爾質(zhì)量。熱重分析。氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測定。

3.表面化學(xué)實驗

溶液表面張力測定。沉降法測定粒度分布。BET容量法測定固體比表面積。

4.化學(xué)動力學(xué)實驗

量氣法測定過氧化氫催化分解反應(yīng)速率系數(shù)。蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率系數(shù)測定。酯皂化反應(yīng)動力學(xué)。一氧化碳催化氧化反應(yīng)動力學(xué)。甲酸液相氧化反應(yīng)動力學(xué)方程式的建立。可燃?xì)?氧氣-氮氣三元系爆炸極限的測定。計算機聯(lián)用研究BZ化學(xué)振蕩反應(yīng)。

5.電化學(xué)實驗

強電解質(zhì)溶液無限稀釋摩爾電導(dǎo)的測定。離子遷移數(shù)測定。原電池反應(yīng)電動勢及其溫度系數(shù)的測定。金屬鈍化曲線測定。

6.結(jié)構(gòu)化學(xué)實驗

磁化率測定。分子介電常數(shù)和偶極矩的測定。

三、面向?qū)I(yè)的物理化學(xué)教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

當(dāng)然,一個工科類專業(yè)的物理化學(xué)教學(xué)不可能也不必要包含上列的所有內(nèi)容。因此,各學(xué)科專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會根據(jù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和規(guī)格,在已經(jīng)或即將公布的各學(xué)科專業(yè)的指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范中,制訂了包括物理化學(xué)在內(nèi)的化學(xué)課程教學(xué)基本內(nèi)容作為最低要求。如化學(xué)工程與工藝專業(yè)的規(guī)范(研究型)中規(guī)定:物理化學(xué)可分為兩部分,物理化學(xué)(I)主要內(nèi)容為化學(xué)熱力學(xué)和反應(yīng)動力學(xué)等,作為化工主干課的基礎(chǔ),應(yīng)注意與化工熱力學(xué)課程和化學(xué)反應(yīng)工程課程的銜接和分界(一些內(nèi)容可在化工熱力學(xué)課程和化學(xué)反應(yīng)工程課程中展開,以加強工程背景);物理化學(xué)(II)主要內(nèi)容為溶液理論、統(tǒng)計力學(xué)、量子力學(xué)等方面的概要以及近展等。各專業(yè)的物理化學(xué)教學(xué)基本內(nèi)容充分體現(xiàn)了本專業(yè)的學(xué)科特點,是在保障人才培養(yǎng)質(zhì)量的前提下,兼顧國內(nèi)各相關(guān)學(xué)校的教學(xué)條件提出的基本要求。因此,它體現(xiàn)的是該專業(yè)人才的知識體系的共性。由于各校的學(xué)科背景和教學(xué)條件的優(yōu)勢不同,要培養(yǎng)具有特色的專業(yè)人才,需要在教學(xué)中研究如何在滿足各專業(yè)的教學(xué)基本內(nèi)容要求的基礎(chǔ)上開展物理化學(xué)教學(xué)。我們認(rèn)為在教學(xué)內(nèi)容建設(shè)中應(yīng)堅持貫徹下列原則,才能切實發(fā)揮物理化學(xué)這一門專業(yè)基礎(chǔ)課程的作用。[4]

1.承前啟后,發(fā)揮樞紐作用。了解授課對象的先修和后繼課程與物理化學(xué)的聯(lián)系,深化化學(xué)原理課程中的物理化學(xué)理論,介紹其在后繼專業(yè)課程中的應(yīng)用,以開闊視野并兼顧系統(tǒng)性和趣味性。

2.少而精和博而通。傳統(tǒng)的基礎(chǔ)內(nèi)容要突出重點,講深講透,體現(xiàn)學(xué)科框架;選擇介紹相關(guān)前沿的內(nèi)容以擴大知識面。

3.提倡內(nèi)容側(cè)重的多樣化。針對不同專業(yè)時要不拘一格,倡導(dǎo)內(nèi)容側(cè)重的多樣化;即便面對同一專業(yè),內(nèi)容側(cè)重亦應(yīng)有寬松的選擇余地。

