多爾4R課程對物理化學教學實踐的啟示

徐黎 廖唐斌

摘 ?要：4R課程模本是由美國后現代主義課程論的代表多爾提出的教學理論，它包括豐富性（Richness）、回歸性（Recursion）、關聯性（Relation）、嚴密性（Rigor）四個特征。文章根據當前中醫藥專業大學物理化學課程中存在的問題，結合實踐將其融入教學，力圖實現對物理化學教學的引領。

關鍵詞：4R理論;物理化學;教學實踐

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）22-0019-05

Abstract： The model of 4R curriculum is the teaching theory proposed by Doer， who represented the American post-modernism curriculum theory. It included four features including Richness， Recursion， Relation and Rigor. According to the problems existing in the current physical chemistry courses of university majoring in Traditional Chinese Medicine， this paper integrates the theory into teaching by combining practice and tries to lead the teaching of physical chemistry.

Keywords： 4R theory; physical chemistry; teaching practice

20世紀40年代以前，以“泰勒原理”為代表的現代主義課程范式力圖追尋普適性的科學教育規律[1]。課堂教學成為按既定計劃執行教學方案，并將課程內容傳遞甚至灌輸給學生的過程。課程成為學生在教師指導下形成的所有經驗的綜合，整個過程缺少對學生聲音的傾聽和思維的激活，導致學生個體創造性與主體性的泯滅。20世紀70年代以來，后現代教育學家通過反思控制性的現代主義知識教學觀，開始提倡人文精神、價值理性、身心發展。作為后現代教育學家代表，小威廉姆·多爾認為“課程成為一種過程——不是傳遞所（絕對）知道的而是探索所不知道的知識的過程”，他提出的4R課程模本（matrix）為物理化學實踐教學向更好方向發展提供了解決思路[2-3]。

一、豐富性

多爾認為“課程應具有適量的不確定性、異常性、無效性、模糊性”。我們具體從課程體系及授課形式來實現課程的豐富性。

（一）課程體系應更新前沿信息及加強實踐活動

具有多樣性、不確定性的課程內容，有利于形成主動探索的課題氣氛。物理化學課程內容由于其系統性、科學性[4]，不可能以頻繁地直接變化來應對，當前有效做法是以學生的發展為最終價值取向，綜合考慮社會、學科和學生等因素及其需求，選擇無可代替的、貼近專業的物理化學知識體系，同時準確把握物理化學發展的前沿信息，把最新的內容補充到課程體系當中。需要特別提出的是，由于物理化學偏基礎理論學科的性質，其前沿信息往往是科研知識，需要教師對最新SCI文獻深度調研。青年教師可以發揮具有科研基礎及科研項目的優勢，在講授理論的同時將相關科研發展與之聯系起來?？茖W研究的創新性和不確定性能激發學生的探究欲望和學習興趣。在實際教學中，我們發現前沿科研知識的豐富往往使學生獲得科學自信，參加課余科研等活動的意愿增強，對物理化學的認可度也隨之增加。

隨著教育的改革，高校實踐課程的比例正逐年升高，內容和形式豐富，如專業實驗[5]、業余科研、畢業設計，以及各類創新實驗項目競賽，都是實踐教學的組成部分。湖北中醫藥大學藥學專業實驗的設置上高度配合理論課[6-7]，只能按部就班完成簡單經典的實驗，學生獨立調研資料及設計實驗方案的空間很小。因此在實踐教學過程中，我們更注重學生數據處理與分析能力的鍛煉和加強。例如，三組分液液體系相圖是三角坐標系，學生一般都用手繪制圖。我們為本科生推薦了專業制圖軟件Origin，不僅提高了繪圖效率還發現了很多問題。如圖1為學生用軟件繪制出來的三相圖，因對實驗原理理解不夠導致作圖有誤。該圖中應該將點連成圓滑曲線且連接下面的兩個三角頂點（近似）形成帽形區，而有些誤差較大的點可以舍去或者依據取平均值的思路將折線擬合成曲線。案例說明軟件繪圖能暴露學生對實驗原理理解得不透徹，導致數據處理不恰當。在發現這些問題后，我們常常根據實驗報告中的問題為學生深入剖析原理，并傳授分析技巧。而該過程還能幫助學生分析如何撰寫實驗報告，“像科學家或者工程師那樣進行寫作，而不是像學生那樣寫作”[8]。

此外，業余科研及創新實驗項目競賽能彌補專業實驗的不足。導師指導學生參與科研課題，完全屬于開放性研究，結果具有不確定性。學生要根據選題查閱資料、設計多種實驗方案并獨立完成實驗操作和論文撰寫等工作。但只有專業實驗納入本科生形成性評價，占比20%，一般由實驗報告決定分數。因此，目前實踐課程改革的形式大于成效，需要進一步加強。

（二）課堂教學形式的多樣化

1. 多媒體為主，板書為輔

多媒體教學方便、效率高、信息量大，但物理化學教學過程中板書必不可少。最典型的是公式的推導、回顧和聯系比較，常常需要教師立即寫出。比如，熱力學基本方程是處理熱力學問題的核心，是化學熱力學函數紛繁復雜關系的基礎，學生在使用這些公式過程中經常發生混淆。如圖2，第一個熱力學基本方程為dU=TdS-PdV，這里的TdS可看成可逆過程的熱效應QR，-PdV為膨脹功，所以這一公式實際上就是熱力學第一定律的變形;根據這一公式可以依次寫出另3個基本方程。這4個方程經常會用到，比如Gibbs變化量的計算就是從第4個基本方程式出發進行推導。而板書推導能展示邏輯，同時有留白時間給學生消化。