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專題化團隊式教學(xué)模式在《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理》課程中的應(yīng)用

2014-02-22 07:21姜舟婷徐鵬于明州

姜舟婷 徐鵬 于明州

[摘要]本文針對《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理》課程特點,通過實施專題化團隊式教學(xué)模式的改革,拓展課堂教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力,讓學(xué)生通過不同專題的學(xué)習(xí)掌握相關(guān)的教學(xué)知識,從而增強教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]專題化;團隊式;熱力學(xué)與統(tǒng)計物理

[中圖分類號]O414.4

專題化團隊式教學(xué)思想源于團隊合作理論,管理學(xué)者Tompkins認為:未來最成功的組織是團隊組織[1];彼得圣吉也指出:未來真正出色的企業(yè)將是能夠設(shè)法使各階層人員全新投入并有能力不斷學(xué)習(xí)的組織——學(xué)習(xí)型組織[2]。專題化團隊式教學(xué)模式就是指由專業(yè)教師組成的課程團隊,根據(jù)教學(xué)大綱要求,將課程內(nèi)容分解成多個專題,以專題取代章節(jié),同時,學(xué)生組成團隊式學(xué)習(xí),通過教師講解和團隊討論相結(jié)合的方式,使學(xué)生掌握專題內(nèi)容,從而完成教學(xué)任務(wù)[3]。

一、教學(xué)過程中的幾個問題

《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理》是經(jīng)典理論物理部分的主要課程之一,具有完備的理論體系。本課程主要是讓學(xué)生在完成普通物理學(xué)、熱學(xué)、原子物理學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,運用高等數(shù)學(xué)對物質(zhì)熱運動規(guī)律有較系統(tǒng)和深入的認識。通過對本課程的學(xué)習(xí),牢固掌握熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)的基本原理、基本理論框架和知識要點,以及運用熱力學(xué)和統(tǒng)計物理的基本思想和知識解決實際問題的技能和方法。

然而,在該課程的教學(xué)中大多數(shù)教師普遍感到難教,主要存在的問題有以下幾個方面:

1.教學(xué)方法單一。由于熱力學(xué)統(tǒng)計物理課程中物理規(guī)律和結(jié)論都隱藏在復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)中,所以傳統(tǒng)的教學(xué),課堂的絕大部分時間花在公式推導(dǎo)上,比如通過統(tǒng)計理論給出理想氣體的物態(tài)方程時,結(jié)論很簡單,但是推導(dǎo)過程卻比較復(fù)雜,學(xué)生上課很容易走神。

2.考核形式單一。傳統(tǒng)的考核方式是一張試卷定成績,這種考試方式存在一定的弊端,容易讓學(xué)生養(yǎng)成突擊的學(xué)習(xí)習(xí)慣,更不會去主動了解國內(nèi)外與熱力學(xué)和統(tǒng)計物理有關(guān)的科技發(fā)展動態(tài)。

3.學(xué)生學(xué)習(xí)相對被動。《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)》課程的基本內(nèi)容包括大量的公式及公式間的推導(dǎo),傳統(tǒng)的教學(xué)普遍為注入式教學(xué),教師講學(xué)生聽,缺少師生間的互動。這樣讓學(xué)生覺得這門課程熱力學(xué)部分只是大堆的偏導(dǎo)數(shù),統(tǒng)計物理部分就是各種分布,要理解透徹很難。