4.體現(xiàn)工科特色,強調(diào)應(yīng)用性和實踐性。引入研究型實踐項目,使學(xué)生加深對理論的理解,提高應(yīng)用水平。

四、建設(shè)物理化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的措施

華東理工大學(xué)物理化學(xué)教研室在國家精品課程和國家級教學(xué)團隊建設(shè)過程中,以提高專業(yè)人才的教育質(zhì)量為目標(biāo),采取了一系列措施,提高物理化學(xué)課程的教學(xué)水平和質(zhì)量,促進(jìn)相關(guān)專業(yè)的課程體系建設(shè)。

1.根據(jù)授課專業(yè)的先修、后繼課程,研讀相關(guān)教材,如化學(xué)工程與工藝專業(yè)的現(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、化工過程分析與合成教材,了解其改革動向和內(nèi)容變革,并且請有關(guān)學(xué)科的學(xué)術(shù)帶頭人做物理化學(xué)在學(xué)科領(lǐng)域應(yīng)用介紹的報告,提出教學(xué)內(nèi)容改革建議。這樣做的結(jié)果一方面可以避免教學(xué)內(nèi)容上不必要的重復(fù),另一方面可以合理地選擇教學(xué)內(nèi)容側(cè)重,實現(xiàn)化學(xué)基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程的合理銜接。

2.編寫教材和教學(xué)參考書,保障教學(xué)基本內(nèi)容的教學(xué)質(zhì)量,介紹物理化學(xué)學(xué)科發(fā)展、在交叉領(lǐng)域的應(yīng)用;介紹溶液模型、線性自由能關(guān)系等半經(jīng)驗方法,以銜接后繼課程。近年來編寫或修訂出版了《物理化學(xué)參考》、《物理化學(xué)》(第五版)、《物理化學(xué)導(dǎo)讀》、《物理化學(xué)釋疑》、《物理化學(xué)教學(xué)與學(xué)習(xí)指南》。開展教學(xué)研討,提高教師隊伍的學(xué)識水平和在教學(xué)中貫徹少而精、博而通教學(xué)思想的能力。

3.制作相關(guān)前沿課題和理論應(yīng)用實例,如“正、負(fù)離子混合表面活性劑雙水相系統(tǒng)及其微觀結(jié)構(gòu)”、“溫室氣體CO2的捕集和封存(CCS)技術(shù)”、“復(fù)雜材料的微相平衡和結(jié)構(gòu)演化的數(shù)學(xué)模擬”、“離子液體的合成、性質(zhì)和應(yīng)用”等教學(xué)素材,進(jìn)行教學(xué)資源的儲備。

篇（8）

一、多媒體與三維模型的應(yīng)用

固體物理學(xué)是一門研究固體的微觀結(jié)構(gòu)、組成固體的粒子（原子、離子、電子等）之間的相互作用與規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上闡明固體宏觀性質(zhì)的學(xué)科。因此，固體的微觀結(jié)構(gòu)是這門課程的基礎(chǔ)。許多固體物理學(xué)的教材，例如黃昆等的《固體物理學(xué)》經(jīng)典教材，開篇即討論晶體的結(jié)構(gòu)。但對晶體結(jié)構(gòu)的理解，特別是對三維的晶體結(jié)構(gòu)的理解，需要學(xué)生較好的空間想象能力。由于晶格的周期平移不變性，理想晶格可以通過原胞或單胞的周期平移、重復(fù)而得到。那么，如何選取合適的原胞或單胞？原胞的形狀如何？原胞內(nèi)有多少個原子？單胞內(nèi)的各個原子是否等價？在教學(xué)過程中，許多學(xué)生對這些問題一時不能很好理解。

隨著計算機的普及和利用，多媒體教室普遍存在，并被廣泛使用。多媒體教學(xué)手段的利用，有助于學(xué)生對固體微觀結(jié)構(gòu)的理解。例如，可以通過視頻或PowerPoint文件，可以直觀地展示晶體的微觀結(jié)構(gòu)、原胞的選取、原胞的形狀等。與傳統(tǒng)板書相比，利用多媒體呈現(xiàn)并分析固體的微觀結(jié)構(gòu)以及晶體的結(jié)構(gòu)特征，對教師而言，更加省時、省力；幾何關(guān)系的表達(dá)也更為準(zhǔn)確，便于學(xué)生的理解。此外，若能結(jié)合三維的原子實物模型，那么，固體的微觀結(jié)構(gòu)將能更為直觀地展現(xiàn)在學(xué)生眼前。多媒體與三維模型的應(yīng)用對于學(xué)生理解固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶格的周期性、原胞、晶體的對稱性等基礎(chǔ)概念很有好處。

