教学方法与教学手段（举例说明本课程在教学过程中应用的教学理念、使用各种教学方法的目的及实施过程和实施效果；相应的上课学生规模；信息技术手段在教学中的应用及效果；教学方法、作业、考试等方面的教改举措）
教学方法的改进是课程教学改革的重要方面，是提高学生学习兴趣的主要措施，也是提高教学质量的主要手段。本课程在教学过程中对教学方法进行了多方面的改革，教学改革的目的是“以热学课程为依托，以提高能力为目标”。我们在教学中除了原来主要使用的讲授法外，又渗透了科研法、讨论法、质疑法、扩展法、类比法、研究法、生活法、预习法等多种教学方法。在教学手段上除继续使用效果比较好的黑板加粉笔的手段外，我们把信息技术的网络和多媒体引入课堂，利用自制课件、通过网络借鉴外校成熟的教学资源，来提高学生兴趣，增大教学容量，提高单位时间的信息量。在整个教学过程中注意了以学生为主体，以提高学生自身素质和能力为中心，使学生在学习热学知识的同时，激发学生探求知识的兴趣和动力，培养学生的能力和素质，使学生终生受益。
另外我们对学生高标准、严要求，培养了学生严谨治学的态度。如本课程要求学生有“四个一，两个全”，即学生每人要有“一本教材、一本教学参考书（教师推荐）、一个笔记本、一个作业本；学生必须上课全到，作业必须全交”。
通过这些教学方法改革的实施，产生了明显的良好效果，也逐渐形成了本课程所独具的治学严谨、内容开放、方法灵活、师生互动、紧跟时代的特色风格，受到学生的欢迎。这些教学方法改革实施过程中相应的上课学生规模就是学习本课程的全部学生。下面介绍具体的改革情况。
一、教学方法的改革
1. 科研法（主要对教师）
教师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。这样在教学过程中自然而然的会使课堂充满研究与探索的气氛，教师的严谨治学，对端正学生的学习态度，培养他们的探索能力能起到潜移默化的作用。例如在麦克斯韦速率分布时，对大量分子组成的平衡态系统，在温度为T分子应有确定的分布，但是按动能分布考察，平动能在 附近分子出现的几率最大，从速率分布看，平动能在 附近出现几率最大，那么到底分子在哪个动能值附近出现几率最大呢？我们首先由教师进行教学研究，查阅参考资料，得出结论，在把整个研究过程移植到课堂，课堂上就会充满探索与研究的气氛，使学生在学习课程的过程中受到熏染，培养他们的探求精神。
再如，如何估算分子的大小、如何估算分子间距离、可逆过程与准静态过程的关系、热力学第二定律的实质等都可以用搞科研的方法进行教学。这样使学生养成勤于思考的习惯，勇于提出自己独立的见解，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，同时这也是在课程教学中丰富课程教学内容、恰当处理经典与现代的关系、解决“培养学生的科学研究能力和科学创新能力”这样的难点的有效方法。
2、讨论法
在课堂教学中，适当穿插小讨论。如建立温标时是否必须规定：热的物体具有较高的温度，冷的物体具有较低的温度？单个分子为什么不能讲温度？麦克斯韦速度分布中，最概然速率出现在速度矢量等于零处，是否说明分子很小的速率占的比例很大？为什么麦克斯韦分布本身是一个统计规律？能均分定理中的能量，到底有没有势能？分子和器壁间的碰撞会不会使气体的能量减少？地球表面和月球表面分子的逃逸速度各是多大？如何估计地球大气的总分子数和总质量？一个很小的灰尘，落入一杯水中，由于表面张力而浮在液体表面上做二维自由运动，它的方均根速率如何求？为什么在日光灯管中为了使汞原子易于电离而对灯管抽真空？功都有那些形式？功、热量、能、焓、熵都表示状态吗？雨、雪是怎样形成？地球大气环流可以近似用热力学里的哪个过程解释？多方过程的多方指数到底如何确定？节流过程到底可逆不可逆？每个同学给出一个热力学第二定律的表述?每个同学举出自己想象到的只符合热力学第一定律而不符合热力学第二定律的过程?这样的世界会出现哪些奇怪的现象?