針對以上教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題,結(jié)合該課程的特點,我們積極探索新的教學(xué)模式,引導(dǎo)學(xué)生開展專題化團隊式實踐性學(xué)習(xí)。另外,采用專題化團隊式教學(xué)模式,還基于以下幾個方面:(1)隨著高校招生規(guī)模大幅增加,生源質(zhì)量有所下滑,入校學(xué)生學(xué)習(xí)能力參差不齊,很多學(xué)生在中學(xué)階段對物理就缺乏興趣且基礎(chǔ)薄弱,長此以往導(dǎo)致厭學(xué),甚至恐懼。(2)在通常的課堂教學(xué)過程中,常常偏重學(xué)生知識技能的傳授,忽視了大學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展能力的培養(yǎng)。盡管理工科專業(yè)學(xué)生動手操作能力強,邏輯思維、抽象思維嚴謹,善于分析問題,而他們在自我表達、與人合作等方面卻普遍存在不足,這樣的學(xué)生顯然不能適應(yīng)市場需求。(3)目前眾多院校在大力開展專業(yè)課程建設(shè)的同時,大幅縮減專業(yè)基礎(chǔ)課的課時,《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)》課程也不例外,從最初的68個課時減少到目前48個課時,若仍遵循原有的教學(xué)模式,把大量的教學(xué)內(nèi)容講透是很難達到的。因此,引導(dǎo)學(xué)生開展專題化團隊式實踐性學(xué)習(xí)是非常必要的,它一方面能幫助學(xué)生加深專業(yè)知識的理解;另一方面對培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作精神、有效溝通能力等方面也起到積極的作用。

二、課程教學(xué)中專題化團隊式教學(xué)模式的實施

專題化團隊式教學(xué)是一種目的性強、定位集中的教學(xué)體現(xiàn)形式,也是一種重要的教學(xué)手段。一般以針對某一特定教學(xué)內(nèi)容進行授課,通過學(xué)生分組討論的形式,使學(xué)生掌握特定的知識和技能或了解國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的進展。在《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理》課程中實施專題化團隊式的教育模式,使學(xué)生既可以抓住教學(xué)重點又可以由點到線甚至到面地使知識更系統(tǒng)化,提高教學(xué)質(zhì)量。具體實施過程包括:

1.《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理》課程教學(xué)團隊建設(shè)

成立《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理》課程教學(xué)團隊,根據(jù)教師的特長、專業(yè)背景和研究領(lǐng)域的不同,分解各自的教學(xué)任務(wù)。由課程教學(xué)團隊負責(zé)人統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)團隊教學(xué)的各項事務(wù)。團隊教學(xué)能促進教師之間的交流,不同老師在課程知識點的不同優(yōu)勢,博采眾長,以提高教學(xué)的深度和廣度。另外,教師之間的團隊合作示范,有利于學(xué)生團隊合作意識的培養(yǎng)。課后,教學(xué)團隊可以針對學(xué)生學(xué)習(xí)能力、教學(xué)教材選擇、教學(xué)器材或媒介的使用,PPT課件的制作等環(huán)節(jié)進行各種交流。討論、協(xié)調(diào)和交流的結(jié)果必為調(diào)整教學(xué)大綱、教學(xué)難度,活躍課堂教學(xué)氣氛,做出有益的貢獻。

2.以專題的方式整合教學(xué)內(nèi)容

《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理》課程由《熱力學(xué)》和《統(tǒng)計物理學(xué)》兩部分組成,前者是研究熱現(xiàn)象和物質(zhì)性質(zhì)的宏觀唯象理論,后者是熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)理論,兩者研究手段不同,但又是相互聯(lián)系的統(tǒng)一的理論體系。在專題化教學(xué)實踐過程中,我們可以把《熱力學(xué)》與普通物理課程《力學(xué)與熱學(xué)》中的熱學(xué)部分進行整合[4],比如溫度、熱平衡、功、內(nèi)能、熱量、熱力學(xué)第一定律和第二定律在兩門課程中都出現(xiàn),就無需重復(fù)講解,杜絕繁冗,充實內(nèi)容,提高教學(xué)效率。本門課教學(xué)內(nèi)容決定它不可能向普通物理課那樣生動直觀,大量抽象的理論容易使人感到枯燥無味,因此不能使用傳統(tǒng)的“一講到底”的教學(xué)方法,這容易使學(xué)生疲勞。這門課程就其本身而言,具有較強的專題性,例如熵、激光致冷、玻色—愛因斯坦凝聚、固體的熱容量、原子激光等都可以作為專題進行教學(xué)實踐。我們把這些問題作為專題的核心內(nèi)容,并輔以其他與專題相關(guān)的研究性資料,使專題教學(xué)內(nèi)容重點突出,增大信息量。譬如,選擇相平衡理論作為專題教學(xué)時,可將液滴的形成過程作為研究性材料,讓學(xué)生通過對復(fù)相平衡理論在液滴形成過程中的應(yīng)用,對相平衡的概念有更全面、深入地認識,培養(yǎng)學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用能力。

