文档介绍：改革“热学”课程教学,加强对学生能力与素质的培养
高崇伊
(兰州大学物理科学与技术学院,甘肃兰州,730000)
众所周知,科学技术是第一生产力。在我国,全面推进素质教育现在已经提高到科教兴国的战略高度。目前人类已经进入了21世纪。面向新世纪知识经济时代科学技术蓬勃发展的趋势和对培养创新人才的迫切要求,为理科物理类专业学生开设的“热学”课程也必须不断地进行深刻的改革,使之成为内容更现代化、体系更完整、结构更合理、方法更有效、手段更先进、更注重科学研究创新能力和科学思维方法以及科学素质培养的主干基础课程。“热学”课程教学改革的目标不在于提高学生应试或谋职的本领,而应该是定位于造就新世纪的人才,使学生终生受益。
同时还应看到:在高等学校连年大量扩大招生、在校学生人数骤然急剧增加、入校新生的生源质量已经明显有所下降、各门课程的实际讲授学时又都在不断减少的前提下,如何保证课程教学基本要求的圆满实现以及怎样进一步加强对学生科学思维能力和创新能力以及科学素质的培养,也都成了“热学”课程教学改革实践中亟待解决的突出问题。
在近几年来的物理学基地“热学”课程教学改革(特别是在“国家理科基地创建名牌课程项目”启动后)的实践中,已经形成了大量的、行之有效的培养学生科学研究创新能力和科学思维方法以及科学素质的做法。现将在物理学基地“热学”课程教学改革中培养学生能力与素质的情况与做法汇总如下。
(一)培养学生的科学研究能力和科学创新能力
1. 身教言传,使课程充满研究与探索的特色和风格,创造良好的学术环境
主讲教师一定要用搞科研的态度对待教学,积极开展教学研究与科学研究,从教学有关领域挖掘课题开展科研,再把科研成果引入教学丰富教学内容,使教学与科研两者有机地相结合。例如气体动理学理论里输运现象中的气体黏度公式,查普曼和恩斯库格曾用不同的高深理论得到相同结果,它是个级数,;而如果采用充分考虑速度住留的简便方法,很容易就得到此系数等于1/2。又如找出了对小无极分子估算分子间力的有效作用距离与平衡距离的半经验公式。再如曾经用标准大气模型中数以千计的数据,考虑了地面凹凸不平的影响,求出了精度较高的大气粒子总数,然后与用均质大气模型、等温大气模型或者地面大气压强所得到的结果进行对比,从而总结出估算行星大气粒子总数的简便方法。在课程教学中引入了这些从教学有关领域挖掘课题开展科研所取得的成果,课程里就会充满了研究与探索的特色和风格,使学生在学习课程的过程中逐渐受到熏陶,养成勤于思考研究、勇于提出自己独立见解的良好习惯,并为学生发展其科学研究能力和科学创新能力创造了良好的学术环境。
有时还可以把教学研究和科学研究中的某些工作分解出来,经过一番整理、简化与加工后,编成一些与课程内容有关的问题,提供给有余力的基地班学生课外进行研究,这样就能够直接培养与锻炼他们独立钻研的能力。
对于程度好的学生要因材施教,不要逼他们交作业,而是不时提出一些用他们已经掌握的知识有可能处理的问题,让他们去自由思考,独立研究,养成良好的科学习惯。
2. 每次上课都留几个问题,供学生课外研究,以后再教给学生如何解答
现在由于实行每周5日工作制,加之放假时间增多,“热学”课程的课时非常紧张,往往不可能在课堂上腾出大量的时间对许多问题作深入透彻的研究。为了能够培养学生的科学研究能力和科学创新能力,在每次上课时都提出两个左右的问题供学生在课外进行研究,等他们经过了一段时间的思考与研究以后,再在课外辅导或者课堂讲授中教给学生如何解决这些问题。这时由于学生对于整个问题已经琢磨得比较熟悉了,甚至有时已经取得了一定的进展,因此往往只需要再用很少的时间就可以把整个问题讲深讲透,可以收到事半功倍的效果。用这种方法培养学生的科学研究能力和科学创新能力,效果颇佳。
让学生课外研究的这些问题里,有的是对已经学过的课程内容的扩展或深化,有的则是对业已学到的知识的具体灵活的应用,还有的是对与课程有关领域的深入研究与探讨。例如当学生看过关于统计规律的录像中从伽尔顿板实验所得到的概率曲线的中央居然出现了凹部以后,就让学生研究出现这样的系统误差的原因以及消除这种误差的方法。又如在讲到麦克斯韦速率分布律的实验验证时,告诉学生在这个实验中所测得的曲线既不是麦克斯韦速率分布曲线,又不是麦克斯韦发射分布曲线,然后让他们研究为什么却可以认为这一实验恰好验证了麦克斯韦速率分布律。再如当学生学过了气体分子的平均平动动能与热力学温度的关系和能量均分定理以后对他们提出这样的问题:如果向遥远的星空发射一艘宇宙飞船,假若可以不考虑它与其他星体的相碰,怎样估算这艘飞船的终极速度。
由于“热学”课程的学时比较紧张,根据学生情况与反馈意见,每学期还另在课外(不计工作量、无课时费