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大學物理熱力學總結范文1
（呼和浩特民族學院 數學系，內蒙古 呼和浩特 010051）
摘 要：眾所周知，熱力學三大基本定律是熱現象宏觀理論的重要基礎.因此，了解這些定律的深刻意義和建立過程，在熱現象的研究當中是格外重要的.本文中主要介紹熱力學三大基本定律的概述，以及在其建立過程中，做出卓越貢獻的物理學家和他們的重要成就.
關鍵詞 ：熱學基本定律；概述；形成史
中圖分類號：O414.1 文獻標識碼：A 文章編號：1673-260X（2015）01-0009-02
熱力學是熱學理論的一個方面.熱力學主要是從能量轉化的觀點來研究物質的熱性質，它揭示了能量從一種形式轉換為另一種形式時遵從的宏觀規律.熱力學是總結物質的宏觀現象而得到的熱學理論，不涉及物質的微觀結構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.熱力學三定律是熱力學的基本理論.
1 熱力學第一定律
1.1 熱力學第一定律概述
能量守恒與轉換定律是自然界最普遍、最基本的規律之一.自然界中的一切物質都具有能力，能量有各種不同的形式，這種不同形式的能量都可以轉移（從一個物體傳遞到另一個物體），也可以相互轉換(從一種能量形式轉變為另一種能量形式)，但在轉移和轉換過程中，它們的總量保持不變.這一規律成為能量守恒與轉換定律.能量守恒與轉換定律應用在熱力學中，或者說應用在伴有熱效應的各種過程中，便是熱力學第一定律.熱力學第一定律是人類在實踐中積累的經驗總結，它的發現和建立，打破了人們企圖制造一種可以不消耗能量而能連續做功的永動機.因此，熱力學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），它表明向系統輸入的熱量Q，等于質量為m的流體流經系統前后焓H的增量、動能v的增量以及系統向外界輸出的機械功W之和.
1.2 熱力學第一定律形成史
1.2.1 羅伯特·邁爾
熱力學第一定律與能量守恒定律有著極其密切的關系.德國物理學家、醫生邁爾發現體力和體熱來源于食物中所含的化學能，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，去探索熱和機械功的關系.1842年他發表了《論無機性質的力》的論文，表述了物理、化學過程中各種力（能）的轉化和守恒的思想.邁爾是歷史上第一個提出能量守恒定律并計算出熱功當量的人.
1.2.2 焦耳
英國科學家焦耳(J.P.Joule，1818-1889)關于熱功當量的測定，為最終確立熱力學第一定律奠定了堅實的實驗基礎.1850年，焦耳在他的《論熱功當量》的論文中，已經將熱功當量值總結為：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到了對能量轉化與守恒的證明.
1.2.3 亥姆霍茲
德國物理學家亥姆霍茲從多方面論證了能量轉化與守恒定律，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，他在關于《力的守恒》的論文中，就論述了他的能量轉化與守恒的基本思想，論證了“活力”與“張力”之和是一個常數，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 熱力學第二定律
2.1 熱力學第二定律概述
熱力學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，使之完全變為功而不引起其它變化，”即第二類永動機是造不出來的[2].
其基本公式可以表述為公式（2），式中，對不可逆過程應取用不等號，δQ指系統實際過程熱，T指環境溫度，對可逆過程應取用等號，δQ指可逆過程熱，T為系統溫度.
2.2 熱力學第二定律形成史
十八、十九世紀，由于科學技術迅猛發展，蒸氣機在英國煤礦業得到了普遍的使用，這同時給物理學家提出了許多急待解決的理論問題，比如：熱現象的產生原理、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.
正式提出熱力學第二定律的是英國物理學家湯姆遜·開爾文(WilliamThomson，1524-1907)和德國物理學家克勞修斯在研究熱現象的過程中，發現按能量守恒與轉化定律，于是開爾文提出了“不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變為有用的功，而不產生其它影響”.
而克勞修斯在提出熱力學第二定律的表述后，于1854年發表了題為“論熱的機械理論的第二定律的變化了的形式”論文，文中對熱力學第二定律又作了補充.至此，經過眾多物理學家的努力，熱力學第二定律才完整地建立起來.
3 熱力學第三定律
3.1 熱力學第三定律概述
20世紀初，人們通過對低溫下熱力學現象的研究，確定了物質熵值的零點，逐步建立起了熱力學第三定律，進而提出了規定“熵”的概念，為解決一系列的熱力學問題提供了極大的方便.熱力學第三定律可以準確簡潔地表述為：0K時，任何完美晶體的熵值為0.也可以表達為，絕對零度不能達到[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T趨向于0時，ΔG和ΔH近似相等.
3.2 熱力學第三定律形成史
3.2.1 T·W·Richards
1902年，T·W·Richards研究了低溫下電池反應的G、H與溫度的關系，得出這樣一個結論：當溫度降低時，G、H逐漸趨于相等.Richards的研究為熱力學第三定律的提出提供了必要的理論和實驗基礎.
3.2.2 普朗克
1912年，德國人普朗克在能斯特的熱定理基礎上，進一步假設：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發現指出普朗克的假設S(0k)=0只適用于完美晶體.因為0K時一些物質可能有多種晶體形態，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晶狀態的熵值都為零，則一切物質的熵值都具有一定的正值，但溫度為0k時其熵值可變為零，對于完美晶體來說確實如此.
至此，人們就建立起了比較完整、準確的熱力學第三定律.
4 結語
熱力學三個定律是無數經驗的總結，至今尚未發現熱力學理論與事實不符合的情形，因此它們具有高度的可靠性.熱力學理論對一切物質系統都適用，具有普遍性的優點.這些理論是根據宏觀現象得出的，因此稱為宏觀理論，也叫唯象理論.
熱力學是熱學理論的一個方面.熱力學主要是從能量轉化的觀點來研究物質的熱性質，它揭示了能量從一種形式轉換為另一種形式時遵從的宏觀規律.熱力學基本定律是人類在長期生產經驗和科學實驗的基礎上總結出來的，他們雖不能用其他理論方法加以證明，但由它們出發得出的熱力學關系及結論都與事實或經驗相符，這有力地說明了熱力學定律的正確性.縱觀熱力學定律的發展史，科學是一個集觀察、思考、實驗、總結、學習、于一體的事物，只有以謹慎的態度對待它，才會迎來科學事業的飛躍.
