简介一本有特色的国外物理化学教材

徐艳萍　王宝珍　周伟红　徐昕　刘松艳

[摘 要] 教材作为教师传授知识与学生学习的主要工具，在教学中具有非常重要的作用。通过对国外优秀教材进行研究，可借鉴其优点，完善我国教材的不足之处。本文将从体系结构、内容安排、习题设置、图表应用以及网络资源这五个方面介绍一本国外有特色的物理化学教材——Atkins' Physical Chemistry，希望为我国物理化学教材的编写提供一定参考。

[关键词] 物理化学；教材；特色；简介

[中图分类号] O6 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634（2013）06-0054-03

0 引言

Atkins' Physical Chemistry（第九版）[1]是国外优秀的物理化学教材之一，其作者Peter Atkins教授是林肯大学、牛津大学的研究员，创作了60多本畅销全球的书籍。作者在原来版本[2]的基础上对其内容进行了彻底的更新，使其应用灵活、学生更易接受，且知识范围广、更具权威性。本书对于物理课程所呈现出来的最大灵活性是它提供了传统的全一册版本和全新的上下两册版本，在两册版本中，上下册均由十个章节组成，上册的主要内容为热力学和动力学，对应于全一册中第1～6章和第20～23章的内容。下册的主要内容为量子化学、光谱学和统计热力学，对应于全一册中第7～16章的内容。关于全一册中第17章分子相互作用和第18、19章材料科学的内容，上下册版本中没有包含，这一部分的内容可以很方便地在该书的网络资源中找到，可见，上下册版本对全一册版本的内容进行了重组，这样使用者可根据不同需要来进行选择，这相对于国内同类教材[3，4]来说，充分突显了其灵活性。近年来，随着“双语”教学活动的开展，部分高等学校在物理化学课程的“双语”教学中都使用了该教材，深受读者欢迎，得到了广泛的好评。

1 Atkins' Physical Chemistry一书的特色

笔者手中的Physical Chemistry（第九版）为全一册设计的版本，该书相对于传统版本来说，在体系结构的设置上更为灵活，内容安排上有着全新的设计风格，网络资源途径变得更加宽泛。该书不但重视基本的化学概念与原理的呈现，而且更加重视与科学研究前沿的衔接，将当前物理化学的热点问题纳入其中，培养学生实际解决问题的能力，使其能够学以致用。本文将从以下几方面来介绍该书独有的特色。

1.1 体系结构

对于前置结构的设置，该书除了设有国内教材通常所设的前言和目录外，还设有栏目介绍、网络资源使用指导以及作者简介等项目，使读者对该书有了多方面的了解。

在主体结构方面，该书以章节内容为主体，其中章节内容部分共876页，分为23章，由“平衡”、“结构”和“变化”三大部分組成，这对概括全书基本内容起到了提纲挈领的作用[5]，这相比于国内同类教材的章法，令人耳目一新。但是材料化学部分的内容不能自成体系，已经被移到了章节之间，且章节本身也进行了重组，这样的结构调整使主体内容更加紧密地结合到了一起。“平衡”部分由气体的性质、热力学第一定律、热力学第二定律、纯物质的物理转化、简单的混合物、化学平衡6个章节组成。在这一部分中，作者在原来版本重点强调热力学理论的基础上，作出了一些谨慎的转变，也同时注重了热力学理论在材料科学中的应用，这是一个越来越受到化学家们关注的领域。在“结构”部分中，个别章节题目的范围被修改，主要由量子理论、原子结构和光谱、分子结构、分子对称性、分子光谱学、统计热力学等13个章节组成。这一部分对纳米科学、光谱学以及计算化学给予了更多的关注，扩充了这部分知识的信息量，对于该部分知识点的呈现相比于其他同类教材略显丰富与新颖。“变化”部分由运动中的分子、化学反应速率、反应动力学、催化四个章节组成。这部分舍弃了原来关于复杂反应的动能和表面过程的章节，将保留下来的聚合、光化学、酶、表面催化反应这几部分内容纳入了读者所熟悉的第21章（化学反应速率）、第22章（反应动力学）以及新的章节第23章（催化），使其在教学中更容易被学生接受。国外教材再版后所呈现出来的大胆、谨慎的改变与更新是值得借鉴的。

