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關(guān)鍵詞：節(jié)能減排；全球氣候變化；工程熱力學(xué)；教學(xué)
作者簡介：張昊春（1977-），男，河北萬全人，哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，講師；王洪杰（1962-），男，山東掖縣人，哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，教授。（黑龍江 哈爾濱 150001）
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）05-0052-02
一、歐美教學(xué)體系中的全球氣候變化及節(jié)能減排教學(xué)
工業(yè)革命帶來的現(xiàn)代經(jīng)濟增長，使人類的物質(zhì)財富以史無前例的速度擴張。但是，由于這種經(jīng)濟社會發(fā)展模式是以使用化石燃料為基礎(chǔ)，化石能源生產(chǎn)和消費排放的大量溫室氣體導(dǎo)致全球氣候變化，引發(fā)了氣候變暖、極端天氣、氣象災(zāi)難、海平面上升，危及整個人類的生存和發(fā)展。為遏制全球氣候變化，人類必須大幅減少化石燃料的使用，減少溫室氣體排放。未來的經(jīng)濟社會發(fā)展模式必須建立在低碳基礎(chǔ)之上，通過低碳發(fā)展，研發(fā)和推廣低碳能源技術(shù)、增加碳匯、發(fā)展碳吸收技術(shù)，以及節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)升級、消費模式更新和制度創(chuàng)新，大幅提高單位碳排放的生產(chǎn)效率，推動應(yīng)對氣候變化取得新的重大進(jìn)展。這種變化代表著一種新發(fā)展模式的出現(xiàn)，必將深刻地改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活方式。
應(yīng)對全球氣候變化，加強節(jié)能減排事業(yè)是國家基本國策，也是當(dāng)代高等工程教育中必然要深入和強化的教學(xué)內(nèi)容。但是，目前沒有將其全面而系統(tǒng)納入現(xiàn)有的高等教育培養(yǎng)體系中，在教材、課堂教學(xué)和素質(zhì)培養(yǎng)過程中并沒有占有相應(yīng)的重要地位，如何在現(xiàn)有的教學(xué)體系中整合這部分內(nèi)容成為教育者共同關(guān)注的問題。
2007年，受美國自然科學(xué)基金會的資助，美國Connecticut大學(xué)舉辦了名為“Frontiers in Transport Phenomena Research and Education：Energy Systems，Biological Systems，Security，Information Technology and Nanotechnology（傳輸現(xiàn)象研究和教育前沿：能源系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、國家安全、信息技術(shù)和納米技術(shù)）”的研討會。國際工程熱力學(xué)領(lǐng)域著名學(xué)者，美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)機械工程系的Yunus Cengel教授做了題為“Green Practices into Engineering and Non-Engineering Education to Combat Climate Change（工程中引入綠色實踐及挑戰(zhàn)氣候變化的非工程教育）”的特邀報告，加拿大皇后大學(xué)的Patrick Osthuizen教授做了題為“Some Factors to Consider in Teaching Renewable Energy in an Undergraduate Engineering Program（在工科本科生教學(xué)計劃中講授可再生能源的一些考慮因素）”的報告，旨在改進(jìn)現(xiàn)有的工程教學(xué)體系，從而保證發(fā)達(dá)國家在可再生能源領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)力[1]。
實際上，長期以來，與氣候變化、能源高效利用、可再生能源開發(fā)與利用相關(guān)的教學(xué)和素質(zhì)拓展內(nèi)容在歐美的《工程熱力學(xué)》教材與教學(xué)體系中一直得到很好的整合，涉及現(xiàn)實中與能源相關(guān)的經(jīng)濟、設(shè)計及國家安全問題，既學(xué)以致用，又幫助學(xué)生提高對工程實踐及安全的意識，還提高了學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識，代表了當(dāng)前國際領(lǐng)域內(nèi)工程熱力學(xué)教學(xué)的最高水平。如美國內(nèi)達(dá)華大學(xué)（里諾校區(qū)）Yunus A. Cengel教授和北卡羅來納州立大學(xué)教授Michael Boles合著的《Thermodynamics：An Engineering Approach》一書[2]，是全球范圍內(nèi)最為暢銷的工程熱力學(xué)教材，迄今為止已更新至第7版，其中關(guān)于能源與環(huán)境、氣候變化及能源有效利用的非傳統(tǒng)經(jīng)典內(nèi)容在書中所占的比重越來越大，彰顯了在前言中作者談到的著書宗旨：talks directly to tomorrow's engineers in a simple yet precise manner，that encourages creative thinking，and is read by the students with interest and enthusiasm（直接與未來的工程師以一種簡單而精確的方式對話，鼓勵創(chuàng)新性思維，讓學(xué)生讀起來感興趣并有熱情）。另一個例子是國際工程熱物理界著名學(xué)者Heniz Herwig教授所著的《Technische Thermodynamik（工程熱力學(xué)）》教材[3]，包含了溫室效應(yīng)及核能、太陽能、風(fēng)能、生物能等可再生能源在德國的實際應(yīng)用案例。
二、教學(xué)內(nèi)容的重新分配與系統(tǒng)整合
工程熱力學(xué)是研究熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換規(guī)律及熱能有效利用的科學(xué)。“工程熱力學(xué)”課程是熱工、市政、航空航天等多個工程類專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課之一，課程的教學(xué)目的和主要任務(wù)是使學(xué)生掌握能量轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律，并能正確運用這些規(guī)律進(jìn)行熱工過程和熱力循環(huán)的分析計算[4]。本課程的學(xué)習(xí)不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)理論知識，而且為學(xué)生畢業(yè)后解決生產(chǎn)實際問題和參加科學(xué)研究工作打下一定的理論基礎(chǔ)。以提高能源轉(zhuǎn)換效率為核心內(nèi)容的“工程熱力學(xué)”課程與該主題有著天然的緊密聯(lián)系，可以在傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容中納入現(xiàn)代元素，課程教學(xué)內(nèi)容的重新分配與系統(tǒng)整合如表1所示。
三、實踐性環(huán)節(jié)
在實踐性環(huán)節(jié)中，[5]結(jié)合工程專業(yè)的科技創(chuàng)新活動，通過課程設(shè)計和課程論文，讓學(xué)生自己查閱資料，自己動手分析和解決問題，從而培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力和獨立研究能力，論文題目有中國可再生能源利用現(xiàn)狀調(diào)研、日常生活節(jié)能方案、教室照明用電浪費情況調(diào)查、航天系統(tǒng)能源設(shè)備調(diào)研等。
表2給出了一位2006年本科生完成的《個人節(jié)能計劃與實踐》的主要內(nèi)容。
四、總結(jié)
應(yīng)對全球氣候變化，節(jié)能減排是當(dāng)代高等工程教育中必然要深入和強化的教學(xué)內(nèi)容，但是目前尚未在教材、課堂教學(xué)和素質(zhì)培養(yǎng)過程中占據(jù)相應(yīng)的地位，在現(xiàn)有的教學(xué)體系中全面而有效整合這部分內(nèi)容，業(yè)已成為國際工程教育界所共同關(guān)注的問題。歐美大學(xué)《工程熱力學(xué)》的教學(xué)體系中有效整合了氣候變化、能源高效利用、可再生能源開發(fā)與利用的內(nèi)容，代表了當(dāng)前國際領(lǐng)域內(nèi)工程熱力學(xué)教學(xué)的最高水平。
筆者在寬專業(yè)和多學(xué)時“工程熱力學(xué)”教學(xué)實踐中，將與應(yīng)對全球氣候變化與節(jié)能減排密切相關(guān)的國家政策、全球能源利用與環(huán)境污染現(xiàn)狀、能源的高效利用和新能源技術(shù)與工程熱力學(xué)各教學(xué)章節(jié)環(huán)節(jié)相整合，并指導(dǎo)學(xué)生開展實踐活動，取得了良好的教學(xué)效果，為“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)與氣候變化與節(jié)能減排的整合進(jìn)行了有效的探索和實踐。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊玉順,張昊春,賀志宏.工程熱力學(xué)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009.
[2]張昊春,王洪杰,竇亞茹.高等工科《工程熱力學(xué)》創(chuàng)新教學(xué)模式研究和實踐[J],黑龍江教育,2010,(3):153-155.