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參考文獻：
〔1〕魏蔚,吳建琴,馬曉棟.關于熱力學第一定律的講述[J].新疆師范大學學報(自然科學版),2011（04）:59-62.
〔2〕李復,高炳坤.熱力學第二定律理論體系的討論[J].大學物理,2000（04）:19-22.
〔3〕祁學永,畢言鋒.淺談熱力學第三定律的建立和規定熵的求算[J].山東教育學院學報,2003（06）:97-98+102.
大學物理熱力學總結范文2
關鍵詞：大學物理；教學方法；教學效果
中圖分類號：G420 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）03-0078-02
一、引言
大學物理學是一門重要的通識性必修基礎課程，力、熱、聲、光、電等內容在各個學科中都有廣泛的應用。在高等院校中開設大學物理課程，其教學目的是使學生對物理學的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統的認識和理解，增強學生分析問題和解決問題的能力，培養探索和創新意識，提高科學素養，樹立科學的世界觀[1]。隨著科學技術的迅速發展，物理學與各學科間相互交叉、相互滲透日益密切，物理學將為學生適應現代科學技術發展在專業領域中有所發現、有所創造、有所前進打好基礎。通過大學物理課程教學，應注重培養學生以下素質：
1.求實精神——通過大學物理課程教學，培養學生追求真理的勇氣、嚴謹求實的科學態度和刻苦鉆研的作風。
2.創新意識——通過學習物理學的研究方法、物理學的發展歷史以及物理學家的成長經歷等，引導學生樹立科學的世界觀，激發學生的求知熱情、探索精神、創新欲望以及敢于向舊觀念挑戰的精神。
3.科學美感——引導學生認識物理學所具有的明快簡潔、均衡對稱、奇異相對、和諧統一等美學特征，培養學生的科學審美觀，使學生學會用美學的觀點欣賞和發掘科學的內在規律，逐步增強認識和掌握自然科學規律的自主能力。
然而，對于農林類專業的學生（包括農學、林學、食品、動科等），大學物理學時相對較少，我校理論教學48學時，實驗教學32學時，共80學時，理論學時和實驗學時都不足理工科學生課時的一半。因此學生對該課程的認識不足，學習興趣不高；而且這些學生高考錄取分數較低，數學物理基礎不是特別好；最后是大學物理學用到很多高等數學知識，而很多學生剛學習完一學期高等數學，對高等數學知識的欠缺和不牢固是影響學生學習成績的另外一個重要因素。因此，學生的學習效果不明顯，并未達到應有的學習要求。幾年來我校物理教研室本著邊研究、邊實踐、邊提高的原則，對少學時物理教學進行了卓有成效的改革和建設，在調整課程體系、改革課程內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。在教學內容方面，主編了教材《普通物理學》（張慶國，陳慶東主編，中國農業出版社，2012年1月出版）。我們把教學內容要求分為四級：掌握、理解、了解和閱讀。“掌握”要求學生深刻理解，熟練掌握?！袄斫狻币髮W生理解和基本掌握。“了解”要求學生進行一般性的了解，能進行定性分析，知道所涉及的物理量和相關的公式。閱讀為選用內容，為開闊學生視野而設定。在本文中，根據多年來從事少學時大學物理教學的改革經驗，總結了提高少學時大學物理教學效果的幾個方法，希望真正提高學生的學習效果，加強基礎、提高能力、提高物理素養，最后達到教師的“教”和學生的“學”的和諧統一。
二、教學方法探究
2l世紀需要知識面寬、適應性強、有開拓精神和創新意識的人才。所以我們在傳授物理知識時，應重視培養學生的物理學研究方法及思想方法[2]。古人云“授之以魚，不如授之以漁”，提高學生科學素質的關鍵在于提高教師素質，為此我們對物理學的典型思想方法進行了深入研究。根據我們多年來的教學成功經驗，要在有限的學時內，提高學生成績，增強學生利用物理知識分析和解決實際問題的能力，達到大學物理的教學要求，我們總結了以下幾點：
1.提高學習興趣。我們都知道，“興趣是最好的老師”，提高學生的學習興趣，是提高學生學習效果的前提?？梢栽谡n程開始之前，可以在第一次上緒論課時，多講述物理學在高新科技，尤其是本專業的應用。例如，對農林類專業的學生，可以講述植物根部的水為什么能夠到達樹頂，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，引導他們利用大學物理中的流體力學的知識可以解釋；對于動科類專業的學生，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，引導他們利用大學物理學中的相關內容可以進行解釋。通過這些內容的講述，學生知道了大學物理學和專業知識的關系，激發了學習動力，為提高學習效果提供了保障。
2.增加學習樂趣。中國人常說“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”。在實際教學中，講到相關知識時，可以適當講解該定理的產生過程，以及一些物理學中的名人軼事，提高學生的樂趣，增加大學物理學習的趣味性。例如，在講高斯定理時，可以講解數學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生及命名過程；在講解粒子的波粒二象性時，可以讓學生猜想一下，如果宏觀物體具有波動性，會產生哪些效應等。通過這些內容的了解，不僅提高了學生學習的樂趣，也對學生進行了勵志教學，啟發他們努力學習、積極探索新事物的精神。
3.活躍課堂氣氛。物理學的學習對有些學生來說是困難的，甚至是枯燥的，這些學生在課堂上不愿意聽講，課后不愿意復習，抄襲作業，敷衍了事，不能達到教學要求。因此，在課堂教學中，要設法提高課堂氣氛。課堂講課時，隨機提問，讓每個學生都要跟上教學進度；每章節結束，讓學生總結本章節的主要內容、重要共識、基本方法等，迫使每個學生都要認真聽講，積極總結。把提問和總結與期末考核的平時分結合起來，讓學生重視這些教學環節。
4.打開專業窗口。在給農林各專業講解大學物理時，應多介紹物理學和生物學的結合和應用。如生物力學、生物系統熱力學、化學勢與水勢、大氣電場對生物的影響、環境磁場對生物的影響、熱力學和量子力學對生命現象的解釋等。這對于提高學生學習物理學的主觀能動性，擴大視野以及在各自專業范圍內的思路無疑是有幫助的。
5.重視實驗教學。物理學是一門實驗科學，對學生加深對書本知識的理解，提高學生動手能力具有重要的作用?！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事要躬行”說的就是這個道理。因此，要重視實驗教學環節。課前，要檢查學生的預習情況，包括檢查預習報告和提問相關內容；實驗過程中，要保證每個學生規范操作，順利完成，得到相應結論；課后認真批改實驗報告，對出現嚴重錯誤的學生要求重新完成實驗。
三、總結
在本文中，根據多年對少學時大學物理教學的經驗，我們總結了增強學生興趣，提高學生利用物理知識分析和解決實際問題的能力，從而達到大學物理的教學要求的幾個方法，為提高少學時大學物理教學的目標提供了一些方法。在今后的教學過程中，還要不斷改革，不斷總結，為真正提高少學時大學物理教學尋找更加合理有效的方法。以上是我們對提高少學時大學物理教學的一些思考，優化課堂教學是一個長期的課題，我們將不斷地努力實踐探索，使少學時大學物理教學工作日趨完善。
參考文獻：
[1]郝希平，賀健.面向21世紀提高光學課堂教學質量的探討[J].高教論壇，2007，（3）：65-66.
