《热力学第二定律》教学设计

浙江师范大学物理系 高月月

一、教学设计思路

以高中物理新课改的基本理念为指导，根据人民教育出版社高中《物理》选修3-3第十

章第四节《热力学第二定律》的教学内容和学生的实际，本节课主要采用了“情境激疑、自主探究，对话互动，过程评价”的教学方略：通过创设能量守恒与能源危机悖论问题情境，激发学生科学探究的兴趣和动机；通过学生自主的探究，领悟宏观过程的方向性；通过师生对话和生生合作，归纳出热力学第二定律的表述；通过交流评价，认识热力学第二定律的本质。

根据学生的特点和教学内容，本节课在重视学生自主探究的学习方式的同时，在不同的教学环节融合不同的学习方式。在教师的引导下，学生通过分析生活情境，在感性认识的基础上发现和提出问题；针对问题，提出科学假设，构建探究实验的模型，并进行科学探究活动。在学生探究性实验的设计和操作部分，分小组引导学生按照“确定问题——提出解决问题的假设——设计方案、验证假设——分析数据、得出结论——反馈和反思”的思路自主地进行探究。在课堂中进行过程性和形成性评价，采用鼓励的方式创建活跃的课堂气氛和让学生得到积极的学习情感体验。

整个教学设计，从知识序来看，本节课主要是引导学生通过探究，归纳和理解热力学第二定律的两种经典表述及热力学第二定律的实质；从认知序来看，则以学生已有的认知水平为教学起点，遵循了从感性到理性，达到在最近发展区建立新的认知；从教学序来看，则以实验为基础，以问题为载体，以情境为依托，体现了师生对话互动的教学特点。在设计过程中，知识序、认知序和教学序融合统一。

二、前期分析

高三的学生已部分地学习了热力学的基本知识，并具有较强的逻辑推理能力。但是本节

课的教学内容丰富，且热力学第二定律表述比较抽象，处理不当容易对学生的自主探究造成障碍。因此，如何把握课堂主线，从常见的生活常识出发，引出物理规律并加以运用，是本节课的关键。热力学第一定律告诉人们任何热力学过程中能量不会无中生有或消失，但是对于自然过程没有任何限制，那么是不是意味着任何过程都可以发生？热力学第二定律就是要解决怎么样的过程才能发生的问题。所以，对于一些实验可以完全放手让学生自己设计与动手，以培养其实验与归纳的能力。

对热力学第二定律的克劳休斯表述、开尔文表述的理解和对热力学第二定律实质的理解是本节课的教学重点。本节课通过视频播放违背常理的现象而引出，使学生认识到在符合能量守恒定律的条件下，与热现象有关的宏观过程存在着一定的方向性。接着通过自己创设的探究实验“制冷片工作”与“神奇小风扇”，分别从热现象的热传递和功热转化两方面解释克劳休斯表述与开尔文表述，继而总结出热力学第二定律的实质及其他表述。