[3]T.L.Bergman,A.Faghri,R.Viskanta.Frontiers in transport phenomena research and education:Energy systems,biological systems,security,information technology and nanotechnology[J].International J.of Heat and Mass Transfer,51,2008,4599-4613.
關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué)；教學(xué)方法；教學(xué)手段；教學(xué)改革
作者簡介：裘薇（1976-），女，浙江臨安人，上海電力學(xué)院能源與環(huán)境工程學(xué)院，講師；朱群志（1972-），男，浙江臺州人，上海電力學(xué)院能源與環(huán)境工程學(xué)院，教授。（上海?200090）
基金項目：本文系上海市教育委員會重點課程建設(shè)項目（編號：20105302）的研究成果。
中圖分類號：G642?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）21-0062-02
工程熱力學(xué)是研究熱能和其它形式能量（特別是機械能）相互轉(zhuǎn)換規(guī)律以及提高能量轉(zhuǎn)換效率的一門學(xué)科，是熱能與動力工程專業(yè)的一門必修的主干專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是學(xué)生開始接觸的第一門和熱能工程有關(guān)的課程。工程熱力學(xué)不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)理論知識和基本技能，也為學(xué)生日后從事熱能利用、熱設(shè)計、熱管理和熱控制等方面的專業(yè)技術(shù)和科學(xué)研究工作打下必要的理論基礎(chǔ)。
近幾年，隨著學(xué)校的不斷發(fā)展，上海電力學(xué)院先后開設(shè)了“熱動卓越工程師班”、“電廠自動控制”、“電廠測控”、“電廠核電”新專業(yè)和獲得了“熱能工程”碩士點的授予權(quán)。為了適應(yīng)新時期人才培養(yǎng)及“085工程”的需要，教師除了繼續(xù)承擔(dān)“熱動專業(yè)”的“工程熱力學(xué)”教學(xué)任務(wù)外，還將面向“電專業(yè)”和研究生開設(shè)不同層次內(nèi)容的工程熱力學(xué)課程，因此，為了提高本課程的教學(xué)質(zhì)量，有必要對“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)方法及手段開展更高層次的研究工作。
一、教學(xué)目標(biāo)
根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)的需要，“工程熱力學(xué)”課程的教學(xué)目標(biāo)是通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生掌握工程熱力學(xué)的基本理論和基本知識，受到較強的基本技能訓(xùn)練，能正確進(jìn)行熱力過程和熱力循環(huán)的分析和計算。教學(xué)方向定位于基礎(chǔ)科學(xué)理論與工程實際之間的橋梁，著重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決工程實踐問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定堅實的理論基礎(chǔ)。課程的特點是：將工程熱力學(xué)作為一個整體來組織教學(xué)，并借助于現(xiàn)代教育手段、密切結(jié)合實驗與專業(yè)課程，進(jìn)行完整、系統(tǒng)的教學(xué)。
二、教學(xué)改革采取的措施
教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革是服務(wù)于課程體系和教學(xué)內(nèi)容的改革，它是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的重要措施?！惫こ虩崃W(xué)”課程的邏輯性很強，各部分內(nèi)容又交叉滲透，一環(huán)扣一環(huán)，而且概念抽象，是一門難教難學(xué)的課程，所以在教學(xué)的過程中，需要注意教學(xué)的方法和手段，使學(xué)生能較好又容易地理解教學(xué)內(nèi)容。
1.教學(xué)方法的改革
（1）開展教學(xué)研討活動，理解教學(xué)思路。通過開展多次教師試講活動，對本課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)要求、教學(xué)方法等有比較清楚的認(rèn)識。教學(xué)目標(biāo)要從學(xué)生專業(yè)課的學(xué)習(xí)以及職業(yè)發(fā)展的需求考慮。基礎(chǔ)課不只是為后續(xù)課程服務(wù)，為專業(yè)的學(xué)習(xí)服務(wù)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和科學(xué)思維方式，提高他們分析問題和解決問題的科學(xué)研究能力，使學(xué)生眼光遠(yuǎn)、層次高、后勁足。教學(xué)上需要控制教學(xué)內(nèi)容的難度。注意將教學(xué)內(nèi)容及習(xí)題的難度控制在適當(dāng)?shù)乃剑y度太大的習(xí)題，會過度加大學(xué)生的負(fù)擔(dān)，不提倡作為作業(yè)而布置。教學(xué)中需要清楚講述知識點產(chǎn)生的背景和來龍去脈，爭取用一條主線將各章節(jié)的內(nèi)容穿起來，避免對知識點的孤立講授，避免學(xué)生孤立地理解知識。教學(xué)中需要介紹本學(xué)科在工業(yè)、民用及高新技術(shù)領(lǐng)域的一些應(yīng)用實例，加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解，使學(xué)生充分認(rèn)識本門課程的重要性，提高學(xué)習(xí)的興趣和積極性。
（2）注重學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在課程教學(xué)過程中注意理論聯(lián)系實際，注重工程應(yīng)用。以往學(xué)生反映“孤立系統(tǒng)熵增原理和作功能力損失”這部分內(nèi)容抽象難懂。在教學(xué)中可舉一個工程實例：大氣環(huán)境溫度為-10℃，為保持計算機房內(nèi)20℃，需每小時向機房供熱7500kJ。若采用三種方式供熱：（1）電熱器；（2）電動機帶動熱泵；（3）溫度為80℃的熱水供暖，讓學(xué)生分析三種情況的熵增和作功能力損失。使用這種工程例子好處是：學(xué)生接觸的概念和原理不再枯燥空洞，而是富有工程背景和實用價值，可以使學(xué)生加深對這部分內(nèi)容的理解。同時從實例的比較中，學(xué)生自己也可領(lǐng)悟出一個道理：對能量應(yīng)從量和質(zhì)兩方面綜合評價，才能真正找到節(jié)能途徑。
講述教材內(nèi)容和工程實踐有機聯(lián)系。例如：制冷循環(huán)的原理與制冷裝置、冷藏庫、家用空調(diào)、電冰箱的聯(lián)系，濕空氣的相關(guān)知識在空氣調(diào)節(jié)、電廠冷卻塔中的應(yīng)用，郎肯循環(huán)與火力發(fā)電廠實際循環(huán)等。通過介紹這種內(nèi)在聯(lián)系，使課堂教學(xué)內(nèi)容生動，幫助學(xué)生理解所學(xué)知識和原理在實際中運用。
改變以往全部由教師做習(xí)題點評的方式，請學(xué)生上講臺講演自己的解題方法，其他同學(xué)評判和討論。通過各抒己見，對比分析，最后達(dá)到“明辯是非”。教學(xué)實驗表明：采用這種做法，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的解題方法明顯增多，有些學(xué)生的解題思路相當(dāng)活躍。