大學物理熱力學總結范文3
固體物理學是凝聚態物理和材料物理專業的必備基礎課，它融合了普通物理、熱力學與統計物理、量子力學等多學科的知識。也是因為知識面廣、量大、深奧難懂，在教學過程中，學生普遍反映較難掌握這門課程。如何取舍教學內容、如何深入淺出地講解基礎知識點、如何改變教學手段和教學形式提高學生的學習和應用能力等，這些都是教學中遇到的主要問題。作者從數年的教學中總結了一些心得體會，希望對這門課的教學有所借鑒作用。
一、多媒體與三維模型的應用
固體物理學是一門研究固體的微觀結構、組成固體的粒子（原子、離子、電子等）之間的相互作用與規律，并在此基礎上闡明固體宏觀性質的學科。因此，固體的微觀結構是這門課程的基礎。許多固體物理學的教材，例如黃昆等的《固體物理學》經典教材，開篇即討論晶體的結構。但對晶體結構的理解，特別是對三維的晶體結構的理解，需要學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？原胞內有多少個原子？單胞內的各個原子是否等價？在教學過程中，許多學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。多媒體教學手段的利用，有助于學生對固體微觀結構的理解。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構、原胞的選取、原胞的形狀等。與傳統板書相比，利用多媒體呈現并分析固體的微觀結構以及晶體的結構特征，對教師而言，更加省時、省力；幾何關系的表達也更為準確，便于學生的理解。此外，若能結合三維的原子實物模型，那么，固體的微觀結構將能更為直觀地展現在學生眼前。多媒體與三維模型的應用對于學生理解固體的微觀結構、晶格的周期性、原胞、晶體的對稱性等基礎概念很有好處。
當然，多媒體教學也存在著一定的局限性。例如，在公式的推導、基礎概念的講解等方面，板書其實更受學生的歡迎。與多媒體教學相比，板書的節奏慢，師生間可以有較多的互動；學生相對容易跟上教師思考問題、解決問題的步伐，學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，多媒體教學還需適當地與傳統板書相結合才能達到較好的教學效果。
二、教學內容的取舍
由于固體物理學融合了普通物理、熱力學與統計物理、量子力學、晶體學等多學科的知識，其知識面廣、量大，在有限的學時里，不可能面面俱到地討論固體物理學所涉及的所有知識點。因此，實際教學中可以結合本專業的特色，有選擇地取舍部分教學內容。例如，側重固體熱學性質的專業可以考慮以晶格振動等內容為主；而側重微電子的專業則可以考慮以能帶理論、半導體中的電子等內容為主。當然，一些多個領域都涉及到的基礎知識也應是這門課程不可缺少的一部分內容。
固體的微觀結構和結合方式是固體物理學的基礎，因此，晶體的結構和晶體的結合等知識點應是這門課程的基礎知識之一。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系，但很多時候，可以分別側重討論。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實際情況分別討論，并得到與實際較為符合的理論結果。因此，晶格振動、能帶理論和缺陷等知識點之間相對獨立，或可根據各專業的實際情況取舍部分教學內容。
在許多固體物理學的教材中，例如黃昆等的《固體物理學》教材和閻守勝的《固體物理基礎》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理論，它是凝聚態物理前言研究的有效手段之一，也是材料設計的一種有效方法。教學過程中，教師可以結合各專業的實際情況介紹一些密度泛函理論的基礎知識。同時，還可以介紹一些最新的相關研究進展，以拓展學生的知識面、提高學生的學習興趣。
三、模塊化的教學形式
如前所述，固體物理學中的許多知識點間相對獨立；基于這門課程的特征，教師在教學過程中可以考慮模塊化的教學形式，以子課題的形式將相應內容呈現給學生。可能的模塊如：討論晶體的結構和晶體的結合方式的基礎模塊――晶體的結構與結合；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、贗勢方法等數個部分。這樣做首先有利于教學內容的取舍；其次，有利于學生對各知識點的理解、有利于學生梳理清楚各個知識點之間的關系。
此外，固體物理學是凝聚態物理前沿研究的基礎之一；其基礎知識、理論推導、實驗背景以及處理問題的方式方法等，都是開展凝聚態物理研究的基礎。而模塊化教學，以課題研究的形式提出問題、解決問題，將教學內容以問題為導向呈現給學生，這有助于培養學生的學習能力和解決實際問題的能力。而且，課題研究的教學模式，既是在教授學生知識，也是在開展科研，有助于提高學生對科研的認識、有助于培養學生的科研能力。這種課題研究的模塊化教學形式還可以結合基于原始問題的教學來開展。
四、基于原始問題的教學
所謂原始問題，可簡單理解為：現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問題，并呼吁將基于原始物理問題的教學實踐引入大學物理的教學中。這應是個值得提倡的建議，畢竟現實生活中遇到的具體問題都是原始問題。與傳統的習題不同，原始問題未被抽象、加工或簡化。學生處理實際問題的第一步便是將問題適當簡化，這也是學生需要學習的一種能力。
事實上，合理的模型簡化是各種理論的基礎，也是實際應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，但它們數十年來是我們討論、分析相應問題的基礎。今天，那些被寫進教科書的基礎理論，在當時、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：根據經典的熱力學理論，晶體的定體摩爾熱容是個與溫度無關的常數。實驗發現晶體的熱容在高溫下確實接近于常數，但是晶體的熱容在低溫下并不是個常數，其與溫度的三次方成比例關系。
問題的提出：理論預言與實驗觀測為何不相符？如何解釋實驗現象？20世紀初剛剛發展起來的量子力學是否能解釋這個實驗現象？這些問題在愛因斯坦的年代應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。結合量子力學，得到體系的能量本征值；寫出晶格振動總能的表達式，繼而給出由晶格振動貢獻的晶格熱容的表達式。由于晶格熱容的表達式復雜，很難直接與實驗結果對比，因此引入進一步的簡化和近似――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研究的方式相接近，既能提高學生對科研的認識、培養學生的科研能力，又能培養學生理論聯系實際、解決實際問題的能力。
五、小結
針對固體物理學這門課程的一些特點，本文從教學手段、教學內容和教學形式等方面提出了一些教學改革的心得體會。教學手段上，可以利用多媒體和三維模型等教學手段，以便讓學生更容易理解固體的微觀結構。教學內容上，可以針對專業特色，有選擇地取舍部分章節。而模塊化的教學形式，可以將相對獨立的知識點以子課題的形式呈現給學生，既能幫助學生梳理知識點，又能讓學生對課題研究有所認識。最后，通過課題研究的教學形式、理論聯系實際的討論分析以及基于原始問題的教學，培養學生學習和應用的能力。
致謝：感謝上海高校外國留學生英語授課示范性課程《英文大學物理》建設項目的資助。
參考文獻：
[1]黃昆，韓汝琦.固體物理學[M].北京：高等教育出版社，1988.
