中美物理化学实验教材内容的比较研究

　　摘要：中关两国的物理化学实验教材具有不同的风格。美国教材除了关注传授实验技术和验证理论原理之外，更为关键的是要培养学生的科学研究能力，因此其实验设计更为综合和先进，所讨论实验课题的深度甚至超过一般的物理化学理论教科书。美国物理化学实验教材的期望目标是帮助学生成为专业科学家和工程师，这个思路为国内物理化学实验教材改革提供了一种全新的方向。
　　关键词：物理化学实验；教材；比较研究
　　国内高校对物理化学实验课程的改革一直在持续进行，尤其是进入21世纪以来，物理化学实验课程的教学理念、课程体系和实验内容的改革获得了重点关注，呈现出多样化的发展趋势。比如更新实验教学的仪器设备，增加综合性、设计性实验内容，将科研内容引入基础实验教学，采用多种实验教学模式（如开放实验教学），使用计算机辅助教学（CAI），乃至变革实验教学的组织体系，开展多层次实验教学活动等。这些教学研究的探索和实践对培养大学生的创新能力起到了积极的促进作用。与此同时，国内物理化学实验课程的教材编著工作也蓬勃发展，经典教材不断再版，新编教材也如雨后春笋般大量涌现。
　　物理化学实验课程改革的关键在于实验内容的创新发展，使之符合国际化学教育的总体趋势。目前，这方面的研究还比较粗浅，本文试图通过比较中、美两国公开出版的物理化学实验教材，分析研究在实验设计理念上的差异，及其对具体实验教学内容的影响，意在他山之石，可以攻玉。
　　一、物理化学实验课程的功能与作用问题
　　国内高校对物理化学实验课程的定位体现在教材前言或绪论中，典型表述可概括如下：使学生初步了解物理化学的实验研究思路，掌握物理化学的基本实验技术和技能，学会一些重要物理化学性能的测定方法，体验物理化学实验的完整过程一现象的观察和记录、条件的判断和选择、数据的测量和处理、结果的分析和归纳等，加深对物理化学基本理论的理解，增强应用物理化学实验技能解决实际问题的能力。
　　由此可见，国内对物理化学实验课程的定位是从属于物理化学课程的，设置实验课程的目的是帮助学生通过实验教学的方式理解深奥难懂的物理化学原理，在此过程中，自然也要学习一些实验方法和技术，以及数据分析和处理方法等。这种理念本身并没有任何错误，且自20世纪70年代末一直贯彻至今，这些表述与美国威斯康星大学的Daniels教授在1970年编写的Experimental Physical Chemistry（第七版）前言中的表达几乎完全一样：To illustrate the principles of physical chemistry，to train in careful experimentation.to develop familiarity with apparatus，to encourage ability in research-these are the purposes of this book.as stated in the first edition 40 years ago.
　　由于改革开放后最早一批国内物理化学实验教材的编写基本就是参照Daniels及其同时代作者的经典教材内容进行的，照搬理念无可厚非，至少当时是与国际化学教育界的理念基本同步的。问题是按照Daniels的说法，这些理念可是从20世纪20-30年代沿用下来的，到今天已经差不多一个世纪了。难道近百年来国际物理化学实验教学的理念就没有发生改变吗？
　　情况显然不是这样的。事实上，美国化学会在1993年出版的物理化学教学研究论文集中就提出了物理化学实验课程改革的新理念，并在2008年出版的论文集中再次革新了物理化学实验教学的理念。这些理念在美国近年出版的物理化学实验教材中有清晰的表述，比如：
　　The physical chemistry laboratory course has a crucial function：to place the abs～act concepts encountered in lecture into an experimental.experiential，context.The laboratory should not only introduce students to rigorous experimental methods，record keeping，and report writing；it should also emphasize the experimental origins of scientific knowledge and development of new approaches and ideas.
　　Such experimental work should not just demonstrate established principles but should also develop research aptitudes by providing experience with the kind of measurements that can yield important new results.……In short.the aim is to help you become a productive research scientist.
　　作为当今国际化学教育界的主流，美国的教学理念认为物理化学实验课程不仅仅是让学生通过实验来验证已有的理论、学习实验方法和技术，更为重要的是向学生展示科学知识的实验起源，发展新的研究途径，激发学生的研究天赋，最终培养学生成为有成就的研究型科学家。
　　从国内和美国对物理化学实验的定位看，前者的主要意图是培养学生的实验能力，而后者则试图使学生通过实验获得科学思想和思维方式。换句话说，国内物理化学实验主要是“授术”，而美国则更注重“传道”。可见，美国的物理化学实验教学理念的层次高于目前国内教材的认识水平。

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