鼓勵同學(xué)撰寫生活中應(yīng)用工程熱力學(xué)知識解決實際問題的小論文。指導(dǎo)學(xué)生關(guān)心身邊的熱力學(xué)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識分析實際問題，鼓勵學(xué)生構(gòu)思的創(chuàng)新性。通過這一環(huán)節(jié)使學(xué)生充分理解熱力學(xué)的方法，引起對相關(guān)領(lǐng)域的濃厚興趣，加強對學(xué)生理論聯(lián)系實際、提高科學(xué)素質(zhì)，并且學(xué)生與老師互動、老師通過課外指導(dǎo)來因材施教。在2009年的試驗過程中，絕大多數(shù)學(xué)生撰寫了相關(guān)論文，達(dá)到了預(yù)期效果。
關(guān)鍵詞：研討式教學(xué)；工程熱力學(xué)；啟發(fā)性原則
作者簡介：耿凡（1982-），女，江蘇徐州人，中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院，講師；王迎超（1982-），男，山東濱州人，中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，講師。（江蘇 徐州 221116）
基金項目：本文系2012年中國礦業(yè)大學(xué)青年教師教學(xué)改革資助計劃項目（項目編號：2001263）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0076-02
工程熱力學(xué)相關(guān)的熱工技術(shù)和節(jié)能環(huán)保問題日益凸顯，因此，“工程熱力學(xué)”教學(xué)改革需要深入。那么，如何調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其更清晰地理解并掌握抽象概念，把工程實際問題更形象地展示給學(xué)生并讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識去分析、解決實際問題，這對高校傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段提出了挑戰(zhàn)。因此，開展研討式授課的教學(xué)模式改革被提上日程。[1，2]
一、研討式教學(xué)改革的指導(dǎo)思想、原則及作用
1.指導(dǎo)思想
根據(jù)“工程熱力學(xué)”課程的內(nèi)容及特點，研討式教學(xué)的指導(dǎo)思想是：以解決問題為中心，通過教師創(chuàng)設(shè)問題情境，學(xué)生按照課程要求在教師的教學(xué)指引下，對具體的熱工理論及實際問題進(jìn)行思考和研究，借助豐富的網(wǎng)絡(luò)資源、必要的實驗及模擬手段，探究其知識的發(fā)生過程、提出解決問題的方法。
2.實施原則
研討式教學(xué)體現(xiàn)的主要教學(xué)原則是學(xué)生主體性原則、啟發(fā)性原則、循序漸進(jìn)原則及和諧性原則。
（1）學(xué)生主體性原則。學(xué)生在研討式教學(xué)模式中成為學(xué)習(xí)行為的主人，始終處于穩(wěn)定的自主地位，在教師的幫助下積極思考，多動手、多分析、多總結(jié)，積極發(fā)掘自己的創(chuàng)造潛力，有意識地占據(jù)課程學(xué)習(xí)的主體地位。
（2）啟發(fā)性原則。教師在研討式教學(xué)模式下以啟發(fā)為主，設(shè)置貼近學(xué)生生活、富有吸引力的情境，提出有思考價值的問題，這要求教師有全面、深刻、獨到的見解，了解學(xué)生原有知識基礎(chǔ)和能力水平，并且有熟練利用現(xiàn)代化手段教學(xué)的能力。[3]如“門窗緊閉房間可否用電冰箱降溫”，據(jù)筆者親身授課經(jīng)歷，這一問題很能吸引學(xué)生的注意力，而且貼近生活。學(xué)生能夠積極思考并能在教師的引導(dǎo)下用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行分析得出結(jié)論。
（3）循序漸進(jìn)原則。教師設(shè)計的問題要由易到難、由簡到繁循序漸進(jìn)地進(jìn)行，便于讓學(xué)生順利進(jìn)入狀態(tài)，從而逐漸調(diào)動其積極性并提高其研討的興趣；另外，由于學(xué)生個體的差異，對設(shè)置問題的接受能力也有所不同，因此，教師也要針對學(xué)生個體的具體情況，對一個問題設(shè)置多個角度、多個層次、多個梯度便于學(xué)生理解，讓學(xué)生由少到多、由個體到班級逐步理解問題。
（4）和諧性原則。研討式教學(xué)過程中，教師通過設(shè)計的問題給學(xué)生指出方向，并適時啟發(fā)學(xué)生思考，而學(xué)生在所設(shè)置的問題情境中要靠自己來解決問題，這種導(dǎo)與演的情境創(chuàng)設(shè)了師生之間、學(xué)生之間相互影響、共同進(jìn)步的環(huán)境，呈現(xiàn)出平等和諧的教學(xué)氛圍。
3.作用
研討式教學(xué)包括對問題的認(rèn)識、分析和解決各方面，主要或完全由學(xué)生自己來做，能夠調(diào)動學(xué)生積極性，開闊其視野，有助于學(xué)生綜合能力的提高。具體作用可分為以下幾點：研討式教學(xué)體現(xiàn)了以學(xué)為本的科學(xué)發(fā)展觀，充分激發(fā)了學(xué)生的主體性；能夠解決“工程熱力學(xué)”理論與實踐脫節(jié)的難題，能有效提高學(xué)生的實踐能力；能夠依托“工程熱力學(xué)”課程設(shè)計，鼓勵學(xué)生獨立思考，著重培養(yǎng)其科研能力和創(chuàng)新精神。
二、研討式教學(xué)改革可行性分析
從課程本身的性質(zhì)和特點來看，研討式教學(xué)方法和手段的改革是可行的。通過教學(xué)過程發(fā)現(xiàn)：學(xué)生能夠通過課程教學(xué)了解和掌握了“工程熱力學(xué)”的相關(guān)知識，但由于課堂及實驗條件的限制，學(xué)生對于抽象概念認(rèn)識模糊、對主要熱工問題的認(rèn)識不深，思路不清晰，解決問題能力十分有限，不少學(xué)生對此課程失去了學(xué)習(xí)興趣。盡管引起該問題的原因很多，但教學(xué)方法和手段的局限是其重要原因。因此，教學(xué)方法和手段的改革十分重要。
“工程熱力學(xué)”的研討式教學(xué)打破講授為主的模式，預(yù)期在教學(xué)過程中結(jié)合實際問題、以互動為主的方式使學(xué)生通過認(rèn)識過程去掌握知識結(jié)構(gòu)，從而掌握“工程熱力學(xué)”的基本概念、理論和計算，并讓其具有對各種“工程熱力學(xué)”問題進(jìn)行初步定性定量評價的能力和分析解決熱工技術(shù)問題的能力。另外，在“工程熱力學(xué)”研討式教學(xué)初見成效后，可將其逐步推廣到“工程流體力學(xué)”、“傳熱學(xué)”等課程中去。
三、研討式教學(xué)改革具體內(nèi)容
開展“工程熱力學(xué)”研討式教學(xué)的具體做法很多，本文擬采從以下幾個方面進(jìn)行分析：
1.常規(guī)教學(xué)為基礎(chǔ)
教師應(yīng)對當(dāng)前典型熱力學(xué)教材進(jìn)行詳細(xì)閱讀，科學(xué)編輯，根據(jù)學(xué)科發(fā)展對課程內(nèi)容進(jìn)行部分更新和調(diào)整，優(yōu)化課程內(nèi)容。在已有的較扎實的“工程熱力學(xué)”課程教案的基礎(chǔ)上，制作與授課專業(yè)相符的具有較高專業(yè)水平的多媒體教學(xué)課件，采用圖、文以及動畫等形式為課程教學(xué)提供多樣化、多視角、立體化的教學(xué)信息空間。[4]
2.實例研討作穿插
教師在課堂講述中適時引入工程和生活中常見的實例，如在講“濕空氣”時，讓學(xué)生思考簡單問題：“為何什么陰雨天曬衣服不易干，而晴天則容易干？”由此展開研討式教學(xué)，通過教師對實例啟發(fā)性的分析，把枯燥的理論變成具體的實際問題，開展課堂討論，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。與此同時，教師啟發(fā)學(xué)生獨立思考，讓學(xué)生以解決問題為目的，完成查資料、討論、分析、提出整改措施、總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)的一體化學(xué)習(xí)過程。
3.熱點問題當(dāng)點綴
教師結(jié)合當(dāng)前的熱工領(lǐng)域的熱點問題，如提高熱機效率、節(jié)能降耗、低碳環(huán)保以及日本核電事故等問題，開展課堂討論調(diào)動學(xué)生積極性，在條件允許的情況下給學(xué)生課后試驗的機會，讓他們在動手過程中更深入地理解問題，或者借助模擬實驗手段，鼓勵學(xué)生多途徑分析解決問題。最后總結(jié)、分析并撰寫小論文。
4.課程本身問題