[2]閻守勝.固體物理基礎[M].第二版.北京：北京大學出版社，2003.
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[4]馮端，金國鈞.凝聚態物理學[M].北京：高等教育出版社，2003.
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大學物理熱力學總結范文4
關鍵詞：化學反應速率；化學平衡；調查研究
文章編號：1005C6629（2017）3C0021C05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
化學反應原理是中學化學中邏輯性最為縝密的一個部分，而最令學生頭痛的則是其中的化學平衡部分?；瘜W平衡還包括下位的弱電解質的電離平衡、鹽類的水解平衡、沉淀溶解平衡等內容?；瘜W平衡的基本原理是上述所有理論的基礎，學生只有真正掌握了化學平衡，才能認知其他特殊條件下的各類平衡問題。
1 “速率”和“平衡”的教學誤區
1.1 盡管課標“隔離”了“速率”和“平衡”，但教學中往往混為一談
化學反應動力學和熱力學的基礎內容是高中化學反應原理模塊的重要組成部分。課程標準要求學生對動力學的認識主要有：（1）知道化學反應速率的定量表示方法，通過實驗測定某些化學反應的速率；（2）知道活化能的涵義及其對化學反應速率的影響；（3）通過實驗探究溫度、濃度、壓強和催化劑對化學反應速率的影響，認識其一般規律。而對熱力學的要求包括以下兩個方面：（1）能用焓變和熵變說明化學反應的方向；（2）描述化學平衡建立的過程，知道化學平衡常數的涵義，能利用化學平衡常數計算反應物的轉化率[1]。
很明顯，課標對動力學和熱力學這兩個理論作了明確的“隔離”，即內容上分開來闡述，強調了速率相關內容的過程性以及平衡相關內容的狀態性。例如課標要求用焓變和熵變兩個狀態函數去判斷反應進行的方向，要求利用化學平衡常數去計算反應物的轉化率等等。動力學和熱力學有著不同的研究對象，前者關注的是反應的過程，后者只關涉體系的狀態。兩者有著本質的差異，而教材往往通過速率來建立平衡，且通過速率的改變來討論平衡的移動，從而教師往往將兩個理論混為一談，時而“速率”，時而“平衡”，導致學生誤以為速率的改變是平衡移動的原因，事實上焓和熵才是影響平衡的關鍵因素。
在教學實踐中，教師往往這樣總結：“在一定的條件下，當一個可逆反應的正逆反應速率相等且不等于零時，該反應就達到了動態的化學平衡狀態。這種狀態的建立需要一定的條件，當條件改變時，導致正逆反應速率改變，從而平衡狀態被打破。如果正反應速率大于逆反應速率，那么反應向正方向移動，最終達到一個新的平衡?！边@樣的表述乍看起來很正確，有條理。但仔細分析其邏輯關系時會發現存在很多問題。比如這樣的表述認為速率不變導致了平衡建立，速率的改變引起了平衡的移動，即化學反應速率是化學平衡的原因。這種將熱力學和動力學歸結為簡單的因果關系的錯誤做法，勢必導致學生思維紊亂，因此從源頭上區分動力學和熱力學才能消除這種認識誤區。
1.2 相P研究“隔靴搔癢”，沒有涉及教學中如何有效“分離”動力學和熱力學
很遺憾的是，相關教學研究并沒有關注到教學實踐中如何從源頭上消除這種混淆，而主要集中在以下三個方面：一是學科本體知識的推導。主要是從學科本體知識層面出發去辨析和論證化學反應速率、化學平衡狀態、化學平衡移動等核心概念的內涵和實質，探討各概念間的聯系和區別。該討論建立在大學物理化學的純理論知識之上，沒有涉及到具體的教和學，缺乏操作性。
二是教學策略與方法的探討。這類研究一般都起源于教師在實際授課過程中遇到的困惑或者問題，針對某一節課或者某一單元的內容，通過嘗試新的教學理念或者改進教學設計和方法來提高教學的實效性，然后分析比較改進后的成果和不足，為其他教師提供參考。但以上研究極少觸及學生在本部分產生認知障礙的本質原因：即將混淆了的熱力學和動力學作為建構知識的基礎。
三是學生學習障礙點的分析。這部分研究主要從教學重難點出發，調查分析學生存在的認知障礙和迷思概念以及形成原因，旨在探討如何避免學生在認知建構中出現矛盾。但這類研究的關注點集中在教學過程中的策略和方法是否恰當，很少觸及到學科本體知識框架的科學性。
1.3 教學誤區的實踐表征：“以其昏昏，使人昭昭”
在真實的教學情境中主要存在兩個方面的問題：一是教師本身理論知識紊亂、邏輯不清，不清楚化學反應速率和化學平衡之間的聯系和區別。因此在教學實踐中也就無法將這個問題有層次、結構化地呈現給學生。導致學生在認知建構的起始階段就存在誤區，失之毫厘謬以千里，最后無法認清動力學和熱力學的本質。
二是學生在學習這一塊內容時只考慮速率和平衡的關系，錯誤地使用速率去推斷一切平衡問題，混淆了兩個理論不同的適用范圍，不能區分過程性問題和狀態性問題，導致問題解決時思維混亂，甚至出現分別從“速率”和“平衡”的角度去分析同一個問題，居然得到截然相反答案的情形。如有學生學完速率和平衡之后提出一個問題，“有固體做反應物的可逆反應達到平衡狀態后，將固體由塊狀粉碎成粉末狀后，正反應速率增大，逆反應速率沒有變化，為何平衡沒有移動呢？”學生這種問題出現的根本原因在于學生沒有理解化學平衡移動的能量本質。
2 “速率”和“平衡”教學的實證研究