另外，对热学课程中没有完全统一的概念和提法，在教学中也不回避，把各家的观点原原本本的告诉学生，让学生自己思考、判断。
3、质疑法
对以前各届学生容易产生错误认识的知识点，可以设置疑问，提出质疑，提醒学生、避免重犯。
4、扩展法
扩展法主要是针对与热学知识相关的其他学科的知识，或是近代、现代的高新技术方面的内容使用。主要做法是以热学课程的知识点为基础和依托，向外多方位渗透和扩展知识，使学生开阔眼界，增长知识。例如在讲到分子力作用时，扩展到固体、晶体、液体的分子结合键能、键角和摩擦力的实质；在讲到麦克斯韦分布和玻尔兹曼分布时扩展到超速离心技术、台风、飓风、龙卷风的形成；讲到能均分定理时扩展到能量的不连续、固体比热、黑体辐射、光电效应、光压；利用玻尔兹曼分布推理负温度的概念；在讲到等温大气模型时扩展到航空高度计、大气的壳层结构、大气的逃逸、行星大气、甚至可以扩展到航天技术，结合神州五号、神州六号；在讲粘滞定律时扩展到建筑的保温和保冷、温室大棚、河流的冲刷和铁轨的磨损、石油的开采、耗散结构和自组织现象等；在讲到负热容时扩展到恒星的形成、恒星的演化和恒星的死亡；讲到绝热过程时可以扩展到潮湿大气如何形成云、雨，宇宙的演化、大爆炸模型的成功与困难、宇宙的年龄、中微子等。近年来对微波背景辐射的观测研究表明宇宙的平均密度恰好是临界密度的1.02±0.02倍，从而得出宇宙是平直宇宙的结论，可是对遥远的超新星的观测研究却又得出宇宙目前正在加速膨胀的结论，而且宇宙中的重子物质只占临界密度的4.4%，即使加上非重子的暗物质也才占临界密度的27%，因此其余的73%一定是其他某种具有反引力（排斥力）的暗能量了。当课程讲到热力学第二定律时，就可以结合大爆炸宇宙论同时介绍暗能量。讲相变时扩展到冰雨、雪的形成，水的爆沸、锅炉的使用安全；讲到热机时扩展到地球的温室效应、环境的保护、能源的开发和利用；讲到制冷剂时扩展到臭氧层的破环和全球抵制氟利昂的运动；讲到熵时扩展到能量的品质和能源的合理利用以及信息论；讲到相变时扩展到超导、超流，结合高新技术和新材料等知识。
总之，利用扩展法来弥补课本内容的不足，既能开阔视野，又能提高兴趣。
5、类比法
使用类比法形象地处理一些难于理解的问题。如在讲到分子速率分布率时可以用一个特定人群的年龄分布来类比，看某个年龄段里的人占总人数的比和那些因素有关，从而类比到气体分子在某一速率范围内的分子数在总分子数的比例，找出速率分布函数，这样一来降低了学生对分布函数的理解难度。在讲到气体压强的微观实质时用下雨时打在雨伞上的雨点给雨伞的冲量，从而理解分子无规则撞击器壁产生持续压力；讲到液体分子的特点时用游牧民族的生活来类比，短程有序，长程无序。
另外，将穿过指定截面的分子的自由程分布函数与分子射线内分子的速率分布函数类比。又如将包含指定时刻的分子的平均自由时间与穿过指定截面的分子的平均自由程类比。再如将焓对压强的偏微商与内能对体积的偏微商类比。又如将求粒子的平均速率与求均匀薄板的质心位置类比。
6、研究法
研究法是针对部分不明显的结论，但是在学生认知基础上，经过探索研究可以得出结论的知识，动员学生在课下进行探索研究，达到学到知识，培养能力的目的。如根据分子之间相互作用，来推求范德瓦尔斯气体方程；利用冲量、速度、冲力、压强之间的关系研究气体压强的微观公式；利用分子平均自由程等概念研究粘滞系数之间的关系等等。又如讲热力学第二定律的统计意义时，学生总感到困惑，觉得1立方厘米标准状态下的气体，其全部分子都集中在一半体积内的概率虽小，但总应该会发生，能遇到。我们就引入一个问题要求学生研究给出结果，问题是：设想有一本10万字的书，假定书里每个字都不同，把此书所用铅字全部打乱放在一起，信手胡拿依次排列后结果竟和原书一字不差的概率是多大？用这个概率与全部分子退回在一半体积内的概率进行比较，从而说明，一些过程的不可逆性。
把研究引进教学，锻炼了学生，提升他们刻苦钻研的精神，为日后独立研究问题，解决问题打下坚实的基础。
7、生活法
就是紧密结合学生的生活实际，如经常让学生计算一下他一口气能吸多少分子；我们的教室里有多少个分子；教室内空气的质量有多大；爆玉米花时气体所经历的是什么过程；湿袜子为什么比较难脱；毛巾中的毛细现象；焊接时焊珠为什么是圆形；体温计中的水银柱为什么不自动下落等等。通过学生看得见、摸得着的例子，增强直观性，加深理解。
8、预习法