另外，在學(xué)生逐漸學(xué)會分析、解決、總結(jié)問題的同時，教師也要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分析總結(jié)本門課程的學(xué)習(xí)，把課程本身作為一個問題去對待，學(xué)生要逐漸學(xué)會自己分析總結(jié)重點、難點和規(guī)律等，從宏觀、微觀兩個角度認(rèn)識課程。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的疑點問題，在及時反映給教師的同時，要能夠獨立思考，并通過查資料、分析總結(jié)進(jìn)而消除疑點問題。
通過研討式教學(xué)，學(xué)生養(yǎng)成良好的思考習(xí)慣，從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃拥膶W(xué)習(xí)，從而多角度地體會學(xué)習(xí)的過程。
四、實施方案
1.實時改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容
教師要搜集“工程熱力學(xué)”方面的教材、課件及教學(xué)改革論文，學(xué)習(xí)前人的教改思路和方法，深入分析兄弟院校的“工程熱力學(xué)”課程建設(shè)經(jīng)驗及精品課程，取長補短。在大體保持傳統(tǒng)內(nèi)容及學(xué)時基礎(chǔ)上，對教學(xué)體系和內(nèi)容作進(jìn)一步調(diào)整，適當(dāng)增加與專業(yè)相關(guān)的內(nèi)容，簡化或刪去部分比較陳舊的內(nèi)容。
2.構(gòu)建實例和熱點問題資料集
教師搜集國內(nèi)外“工程熱力學(xué)”相關(guān)實例和典型熱工問題，如針對性地引入日常生活常見的散熱器管片、電冰箱和空調(diào)等生活中常見的電器循環(huán)、節(jié)能減排、低碳環(huán)保等熱點問題，并運用“工程熱力學(xué)”原理對具體熱工過程、設(shè)備及工程熱點問題進(jìn)行深入剖析，形成與課程相配套的實例資料集。結(jié)合構(gòu)建的實例集，增設(shè)課程實例研討環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨立思考的能力。
3.重視交流
教師應(yīng)根據(jù)“工程熱力學(xué)”大綱，明確課程定位，在教學(xué)過程重視與學(xué)生交流，及時了解學(xué)生興趣、理解與接受能力。根據(jù)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的難點及疑點問題，鼓勵學(xué)生根據(jù)所學(xué)有針對地加強相應(yīng)習(xí)題的訓(xùn)練以加深對這些問題的認(rèn)識。
4.習(xí)題訓(xùn)練
教師針對每一章的重點難點，構(gòu)建相應(yīng)題型，通過課題提問形式進(jìn)行課堂講授，并針對性地布置習(xí)題讓學(xué)生進(jìn)行課后復(fù)習(xí)和課前預(yù)習(xí)，使其獨立解決問題，讓其在作業(yè)同時實現(xiàn)對重點難點的及時掌握和有效鞏固。同時，在課后多布置一些和實際生活相關(guān)的或者沒有唯一答案的題目，例如“試分別舉例說明熱力學(xué)第一定律和第二定律對生產(chǎn)活動或日常生活的指導(dǎo)作用”等，通過對這些題目的思考與分析，學(xué)生的綜合思維能力得到了鍛煉，也活躍了學(xué)習(xí)的氣氛。[4]
五、總結(jié)
研討式教學(xué)在“工程熱力學(xué)”課程的應(yīng)用，可以調(diào)動課堂授課的生動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生可以集思考、行動、分析、總結(jié)于一體，有利于學(xué)生認(rèn)知能力的開發(fā)和對教學(xué)內(nèi)容的理解，具體的實施細(xì)節(jié)還有待于在教學(xué)實踐中進(jìn)一步摸索和完善。研討式教學(xué)不僅對“工程熱力學(xué)”教學(xué)改革有積極作用，對其他課程的改革也有借鑒意義。
參考文獻(xiàn)：
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論文摘要：分析《工程熱力學(xué)》的教學(xué)實踐中采用多媒體技術(shù)的必要性，探討多媒體教學(xué)內(nèi)容的選擇、課件的制作、多媒體放映以及多謀體教學(xué)中應(yīng)注意的問題。提出課堂教學(xué)應(yīng)在傳統(tǒng)教學(xué)方式的基礎(chǔ)上合理地應(yīng)用多媒體技術(shù)，提高教學(xué)質(zhì)量。
工程熱力學(xué)是熱能與動力工程專業(yè)和建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，同時也是油氣儲運工程、化工機械過程與裝備和石油加工等專業(yè)的選修課。它是一門從工程實際出發(fā)來論述熱能與機械能相互轉(zhuǎn)換規(guī)律及其應(yīng)用的基礎(chǔ)性課程。課程的特點是理論性強、概念抽象、公式圖表繁多、熱力過程變化復(fù)雜以及熱力循環(huán)的表示和分析困難。
多媒體技術(shù)是文本、圖像、動畫、聲音等運載信息的媒體結(jié)合體，以圖文并茂的形式為工程熱力學(xué)教學(xué)提供了多樣化、多視角、立體化的教學(xué)信息空間。在工程熱力學(xué)的課堂教學(xué)中，合理、適當(dāng)?shù)牟捎枚嗝襟w技術(shù)，不僅充實了教學(xué)內(nèi)容，而且使課堂教學(xué)更加生動形象，提高了教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)效果良好吼
一、多媒體教學(xué)的必要性
工程熱力學(xué)課程的基本理論應(yīng)用部分涉及許多圖片、圖形，內(nèi)容圍繞工作原理圖、系統(tǒng)循環(huán)圖展開，傳統(tǒng)的板書教學(xué)需占大量的課堂時間手工繪制，效果不太理想，如果利用計算機制作成多媒體課件，集光、形、色于一體，形象直觀、內(nèi)容生動，可以使視覺和聽覺同時發(fā)揮作用，增加課堂授課的生動性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，有利于學(xué)生認(rèn)知能力的開發(fā)和對教學(xué)內(nèi)容的理解。
〔一)及時更新教學(xué)內(nèi)容。多媒體輔助教學(xué)，可以節(jié)約板書時間，有效地拓寬教學(xué)空間，在有限的時間內(nèi)提供更多信息量，使教師有更多的時間進(jìn)行重點、難點知識的講解?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，日新月異，而部分教材內(nèi)容不可能及時更新，在課件制作中可補充大量最新技術(shù)資料，不僅解決教材內(nèi)容相對滯后的問題，而且可引薦專業(yè)發(fā)展的前沿信息，拓展學(xué)生的視野。
(二)完善傳統(tǒng)教學(xué)手段。多媒體將傳統(tǒng)教學(xué)手段難以表達(dá)的內(nèi)容和難以觀察到的微觀熱現(xiàn)象通過文字、圖像、聲音和動畫等形式生動的表現(xiàn)出來，加深了學(xué)生對知識的理解，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動能動性。另外多媒體可通過字體的縮放、顏色的變化或明暗交替以及動態(tài)出現(xiàn)等方式來強調(diào)重點，使學(xué)生印象深刻，更容易記住這些知識點。
(三)增強學(xué)生感性認(rèn)識。工程熱力學(xué)中有許多抽象的概念和過程，如孤立系統(tǒng)、平衡狀態(tài)、壓縮過程、水蒸汽定壓發(fā)生過程等。僅通過書本上的概念和簡單的插圖來講述或通過學(xué)生的想象來理解、掌握這些知識點是非常困難的，而借助多媒體技術(shù)就能使這些問題迎刃而解。多媒體課件支持FLASH動畫}WMV，AVI視頻等播放插件。如在講解內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)和原理時，采用FLASH制作簡單的動畫來演示汽車內(nèi)燃機的工作過程，學(xué)生在動畫中能非常直觀地看到內(nèi)燃機的吸氣、壓縮、燃燒和排氣，再配合P-V圖畫出熱力過程，看起來一目了然，有利于學(xué)生對過程的理解和掌握，進(jìn)而分析不同的壓縮過程所需功耗的不同。同時結(jié)合一些有趣的思考題。如:為何給球打氣時用濕布裹住氣筒外壁能節(jié)省體力?汽車油門是控制油量還是空氣量?這樣既能有效鞏固壓縮機省功原理，又與現(xiàn)實生活緊密聯(lián)系，極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、多媒體教學(xué)內(nèi)容的選擇