本研究對北京市一所普通學校的高二學生進行調查研究，發放問卷240份，回收有效問卷194份，有效回收率為80.8%。
研究工具分為問卷和訪談兩部分。（1）問卷測試。問卷包括對速率及其影響因素的理解、對平衡及其影響因素的理解、對平衡和速率關系的理解三個維度。每個維度均包括兩個判斷題，每個問題后均要求學生寫出判斷的原因。（2）半結構性訪談。對6位教師進行深度的半結構性訪談，主要從教師的角度關注教學實踐中速率和平衡問題的處理。測試總體結果如圖1所示。
學生對于化學平衡的表征、速率表征及速率與平衡的關系掌握較好，正確率在80%以上。但在平衡與狀態的關系、速率與平衡的移動等方面表現一般，正確率50%左右。由于相應的理論知識掌握不扎實，導致絕大多數學生在實際問題解決時束手無策，得分率非常低，僅有26%的學生能夠很好地解釋工業合成氨中的相關問題。圖1充分說明了以下幾個問題：一是大部分學生能從較低層次理解速率和平衡及二者關系，但未能上升到速率微觀變化機理的高度，孤立地考慮速率的各影響因素，沒有形成系統；二是接近一半的學生對于化學平衡狀態的實質認識有欠缺，不能理解平衡狀態只與系統的各狀態函數（焓、熵、溫度等）有關而與達到平衡的途徑無關；三是絕大多數學生對平衡和速率的關系極少能從本質上區分，幾乎都停留在各種規律的機械記憶上，化學平衡常數僅僅被作為計算的工具，沒有意識到平衡的熱力學實質（K與Q的關系）。
2.1 對平衡及其影響因素的理解：半數學生不清楚“平衡只與體系的狀態有關，與建立的途徑無關”
數據分析結果表明，87%的學生能夠正確判斷“化學平衡發生移動，但化學平衡常數不一定改變”，其中62%的學生能夠指出化學平衡常數僅與溫度有關，僅16%的學生能夠同時指出化學平衡受多種因素（濃度、溫度、壓強等）的影響。學生總體的25.7% 在解釋這一判斷時出現了錯誤。主要的錯誤解釋有三類，每類約占1/3，具體數據見表1。
有54%的學生能夠正確判斷“平衡只與體系的狀態有關，與建立的途徑無關”，其中39.5%的學生能夠答出“在等溫等壓下，固定容積時，1mol N2和3mol H2達到的平衡狀態與2mol NH3達到的平衡狀態是等同的”或者“以上兩種情況是等效平衡”。學生總體中有51.4%在解釋原因時出現了錯誤，沒有從熱力學的研究角度去看待平衡狀態，仍然試圖從變化過程推斷平衡結果，將動力學套用到熱力學問題的解決中，從而導致科學性錯誤。主要也是三類，具體情況見表1。
2.2 對速率及其影響因素的理解：大部分學生忽視速率的定量特征
數據分析結果表明，82.9%的學生能夠正確判斷“速率大，現象并不一定越明顯”，其中58.6%的學生認為“無明顯現象的化學反應即使速率大現象也不顯著”。學生總體的24.3%在解釋判斷原因時出現了錯誤，主要錯誤有兩種，一是認為速率是物質的量的變化，沒有考慮單位時間。數據表明大部分學生對于化學反應速率的意義認識比較清晰，但絕大多數學生僅基于化學反應的某種現象來考慮化學反應速率的大小，忽視速率的定量特征。有研究者指出，“化學反應速率”的廣義定義可以表_為“參與反應的物質的‘量’（如質量、物質的量、物質的量濃度等）隨時間的變化量”，這一定義是“化學反應速率”普遍的表達方式[3]；二是學生錯誤地認為只有觀測到宏觀實驗現象才能討論速率，如果沒有氣泡或者顏色變化等則無法測量速率。事實上，眼見不一定為實，有時現象明顯可能速率并一定大。
2.3 對速率和平衡關系的理解：幾乎沒有學生理解“速率所屬的動力學及平衡所屬的熱力學雖然兩者相關，但并不互為因果關系”
有81.4%的學生正確判斷“反應速率變化，平衡并不一定移動”，其中68.4%的學生能夠舉出反例如“催化劑可以改變化學反應速率，但并不能使平衡移動”來證偽該命題，3.5%的學生想到了“對于反應前后氣體的物質的量相等的反應壓強的改變同等程度地改變反應速率，平衡不移動”；學生總體的38.6%不能正確清楚地表述原因。判斷錯誤的學生原因主要有兩點：其一是化學反應速率決定平衡；其二是認為加熱等會使速率增大，但平衡有可能不移動。50%的學生能正確判斷“平衡正向移動，正反應速率可能變大、變小或者不變”，其中34.3%的學生表示“正反應速率和逆反應速率有可能同時增大或減小，但只要正反應速率大于逆反應速率，平衡即向正反應方向移動”。判斷錯誤的學生主要認為“只有正反應速率增大，且逆反應速率減小，平衡才能正向移動”。
速率是動力學概念，平衡是熱力學的概念，屬于不同的范疇，兩者相關，但并不互為因果關系。因此，應基于能量的視角來理解化學平衡的本質，熱力學中的平衡狀態是一種體系中所包含的能做功的熱量（焓）和分子功（熵）之間的特殊穩定狀態。這種狀態的存在用平衡常數K和Q的相對大小來衡量，而正逆反應速率相等是化學平衡建立后的一種外在表現形式，使用正逆反應速率的大小變化去推論平衡的相關問題存在科學性錯誤。
化學熱力學認為對任意的封閉系統，當系統有微小變化時，
總之，通過上述討論，無論是平衡的建立過程還是平衡的移動過程，熱力學基礎上建立的關于化學反應問題的結論，與反應速率之間沒有任何的聯系。
3 澄清“速率”和“平衡”教學誤區的建議3.1 教師要深刻把握熱力學、動力學的聯系與差異
化學反應動力學與化學反應熱力學是綜合研究化學反應規律的兩個不可缺少的重要組成部分。由于二者各自的研究任務不同、研究的側重點不同，因而化學反應動力學與化學反應熱力學既有顯著的區別又互有聯系。因此，教師要從源頭上對它們作本質的區分。