當(dāng)然，多媒體教學(xué)也存在著一定的局限性。例如，在公式的推導(dǎo)、基礎(chǔ)概念的講解等方面，板書其實更受學(xué)生的歡迎。與多媒體教學(xué)相比，板書的節(jié)奏慢，師生間可以有較多的互動；學(xué)生相對容易跟上教師思考問題、解決問題的步伐，學(xué)生也能有較充分的時間來理解各個知識點、梳理要點以及做筆記等。因此，多媒體教學(xué)還需適當(dāng)?shù)嘏c傳統(tǒng)板書相結(jié)合才能達(dá)到較好的教學(xué)效果。

二、教學(xué)內(nèi)容的取舍

由于固體物理學(xué)融合了普通物理、熱力學(xué)與統(tǒng)計物理、量子力學(xué)、晶體學(xué)等多學(xué)科的知識，其知識面廣、量大，在有限的學(xué)時里，不可能面面俱到地討論固體物理學(xué)所涉及的所有知識點。因此，實際教學(xué)中可以結(jié)合本專業(yè)的特色，有選擇地取舍部分教學(xué)內(nèi)容。例如，側(cè)重固體熱學(xué)性質(zhì)的專業(yè)可以考慮以晶格振動等內(nèi)容為主；而側(cè)重微電子的專業(yè)則可以考慮以能帶理論、半導(dǎo)體中的電子等內(nèi)容為主。當(dāng)然，一些多個領(lǐng)域都涉及到的基礎(chǔ)知識也應(yīng)是這門課程不可缺少的一部分內(nèi)容。

固體的微觀結(jié)構(gòu)和結(jié)合方式是固體物理學(xué)的基礎(chǔ)，因此，晶體的結(jié)構(gòu)和晶體的結(jié)合等知識點應(yīng)是這門課程的基礎(chǔ)知識之一。考慮到理想晶格由原子實和電子組成，晶格的運動主要在晶格振動等部分討論；而電子的運動主要在能帶理論等部分討論，具體還可以分為金屬中電子的運動和半導(dǎo)體中電子的運動等部分。盡管這原子實和電子的運動實際上相互聯(lián)系，但很多時候，可以分別側(cè)重討論。此外，實際晶體也并非理想晶體；實際晶體除了有邊界之外，也常含有缺陷。但在許多情況下，晶格的振動、電子的運動和缺陷的影響依然可以依據(jù)實際情況分別討論，并得到與實際較為符合的理論結(jié)果。因此，晶格振動、能帶理論和缺陷等知識點之間相對獨立，或可根據(jù)各專業(yè)的實際情況取舍部分教學(xué)內(nèi)容。

在許多固體物理學(xué)的教材中，例如黃昆等的《固體物理學(xué)》教材和閻守勝的《固體物理基礎(chǔ)》教材，密度泛函理論并沒有被提到。事實上，密度泛函理論是一個被廣泛使用的基礎(chǔ)理論，它是凝聚態(tài)物理前言研究的有效手段之一，也是材料設(shè)計的一種有效方法。教學(xué)過程中，教師可以結(jié)合各專業(yè)的實際情況介紹一些密度泛函理論的基礎(chǔ)知識。同時，還可以介紹一些最新的相關(guān)研究進(jìn)展，以拓展學(xué)生的知識面、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、模塊化的教學(xué)形式

如前所述，固體物理學(xué)中的許多知識點間相對獨立；基于這門課程的特征，教師在教學(xué)過程中可以考慮模塊化的教學(xué)形式，以子課題的形式將相應(yīng)內(nèi)容呈現(xiàn)給學(xué)生。可能的模塊如：討論晶體的結(jié)構(gòu)和晶體的結(jié)合方式的基礎(chǔ)模塊――晶體的結(jié)構(gòu)與結(jié)合；討論晶體中原子實運動的模塊――晶格振動；討論晶體中電子運動的模塊――能帶理論；討論實際晶體中可能存在的缺陷的模塊――晶體的缺陷等；其中，能帶理論部分還可分為：近自由電子模型、緊束縛模型、贗勢方法等數(shù)個部分。這樣做首先有利于教學(xué)內(nèi)容的取舍；其次，有利于學(xué)生對各知識點的理解、有利于學(xué)生梳理清楚各個知識點之間的關(guān)系。

