多尔4R课程对物理化学教学实践的启示

徐黎 廖唐斌

摘  要：4R课程模本是由美国后现代主义课程论的代表多尔提出的教学理论，它包括丰富性（Richness）、回归性（Recursion）、关联性（Relation）、严密性（Rigor）四个特征。文章根据当前中医药专业大学物理化学课程中存在的问题，结合实践将其融入教学，力图实现对物理化学教学的引领。

关键词：4R理论;物理化学;教学实践

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：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世纪40年代以前，以“泰勒原理”为代表的现代主义课程范式力图追寻普适性的科学教育规律[1]。课堂教学成为按既定计划执行教学方案，并将课程内容传递甚至灌输给学生的过程。课程成为学生在教师指导下形成的所有经验的综合，整个过程缺少对学生声音的倾听和思维的激活，导致学生个体创造性与主体性的泯灭。20世纪70年代以来，后现代教育学家通过反思控制性的现代主义知识教学观，开始提倡人文精神、价值理性、身心发展。作为后现代教育学家代表，小威廉姆·多尔认为“课程成为一种过程——不是传递所（绝对）知道的而是探索所不知道的知识的过程”，他提出的4R课程模本（matrix）为物理化学实践教学向更好方向发展提供了解决思路[2-3]。

一、丰富性

多尔认为“课程应具有适量的不确定性、异常性、无效性、模糊性”。我们具体从课程体系及授课形式来实现课程的丰富性。

（一）课程体系应更新前沿信息及加强实践活动

具有多样性、不确定性的课程内容，有利于形成主动探索的课题气氛。物理化学课程内容由于其系统性、科学性[4]，不可能以频繁地直接变化来应对，当前有效做法是以学生的发展为最终价值取向，综合考虑社会、学科和学生等因素及其需求，选择无可代替的、贴近专业的物理化学知识体系，同时准确把握物理化学发展的前沿信息，把最新的内容补充到课程体系当中。需要特别提出的是，由于物理化学偏基础理论学科的性质，其前沿信息往往是科研知识，需要教师对最新SCI文献深度调研。青年教师可以发挥具有科研基础及科研项目的优势，在讲授理论的同时将相关科研发展与之联系起来。科学研究的创新性和不确定性能激发学生的探究欲望和学习兴趣。在实际教学中，我们发现前沿科研知识的丰富往往使学生获得科学自信，参加课余科研等活动的意愿增强，对物理化学的认可度也随之增加。

随着教育的改革，高校实践课程的比例正逐年升高，内容和形式丰富，如专业实验[5]、业余科研、毕业设计，以及各类创新实验项目竞赛，都是实践教学的组成部分。湖北中医药大学药学专业实验的设置上高度配合理论课[6-7]，只能按部就班完成简单经典的实验，学生独立调研资料及设计实验方案的空间很小。因此在实践教学过程中，我们更注重学生数据处理与分析能力的锻炼和加强。例如，三组分液液体系相图是三角坐标系，学生一般都用手绘制图。我们为本科生推荐了专业制图软件Origin，不仅提高了绘图效率还发现了很多问题。如图1为学生用软件绘制出来的三相图，因对实验原理理解不够导致作图有误。该图中应该将点连成圆滑曲线且连接下面的两个三角顶点（近似）形成帽形区，而有些误差较大的点可以舍去或者依据取平均值的思路将折线拟合成曲线。案例说明软件绘图能暴露学生对实验原理理解得不透彻，导致数据处理不恰当。在发现这些问题后，我们常常根据实验报告中的问题为学生深入剖析原理，并传授分析技巧。而该过程还能帮助学生分析如何撰写实验报告，“像科学家或者工程师那样进行写作，而不是像学生那樣写作”[8]。

此外，业余科研及创新实验项目竞赛能弥补专业实验的不足。导师指导学生参与科研课题，完全属于开放性研究，结果具有不确定性。学生要根据选题查阅资料、设计多种实验方案并独立完成实验操作和论文撰写等工作。但只有专业实验纳入本科生形成性评价，占比20%，一般由实验报告决定分数。因此，目前实践课程改革的形式大于成效，需要进一步加强。

（二）课堂教学形式的多样化

1. 多媒体为主，板书为辅

多媒体教学方便、效率高、信息量大，但物理化学教学过程中板书必不可少。最典型的是公式的推导、回顾和联系比较，常常需要教师立即写出。比如，热力学基本方程是处理热力学问题的核心，是化学热力学函数纷繁复杂关系的基础，学生在使用这些公式过程中经常发生混淆。如图2，第一个热力学基本方程为dU=TdS-PdV，这里的TdS可看成可逆过程的热效应QR，-PdV为膨胀功，所以这一公式实际上就是热力学第一定律的变形;根据这一公式可以依次写出另3个基本方程。这4个方程经常会用到，比如Gibbs变化量的计算就是从第4个基本方程式出发进行推导。而板书推导能展示逻辑，同时有留白时间给学生消化。