预习法是许多教师经常采用，但是学生很难坚持的一种有效的教学方法。这里不再赘述。
9、感染法
用科学家的故事、科学家的名言、甚至当前一些企业家的创业史来激励、感动、感染学生，激发热情，激发动力，教书育人。如讲热力学时引用爱因斯坦的评价：“一个理论，如果它的前提越简单，而且能说明的各种类型的问题越多，适用的范围越广，那么它给人的印象就越深刻。因此，经典热力学给我留下了深刻的印象。经典热力学是具有普遍内容的唯一的物理理论，我深信，在其基本概念适用的范围内是绝不会被推翻的。”同时又介绍了爱因斯坦还告诫说：“尽管热力学结构简单，但难以捉摸。因为热力学的许多想法和概念都难以想象。一下子不能弄清楚，需反复地认识。”
又如讲气体动理学理论的基本论点时介绍了费曼的评价：“假如由于某种大灾难，所有的科学知识都丢了，只有一句话传给下一代，那么怎样才能用最少的词汇来表达最多的信息呢？我相信这句话是原子的假设（或者说原子的事实，无论你愿意怎样称呼都行）：所有的物体都是用原子构成的──这些原子是一些小小的粒子，它们一直不停地运动着；当彼此略微离开时相互吸引，当彼此过于挤紧时又互相排斥。只要稍微想一下，你就会发现，在这一句话中包含了大量的有关世界的信息。”
再如有些学生误以为凡是好的新理论都要用高深的数学，总是复杂难懂的。就引用钱德拉塞卡的铭言：“简单是真理的标记，而美是真理的光辉。”如讲到“功是过程量，它既不是态参量，又不是态函数，一旦过程结束，功也就不存在了，系统只可以具有能，而不能具有功”时，就可以联系到人也不能居功自傲，你干了一番事业，只能说你有能力。再如讲到钱德拉塞卡的铭言“简单是真理的标记”时，就举邓小平理论中的“一国两制”为例。此外，讲统计规律时，介绍了学生交作业次数和听课出勤率都与学习成绩密切关联的统计资料，提高了学生做作业和听课的自觉性。
除以上介绍到的具体的教学方法外，我们还坚持教师认真备课，互相交互教案，互相听课、评课；坚持主讲教师辅导制等措施来保证教学质量。坚持书面征求学生意见，就教学内容的多少、讲授进度的快慢、学习难度的难易、学习兴趣的喜厌、讲授质量的优劣、学生出勤情况、对课程的感觉和感想以及其他意见建议和要求等方面向学生做普遍的、问卷式的调查，收集学生的反馈意见，积累第一手资料，以便及时针对学生情况调整教学。教学中要严格要求学生，时时处处注意培养学生的科学素养。习题课上经常教育学生正确使用国家颁布的科学名词、符号与单位，准确引用基本物理常量的最新国际推荐值。在作业本和草稿纸上不可胡写乱画，作业要书写清晰、语句通顺、作图正规准确、演算步骤齐全。要遵守有效数字运算法则，推理要合乎逻辑。要求学生独立完成作业。
通过教师认真的工作，学生努力的学习，利用各种有效、有益的教学方法保证了热学课的教学效果，深受学生及校系领导的好评，从而基本达到了教学改革的目——“以热学课程为依托，以提高能力为目标”。
二、信息技术手段在教学中的应用及效果
要提高教学效果，确保教学质量，除了教学方法的改进和调整外，教学手段的改革也是不容忽视的。在热学课程的建设中，我们除了保留传统的黑板家粉笔的教学模式外，启用了信息技术等一些现代化的教学手段，如网络、动漫、电子课件等。教学手段的现代化提高了学生学习的兴趣，提高了单位时间里课程容量，增大了信息量，对培养学生的科学素养、综合能力和综合素质起到了良好的作用，对实现热学课程改革的目的“以热学课程为依托，以提高学生能力为目标”起到了很大的促进作用，也深受学生欢迎。
1、网络技术的应用
现代科技日新月异，知识增加很快，知识传输的渠道很多，知识传输的速度很快，特别是信息高速公路?——互联网的建设，为知识的传播提供了有力的平台。目前各行各业的发展都不开了互联网，热学课程的教学也必须适应形势，充分利用网络资源，增加课程内容的先进性和趣味性，提高教学效果，实现我们热学改革的目的。
由于受条件限制和教学的需要，在课堂上使用网络既不现实、也不必要。我们的做法是“教师课前上网，学生课后上网”。教师备课中的扩展内容，大部分来自网络。如宇宙的标准模型、宇宙的年龄、超导体的特性、国际实用温标、室温大棚的建设等等，许多内容网络都可以提供。教师在上课前要根据教学内容的需要，大量搜索有关的网页，把网页内容引入课堂，并把有意义的网页或是网站推荐给学生。在下课前我们主要是给学生留一些问题，或是开放性的作业，要求学生课后自己通过网络来解决。这些作业主要是与现代高新科技有关的内容，促使学生多了解生产实际，了解热学理论的应用，提高学习的主动性。如航天方面的知识、材料方面的知识、大型计算机技术、纳米技术等等，不一枚举。