此外，固體物理學(xué)是凝聚態(tài)物理前沿研究的基礎(chǔ)之一；其基礎(chǔ)知識、理論推導(dǎo)、實驗背景以及處理問題的方式方法等，都是開展凝聚態(tài)物理研究的基礎(chǔ)。而模塊化教學(xué)，以課題研究的形式提出問題、解決問題，將教學(xué)內(nèi)容以問題為導(dǎo)向呈現(xiàn)給學(xué)生，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和解決實際問題的能力。而且，課題研究的教學(xué)模式，既是在教授學(xué)生知識，也是在開展科研，有助于提高學(xué)生對科研的認(rèn)識、有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。這種課題研究的模塊化教學(xué)形式還可以結(jié)合基于原始問題的教學(xué)來開展。

四、基于原始問題的教學(xué)

所謂原始問題，可簡單理解為：現(xiàn)實生活中實際存在的、未被抽象加工或簡化的問題。于克明教授、邢教授等人詳細(xì)探討了原始物理問題的諸多方面；此外，周武雷教授等人還討論了原始物理問題含義的界定等相關(guān)問題，并呼吁將基于原始物理問題的教學(xué)實踐引入大學(xué)物理的教學(xué)中。這應(yīng)是個值得提倡的建議，畢竟現(xiàn)實生活中遇到的具體問題都是原始問題。與傳統(tǒng)的習(xí)題不同，原始問題未被抽象、加工或簡化。學(xué)生處理實際問題的第一步便是將問題適當(dāng)簡化，這也是學(xué)生需要學(xué)習(xí)的一種能力。

事實上，合理的模型簡化是各種理論的基礎(chǔ)，也是實際應(yīng)用或科研必不可少的一種能力。例如，討論晶格熱容的愛因斯坦模型和德拜模型，盡管模型簡單，但它們數(shù)十年來是我們討論、分析相應(yīng)問題的基礎(chǔ)。今天，那些被寫進(jìn)教科書的基礎(chǔ)理論，在當(dāng)時、在理論剛被提出時，都是為了原始問題的解決。下面以晶體熱容為例，稍加詳述。

問題的背景：根據(jù)經(jīng)典的熱力學(xué)理論，晶體的定體摩爾熱容是個與溫度無關(guān)的常數(shù)。實驗發(fā)現(xiàn)晶體的熱容在高溫下確實接近于常數(shù)，但是晶體的熱容在低溫下并不是個常數(shù)，其與溫度的三次方成比例關(guān)系。

問題的提出：理論預(yù)言與實驗觀測為何不相符？如何解釋實驗現(xiàn)象？20世紀(jì)初剛剛發(fā)展起來的量子力學(xué)是否能解釋這個實驗現(xiàn)象？這些問題在愛因斯坦的年代應(yīng)該都是前言的科研問題。

問題的簡化：（1）不考慮邊界、缺陷、雜質(zhì)等的影響，將實際晶體抽象為理想晶體；（2）基于絕熱近似，不考慮電子的具體空間分布，將原子當(dāng)作一個整體，原子―原子間存在相互作用；（3）基于近鄰近似，只考慮近鄰原子間的相互作用；（4）基于簡諧近似，將原子間的相互作用勢在原子的平衡位置作泰勒級數(shù)展開，并保留到二階項。

問題的解決：基于上面的模型簡化，寫出描述原子運動的牛頓第二定律，并求解方程組，這些方程組與相互獨立的簡諧振子的運動方程組相對應(yīng)。結(jié)合量子力學(xué)，得到體系的能量本征值；寫出晶格振動總能的表達(dá)式，繼而給出由晶格振動貢獻(xiàn)的晶格熱容的表達(dá)式。由于晶格熱容的表達(dá)式復(fù)雜，很難直接與實驗結(jié)果對比，因此引入進(jìn)一步的簡化和近似――愛因斯坦模型或德拜模型。

這種提出問題、分析問題、解決問題的方式與做前言科學(xué)研究的方式相接近，既能提高學(xué)生對科研的認(rèn)識、培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，又能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、解決實際問題的能力。

五、小結(jié)