國內(nèi)各類院校能源動力類專業(yè)基本都開設(shè)了工程熱力學(xué)課程，但可供課程使用的優(yōu)良教材數(shù)量有限，且教材更新較慢，特別是工程背景和應(yīng)用方面的知識較為匾乏。為此，首先應(yīng)根據(jù)各高校學(xué)科專業(yè)特色，選擇合適的教材和參考書，為多媒體課件制作提供最基本的知識體系保障。其次各專業(yè)知識是相通的，但側(cè)重點不一樣，應(yīng)補充介紹同一概念在不同工程運用背景下的區(qū)別和聯(lián)系，讓學(xué)生能更好的理解基本概念做到融會貫通。比如，熱力學(xué)能是工質(zhì)的內(nèi)部儲存能，是溫度和比容的函數(shù)。工程流體力學(xué)課程中，認(rèn)為液體流動中溫度和比容為常數(shù)，所以熱力學(xué)能不變，研究中可以忽略。而工程熱力學(xué)研究中，熱力學(xué)能是重要的狀態(tài)參數(shù)，不能忽略其變化。最后要結(jié)合專業(yè)特色，拓展工程實踐知識，開展相關(guān)工程應(yīng)用專題講座，避免計算時出現(xiàn)手提吹風(fēng)機功率在60KW以上，甚至達(dá)363KW，而汽輪機噴管出口速度只有十幾米每秒的低級常識性錯誤。
三、多媒體課件制作應(yīng)注意的問題
多媒體電子教案存在直觀、形象、生動、圖形圖像功能強大、易于展示最新科研成果、教學(xué)信息量大、學(xué)生易于復(fù)習(xí)等優(yōu)點，但同時存在單幅信息量少、幅間信息不連貫、前后呼應(yīng)不夠、學(xué)生思維不易跟上等問題。在制作時應(yīng)該揚長避短處理好以下幾點問題。
(一)多媒體模板的制作。多媒體課件需合理照顧章節(jié)間的關(guān)系，但每張幻燈片的空間有限，難以有效發(fā)揮“標(biāo)題”和“正文”的相互呼應(yīng)。合理制作多媒體模板，是增加課件內(nèi)容邏輯性和關(guān)聯(lián)性的重要保證。為此，應(yīng)根據(jù)教學(xué)大綱內(nèi)容制作本章節(jié)教學(xué)內(nèi)容的主題目錄，教學(xué)時采用超鏈接的方式打開。其次建議每張幻燈片分成三個區(qū)域:標(biāo)題區(qū)、正文區(qū)和腳注區(qū)，并用橫線嚴(yán)格區(qū)分，做成統(tǒng)一的模板。在標(biāo)題區(qū)右上角，角注本章標(biāo)題，而在標(biāo)題區(qū)中央插人本節(jié)標(biāo)題。正文第一行插入本節(jié)幻燈片主要內(nèi)容標(biāo)題，與正文呼應(yīng)，使信息盡量連貫。腳注區(qū)可插人授課日期，頁碼等輔助信息，保證每頁幻燈片的完整性。最后，應(yīng)制作復(fù)習(xí)提綱，與首頁主題目錄提綱和正文重點內(nèi)容呼應(yīng)。
(二)文字內(nèi)容的確定。工程熱力學(xué)作為一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，基本概念、基本原理、基本方法是要求學(xué)生掌握的重點，需要通過大量的文字來進(jìn)行表述，因而課件上的文字內(nèi)容不可避免要占有較大篇幅。需要特別注意的是切忌將大量教材內(nèi)容原文照搬到課件上，授課時照本宣科。文字內(nèi)容的確定必須經(jīng)過反復(fù)推敲、歸納和總結(jié)，將核心內(nèi)容提煉出來，完整的表述則通過授課或與同學(xué)之間的討論來完善。古人云:文章千古事，得失寸心知?；脽羝谱饕彩且粯?，一定要精益求精。建議每張幻燈片不超過四段文字，每段文字不超過兩行。在需要特別強調(diào)的地方如前提條件和重要結(jié)論要點，用特殊強化處理標(biāo)注，如PPT自帶的紅色五角星符號。當(dāng)然對于課程中一些經(jīng)典的概念和原理如孤立系統(tǒng)嫡增原理等建議給出原文，讓學(xué)生根據(jù)自己的理解提煉或用自己的言語表述，以加強對概念或原理的理解，同時培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。
(三)圖像的選擇與處理。多媒體課件的優(yōu)勢就是圖片功能強大，需要充分發(fā)揮。應(yīng)選擇既反映工程實際又具有較高清晰度和對比度的優(yōu)良圖片，這樣才不會出現(xiàn)投影放大后的圖像失真的問題，這一點需嚴(yán)格遵循寧缺勿濫的原則。對于原理性圖，如果直接采用軟件從書本上復(fù)制粘貼由于涉及圖像格式轉(zhuǎn)化會導(dǎo)致圖像像素丟失，圖像失真，建議利用PPT自帶的畫圖工具繪制，這樣既可以對圖像中各類曲線實現(xiàn)不同顏色、線條標(biāo)記，又可以在播放時實現(xiàn)分層逐級播放。另外結(jié)合PPT動畫播放功能里的“擦除”效果，可實現(xiàn)曲線的動態(tài)繪制過程，利于學(xué)生理解和掌握熱力過程曲線。比如，理想氣體幾種基本熱力過程在P-V圖上同時出現(xiàn)時曲線煩亂，各區(qū)間物理意義復(fù)雜易混淆。采用上述方法可以得到很好的解決。
(四)多媒體課件的放映。在課件放映時，文字的出現(xiàn)應(yīng)設(shè)為逐行或逐字播放，讓學(xué)生有時間記筆記和思考，不宜像放電影一樣整屏播出，此時內(nèi)容繁多，眉毛連著胡子，學(xué)生分不清主次，很容易走神，更談不上理解和掌握。
作者的體會是應(yīng)根據(jù)講解的思路和過程，逐級播放。特別是涉及公式推導(dǎo)時，應(yīng)模擬黑板推導(dǎo)的過程，逐步或分塊出現(xiàn)。當(dāng)然，這也會造成教師頻繁使用電腦，影響教師講解和學(xué)生思考的連貫性。建議使用多功能激光筆，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制幻燈片播放。這樣教師一方面不用局限于講臺上，活動空間得到大大解放，另一方面也可以到講臺下加強與學(xué)生的近距離互動討論，有效維護(hù)課堂記錄。
四、多媒體教學(xué)中需注意的問題
效果優(yōu)良的多媒體教學(xué)也存在學(xué)生視覺疲勞問題，這與黑板教學(xué)相比是一個固有缺陷。據(jù)贛南醫(yī)學(xué)院的一份調(diào)查數(shù)據(jù)顯示。大學(xué)生在課堂上被多媒體教學(xué)光照時間太長，學(xué)生連續(xù)2個課時接受多媒體教學(xué)，約22%產(chǎn)生輕度視覺疲勞，連續(xù)4個課時，輕度視覺疲勞則高達(dá)61%。可見，培養(yǎng)一支高素質(zhì)多媒體教學(xué)課件制作隊伍，是消除學(xué)生視覺疲勞和提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。積極參加多媒體教學(xué)課件制作學(xué)習(xí)班，學(xué)習(xí)適用于大學(xué)生最佳課件制作視覺效果的理論與方法，制定多媒體教學(xué)課件制作視覺審美的基本要素、基本規(guī)范和基本參數(shù)。
同時多媒體授課時光線較暗，如果課堂授課時教師只是點點鼠標(biāo)，學(xué)生瞪大雙眼看，相互之間缺乏交流，學(xué)生容易昏昏欲睡。因此教師不能只站在講臺前一字不差地朗讀講課，應(yīng)當(dāng)隨時觀察學(xué)生聽課的精神狀態(tài)，適當(dāng)?shù)刈叩狡聊磺爸更c內(nèi)容，或者豐富教師自身的面部表情和肢體語言，利用提問、現(xiàn)場討論等互動交流以活躍課堂氣氛與調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。
此外，使用多媒體教學(xué)的同時要合理的利用板書。聲像俱佳的課件相比于傳統(tǒng)的板書，雖然能夠給學(xué)生更直觀的感受，但稍縱即逝的課件來得快，去得也快，很難給學(xué)生留下深刻印象。對于一些重要的公式和圖表，要結(jié)合板書推導(dǎo)和繪制。板書是課堂教學(xué)的重要輔助手段。
關(guān)鍵詞：熱力學(xué)與統(tǒng)計物理 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 考核方式 材料物理專業(yè)
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(tuán)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.
[2] 汪志誠.熱力學(xué)?統(tǒng)計物理[M].北京：高等教育出版社，2010.
