中美物理化学实验教材内容的比较研究(3)

　　上面案例中，既有中美两国都采用、且实验方法基本相同的（案例1和2），也有中美两国都采用、但是实验方法有异的（案例3），还有中美两国分别采用的（案例4和5）。无论哪种情况，国内实验设计的基本模式都是“实验测定-直接结果”，而美国的实验设计往往在“直接结果”之后还有进一步研究拓展的内容，这种差异正是对物理化学实验课程定位差异的体现，我们是要学生学习实验技术、验证理论原理，而美国的实验设计还要培养学生成为科学研究的人才，课程培养目标显然是有高低之分的。
　　三、美国物理化学实验教材的其他可借鉴之处
　　除了实验设计理念以外，美国物理化学实验教材还有以下几个方面值得借鉴。
　　1.重视融合生物化学和立体化学实验内容
　　传统的化学动力学实验主要涉及无机物之间或者无机物与简单有机物之间的反应；近年来美国物理化学教材中将生化反应引入实验体系中，替代了部分传统的实验项目，使得反应的动力学过程变得更加复杂。比如涉及连续-可逆基元反应步骤组合的化学反应动力学过程，以及不符合经典米开利-蒙顿酶催化模型的酶反应动力学过程等。除此以外，手性分子的结构转变过程研究也被引入基础实验教学中。这些项目大大拓展了传统物理化学实验的范围，而且大部分并不涉及复杂昂贵的仪器，非常有创新性。国内教材在这方面需要加强。
　　2.重视计算机数据处理能力的培养
　　美国物理化学实验教材中的实验设计程度较深，计算过程繁杂，已经不是简单的手工计算能够完成，因此非常强调采用商业化的科学计算程序完成相关的实验数据处理和图谱绘制工作，比如线性回归拟合、非线性回归拟合、数据剥离等，而这方面也是现代研究工作的常规做法，学生通过这样的实践，能够获得很好的科研素质训练。国内教材在这方面很少专门强调，仍然以手工数据处理为主，这也反映出国内物理化学实验项目总体的设计水平仍有待提高。
　　3.重视化学实验过程的安全性
　　美国物理化学实验教材中，每个实验项目都列有单独的章节，用于说明本实验可能涉及的安全问题，包括试剂的毒性与人体防护、仪器的安全操作和废弃物品回收等，以保证参加实验学生的人身安全。国内教材在这方面也较为欠缺，一般就是在绪论中泛泛谈一下实验室安全注意事项等，并没有针对每个具体实验项目的安全指南。同时，出于安全需要，近年来国内的物理化学实验教材中大量减少了有毒有害化学试剂的使用，代之以毒性程度较低的试剂，或者干脆取消了一部分实验项目。这当然有利于学生的健康和环境保护，但是化学自从诞生的那天起，就与毒性、燃烧、爆炸等危险字眼联系在一起，解决这些问题以保证实验顺利进行，应该在实验室建设和安全防护上加大投入，而不是采用目前这种办法。如果教材里都不涉及这些包含化学特质的东西，学生也没有尝试这方面的规范操作，是否也不利于化学专门人才的培养呢？
　　4.重视实验报告的撰写
　　美国物理化学实验教材非常重视指导学生如何撰写实验报告，并将其当做学生科研能力培养的重要环节。实验报告的内容、章节安排、图表绘制标准、结果讨论和文献引用等环节均以美国化学会（ACS）和美国物理学会（AIP）论文写作指南为依据，并且在教材中专门列出章节详细说明。Shoemaker在其教材中甚至举例说明某句话应该怎样写、某个物理量应该如何表示才算符合科学论文的写作规范，并用一篇实验报告实例进行逐页评论。按照Halpem的说法，物理化学实验课程要教会学生像科学家或者工程师那样进行写作，而不是像学生那样去写作。这种写作的要求当然是与其教材中的实验设计理念相符合的。反观国内的同类教材，由于涉及理论深度不够，实验结果分析的广度和深度都很小，即使学生想把实验报告写成科学论文形式，也是“巧妇难为无米之炊”。
　　对比中美两国的物理化学实验教材可以看出，美国教材更加注重实验本身包含的科研模式，将物理化学实验课程与物理化学理论课程同等看待，并且将物理化学实验课程看做是学习物理化学原理的重要途径之一；而国内教材仍然将物理化学实验当做理论课的附属，做实验是为了巩固理论课堂学习的知识。这种教学理念上的差异导致国内物理化学实验教材的理论部分非常简略，实验设计的层次不高，仅能达成有限的完成学习的教学目的；而美国教材则力求将每一个实验项目都当做学生进行科研训练的一个过程，所希望达成的教学目标是培养出专业科学家和工程师。由此可见，国内物理化学实验教材的编写水平与国际化学界的主流尚有差距，必须加强教学改革和研究，迎头赶上。

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