針對固體物理學(xué)這門課程的一些特點，本文從教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式等方面提出了一些教學(xué)改革的心得體會。教學(xué)手段上，可以利用多媒體和三維模型等教學(xué)手段，以便讓學(xué)生更容易理解固體的微觀結(jié)構(gòu)。教學(xué)內(nèi)容上，可以針對專業(yè)特色，有選擇地取舍部分章節(jié)。而模塊化的教學(xué)形式，可以將相對獨立的知識點以子課題的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，既能幫助學(xué)生梳理知識點，又能讓學(xué)生對課題研究有所認(rèn)識。最后，通過課題研究的教學(xué)形式、理論聯(lián)系實際的討論分析以及基于原始問題的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)和應(yīng)用的能力。

致謝：感謝上海高校外國留學(xué)生英語授課示范性課程《英文大學(xué)物理》建設(shè)項目的資助。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃昆，韓汝琦.固體物理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1988.

[2]閻守勝.固體物理基礎(chǔ)[M].第二版.北京：北京大學(xué)出版社，2003.

[3]謝希德，陸棟.固體能帶理論[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2007.

[4]馮端，金國鈞.凝聚態(tài)物理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2003.

[5]陳志遠(yuǎn)，熊鋼，易偉松.多媒體技術(shù)應(yīng)用于固體物理教學(xué)的探討[J].咸寧師專學(xué)報2002，22（6）：53-55.

篇（9）

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，無論是物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，還是理論的驗證，都離不開實驗。物理教學(xué)中的演示實驗對于促進(jìn)學(xué)生理解物理概念、掌握物理規(guī)律起著十分重要的作用，它的特點是緊密配合教學(xué)，原理清晰，形象直觀，易于操作，攜帶方便。另外演示實驗一直是課堂中學(xué)生感興趣的部分，對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣起不可忽視的作用。我從事物理教學(xué)多年，在此從理論教學(xué)者角度出發(fā)，談?wù)剬ξ锢硌菔緦嶒灲虒W(xué)的幾點思考，以對實驗教學(xué)有所幫助。

一、實驗教學(xué)存在的問題

目前大部分高校大學(xué)物理教學(xué)和基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)是分開的，理論教師只負(fù)責(zé)理論教學(xué)，實驗教師只負(fù)責(zé)實驗教學(xué)，有時候教學(xué)進(jìn)度不一致，例如有些實驗課教學(xué)超前于理論教學(xué)，學(xué)生只能按實驗要求和老師的講解完成實驗。在這個實驗過程中，學(xué)生僅是完成實驗數(shù)據(jù)記錄，沒有理論準(zhǔn)備和實驗思考的過程，這不符合教學(xué)目的。由于課時壓縮、實驗條件的制約，大學(xué)物理教學(xué)偏重理論教學(xué)的講解，忽視了實驗教學(xué)，而對于難以理解的物理過程和物理圖像，實驗教學(xué)要比理論教學(xué)的效果更好。

當(dāng)前設(shè)置的基礎(chǔ)實驗內(nèi)容多為驗證性實驗，缺乏富有啟發(fā)性的演示實驗，隨著教學(xué)改革的不斷深入，演示實驗越來越受到人們重視。

二、演示實驗和基礎(chǔ)實驗互為補充，為理論教學(xué)提供服務(wù)

我們應(yīng)該本著強化基礎(chǔ)實驗，發(fā)展演示實驗的教學(xué)理念，兩者同步發(fā)展，各有側(cè)重，互為補充，共同為提高大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量服務(wù)。

加強基礎(chǔ)實驗不僅能訓(xùn)練學(xué)生的動手操作能力，而且能加深物理概念或定律建立過程的理解。對于在物理學(xué)發(fā)展史上非常重要的實驗，我們應(yīng)予以重視，這類實驗操作的過程也是了解實驗發(fā)展的歷程，可以培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)。在實驗過程中，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生體會到，這些實驗現(xiàn)在看來非常簡單，但它的發(fā)展歷程幾經(jīng)曲折，是前人集體智慧的結(jié)晶，而只有那些善于繼承又勇于創(chuàng)新的科學(xué)家才能抓住機遇，做出突破性的貢獻(xiàn)。