在后置结构的设计上，国内教材普遍会设置附录、答案和索引等，该书在这方面的安排上与其大体相似，值得一提的是，该书的附录中设有Road Maps这一功能栏目，这一部分将所涉及的表达式通过简明的线条和必要的文字叙述紧密的联系在一起，呈现的十分清晰，使琐碎的知识条理化，学生更易掌握。

可见，该书结构合理，各章既衔接紧密又可独立成文，利于学生在学习过程中进行知识框架的构建，利于激发学生学习的兴趣，同时也为教师灵活选材提供了方便。

1.2 内容安排

在物理化学的学习中，大量的知识点、高难度的数学计算以及习题的解答通常使学生感到很困扰，为了使学生在学习过程中能够变得轻松与高效，作者对该书内容的呈现方式进行了独特的设计，这也是该书非常鲜明的特色。

在知识内容的组织上，该书设置了贯穿于每个章节的六个功能性栏目和个别章节才有的Mathematical Background和Impact Sections专题。在这六个栏目中，Key Points出现在知识点介绍之前，对本章的主要知识点进行简要的概括，提醒学生重点关注的内容。Equation and Concept Tags是对于学生应重点记忆的方程式和概念进行标记并做一个注解，例如，在第一章第一节中所涉及的重要表达式 ，其右侧有蓝色方框进行标记，里面附有文字说明：气体状态方程的一般表达式。这一栏目首先在图文的设计上就引起了学生的关注，同时在内容的记忆上也受到了学生的重视。Notes on Good Practice是针对于解题中语言的使用和步骤的书写，它强调了与国际惯例要相符以避免一些常识性的错误。例如，在第7章光子数量的计算这一例题中，这一栏目给出了合理的解题思路与步骤，使学生逐渐培养良好的解题习惯。Checklist of Key Equations位于每章的章节内容之后，是将每一章所介绍的重要方程式以表格的形式总结出来，并在每个方程式的后边标注其所适用的条件，学生看起来一目了然也方便记忆。关于物理与化学介绍性的知识，会在Brief comments（简要评论）和Further information（补充信息）这两个栏目中体现。丰富的功能性栏目的设计充分体现了该教材鲜明的工具性和教学性。

对于物理化学的学习，数学知识的应用是十分广泛与重要的，通常情况下，人们都需要对一个数学概念和表达式进行充分的理解，它是理解其他方程式的一个前提条件，针对这样的情况，该书设有Mathematical Background这一专题，位于章节之间，具有针对性地回顾、评论和扩充关于数学技术的知识，并在充分考虑了学生现有的学术水平的前提下进行较为详细的讲解，不会给学生带来负担。这一专题会在首次需要给予说明的地方出现，方便学生阅读，而国内同类教材对于数学知识的渗透主要集中在附录中体现，会对一些表达式给出简要的推导过程，相比之下，该书这一专题的位置安排较为合理且信息容量大而难度适中，使学生能在理解了数学知识的基础上更好的理解物理化学的相关内容。部分知识还配有Impact Sections专题，提供了大量的与生物、材料、环境、工程和天体等研究领域相关的应用实例，以便学生更深入地理解物理化学的内涵和外延，从而开阔了学生的视野，这也体现出该书对知识内容的应用性的重视，这一点可为我国教材的内容设置提供参考。