化學反應熱力學，特別是平衡態熱力學，是從靜態的角度出發研究過程的始態和終態，利用狀態函數探討化學反應從始態到終態的可能性及變化過程的方向和限度，而不涉及變化過程所經歷的途徑和中間步驟。所以化學反應熱力學只回答反應的可能性問題，不考慮時間因素，不能回答反應的速率和歷程。熱力學方法不依賴于物質的結構和過程的細節，旨在預示和指出途徑而不是解釋，因此它只能處理平衡問題而不能說明這種平衡狀態是怎么達到的，只需要知道體系的最初和最終狀態就能得到可靠的結果[7]。
一般來說化學反應動力學的研究對象包括以下三個方面：化學反應進行的條件（溫度、壓強、濃度及介質等）對化學反應速率的影響；化學反應的歷程（又稱機理）；物質的結構與化學反應能力之間的關系?；瘜W動力學最重要的是研究化學反應的內因（反應物的結構和狀態等）與外因（催化劑、輻射及反應器等存在與否）是如何影響化學反應的速率及過程；揭示化學反應機理；建立總包反應與基元反應的定量理論等[8]。
在對化學反應進行動力學研究時總是從動態的觀點出發，由宏觀的研究進而到微觀的分子水平的研究，因而將化學反應動力學區分為宏觀動力學和微觀動力學兩個領域，但二者并非互不相關，而是相輔相成的。平衡是對過程結果的描述，速率變化則是對反應過程的描述。它們的解機制是兩個不同學科的不同問題，既非化學平衡移動決定反應速率的變化，也非反應速率的變化導致了化學平衡的移動，它們屬于各自獨立的學科體系問題。
3.2 教學順序可以嘗試調整，按照大學順序先平衡后速率，有利于中學與大學銜接
我們發現，傳統教學基本按照人教版教材順序安排，先講“化學反應速率”部分，然后通過速率的討論來研究平衡的建立問題。筆者通過教師訪談發現，他們認為“速率”較為貼近學生的生活經驗，且已有認知中的物理概念“速度”易于遷移，所以沒有覺得這種教學順序存在問題。但由于速率的影響因素和平衡的影響因素非常相似，這種教學安排導致前者對后者的學習產生了干擾，學生在后期平衡移動的判斷過程中把正逆速率的改變看成平衡移動的本質原因。
教師應當對學生的認知障礙有一定的判斷，認識到速率部分的學習對學生認知同化造成矛盾，因此合理調整教學順序，選擇比較合適的教學素材，可以克服這一困境。例如可以采取魯科版《化學反應原理》中的編排順序，將化學反應方向和限度放在化學反應速率之前教學。筆者對魯科版教材編寫專家進行訪談，發現該版本教材之所以將“平衡”置于“速率”之前，就是為了避免以往教學中先講速率的弊端，讓學生分清熱力學和動力學這兩個不同的問題。這樣的教學順序也符合大學化學中的授課順序，有利于中學到大學的教學銜接。
3.3 引導學生厘清平衡和速率，從熱力學的角度解決平衡問題
為了使學生能從本質上理解反應速率的影響因素，教師要使學生將速率的宏觀影響因素（濃度、溫度、催化劑）和微觀機理（碰撞理論和活化能理論）結合起來，只有讓學生能從能量角度（活化分子數和活化分子百分數的改變）推理出濃度、溫度、催化劑對速率的影響，學生才能不浮于表面的死記硬背。針對化學平衡移動這一學生認知困難的部分，教師應當深刻把握平衡的本質，即將平衡的影響因素歸于化學平衡常數K與濃度商Q的不相等，溫度改變了平衡常數K的數值，而壓強或濃度改變的則是濃度商Q的數值，平衡會向使濃度商Q趨近于平衡常數K的方向移動。
參考文獻：
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大學物理熱力學總結范文5
煤炭類單招生是我校經教育部批準，在河南、江西、甘肅、新疆等省份實行面向煤炭企業就業的單獨招生，招生對象為中等職業學校、技工學校以及職業高中的優秀應屆畢業生（簡稱“三校生”）和符合國家規定報名條件的煤炭企業優秀青年。近幾年主要招生專業有采礦工程、安全工程、地質工程等工科類專業。大學物理是高等院校工科學生非常重要的基礎性課程，與工科學生專業課的學習有很強的關聯性。單招生長時間處于工作一線，雖然具有豐富的實踐經驗，但缺乏系統的高中物理、數學基礎，而物理課程是一門非常注重基礎和數學理論的學科。如何在教學中結合單招生的特點進行有的放矢的教學，以期達到良好的教學效果，是值得探究的教學問題。筆者結合近三年來對單招生的大學物理教學，總結出一些教學心得，主要有教學中存在的問題和教學實踐中的幾個嘗試。
1單招生教學中存在的問題
1.1理論基礎薄弱
通過教學中與學生的交流發現，單招生中一部分一直處于企業工作一線，長時間不接觸課本知識。一部分雖然來自職業技術學校的應屆生，但由于技術教育更側重于專業技能的培養，對于學生知識理論體系的建立有些疏散。尤其重要的是數學知識，從中學到高中物理課程的設計總是與相匹配的數學基礎齊頭并進。進入大學以后，大學物理課程的開設一般要比高等數學晚一個學期，就是為了使學生有一定數學基礎后再進入物理課程的學習。雖然我校針對單招類學生制定了專門的高等數學教學計劃也增加了課時，然而由于學生基礎的限制，學生學習仍然有很大的困難。正如學生所說“高數就是一棵很高的樹怎么也爬不上”。而大學物理學習中大量運用的積分微分等數學知識，學生掌握的程度也十分有限，這就為大學物理的教學帶來了很大問題。
1.2急切希望進入專業課的學習