演示實驗直觀明了，不僅能活躍課堂氣氛，而且能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和愛好，提高學(xué)生的觀察能力和思維能力。對于大學(xué)物理教學(xué)中學(xué)生難以理解的部分，若是采用演示實驗，將會達(dá)到良好的教學(xué)效果。譬如，力學(xué)部分物體轉(zhuǎn)動定律學(xué)生不易理解，而之前的力學(xué)部分是學(xué)生熟悉的質(zhì)點平動問題，這時候插入演示實驗，對比平動和轉(zhuǎn)動問題，讓學(xué)生參與實驗演示，形象體會二者之間的異同，學(xué)生更容易接受。再如熱學(xué)部分，熱學(xué)規(guī)律是統(tǒng)計規(guī)律，涉及的概念較抽象，課程中如演示加耳頓板實驗，可以形象地說明熱力學(xué)規(guī)律是對大量偶然事件整體作用的統(tǒng)計結(jié)果。

讓學(xué)生在觀察和動手操作中總結(jié)規(guī)律，將會達(dá)到事半功倍的效果。學(xué)生作為教學(xué)和實驗操作的主體，在動手的過程中，不僅能掌握知識點，而且能學(xué)會觀察和思考，這樣既能增強教學(xué)效果，又能培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思考能力。

三、物理實驗教學(xué)的發(fā)展方向

1.加強實驗室建設(shè)

工欲善其事，必先利其器。校方首先應(yīng)加強實驗室硬件條件的建設(shè)，購置必要的實驗儀器，以利于實驗的順利展開；其次，不斷提升實驗教師的專業(yè)素質(zhì)，提高實驗室軟實力。實驗室不是僅僅安排幾個實驗教師就可以的，為了使實驗開設(shè)具有延續(xù)性，我們應(yīng)該不斷提高實驗教師的專業(yè)素質(zhì)，向深度和廣度發(fā)展。

2.演示實驗與課堂講授相結(jié)合

演示實驗具有直觀形象的特點，可以化抽象為具體，化枯燥為生動，使得物理教學(xué)中難以理解的抽象概念和定律借助演示實驗獲得形象生動的圖像，通過觀察、分析和總結(jié)掌握物理規(guī)律，又可以活躍課堂氣氛，促進(jìn)學(xué)生思考。

教師可以根據(jù)課堂內(nèi)容，制作一些簡單的、易操作的演示儀器或利用實驗室現(xiàn)有的實驗儀器，開展基于課堂的演示實驗，讓學(xué)生參與演示操作，給學(xué)生留出觀察和思考的時間。如電磁學(xué)的教學(xué)中，奧斯特實驗和電磁感應(yīng)實驗均可以隨堂演示。這樣既可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又可以促使學(xué)生仔細(xì)觀察，相互討論交流，總結(jié)規(guī)律，與教師的單純敘述相比，效果要好得多。

3.充分發(fā)揮多媒體在教學(xué)中的作用

現(xiàn)代教育教學(xué)手段不斷豐富，各種教學(xué)方法、教學(xué)手段互補，是現(xiàn)代教學(xué)的發(fā)展趨勢。對于物理過程復(fù)雜且難以隨堂演示的實驗，可以利用豐富的教學(xué)資源展現(xiàn)出來，包括自制視頻、演示動畫、電視插播片等，既可以彌補隨堂演示實驗的不足，又可以活躍課堂氣氛。如對駐波的形成及特性分析，單縫夫瑯和費衍射中子波概念的引入，等等。還可以結(jié)合仿真，給出物理各參數(shù)之間的關(guān)系，如矩孔的衍射實驗，改變矩孔的寬度，其仿真結(jié)果效果會更好。

4.積極建設(shè)研究性開放實驗室

我校物理實驗教學(xué)組專門開設(shè)了一間研究性開放實驗室，里面包括基礎(chǔ)物理中四大力學(xué)（力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)）的內(nèi)容。包括一些購置的儀器，學(xué)生和教師制作的簡單儀器，某些儀器的零配件和殘件。實驗室由專門的教師負(fù)責(zé)日常維護(hù)，學(xué)生只需通過申請便可自行操作或使用實驗室的儀器，研究自己感興趣的課題。也可以在教師的指導(dǎo)下，利用開放實驗室，對教師申請項目的子課題進(jìn)行獨立研究。

我校開展了“大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽”、“創(chuàng)新性實驗計劃”、“挑戰(zhàn)杯”等課外科技活動中，來自不同學(xué)院的參賽學(xué)生利用研究性開放實驗室進(jìn)行科學(xué)研究，取得了喜人的成果。