1.3 习题设置

该书对于习题的设置可谓匠心独运，其数量和类型都是国内外同类教材所不能及的。习题由两部分组成，一部分是章内练习题，位于每章中所出现的例题之后，主要用来检测学生对于例题中所用到的知识点的掌握情况，每道例题后一般附有一道自测题，其答案位于问题之后，便于学生参考，而国内同类教材则一般只在章节内设置例题。另一部分为章末练习题，位于每章章末，其数量在100道左右，由易到难分为三部分，且多种多样，可以满足不同学生的需要。Discussion Question部分是由一些开放性的问答题与讨论题组成，旨在鼓励学生对学习材料进行更深入地思考，以更加宽泛的视角去看问题。Exercises部分的习题是一些简单的数值测验题，每个知识点考察都配有由简单到复杂的两道习题，这样的设计对于知识点的巩固起到了良好的作用。Problems部分的习题更具有探索性，这部分是数量最多、难度最大的部分，由三种类型的习题构成，一种是稍有难度的数值计算，另一种是考查在带入数值之前一些表达式的推导过程，第三种重点关注于理论的实际应用，其循序渐进的设计有效地提高了学生的学习能力和探索创新能力。可见该书的习题类型是十分丰富的，题量较大并由简单到复杂依次呈现，编题意图明确、涉及面广且很贴近生活，使学生更好地巩固了所学内容。相比之下，我国同类教材习题类型略显单一，只设有复习题和习题，且数量一般在50道左右，我国可借鉴该书的习题设计风格，充实习题类型，扩充习题容量，加强学生对知识的巩固，以提高教材的适用性。

1.4 图表应用

该书装帧讲究、排版精美，其内容采用彩色印刷，不同内容采用不同色调，图文并茂，十分具有艺术性。所用图表类型十分丰富，设有模型图、示意图、结构图、组成图、表格等等，这些立体图、平面图和简明表格的结合与应用大大地提高了教材中的信息量，给人以良好的视觉效果，激发了学生的好奇心与求知欲[6]，对比我国教材中图表的呈现，该书中图表的数量远远大于国内同类教材，经统计，章节内容部分的图表数量多达912个，平均每页出现1.04个图表，几乎每一页都有，可见该书对知识表达形象化和真实性的重视。而国内在设计风格上采用一贯的简明作风，多为黑白印刷版面，更侧重文字表达和简明图表，重视知识的逻辑性。这一方面需向国外学习，兼顾逻辑性与形象化，使内容的呈现形式较为多样，且更具有立体感、色彩感，生动形象，给人更加愉悦的感觉。

1.5 网络资源

整套教材不但有对应的电子版，还有伴随该书所设置的资源丰富的网络资源中心（www.oxfordtextbooks.co.uk/orc/pchem9e/），多種多样的图表和大量的数据可为教师制作教学课件提供材料，使教师能够呈现出一堂内容充实且生动的课。针对学生所设计的资源有生动形象的变化图表，这种动态直观的变化更加便于学生的理解，另外还有每个章节的网络链接导航为学生选择性阅读提供方便。除此之外，还有电子版的教材辅助性用书——Explorations in Physical Chemistry。电子媒介的应用赋予了该书更丰富的知识内容和新颖的学习手段，形成了一套新型的立体教材。

2 结束语

好的教材不是“编”出来的，而是“创作”出来的[7]。通过以上介绍不难看出，Atkins' Physical Chemistry一书特色鲜明，是作者精心创作出来的，而不是将内容简单的组合在一起。首先给人最直观的感觉便是精美、视觉愉悦；其次该书的结构灵活而不失合理性，内容丰富且在信息的组织上严密而又有新意；最后，多媒体技术的使用使整本教材更加活化、立体化。整体说来，整本教材本着为学生服务的编排理念，充分调动学生的积极性，激发学生的学习热情，培养其实际应用能力，同时也为教师的教学提供了良好的素材，是一本值得使用的优秀教材。希望通过本文对该书的介绍，为我国大学物理化学教材的编写带来一些启示，为我国高校物理化学教学提供更广阔的发展空间。

参考文献

[1] Peter A，Julio de P.Physical Chemistry（9rd.Edit）[M].New York：Oxford University Press，2010.

[2] Peter A，Julio de P.Physical Chemistry（8rd.Edit）[M].New York：Oxford University Press，2006.

[3] 傅献彩，沈文霞，等.物理化学（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005.

[4] 刘俊吉，周亚军等.物理化学（第五版）[M] .北京：高等教育出版社，2009.

[5]苏文煅.几部欧美物理化学教材比较[J].大学化学，1994，9（1）：58-61.

[6]冯灏.中美大学物理教材的对比分析及启示[J].高等教育研究，2009，26（3）：95-96.

[7]贺峰涛.国外大学理工科优秀教材的特点及其借鉴意义[J].中国校外教育（下旬刊），2012，（33）：22.