3.《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理》課程的學(xué)生團隊組建和學(xué)習(xí)方式改革

在學(xué)期初的時候,將學(xué)生分解成若干個團隊,每個團隊5—6名學(xué)生,并通過民主自愿的原則推選一名隊長。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容劃分為幾個教學(xué)模塊(均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)、相平衡、近獨立粒子統(tǒng)計分布、量子統(tǒng)計方法等),每個模塊設(shè)立2-3個專題。在專題化教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上,每個專題涵蓋的信息量都很豐富,但在理論教學(xué)中仍然要做到突出重點,貫徹“少而精”的原則,即對每個專題的基本概念、基本理論要重點講述,對重要的公式進行必要的推導(dǎo),使學(xué)生掌握基本理論的精髓。對于專題擴展部分的知識,則要力求做到內(nèi)容新穎、信息量大,并通過多媒體課件對新的研究成果進行展示,并要求學(xué)生以團隊討論的形式深化理解,在規(guī)定的時間內(nèi)以合作研究的方式,給出總結(jié)報告或者實例演示,從而拓展學(xué)生專業(yè)知識視野,激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。

三、取得的成效和繼續(xù)改革的方向

專題化團隊式教學(xué)在實踐過程中,教師和教師之間,教師與學(xué)生之間,學(xué)生與學(xué)生之間的相互影響對教學(xué)起到促進作用。首先,團隊教師之間通過集體備課、集中聽評課、團隊討論等形式共同探討課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)實施中的各種問題,通過教師之間的互相影響有利于團隊教師教學(xué)水平的提高;其次,團隊中每一個教師集中精力負責(zé)幾個課程專題的教學(xué),有利于教師對專題教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點和難點的把握,也有利于教師對該專題教學(xué)內(nèi)容的拓展和延伸,對于學(xué)生更好的理解和掌握專題教學(xué)內(nèi)容,有效利用課堂教學(xué)時間,提高課堂教學(xué)質(zhì)量很有幫助;同時,這樣的教學(xué)形式有利于學(xué)生之間,學(xué)生和教師之間以及教師之間雙向溝通,相互學(xué)習(xí),相互影響,促進教學(xué)相長。通過以上3個方面的教學(xué)實踐活動,改進教學(xué)方法和手段,對學(xué)生形成多樣化的考評體系,摸索一套行之有效的專題化團隊式教學(xué)策略,切實提高了教學(xué)效果。

今后,本課程擬在以下幾個方面進一步加強實踐和探索。一是進一步凝練專題的內(nèi)容,選擇教師水平和學(xué)生實際相適應(yīng)的專題;二是進一步規(guī)范和完善實踐教學(xué),加強對實踐教學(xué)的指導(dǎo);三是進一步完善考核體系,使其能更加真實、全面地反映學(xué)生的知識和能力;四是進一步完善教學(xué)組織和管理,為專題化教學(xué)改革創(chuàng)造更好的條件。

[參考文獻]

[1]Tompkins J, The genesis enterprise: creating peak to peak performance[M], McGraw-Hill Inc, 1995

[2]圣吉,第五項修煉:學(xué)習(xí)型組織的藝術(shù)與實務(wù)[M],郭進隆 譯,上海:上海三聯(lián)書店,1998

[3]張書真,宋海龍,專題化教學(xué)模式在數(shù)字圖像處理課程中的實踐[J],教學(xué)園地,2011(01) ,54

[4]謝國秋,劉仁臣,程和平,熱學(xué)和熱力學(xué)與統(tǒng)計物理課程整合探索與實踐[J],高等理科教育,2010(3),29

(作者單位:中國計量學(xué)院理學(xué)院物理系 浙江杭州)

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