熱經(jīng)濟學(xué)起源與20世紀(jì)50年代末期，創(chuàng)始人為美國的Tribus。他在其指導(dǎo)的博士論文“能量系統(tǒng)的火用分析”中,第一次將經(jīng)濟因素引入到了火用分析之中,并首次提出了通過系統(tǒng)逐個尋優(yōu)達(dá)到全局最優(yōu)的目的。到20世紀(jì)60年代中期,熱經(jīng)濟學(xué)初步有了完善的體系，并被學(xué)術(shù)界命名為thermo-economics。Tribus的學(xué)生R.Evans還發(fā)表了熱經(jīng)濟學(xué)孤立化原理的數(shù)學(xué)論證。隨后，美國的另一學(xué)派代表人物R.Gaggioli，他以代數(shù)為主要數(shù)學(xué)計算模式，進(jìn)而發(fā)展了代數(shù)模式的熱經(jīng)濟學(xué)。德國的Beyer，結(jié)構(gòu)系數(shù)模式經(jīng)濟學(xué)發(fā)展為符號經(jīng)濟學(xué)，也稱矩陣模式熱經(jīng)濟學(xué)（因為西方國家習(xí)慣稱矩陣為符號），矩陣模式代表了熱經(jīng)濟學(xué)的成熟階段。到了1995年,王加璇等科學(xué)工作者開始在我國推行國際上各種流派的火用經(jīng)濟學(xué)的先進(jìn)理論。部分學(xué)者根據(jù)我國的具體國情對其研究應(yīng)用,并且已經(jīng)取得了一定的成就，逐漸形成了各自的流派。
2熱經(jīng)濟學(xué)的原理與優(yōu)勢
目前存在的能量評價方法包括以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)的能量分析法。這種分析法雖然操作簡單，且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，但評價值側(cè)重于“量”而沒有評價“質(zhì)”。另一種是以熱力學(xué)第一定律和第二定律和火用平衡理論為框架的火用分析法。這種方法在對能量系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析優(yōu)化的時候，得出的結(jié)果往往無法顧及經(jīng)濟因素。目前最為科學(xué)全面的分析是法是本文研究的將熱力學(xué)分析與經(jīng)濟因素綜合分析的熱經(jīng)濟學(xué)分析法也稱火用經(jīng)濟學(xué)分析法。這種方法結(jié)合了工程經(jīng)濟學(xué)、系統(tǒng)工程、最優(yōu)化技術(shù)以及決策理論等基本思想，兼顧能量使用的“量”與“質(zhì)”，并將系統(tǒng)的火用流價格數(shù)據(jù)化，能夠評估兼顧能量使用效率與經(jīng)濟價值的綜合結(jié)果，這種分析法在復(fù)雜的工程分析、診斷、優(yōu)化、改進(jìn)中，都有重大作用，技術(shù)優(yōu)勢非常明顯。熱經(jīng)濟學(xué)的分析能夠全面輔助系統(tǒng)的優(yōu)化，它的基本原理是在進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化時，確定考慮的變量及變量之間的關(guān)系，然后選擇約束條件和決策變量，最后用數(shù)學(xué)手段描述出目標(biāo)函數(shù)與約束方程，進(jìn)行求解。求解答案能夠?qū)椖吭O(shè)計提供重要參考資料，包括對可行方案的選擇、對改進(jìn)措施的評價、對成本的真實計算以及單元系統(tǒng)的維護(hù)與更替。
3熱經(jīng)濟學(xué)的應(yīng)用
熱經(jīng)濟學(xué)是分析現(xiàn)代工程系統(tǒng)中一切與能力相關(guān)的系統(tǒng)的熱力學(xué)方法，一般來說，從原則上區(qū)分，可以分為兩大類方法，一是在卡諾和克勞修斯研究框架中，利用系統(tǒng)能平衡概念分析的系統(tǒng)各項技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)的完善程度，通過把被研究系統(tǒng)與卡諾循環(huán)理想循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行對比，從它們之間的接近的程度判定系統(tǒng)的完善程度。二是以吉布斯理論為框架，采取熱力學(xué)勢概念的分析方法，分析系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換過程，以熱力學(xué)勢為分析重點，進(jìn)而分析各種形式之下功的數(shù)值。從這一原理出發(fā)，我們可以評估被分析系統(tǒng)任意一點上的物流與能流所做功的性能。這一點能夠無視系統(tǒng)的機構(gòu)復(fù)雜程度而直接對系統(tǒng)性能進(jìn)行評估，所以，我們可以充分利用這一方法的特點，分析得到需要的全部信息。這種方法，首先在化學(xué)熱力學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，而其他領(lǐng)域一般仍沿用第一類方法。在我國熱經(jīng)濟學(xué)分析法被引入到熱力系統(tǒng)，我國學(xué)者首先主要通過概念模型來分析熱力系統(tǒng)，并實際通過繪制結(jié)構(gòu)圖對實際操作進(jìn)行了指導(dǎo)，熱經(jīng)濟學(xué)理論并且被用于分析復(fù)雜的能量體系，模擬故障診斷，并用于計算成本。在系統(tǒng)的優(yōu)化方面，熱經(jīng)濟學(xué)被用于對系統(tǒng)進(jìn)行分析，分析的內(nèi)容包括燃料、產(chǎn)品流的成本，和最紅產(chǎn)品的形成過程，在此過程中，通過計算編輯火用成本的變化能夠建立能量損耗分析模型，實現(xiàn)了在線診斷系統(tǒng)性能的目標(biāo)，隨后熱經(jīng)濟學(xué)概念引入到火電機組，建立了加熱器故障診斷指標(biāo)的通用數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)了加熱器故障診斷的可能性。還有學(xué)者通過研究火用流的計價和費用分配問題，對把輸入的火用流進(jìn)行拆分,提出了基于能級相近最大化相供的火用流計價策略，并將此原理應(yīng)用于熱電聯(lián)產(chǎn)熱力系統(tǒng)之中。生態(tài)系統(tǒng)的求解問題通常會遇到非線性問題和Lyapounov含義的穩(wěn)定問題，對這類問題進(jìn)行求解，必須使用微分幾何與張量代數(shù)、步驟較為繁瑣，且這些方法難度較大。再忽略精度細(xì)微誤差的前提之下，我們可以使用網(wǎng)絡(luò)熱力學(xué)方法去求解，網(wǎng)絡(luò)熱力學(xué)分析法是近年來發(fā)展并逐漸成熟的計算方法，雖然目前仍有待完善，但是前景光明。
4結(jié)語
1熱經(jīng)濟學(xué)的發(fā)展歷程概述
熱經(jīng)濟學(xué)起源與20世紀(jì)50年代末期，創(chuàng)始人為美國的Tribes。他在其指導(dǎo)的博士論文能量系統(tǒng)的火用分析中，第一次將經(jīng)濟因素引入到了火用分析之中，并首次提出了通過系統(tǒng)逐個尋優(yōu)達(dá)到全局最優(yōu)的目的。到20世紀(jì)60年代中期，熱經(jīng)濟學(xué)初步有了完善的體系，并被學(xué)術(shù)界命名為thermo-economics。
Tribes的學(xué)生Revamps還發(fā)表了熱經(jīng)濟學(xué)孤立化原理的數(shù)學(xué)論證。隨后，美國的另一學(xué)派代表人物R.Gaggioli，他以代數(shù)為主要數(shù)學(xué)計算模式，進(jìn)而發(fā)展了代數(shù)模式的熱經(jīng)濟學(xué)。德國的Beyer，結(jié)構(gòu)系數(shù)模式經(jīng)濟學(xué)發(fā)展為符號經(jīng)濟學(xué)，也稱知陣模式熱經(jīng)濟學(xué)(因為西方國家習(xí)慣稱知陣為符號)，知陣模式代表了熱經(jīng)濟學(xué)的成熟階段。