四、結(jié)語

演示實驗具有直觀形象的特點，可以化抽象為具體，化枯燥為生動，使得物理教學(xué)中難以理解的抽象概念和定律借助演示實驗，獲得形象生動的圖像，觀察、分析和總結(jié)掌握物理規(guī)律可以活躍課堂氣氛，促進(jìn)學(xué)生思考。

在大學(xué)物理教學(xué)中加強演示實驗是教學(xué)改革的必然趨勢，是增強教學(xué)效果的重要手段。借助全國第十屆大學(xué)物理演示實驗會議2011年暑假在我校召開的這個機會，我校加強了演示實驗的建設(shè)和開展，鼓勵更多的老師和學(xué)生參與演示儀器的制作和演示實驗的開展。

參考文獻(xiàn)：

篇（10）

物理學(xué)與人類的日常生活密切相關(guān)，在眾多學(xué)科中，物理學(xué)與其他學(xué)科的交叉應(yīng)用最為廣泛，推動著各學(xué)科發(fā)展，對了解大自然的發(fā)展規(guī)律，指導(dǎo)人類科學(xué)活動、引導(dǎo)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步起著不可估量的作用。高等學(xué)校是培養(yǎng)人才的搖籃，大學(xué)物理課程作為一門公共基礎(chǔ)課程，對培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力，解決問題的能力、乃至創(chuàng)新能力都是一個重要環(huán)節(jié)。隨著社會的進(jìn)步和多方位的人才需求，傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)不能滿足形式發(fā)展的需要，教學(xué)改革是大勢所趨，物理教學(xué)改革也在不斷的進(jìn)行深入開展，許多優(yōu)秀的物理教師已經(jīng)在某些方面取得了突破性進(jìn)展，但也存在許多的問題，這不僅給我們提出了疑問，怎樣才能真正激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)應(yīng)用型人才。通過仔細(xì)的分析和日常的教學(xué)總結(jié)，發(fā)現(xiàn)從知識的實用性出發(fā)更容易引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

一、明確大學(xué)物理課程教學(xué)目標(biāo)

《大學(xué)物理》是理工科專業(yè)的一門重要的必修基礎(chǔ)課，在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、邏輯推理和創(chuàng)新思維等方面起著舉足輕重的作用。物理學(xué)的基本原理滲透在自然科學(xué)的各個領(lǐng)域，包括多種思維能力，如邏輯思維、抽象思維、發(fā)散思維、集中思維等，因此，大學(xué)物理課程的教學(xué)直接影響大學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。針對物理學(xué)的核心內(nèi)容，練習(xí)學(xué)生觀察和描述現(xiàn)象、建立物理模型的能力；分析實際問題中物理原理的能力；從物理原理上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的能力。物理學(xué)是科學(xué)技術(shù)的源泉，是多學(xué)科交叉、轉(zhuǎn)移和滲透的支撐點。因此，教師教好物理，學(xué)生學(xué)好物理都是為將來的終身學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。

二、分析大學(xué)物理教學(xué)中存在的問題

物理課程的教學(xué)對于眾多的物理教育工作者來說，有很多的問題尚待解決[1]。首先從學(xué)科內(nèi)容來說，整個物理學(xué)的知識點眾多，相應(yīng)的物理教材層出不窮，重難點不突出，很難針對學(xué)生的專業(yè)教學(xué)；其次上課過程中學(xué)生的積極性下降，聽課率不高，學(xué)習(xí)熱情不高漲，有玩手機、打瞌睡等現(xiàn)象出現(xiàn)；再次物理實驗課考查的是學(xué)生的動手能力，部分學(xué)生沒有完全參與進(jìn)來，不能獨立完成實驗，導(dǎo)致動手能力不強。

三、引入實用性教學(xué)思維，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才

我們進(jìn)行教學(xué)的目的是為了學(xué)生將來能更好的應(yīng)用，所以在授課過程中，可以不單講授知識點本身，更要著眼于知識點在現(xiàn)實生活中起什么作用或指導(dǎo)意義，這樣才能激發(fā)學(xué)生興趣、拓展邏輯思維、鍛煉解決問題的能力。開闊學(xué)生的視野，為進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量可此從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：