從企業走入高校學習的單招生，都有一個迫切的愿望，就是希望以最快的速度在學校找到生產實踐中問題的答案。他們具有豐富的實踐經驗，清楚的知道自習希望通過學習得到什么。同時也滿懷著對大學的信任，他們相信在這里可以找到答案。然而大學課程的設置更注重知識的系統性，學習的循序漸進，所以一入大學首先要學的是基礎課?；A課中物理和專業課最接近，所以學生都希望從大學物理課堂上找到專業的影子。而實際上，大學物理雖然是各工科專業課程的基礎，然而卻和工科專業課有著一套不同的專業概念。大學物理的教師隊伍也多是理論物理專業的學科背景，對工科專業知識也知之有限。
2教學實踐中的幾個嘗試
2.1教學內容的調整
我們知道一般大學物理的教學大多以“引例-講概念-講例題-學生練習”這四個步驟進行課堂組織教學。然而對于單招班的學生，由于基礎知識的缺乏，每到講例題用到數學計算時學生就進入的聽天書的狀態。即便補充了相應的數學知識，在缺乏練習的情況下也很難達到良好效果。經過一個學期的摸索教學后，在帶單招班第二學期大學物理課程時，對大學物理的教學內容進行了大量的調整。首先，概念講解時加入了物理學史的內容。如講解電磁波時，從麥克斯韋預言電磁波存在，到赫茲如何設計實驗儀器尋找電磁波，以及英國物理學家奧利弗.洛奇在電磁波發現上的遺憾。通過物理學史知識的串接，使學生接觸的知識不是一個獨立的概念，而成了一個故事的主角，更能幫助學生理解并記住這個知識點。其次，講課時去掉了80%的計算型例題，而引入更多的生活實例。如講解光的等厚干涉時引入了眼鏡的鍍膜問題，平衡概念時引入了雪崩的發生，駐波時加入了樂器的設計原理等。最后，學生練習由計算問題，變為用物理知識解釋工業生產中的問題。在學生提交的作業中有學生結合熱力學知識講解了內燃機的原理及主要參數的意義；有學生結合力學知識解釋了礦井中的支撐問題；有學生結合電磁學知識解釋了生活中的一些電磁干擾問題。總的來說，對教學內容的調整就是將原本定量計算的問題淡化，將重點放在物理概念的系統性理解及生活應用上。
2.2演示實驗進課堂
物理是一門以實驗為基礎的課程，而演示實驗更是學生直觀接受物理概念最有效的手段。隨著多媒體技術的發展，大量課堂演示實驗被老師以PPT的形式給學生呈現。雖然這樣可以有效的節約課堂時間，但多媒體上呈現的實驗往往沒有失敗經驗，只有成功結果的展示。而一些實驗的失敗操作往往蘊含著物理概念的注意點。如在陰雨天很難演示成功的梳頭展示摩擦起電的實驗，可以讓學生認識到空氣濕度對電的影響；不穩定的利薩如圖形，可以讓學生認識到相位的概念等。對于單招學生過快的課堂節奏，雖然可以給學生呈現更多的信息量，但學生卻也容易出現因接受不了而放棄的課堂學習的情況。為此，在對單招生的課堂教學上，我加入了大量實物演示實驗，放慢上課節奏，務求學生能對講解的知識點達到充分的理解。對于一些由于課堂條件或實驗器材限制而無法進行的演示實驗，輔以PPT展示或多媒體視頻的形式給學生展示。
2.3考核內容跟進
考核是檢驗課堂教學及學生掌握知識程度的手段?？己藘热菀c授課內容相適應，由于對單招生大學物理的教學內容及手段的大幅變化，考核內容也要隨之變化才可。單招生的考核主要分平時及期末考試兩個部分。平時考核采用科技小制作形式，學生自擬題目和老師出題相結合。學生三到五人一個小組，在期末考試前完成一個和具體物理知識有關的小制作，占總評成績的40%。期末考試以問答題為主，主要考察學生對物理概念的系統性理解及與生活工作的聯系，占總評成績的60%?？己朔绞降淖兓?，使考試不再成為學生的一個負擔，而把主要精力用于平時知識的學習和應用上。通過學生上交的科技制作作業及與學生的交流溝通，可以發現到學生對物理的學習興趣不斷提高，物理概念的理解也逐漸深入。
3結語
大學物理熱力學總結范文6
關鍵詞 應用型本科院校 卓越計劃 大學物理 教學改革
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2016.01.044
Investigation of College Physics Teaching Reforming of Application
-oriented Colleges Based on Excellence Program
YONG Yongliang， LI Xiaohong， CHEN Qingdong
（College of Physics and Engineering， He'nan University of Science and Technology， Luoyang， He'nan 471023）
Abstract College physics is a major fundamental course for the students of the science and engineering in universities and colleges. According to the objectives in talent cultivation of application-oriented colleges， we have innovated the teaching content and teaching methods of college physics based on excellence program.
