liqiankun
热学基础这门课这么个问题引起了我深深的思考，即“温度”和“热量”的差别。在大多数时候，我们都不会去追问这两者的区别，或者说我们从“常识”出发已经默认了这两个其实是一致的（至少在很大程度上是这样），我们就不再怀疑，而是不假思索地接受了它。这并不是一种科学的态度（在我自己的学科里，我们更愿意表达为“这不是理性的态度”），我们应该更有追问的精神。屈原甚至在千年前就发出了“天问”，难道在今天我们不应该更有探索精神吗？再者，课堂上虽然没有进行任何实验，但我们却都十分清楚热学的发展是建立在大量实验基础上的（其实大多数科学都是如此，即使是社会科学乃至人文科学，所从事的调研、采访等活动，也都似乎可以归纳为广义的“实验”的一种）。我生活在农村，小时候在夏天经常在消息里摸鱼，有这么一种经验，当我们不能肯定水里是否有鱼的时候，站在水边眯着眼睛看远不如自己亲身跳入水中去“实地考察”更加清楚。无论什么事业都需要我们沉下心来，置身其中，否则我们永远都只是在门外徘徊的人，而不能登堂入室。法学也是一门强调实践的课程——即使和热学的实验有很大程度的区别——但应该说道理是相通的，这种重视实践和第一手数据的研究方式无疑会使我收益终身，对以后从事的专业（乃至职业、事业）也都会有所裨益。应当说，我很感激这门课给我的这种思索。当然这些似乎都是方法上的，关于具体知识，熵的概念引起了我极大的兴趣。对我而言这是一个全新而有趣的概念。1854年，克劳修斯找出了热与温度之间的某一种确定产关系，他证明当能量密集程度的差异减小时，这种关系在数值上总在增加，由于某种原因，他在1856年的论文中将这一关系式称作“熵”（entropy，entropy一诩源于希腊语，本意是“弄清”或“查明”，但是这与克劳修斯所谈话的内容似乎没有什么联系）。热力学第二定律宣布宇宙的熵永远在增加着。熵是混乱和无序的度量。熵值越大，混乱无序的程度越大。我们这个宇宙是熵增的宇宙。热力学第二定律，体现的就是这个特征。生命是高度的有序，智慧是高度的有序。在一个熵增的宇宙为什么会出现生命?会进化出智慧?(负熵) 热力学第二定律还揭示了， 局部的有序是可能的，但必须以其他地方更大无序为代价。人生存，就要能量，要食物，要以动植物的死亡(熵增)为代价。万物生长靠太阳动植物的有序， 又是以太阳核反应的衰竭(熵增)，或其他的熵增形势为代价的。人关在完全封闭的铅盒子里，无法以其他地方的熵增维持自己的负熵。在这个相对封闭的系统中，熵增的法则破坏了生命的有序。熵是时间的箭头，在这个宇宙中是不可逆的 熵与时间密切相关，如果时间停止“流动”，熵增也就无从谈起。 “任何我们已知的物质能关住”的东西，不是别的，就是“时间”。低温关住的也是“时间”。生命是物质的有序“结构”。“结构”与具体的物质不是同一个层次的概念。我想这已经引起我极大的关注，恰如有人所说的，“似乎热学第二定律中熵的概念就可以解释这世界上的所有问题”。或许它将开启一个新的时代！这是我在热学基础这门课上所获得的最重要的学科内的知识。总之，学习这门课的通过是轻松美好的，而结果也是令人满意的，富有成效。我想我这将使我在很长的时间都愿意再来回味学习热学的过程，享受它的结果！ 
热学发展史对中学热学教学的启示学是中学物理教学中必不可少的一个重要内容，而由于比较抽象，因此成为中学物理教学中的一个难点热现象普遍存在同学们很早就有了相关的经验，这是进行热学教学的一个很好基石但也正因为这个基石的作用，一些不正确的观点很难进行纠正根据教学经验和相关研究人员的调查结论知道，不管是小学生还是中学生，不管是否学过物理，都有相当多的人对热的理解不科学，其中非常典型的想法就是把热看成是一种可以流动的物质根据当前国际科学教育上富有广泛影响的学习理论即“概念转变”理论认为:科学学习的过程就是概念转变过程，提出了为概念转变而教那么作为中学物理热学部分的教学，其主要目标是让同学们通过热学的学习实现其概念发生转变，建立起科学的分子运动论观点为了实现概念发生转变，很多的教师和研究者进行了多种尝试，如通过“做中学”“实验探究”等方法来帮助学生建立科学的热观点，都取得了一定的成效而本文中笔者试从利用热学发展史开展有效教学帮助学生转变概念进行浅析从认知发展心理学的观点看，同学们个体在对某一事物认识的时候，认识水平是在主体与客体间不断地相互作用过程中变化和提高的个体的认识发展过程是人类认识发展过程的一个缩影因此个体的认知发展水平和历史上人类对其认识水平是相对应的也就是说从人类对热的认识发展就可预知学生对热的理解情况那么要进