热力学的有关理论已广泛地运用到物理、天文学、医疗诊断、计算机网络、生态学、人口、经济、政治、经济甚至哲学等领域。近年来,有学者尝试运用热力学的相关理论,来研究、解决教育教学中的有关问题。学生的学习能力是影响学生认知发展的关键因素,随着我国新课程改革的不断深入,培养学生的学习能力是已成为教学活动中的首要目的。大脑是学习能力形成与发展中最主要的物质载体。然而,有关大脑的机制目前尚不是十分清楚,使得从生理学方面来研究学习能力具有极大的复杂性。学习能力已成为诸多学科共同关注的研究领域,单方面的研究很难真正揭示其机制及其影响因素,跨领域研究的紧迫性日益突显。如何结合学校教育教学实践逐步揭开学习能力形成与发展的神秘面纱,以便指导教育教学实践,促进学生学习能力的形成与有效发展,是摆在教育实践者面前的一项紧迫任务。根据大脑的生理特点和建构主义学习理论,笔者认为,学习能力是学习者在朝既定方向主动开展学习活动过程中所表现出来的各种推动因素的总和,具有能量的量纲,而经典热力学理论正好符合这一研究特点。按照经典热力学理论,个过程能否进行,以及进行的趋势只与始态与终态有关,因此,人们只要关注体系的状态变化,避开复杂过程的干扰,为研究工作的开展带来极大的便利。因此,本文提出借鉴经典热力学理论来研究学习能力的方法,以人的大脑作为研究体系,对学习的过程加以分析,运用文献分析、实证论述的方法,尝试建立学习能力学模型,提出了运用该模型提高中学生学习能力的方法与途径。本研究对于促进自然科学与社会科学的相互借鉴与融合具有一定的理论意义。在新课程背景下,为进一步深化课程改革、促进学生学习能力的发展提供了可借鉴的方法与途径,具有一定的实用价值。