【摘要】從醫學物理學熵和熵增加原理這一章節教學安排探索大學基礎課程課堂的佈局，探討如何在基礎課堂中完成讓學生在有限的時間內既能獲取更多本學科的專業知識，又能體現對學生價值觀和素質的培養問題。從課程整體安排佈局來層次遞進，由熵於物理中的概念和意義，推廣至結合專業內容的具體應用，引申到經濟、人文中的價值觀體現。讓大學理科基礎課堂既能實現對物理學基本概念及規律的介紹，又凸顯了學科特色，還實現了對學生社會觀價值觀引導的多重目的。
【關鍵詞】熵；熵增加原理；課堂安排；教學改革；大學課堂改革；素質教育
21世紀的教育對學生身心素質全面培養的要求日益提高，要求學生具有獨立性能動性創造性的。而全面實施基礎教育課程改革是當前教育領域的深刻變革，課堂是實施教育教學的主戰場，是對學生進行素質教育的主渠道。如何在基礎課堂中完成讓學生在有限的時間內既能獲取更多本學科的專業知識，又能體現對學生價值觀和素質的培養是我們亟待解決的問題。大學基礎課程教學的目的是讓學生不只侷限於課堂書本，或是聯繫學生所學專業激發學生學習興趣，甚至可以更進一步實現對學生社會觀價值觀的引導。我們理科教學亦可讓學生從另一種思維角度去認識世界反思歷史，從而引導樹立正確的社會觀價值觀。從醫學物理學熵和熵增加原理這一章節安排探索大學基礎課程課堂的佈局的廣泛性，是應立足學科基礎還是結合專業凸顯特色，或者更進一步期望適度呈現人文精神。我們對學生的培養不應停留於書本知識單純的瞭解掌握，或是對學科的認知接納，更進一步期望從基礎課堂體現對學生素質教育的培養。讓大學理科基礎課堂也能實現既完成教學任務，又凸顯了學科特色，還實現了對學生社會觀價值觀的引導。
1學科內容講解，熵的引入及教學層次安排
課堂設計安排上要呈現邏輯性和層次性，既要適時引入教學內容，又要引發學生興趣。教學內容環環相扣，遞進地引導學生。使學生在認知上產生知與不知的矛盾，激發求知的內在動力，驅使學生去主動地感知理解。
1.1熵的概念的引入及熵變計算介紹
首先介紹卡諾定理，由卡諾定理可逆熱機效率問題推出卡諾熱機熱温比之和為零[1]，其次將定義推廣值所有可逆熱機，推出克勞修斯等式，從而將熵的概念引入，提出熵變的算法，並對算式進行説明。在以上內容完成後引入例題：有1?温度為0℃的冰吸熱後融化成0℃的水，然後變成10℃的水。求其熵變。給出冰的溶解熱和水等壓熱容，分析題目給出思路讓學生自行計算，學生會根據熵變計算式自行計算出0℃的冰吸熱後融化成0℃的水的熵變和0℃的水變成10℃的水的熵變。引導他們發現，算出來的結果為正值，説明兩個過程末態的熵值大於初態。教學方法上改變一味地單純接受式的課堂模式會讓學生產生枯燥感，學習積極性主動性受挫[2]，因此在傳統教學方式基礎上應實施建立新型的參與式的發揮學生主動性的學習方式，引導學習成為生成、進入、提升的綜合過程[3]。
1.2承上啟下，引入玻爾茲曼熵
在這教學環節加入討論時間，討論一定量的同種物質的熵變是否和温度有關，是否和物態存在關係相關，從微觀上分析和什麼相關[4]。基於問題的分組討論和課堂發言將接下來的教學環節自然引入，承上啟下，課堂設計上提高學生參與度；內容設計上抽象問題實例化[5]。引導學生得出結論10℃的水的熵大於0℃的水的熵大於0℃的冰的'熵，從物態關係上提出一定量下同温度水的液態熵比氣態熵大，而且發現温度越高熵值越大。此時引入玻爾茲曼熵的講解，介紹玻爾茲曼熵及其意義，這樣課堂安排上有層次感，內容引入有銜接感，學生更容易理解接受。
2結合醫學拓展，信息熵於生物進化遺傳中的引入
對於醫學類學生而言醫學物理學教學既要體現物理學本身內在的邏輯性和系統性，又要反映物理學理論及衍生出的技術在醫學上的應用[6]。轉變以往醫學類學生對本課程的片面認知，提高學習積極性[7]。為了突出專業特色，將基礎學科與專業內容相結合[8]，以玻爾茲曼熵為前提於生物遺傳現象遺傳密碼信息的傳遞中引入信息熵，信息熵反映信息的不確定程度和缺損程度，那麼信息熵的減少意味着不確定度的減少，也即信息量的增加在生物遺傳現象中，從物理熵的角度提供遺傳組織複雜程度和進化程度的定量描述方法。例舉將遺傳密碼信息的傳遞假設為通信系統。若S為發信者，R為接收者，由於S發送的不是單個的核苷酸信號而是三種核苷酸組成三聯體密碼子形式的信息。計算A、T、G、C四種核苷酸信號中每三種核苷酸組成三聯體密碼子形式的信息發送和接受所出現的概率，並不能從接受到的遺傳信息來確定發送的信息。
3素質教育體現，從熵增加原理所反映的社會價值觀
由卡諾定理不可逆熱機效率問題推出克勞修斯不等式，從而引入熵增加原理的內容，熵增加原理結合不可逆過程的結果引出能量品質的退降，推廣至生物進化實例，講明生命系統開放的目的為了獲得負熵。最後引入熵的社會觀，如果宇宙的能量是一定的，使用系統內的能源，必然增加系統內的熵。這意味着，如果人類單純依靠地球自身的能源，地球必將變成一個越來越混亂的地方。而目前的種種環境問題：空氣污染、水污染、冰山融化、生物滅絕，其實都可以歸結為熵的增加。這就要求人類不能一味尋求經濟和社會發展速度。就連人類心理、思維、價值觀上的混亂，也可以歸結為熵的增加。所以可以從物理學的角度引導學生正面看待遇到的人和事，樹立正確的價值觀和人生觀。提倡建立正確的社會價值觀，不一味強調經濟的發展，加強環保意識。
4結語
從課程整體安排佈局來層次遞進，由熵於物理中的概念和意義，推廣至結合專業內容的具體應用，引申到經濟、人文中的價值觀體現。進而實現了學生對物質現象及規律的認識，與所學專業的銜接和學生人文素質的培養[9]。大學課堂教育期望完成和實現的並不僅僅拘泥於書本學科，受限於專業分類，理科基礎課課堂同樣可以折射人文價值。大學基礎課課堂不僅可以讓學生具備一定的理科素養，同樣能夠體現對學生人文素質的培養.
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