2、多媒体教学手段的应用
课程教学中应该经常采用多媒体手段，当然同时也使用粉笔、黑板。它可以明显节约课堂教学时间，增大每节课内的教学信息量，这有助于缓解在课程教学中一直存在着的教学内容多与教学时间少的矛盾。
一般而言，教科书没有涉及到或者没有直接写明的内容往往宜用自制幻灯片进行讲解。例如：课程的教学基本要求；课程的具体讲授提纲；教科书内容的深入和扩展；补充的典型数据、图表与公式；最新科技新闻和当前科技动态；典型问题的深入剖析与详尽讨论；物理学家语录和物理学史的背景资料。
3. 自制课件和借用课件相结合
课件我们可以自制一些，但是由于时间和精力的限制，我们也借用其他院校编制的电子课件，这样实现了资源共享，保证了教学质量。在使用电子课件时，并不是教师放映，学生观看，而是教师采用启发和问题式教学法进行讲解和评述。到目前我们已经自制课件600多个。
三、教学方法改革、作业、考试改革的举措
1、对学生 “四个一，两个全” 的要求
对提高教学效果确实起到了很大的作用。一本教材是教学的基础，不必多说。一本教学参考书对学生的学习是至关重要的，根据我们多年来的经验，要使学生真正领会课程内容，只有一本教材是不够的，必须有一本以上的参考书，看看各书对同一个问题是如何讲解的，从不同的角度对同一个问题进行理解、研究，我校专接本考试成绩在河北省一直名列前茅是与我们的四个一不无关系的。一个笔记本，是要求学生上课根据老师讲解，要记录部分推演过程和主要结论，这样有利于帮助学生记忆教学内容，记忆的多了自然领会起来就容易。一个作业本（可以用作业纸代替），对作业的严要求是课题教学效果的有力保证。以前学生作业，交了，批了，就丢了。针对这个情况，我们要求学生必须准备作业本，这样容易保存，不易丢弃。如果用作业纸，我们期末要回收作业，一是评定成绩，二是促使学生好好保存作业。“两个全”是要求学生坚持听课，按时交作业。同时教师也认真批改作业。改到做错的题，不光打个叉，至少还要指出一个主要错误，有时还加批注，也纠正常见的错别字。有的学生在作业里只列公式，不算数值结果或者抄袭答案，就在习题课上讲了做作业算出结果的诸多好处，明确要求，提高了作业质量。
2、课外辅导不走形式，要有针对性
除了每周进行一次固定时间、固定地点的答疑外，每学期还在课外有针对性地进行质疑式的集体辅导。辅导中不仅对学生普遍有疑难的问题进行讲解，而且对某些在课堂上没有顾得上充分展开与深入讨论的内容作进一步的探讨。此种做法的效果相当好，颇受学生欢迎。
3、作业改革的举措
作业除了传统的给学生留课后习题外，我们还坚持每学期至少给学生留4个通过网络解决的课外问题。如宇宙里的暗物质、恒星演化中的热容量、能源危机与新能源的开发、信息科学与熵、人类的DNA、制冷与制热技术、高真空的获得等等。还坚持每学期每个学生结合自己学习的热学知识和生产生活实际，写一篇字数不低于2000字的小论文，以培养学生书写论文的习惯和能力。通过实践发现有些学生写的论文很有水平，到毕业时可以稍加修改和丰富即可作为毕业论文，效果很好。
4、考试改革的举措
(1) 坚持教考分离。热学是我院较早实行教考分离的课程，早在1996年我们就从外校购进了试题库，保存在教务处。考试时由教务处利用试题库组卷，任课教师在考试前不和试题见面。后来试题库有些不适应教学的要求，我们就由非任课教师结合试题库和教学大纲进行命题，坚持主讲教师不命题的做法，继续保证教考分离。
(2) 坚持“三不”原则，即“考前不划范围，考后不提分数，主讲教师不出题”。 阅卷前先订出评分标准，阅卷过程不再变更，防止前紧后松现象。评完分后至少复核一次，对不及格者则更为慎重，反复检查。如果学生成绩普遍比预计的差，认真分析原因，找出教学中的差距，但不作普遍抬高分数的“技术处理”。考后不迁就个别不及格的同学，如果考试不及格必须补考或重修，保证热学课程的教学效果。
(3) 考试题型多样化，填空、选择、简答、计算、推理、作图、判断等题型交叉出现，真正考出实力与水平。
(4) 进行期中考试。
(5) 实行期末考试成绩和平时成绩相结合。
(6) 平时成绩的记录包括出勤率、作业成绩、论文成绩、上课参与讨论的成绩等。