行有效的热学教学，我们有必要向学生介绍有关热学发展史在历史上，人类对“热”是什么的思考一直没停止过对热的认识不断变化和发展大致可以归纳为以下三个阶段:一、热质说的形成受古希腊原子论思想的影响，热是某种特殊的物质实体的观点也得到流传法国科学家和哲学家伽桑狄认为，热和冷也是由特殊的‘热原子”和’‘冷原子”引起的，波尔哈夫认为热的本源是钻在物体细孔中的、具有高度可塑性和贯穿性的物质粒子，它们没有重量，彼此排斥这个观念，把人们引向“热质说”‘’热”可以从高温物体传向低温物体，就好似水从高处流向低处认为热是一种特殊的物质它暗藏在物质粒子之间，受到物质粒子的吸引，热质粒子之间互相排斥在18世纪热质说”几乎统领热学各个领域，当时“热质说”能简单地、比较满意地解释当时发现的大部分热现象，并取得了一定的成功例如物体温度的变化是吸收或放出“热质”引起的;热传导是“热质”的流动，等等在“热质说”的影响下，热学(主要是量热学)的研究取得了一些进展但到了后来，“热质说”无法解释热缩冷胀、摩擦生热等现象，受到了严重的挑战二、定性的热动说的形成1658年，伽桑狄提出物质是由分子构成的假设，假想分子是硬粒子，能向各个方向运动，使它们以不同形式进行结合并表现出不同的特征他用这个假说进一步解释了固、液、气三种状态即在固体内部，硬粒子结合得很紧密，粒子之间强大的力使它们保持着固定的形状、粒子排列规则;在液体内部，相距较近的粒子之间的力使它们不易分散开来;在气体中，相距很远的粒子之间不存在相互作用力，各个粒子自西运动19世纪初，随着化学原子论的确立，分子概念同样也被提了出来，分子无规则运动的现象也由实验所呈现出来在1803年时，道尔顿(英国化学家)通过对大气的成分、性质以及气体的扩散和混合现象的研究，提出了他的新原子学说的基本要点即:一切化学元素都是由不可分割的原子组成的;各种元素的原子以其不同的形状、性质而区别，并具有特定的质量;不同元素的原子以简单整数的比例柑结合而形成各种化合物的原子当时由于“分子”概念尚未建立，道尔顿把不同原子组成的分子称为“复杂原子”1811年，阿伏加德罗(意大利物理学家)在道尔顿的原子论的思想基础上，开始引入“分子”的概念，并把它与原子概念相区别1827年，由于布朗(英国植物学家)长期的观察研究，发现布朗运动，他在分子运动论方面做出了新发现，为分子运动提供了有力的证据1905年爱因斯坦从统计力学观点最终建立了布朗运动的理论，给分子运动的研究提供了理论依据接着法国的佩兰根据爱因斯坦及他人的理论研究成果，做了多年的关于布朗运动的实验，并由此相当精确地测定了阿伏加德罗常数和分子的各个有关的数据因此，布朗运动是微观分子运动的宏观表现也是分子存在热运动和分子间存在空隙的有力证据三、定盆的热动说的形成焦耳等人通过大量的实验，认为热和机械运动等同其他运动形式一样，也是运动的一种形式，而不是一种特殊的物质(热质)之后，人们进一步对热运动作了定量的比较系统的研究使分子运动论得以建立起来在分子运动论方面做出大量工作的有许多科学家，其中克劳修斯、麦克斯韦、玻尔兹曼的工作尤为重要，他们是分子运动论的主要奠基者经过许多物理学家几代人的共同努力，分子运动理论终于建立起来了它不仅揭示了宏观“热”过程与分子的微观运动状态之间的联系，而且表明了热是大量分子的无规则运动的表现，一个宏观系统的热力学状态是由组成该系统的大量分子的统计规律决的这也说明热运动和机械运动是完全不同的运动形式单个分子的运动遵从牛顿力学规律，大量分子的运动遵从的是统计规律性四、热学发展史对中学热学教学的启示中学物理教学，不要求定量地掌握有关分子运动论，所以目前的中学物理教科书中只涉及到分子运动论的一些基本概念，内容表述为:(l)宏观物体是由大量微粒—分子或原子组成的;(2)物体内的分子在不停地运动着，这种运动是无规则的，其剧烈程度与物体的温度有关;(3)分子之间有相互作用力由此可以看出，对于中学生只要建立起定性的分子运动论的观点就可以了，这是中学热学的教学目标真正有效的教学过程实际上就是想办法缩短学生科学认识所用的时间，不必再像历史上人类那样通过那么长的时间去摸索探究，所以在热学教学中，不能忽视学生原有经验，设置合适的问题情景，让学生面临当初科学家们所面临的问题，通过探究来不断发展或改变原有不科学的概念了解在人类认识历史上是如何从热质说发展到热动说，难点何在，怎么突破等问题，对中学物理教学具有参考意义参考文献1丁帮平国际科学教育导论太原:山西教育出版社，20022吴瑞贤，章立源热学研究成都:四川大学出版社，1987