到了1995年，王加漩等科學(xué)工作者開始在我國推行國際上各種流派的火用經(jīng)濟學(xué)的先進(jìn)理論。部分學(xué)者根據(jù)我國的具體國情對其研究應(yīng)用，并且已經(jīng)取得了一定的成就，逐漸形成了各自的流派。
2熱經(jīng)濟學(xué)的原理與優(yōu)勢
目前存在的能量評價方法包括以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)的能量分析法。這種分析法雖然操作簡單，且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，但評價值側(cè)重于量而沒有評價質(zhì)。另一種是以熱力學(xué)第一定律和第二定律和火用平衡理論為框架的火用分析法。這種方法在對能量系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析優(yōu)化的時候，得出的結(jié)果往往無法顧及經(jīng)濟因素。目前最為科學(xué)全面的分析是法是本文研究的將熱力學(xué)分析與經(jīng)濟因素綜合分析的熱經(jīng)濟學(xué)分析法也稱火用經(jīng)濟學(xué)分析法。這種方法結(jié)合了工程經(jīng)濟學(xué)、系統(tǒng)工程、最優(yōu)化技術(shù)以及決策理論等基本思想，兼顧能量使用的量與質(zhì)，并將系統(tǒng)的火用流價格數(shù)據(jù)化，能夠評估兼顧能量使用效率與經(jīng)濟價值的綜合結(jié)果，這種分析法在復(fù)雜的工程分析、診斷、優(yōu)化、改進(jìn)中，都有重大作用，技術(shù)優(yōu)勢非常明顯。
熱經(jīng)濟學(xué)的分析能夠全面輔助系統(tǒng)的優(yōu)化，它的基本原理是在進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化時，確定考慮的變量及變量之間的關(guān)系，然后選擇約束條件和決策變量，最后用數(shù)學(xué)手段描述出目標(biāo)函數(shù)與約束方程，進(jìn)行求解。求解答案能夠?qū)椖吭O(shè)計提供重要參考資料，包括對可行方案的選擇、對改進(jìn)措施的評價、對成本的真實計算以及單元系統(tǒng)的維護(hù)與更替。
3熱經(jīng)濟學(xué)的應(yīng)用
熱經(jīng)濟學(xué)是分析現(xiàn)代工程系統(tǒng)中一切與能力相關(guān)的系統(tǒng)的熱力學(xué)方法，一般來說，從原則上區(qū)分，可以分為兩大類方法，一是在卡諾和克勞修斯研究框架中，利用系統(tǒng)能平衡概念分析的系統(tǒng)各項技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)的完善程度，通過把被研究系統(tǒng)與卡諾循環(huán)理想循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行對比，從它們之間的接近的程度判定系統(tǒng)的完善程度。
二是以吉布斯理論為框架，采取熱力學(xué)勢概念的分析方法，分析系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換過程，以熱力學(xué)勢為分析重點，進(jìn)而分析各種形式之下功的數(shù)值。從這一原理出發(fā)，我們可以評估被分析系統(tǒng)任意一點上的物流與能流所做功的性能。這一點能夠無視系統(tǒng)的機構(gòu)復(fù)雜程度而直接對系統(tǒng)性能進(jìn)行評估，所以，我們可以充分利用這一方法的特點，分析得到需要的全部信息。這種方法，首先在化學(xué)熱力學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，而其他領(lǐng)域一般仍沿用第一類方法。
在我國熱經(jīng)濟學(xué)分析法被引入到熱力系統(tǒng)，我國學(xué)者首先主要通過概念模型來分析熱力系統(tǒng)，并實際通過繪制結(jié)構(gòu)圖對實際操作進(jìn)行了指導(dǎo)，熱經(jīng)濟學(xué)理論并且被用于分析復(fù)雜的能量體系，模擬故障診斷，并用于計算成本。
在系統(tǒng)的優(yōu)化方面，熱經(jīng)濟學(xué)被用于對系統(tǒng)進(jìn)行分析，分析的內(nèi)容包括燃料、產(chǎn)品流的成本，和最紅產(chǎn)品的形成過程，在此過程中，通過計算編輯火用成本的變化能夠建立能量損耗分析模型，實現(xiàn)了在線診斷系統(tǒng)性能的目標(biāo)，隨后熱經(jīng)濟學(xué)概念引入到火電機組，建立了加熱器故障診斷指標(biāo)的通用數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)了加熱器故障診斷的可能性。還有學(xué)者通過研究火用流的計價和費用分配問題，對把輸入的火用流進(jìn)行拆分，提出了基于能級相近最大化相供的火用流計價策略，并將此原理應(yīng)用于熱電聯(lián)產(chǎn)熱力系統(tǒng)之中。
生態(tài)系統(tǒng)的求解問題通常會遇到非線性問題和含義的穩(wěn)定問題，對這類問題進(jìn)行求解，必須使用微分幾何與張量代數(shù)、步驟較為繁瑣，且這些方法難度較大。再忽略精度細(xì)微誤差的前提之下，我們可以使用網(wǎng)絡(luò)熱力學(xué)方法去求解，網(wǎng)絡(luò)熱力學(xué)分析法是近年來發(fā)展并逐漸成熟的計算方法，雖然目前仍有待完善，但是前景光明。
的平衡態(tài)，則我在研究時沒有能夠?qū)懗龃罅康臄?shù)學(xué)推理，更多的是邏輯分析，而且依賴已知的物理事
實。也許是我的水平不足，希望讀者加以補充。
關(guān)于實驗問題，理論有它的獨立性，不會依附于實驗。比如，狄拉克的磁的單極子理論，現(xiàn)在人
們沒有人證實它。愛因斯坦在1905年發(fā)表的3篇論文，都是在以后幾年才證實。我的思想只要內(nèi)在邏
輯比原來好系就行。讀者中間一定有實驗物理學(xué)家，他們可以完成這項有意義的工作，并且可以設(shè)想
理論對人們的生產(chǎn)生活有什么影響。
作者：周伯利
題目：熱力學(xué)第二定理的運用
提要:由于熱力學(xué)第二定理存在局域性要求,在運用到存在遠(yuǎn)程相互作用(這里主要討論電磁相互作用)的體系
時就會發(fā)生問題。（如果不存在遠(yuǎn)程相互作用，熱力學(xué)第二定理是適用的。）
主題詞：局域性 遠(yuǎn)程相互作用
1 理論邏輯部分
1。1兩杯水里的熱力學(xué)
> 熱力學(xué)第二定理有許多表述,根據(jù)我的學(xué)習(xí)體會,描述為;孤立體系的熱運動總是向著熵增的方向發(fā)展,并達(dá)
到熵極大,(穩(wěn)定的平衡態(tài))
> 熱力學(xué)第二定理包含有兩個內(nèi)容:1,時間之箭的方向 2,時間之箭的目標(biāo)
> 熱力學(xué)第二定理對研究對象有個限制:孤立體系。下面的一個孤立體系，但是，熱力學(xué)第二定理在運用上
卻存在問題：> 桌面上有兩杯水A B，水里懸浮有大量的電荷，外界對它們沒有作用，可以把它們整體看
作孤立體系，由熱力學(xué)第二定理得，體系應(yīng)該有一個穩(wěn)定的平衡態(tài)。我們從部分看：比如A，它受到B的
電作用，不能視為孤立體系，它有沒有穩(wěn)定態(tài)，就很成問題。同樣B也是如此。同一研究對象，可能存在
不同研究結(jié)果，只能說明理論對于這樣的研究對象存在先天不足。
> 這一體系有沒有穩(wěn)定態(tài)，得有物理方程確定，物理方程應(yīng)該包含熱和電
> 1 泊松方程
> 2 波爾茲曼方程 p=A*exp（qu/kT）
>求解方程是困難的，它是非線型的，從直覺上講，有解的可能性小。
1。2普朗克熵理論的研究
下面是熵和熱力學(xué)幾率的關(guān)系的推導(dǎo)：普郎克發(fā)現(xiàn)孤立體系的熵和熱力學(xué)幾率存在單調(diào)的變化，猜測熵和熱
力學(xué)幾率存在如下關(guān)系：
S=f（W）
設(shè)體系有獨立的兩部分，
S---------體系總熵 S1-------1部分的熵