（一）消除逃避心理

談及物理學(xué)生們通常認(rèn)為它是深奧的，很難學(xué)習(xí)并掌握，因此產(chǎn)生逃避心理。因此在開課初期告訴學(xué)生學(xué)習(xí)物理確實有一定難度，但不要產(chǎn)生抵觸情緒，態(tài)度決定一切[2]。學(xué)習(xí)物理的過程好比爬山，雖山高路陡，但風(fēng)景很美。讓學(xué)生堅信物理就在身邊，學(xué)好物理可以培養(yǎng)自身能力，還可以解釋大自然的很多規(guī)律，甚至探索神奇的宇宙世界。

（二）總結(jié)原理歸類，解釋自然現(xiàn)象

縱觀大學(xué)物理教程內(nèi)容可以歸結(jié)于幾大部分，力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、近代物理學(xué)[2]，力學(xué)中的經(jīng)典定律，如萬有引力定律和牛頓三定律，可以解釋汽車中人的前、后傾、電梯中的超重與失重、地球的自轉(zhuǎn)、衛(wèi)星軌道、潮漲潮落、臺風(fēng)的形成等現(xiàn)象。熱學(xué)中的熱力學(xué)第一定律，告訴了我們不能實現(xiàn)的第一類永動機、鉆木取火、汽車發(fā)動機原理等內(nèi)容。電磁學(xué)中的靜電場物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)和靜電學(xué)原理，可以解釋日冕、電離層、臭氧層、雨雷電、極光、負(fù)氧離子、避雷針、靜電除塵等內(nèi)容。光學(xué)中的光的直線傳播、反射定律和折射定律可以解釋日食和月食、物體影子、林間美麗的光柱、坐井觀天、小孔成像、萬花筒、光纖通信、筷子彎折、虹霓景觀、海市蜃樓、透鏡成像等現(xiàn)象。近代物理學(xué)中的原子結(jié)構(gòu)、電子軌道、電子能量、電子躍遷等可以解釋元素周期表、能級圖、發(fā)光顏色、激光、X射線斷層掃描技術(shù)（CT）等的應(yīng)用。

（三）轉(zhuǎn)變教學(xué)手段，傳統(tǒng)與現(xiàn)代相互配合

實行大學(xué)物理教學(xué)改革，并不是否定傳統(tǒng)教學(xué)，而是在此基礎(chǔ)上找出更適合學(xué)生學(xué)習(xí)的方法。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了計算機輔助教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)等多媒體手段，有些人擔(dān)心這樣會逐漸否定了傳統(tǒng)教學(xué)的方式[3]。無論是傳統(tǒng)教學(xué)模式還是現(xiàn)代化教學(xué)手段，只要有正確的教學(xué)思維引導(dǎo)，即使相結(jié)合使用也會產(chǎn)生很好的教學(xué)效果。任何教學(xué)方法都不是萬能的，適當(dāng)加以結(jié)合運用效果更好。對于一些概念性較為抽象的物理內(nèi)容，傳統(tǒng)教學(xué)方式還是較好的方法，如果再加以實際應(yīng)用舉例，相信效果相得益彰。列舉實用性例子就可以運用多媒體教學(xué)中的圖像、視頻等吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。傳統(tǒng)與現(xiàn)代的相互配合，可以實現(xiàn)教與學(xué)的優(yōu)化，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)教學(xué)改革。

四、總結(jié)

由此可見，教師可以在教學(xué)過程中總結(jié)優(yōu)秀的教學(xué)想法以及學(xué)生樂于接受，循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)方法。在大學(xué)物理課程的講授中穿插實用性教學(xué)思維可以適當(dāng)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣以及求知欲。實用性教學(xué)思維注重教學(xué)手段的更新，將傳統(tǒng)的教學(xué)方法與現(xiàn)代教學(xué)方法適當(dāng)有效的結(jié)合，不僅增大了授課信息量，還增強了教學(xué)直觀性和趣味性，提高了教學(xué)質(zhì)量，也促進(jìn)了教學(xué)改革。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔玉，張俊.工科院校的大學(xué)物理教育改革[J].赤峰學(xué)院學(xué)報.2012，28（1）：202-203

[2]楊 艷，劉興來，胡俊麗等.大學(xué)物理學(xué)生自主學(xué)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)的探索與實踐[J].物理通報2012，（7）：31-32