Key words application-oriented colleges; excellence program; college physics; teaching reform
教育部“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）是國家教育改革和發展的重大改革項目，是我國高等工程教育改革，促進高等工程教育質量全面提升的重要舉措。①旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務，對促進高等教育面向社會需求培養人才，全面提高工程教育人才培養質量具有十分重要的示范和引導作用。②當前應用型本科院校無論在發展的外部環境還是內部條件方面都面臨挑戰，在高等學校發展序列中處于“中間地帶”，前面有老牌的、強勢的研究型大學，后面有各類高職院校，應用型本科院校必須建立具有自身特色的培養目標和模式， 才是多數新建本科院校的合理選擇并符合社會和經濟發展的需要。③而各個本科課程只有進行必要的改革，才能適應應用型本科院校的發展。
大學物理是面向高等院校理工農醫各專業的一門公共基礎課，擔負著提高學生科學文化素質和培養學生數理思想的重任。該課程涉及面廣、知識涵蓋范圍大對于各專業來說，后續的專業課都要應用本課程引入的基本概念、基本理論和基本方法。更重要的是還關系到培養學生觀察問題、分析問題和解決問題等方面具有其他課程所不能替代的作用。應用型本科院校在“卓越計劃”的大背景下如何在教學理念、教學內容、教學方法和教學方式上對大學物理這門課程進行建設和改革，如何拓展和完善教學素材和教學資源，是值得認真思考和積極探索的問題。④經過近幾年的教學實踐，對基于“卓越計劃”的大學物理教學進行了改革和探索
1合理優化教學內容
1.1針對不同專業，精選教學內容
卓越計劃目的在于培養學生的創新能力強以及適應經濟社會發展的需要，大學物理這門課程內容繁多，知識面寬廣，以至于很多學生覺得大學物理的很多內容對他們后續專業課的學習，以后的考研或者工作幫助都不是很大，使得學生將學學物理看成是一種拿學分的沒有必要的課程。另一方面，大學物理的部分內容對不同專業的學生幫助很大，學生也很愿意學，但是由于學時的限制，不能過多的介紹，使得學生覺得意猶未盡，沒有學到更多對自己有幫助的內容。這樣一來，學生學學物理的興趣不高，學習效果令人擔憂。事實上，大學物理的部分內容對于不同專業學生的后續學習而言的確作用不是很大。例如，近代物理中的狹義相對論和量子力學的內容對于車輛工程類專業的學生而言，幫助就相對很小，教師在講臺上滔滔不絕，學生在下面也只是聽個“稀罕”，聽得無奈。相反，力學部分中的剛體力學對于他們相當重要，他們也愿意花時間、花精力去學習，但是根據傳統的教學要求，這部分課時少得可憐，只能淺嘗輒止地介紹相關的概念，具體的定軸轉動和角動量守恒在機械設計中的應用等內容只是稍微提一下。因此，根據不同專業的學生，在有限的學時內，要適當調整教學內容。例如，材料類專業可以增加熱學和近代物理中的納米材料方面的知識等，相對減少近代物理中早期量子論的相關內容。但是，在針對不同專業調整教學內容的同時，要注重物理知識的系統性，有些內容不是不講，而是點到為止。
1.2針對不同專業，對教學內容模塊化處理
上面提到，根據學生的專業情況，適當調整教學內容。對于學生幫助大的要多講，深講，而用處不大的，為了知識的系統性也要點到為止。此時，可以將教學內容進行模塊化處理。⑤也就是根據物理知識的內在聯系，將內容分成若干模塊，這樣將有利于知識的系統性、針對性和靈活性。特別是，那些學生專業不是很重要的物理知識，進行模塊化處理后，利用較少的學時，以作報告或者講座的形式呈現給學生，使得學生更容易地接受這些內容。例如，自動化等專業的學生，沒有必要對熱學部分掌握較深，因此這部分內容可以做成幾個報告，告訴學生們熱學的研究內容，研究方法，以及研究成果等即可，從而使學生接受的物理知識體系還是完整的，又做到了有的放矢。
1.3整合教學內容，補充現代科技理論
傳統的大學物理教學體系主要以力、熱、光、電磁和近代物理的內容為主，而與當前社會實踐緊密相關的現代物理所占比重太小，尤其是物理知識在工程技術等中的應用。因此，適當補充現代物理勢在必行。例如，傳統的光學部分主要介紹幾何光學和波動光學（光的干涉，衍射和偏振），因此補充部分信息光學的內容，對學生理解光學的系統性和現實生活中的光學應用大有益處。比如，在傳統的波動光學之后講解有關激光和光纖的相關知識。在熱力學內容之后添加部分信息熵的內容。量子力學基礎上介紹部分能帶理論以及納米材料、超導材料的應用，這些都將有助于提高學生學習物理的興趣。
2多種教學方法相結合
“卓越計劃”背景下的應用型本科院校，要求通過大學物理這門課，不僅學到必要的物理知識，更重要的是學會提出問題、分析問題和解決問題的能力。因此，教師在講課的過程中就要潛移默化地將這些能力帶入課堂，引導培養學生的分析問題和解決問題的能力，探索精神和創新意識。另一方面，大學物理這門課程的教學學時一再壓縮，課堂時間就顯得尤為珍貴。為此，就要改進傳統的教學方法，嘗試新的教學方法，以期達到上述目標。
2.1 加大多媒體的數字化演示
大學物理是一門實驗科學，其中很多定理、定律等內容都是在實驗的基礎上總結得到的，因此教師在講解過程中，為了培養學生的思維能力，不可避免地要談到實驗如何進行的，如何得到規律的等等。依靠傳統的板書，這一點很難讓學生一目了然。因此，講課過程中要加強多媒體的數字化演示，包括演示實驗的內容、原理、相關背景等，從而再現某一個規律發現的過程，提煉的過程等，使學生能夠清晰了解規律的現象和原理，同時也培養和提高了學生的觀察能力、理解能力和思維能力。這樣一來，對于培養應用型的卓越人才計劃，教師也就不必要在課堂上花費大量的時間用于定理、定律的推導，不但避免了乏味感，還激發學生思考問題的積極性。但是，需要注意的是，由于學生物理知識的缺失，很容易在觀看演示實驗過程中，只看皮毛，不去思考和探索。此時，教師在數字化演示過程中，要時時刻刻注意引導學生，增強演示的啟發性和創新性。教師要多提問題，多給學生思考，多與學生互動和交流。
2.2 啟發式教學和案例教學相結合
案例教學就是利用典型實例進行教學，使學生能通過對特殊的典型的實例進行分析，進一步理解和掌握教學中的概念和原理，并在此基礎上培養學生獨立分析和解決問題的教法。案例教學的過程中，要注重引入和提出某一類工程問題或者自然現象，讓學生討論問題的提法以及解決的方法，進而使學生鞏固已經學過的內容以及了解將要學習的內容等。例如，在光的偏振中介紹立體電影的原理和實現，課前提出問題，立體電影如何工作的，進而學習光的偏振。又或者在薄膜干涉中先提出問題：陽光下的肥皂泡，水面上的油膜，鴿子勃頸處的羽毛，貓眼石等等都會顯現出五顏六色的花紋，為什么？通過這些案例，啟發學生積極思考和討論。這樣有助于激發學生的興趣，發揮他們的主觀能動性和創造性，進而實現學生對課本內容的深刻理解。同時，也鍛煉了學生解決實際問題的能力，更重要的是培養了學生的思維能力。
3結語
綜上所述，為了使大學物理課程的教學滿足“卓越計劃”背景下應用型本科院校的人才培養要求，大學物理必須進行改革。通過教學內容的合理優化，不同教學方法的不斷改進和有機結合，不僅能有助于順利完成教學任務，更重要的是能培養學生的工程技術思維。
基金項目：河南科技大學創新團隊（2015XTD001）資助
注釋
① 汪泓.打造卓越工程師搖籃，培養應用型創新人才[J].中國大學教學，2010 （8）：9-10.
② 宋佩維.卓越工程師創新能力培養的思路與途徑[J].中國電力教育，2011 （7）：25-29.
③ 孫澤平.關于應用型本科院校人才培養改革的思考[J].中國高教研究，2011（4）：55-57.