S2-------2部分的熵 W-------總幾率
W1-----1部分的幾率 W2-----2部分的幾率
設(shè)S=S1+S2=f（W）
S1=f（W1）
S2=f（W2）
W=W1*W2---------（1）
通過微積分運算，得到
S=k*In（W）----------（2）（參閱王竹溪<統(tǒng)計物理學(xué)導(dǎo)論>第2版）
如果體系由無限獨立部分組成，則S=S1+S2+S3+。。。。Sn+。。 Si是局域熵?zé)崃W(xué)第
二定理表示為：S1=S1max S2=S2max。。。。。（3）
以上推倒體現(xiàn)了熱力學(xué)明顯的局域性，也暴露了這種性質(zhì)的力學(xué)本質(zhì)：要求每個局域的
獨立性，如果不獨立，則
W=W1*W2---------（1）
不成立，則普朗克的推導(dǎo)就有漏洞，
實際上，世界上存在破壞這種局域獨立性的現(xiàn)象，比如桌面上有兩杯水，（可以看作總體系的兩個部分，部
分的劃分是任意的）水里懸浮有大量電荷，兩杯水之間存在遠(yuǎn)程相互作用，獨立性就沒有意義，普朗克的熵
理論不能適用于這樣的研究對象。
普朗克的熵理論的背景是熱力學(xué)第二定理，普朗克提出
S=f（w）
原因為：孤立體系的熱運動總是朝著熵增的方向發(fā)展，而熱力學(xué)幾率也是在增加，現(xiàn)在的體系不適用于普朗
克的理論，則也會不適用于熱力學(xué)第二定理，我們知道，熱力學(xué)第二定理要求平衡態(tài)的出現(xiàn)，平衡態(tài)的表示
為S1=S1max S2=S2max
這個體系中的局域獨立性已經(jīng)破壞，S1，S2沒有意義。
1。3條件概率的研究
在電磁遠(yuǎn)程相互作用的體系不能用熱力學(xué)第二定理說明。其中最明顯的是整體幾率與部分幾率的關(guān)系：
W=W1*W2
不成立，從而普郎克的熵與幾率的推導(dǎo)存在矛盾。
概率論中提供了一種叫條件概率的東西來說明兩個幾率事件的相互作用。比如；
明天下雨的概率是0.2,晴天的概率為0.8。如果是雨天，爬山的人占0.3,如果是晴天，爬山的人占0.7。那么
明天有百分之幾的人要爬山呢
p=0.2*0.3+0.8*0.7=0.62
天氣情況對人的出行有作用，但是人的出行對天氣的幾率是沒有影響的，條件的幾率是相對穩(wěn)定的。如果人
的出行對天氣變化有影響，你可以想象一下幾率會是怎樣？而我們要研究的熱力學(xué)幾率就是相互的。上面的
兩杯帶電水存在相互作用，狀態(tài)之間的影響不是單向的。我們已經(jīng)可以體會到其中的味道了
下面作一系簡化計算：
設(shè)想體系1（杯子1）只存在兩個狀態(tài)A B 。體系2（杯子2）存在兩個狀態(tài)C，D。
兩個體系的存在相互作用。我們讓體系1處于A狀態(tài)，體系1激發(fā)的場
會影響2。C，D的幾率(幾率的設(shè)定只有數(shù)學(xué)意義。即滿足0.2+0.8=1)
P(c)|A=0.2
P(d)|A=0.8
同樣有
P(c)|B=0.3 P(d)|B=0.7
P(a)|C=0.4 P(b)|C=0.6
P(a)|D=0.5 P(b)|D=0.5
那么ABCD四個狀態(tài)的幾率為多少。我們社Xa，Xb，Xc，Xd，就有
0.4*Xc+0.5*Xd=Xa
0.6*Xc+0.5*Xd=Xb
0.2*Xa+0.3*Xb=Xc
0.8*Xa+0.7*Xb=Xd
化解得到
Xa+Xb=1
Xc+Xd=1
幾率不可求出。
你可以設(shè)想有許多的電子，狀態(tài)有很多，可以將體系分為很多部分，分析出的結(jié)論是一樣的。
數(shù)學(xué)具有數(shù)學(xué)邏輯的自由性，顯然可以包含熱力學(xué)幾率的具體情況。
2。 具體的列子
2。1 靜電平衡的研究
電荷在導(dǎo)體表面分布不均，到底會不會產(chǎn)生擴散呢？
有位老師說：不會，擴散只適用于中性的物質(zhì)，對電荷是不適用的，因為電荷受到強大的電場力的作用。另
外他說，導(dǎo)體上的電荷分布滿足最可幾率分布（熱平衡分布）。
我認(rèn)為：1，擴散定理并沒有強調(diào)它不適用于電荷，它的提法破壞了物理定理的普遍性； 2，電荷所受的電
場力垂直于導(dǎo)體表面，而電荷分布濃度梯度沿導(dǎo)體表面存在，顯然電場力不會影響沿表面的擴散。3，我讀
過熱力學(xué)方面的著作，我沒有看到過有關(guān)用統(tǒng)計力學(xué)方法推倒靜電平衡電荷分布的，熱力學(xué)統(tǒng)計理論發(fā)展
了100多年，熱學(xué)家沒有去研究經(jīng)常的事實，是一種疏忽吧。
如果用熱力學(xué)的統(tǒng)計理論去推導(dǎo)靜電平衡電荷分布，必然電荷分布是溫度的函數(shù)，因為統(tǒng)計力學(xué)的形式為：
p=A*exp（-E/kT）
統(tǒng)計出的結(jié)論與溫度大大有關(guān)。事實并不如此，只能表明靜電平衡事實不能滿足平衡態(tài)的統(tǒng)計理論，他不可
能達(dá)到熱平衡態(tài) 。
在我看來，電荷是可以擴散的，擴散會影響電荷分布，擴散隨溫度的升高而變大，則30度的電荷分布與50度
的不同，而等勢分布是唯一的，不能適應(yīng)溫度的變化，所以帶電的導(dǎo)體上必然存在電勢差；另一方面，單單
存在擴散電流必然導(dǎo)致電荷均勻分布，事實并不如此，證明存在一種矛盾的運動，帶電的導(dǎo)體上存在電勢差，
電勢差引起傳導(dǎo)電流可以與之“平衡” 。一般情況下，導(dǎo)體所帶電荷相比于導(dǎo)體自身的正負(fù)電荷來說是太少
了。引起的電勢差太小。等勢之說只具有工程意義，不具有理論意義。靜電平衡的電荷分布是一個未知數(shù)
進(jìn)一步分析擴散存在表面，擴散的方向必然與電場力的方向相反（電勢差引起傳導(dǎo)電流可以與之“平衡”）
則電荷的動能會減少，溫度降低，電勢差不會只存在于表面，導(dǎo)體的內(nèi)部存在傳導(dǎo)電流（歐姆電流），溫度
會上升。
讀者聽了一定會覺得太難令人置信，但是我們在前面已經(jīng)說明了那么多的理論邏輯的問題，注意這里的導(dǎo)體
表面電荷存在遠(yuǎn)程相互作用，帶電導(dǎo)體不會達(dá)到熱平衡。
我們應(yīng)該相信理論所確信的東西是真實的?，F(xiàn)在所應(yīng)該作的應(yīng)該是實驗證明。
2。2電荷布郎運動對導(dǎo)體的影響
圖中容器內(nèi)帶電塵埃q，帶電塵埃在空氣中做布郎運動。容器附近有一導(dǎo)體。
導(dǎo)體處在激發(fā)的電場中，會發(fā)生靜電感應(yīng)，q的位置不斷變化，靜電感應(yīng)（感應(yīng)電流）不能停止。感應(yīng)電荷分
布不可確定。實際上，空間的電場是在不斷的變化，由前面的結(jié)論可知，這一體系不存在穩(wěn)定態(tài)。
有兩點與現(xiàn)有熱力學(xué)不符：1感應(yīng)電荷分布不可確定，意味著導(dǎo)體的宏觀表現(xiàn)不是唯一的，現(xiàn)有熱力學(xué)認(rèn)為：
孤立體系的平衡態(tài)的宏觀表現(xiàn)是唯一的，（容器，導(dǎo)體，q組成孤立體系）；2感應(yīng)電流的本質(zhì)是傳導(dǎo)電流，
會產(chǎn)生熱量，導(dǎo)體溫升，能量來自于的布郎運動，容器溫降，布郎運動不會停止，這種單向能量輸送不會停
止，不需要溫差的先決條件
---------------------
> |...................|
> |.........+.........| 容器
> |...................|
> |___________________|
> ..**************
> ****************** 導(dǎo)體
> ..**************
2。3為什么不能將熱力學(xué)第二定理簡單應(yīng)用到宇宙，
19世紀(jì)，克勞修思將熱力學(xué)第二定理運用到宇宙上，得出宇宙最終會達(dá)到熱寂的狀態(tài)。事實并不如此，宇宙
的有序運動沒有減少的跡象。我們的課本上說，不能將有限時空中的規(guī)律運用到無限時空中，為什么不能，
書本沒有說明。有的作者甚至說熱寂說是唯心論，這西都沒有用物理學(xué)自身的邏輯去說明問題，下面我將分
析熱力學(xué)第二定理的局限性來說明這個問題。
