国外化学新近出版的基本大学化学教材.pdf

第22卷 第3期大 学 化 学2007年6月 国外化学教育 国外新近出版的 几本大学普通化学教材 张晖 南京大学化学化工学院 南京210093 摘要 对国外新近出版的5种大学普通化学教材从编写背景 历史 知识内容 编排体系 版 式风格 难易程度 读者反映等几方面进行了介绍 对于了解国外普通化学教材现状 选用优秀的 教科书进行普通化学教学 具有一定的借鉴意义 普通化学是化学专业大学本科教学的基础课程 一般在本科阶段的第一学年开设 它既 是学习其他化学专业课的基础 也是衔接高中阶段和大学本科阶段的一门课程 普通化学教 材的特点是介绍的知识面宽 但不深入 主要是打基础 起承上启下的作用 近20年来 我国 的本科教育有较快的发展 1 并出版了一批各具特色的教材和教学参考书 本文试图通过介 绍国外几种新近出版且有代表性的普通化学教材 在知识结构 编排体系 版式风格 难易程 度 读者反映等几方面给予简明扼要的评论 比较客观地反映各自的特色 读者反馈信息主要 来自Internet网 如亚马逊网上书店 http www Amazon com 的读者评论 这些读者的意 见表达了他们学习使用的感受 总之 希望本文能对国内普通化学教学以及教材的选用等方 面提供一些可资参考的信息 本文介绍的教材共计5种 2 6 分别是 1 J C Kotz P M Treichel G C Weaver Chem istry 2 原子与元素 3 分子 离 子与它们的化合物 4 化学方程式与计量 5 水溶液中的反应 6 反应性原理 能量与化 学反应 还有一章补充读物 燃料与能源化学 二 原子与分子的结构 含5章 分别是 7 原子结构 8 原子的电子构型与化学周 期性 9 成键与分子结构 基本概念 10 成键与分子结构 轨道杂化与分子轨道 11 碳 不仅仅是另一种元素 该部分也有一章补充读物 生命的化学 生物化学 三 物质的状态 含3章 分别是 12 气体与它们的性质 13 分子间作用力 液体及 固体 14 溶液和它们的行为 在后二章之间插入一章补充读物 现代材料化学 四 化学反应控制 含6章及补充读物1章 分别是 15 反应性原理 化学动力学 16 反应性原理 化学平衡 17 反应性原理 酸碱化学 18 反应性原理 溶液平衡的其他 方面 19 反应性原理 焓及自由能 20 反应性原理 电子转移反应 补充读物 环境化学 五 元素化学 含3章 21 主族元素化学 22 过渡元素化学 23 核化学 该书的另一个特色是在书的最后部分有非常详细的附录 共计16节 达110页之多 分别 是 A 对数和二次方程的使用 B 一些重要的物理概念 C 缩写及常用的转换因子 D 物理 常数 E 有机化合物的命名 F 元素的离子化能和电子亲和能数值 G 不同温度下水的蒸气 压 H 25 时弱酸的解离常数 I 25 时弱碱的解离常数 J 25 时一些无机化合物的溶解 度常数 K 水溶液中一些络合离子的生成常数 L 部分热力学参数 M 25 时水溶液中的标 准还原势 N 练习解答 O 部分研究问题的解答 P 部分补充研究问题的解答 从上述介绍可知 该书篇幅大 知识面广 新增加的4章内容相当详细地介绍了当今化学 科学中一些十分重要的前沿与热点问题 该书的版面设计很好 无论是实物照片还是图示照 片 不仅选择非常专业 而且不少由摄影师专门摄制 因此视觉效果很好 能给人留下深刻的印 象 在这方面该书与下面介绍的Silberberg编Chem istry The M olecular N ature of M atter and Change是最佳的 书中很多重要知识点都与随书附带的光盘 Chem istry Now 及专门设计的 网页相关联 提供进一步的知识介绍 书中还插入不少历史回顾 Historical Perspectives 包 含了化学科学发展进程中重要科学家的开创性贡献等信息 既增加了知识背景 又能激发学生 的学习兴趣 与之相对应的另一栏目是Chemical Prespectives 介绍与化学紧密相关的当代科 学知识与技术 如UV Radiation Skin Damage and Sunscreen 紫外辐射 皮肤损伤和防晒霜 Quantized Spins andMR I 量子化自旋与核磁成像 等 该教材另一特色之处是A CloserLook 栏目 该栏目对一些容易产生疑义的概念给予了简短而清晰的阐述 如Are Oxidation Number real The H inWater Supersaturated Solutions Flexible Molecules等 在每章的后面有该 章目标的重新回顾 重要的计算公式归纳等 众所周知 化学基础知识的掌握离不开大量习题 的演练 该书正文中提供了数量众多的针对特定章节内容的解题技巧 Problem2Solving Tip 书中还配有大量的例题 解题步骤非常详细 带单位计算 这是国外教材的典型做法 有助于 26 学生对单位演变及相互关系的理解 是很可取的解题方法 每章后面的习题分为3类 一类 是技能练习 Practicing Skills 针对特定章节内容出题 另一类是一般综合题 General Questions 最后一类是总结和概念性问题 Summary and Conceptual Questions 这类问题会涉 及前面学过的概念 后两类问题均有难易之别 并用标记显示 总体上说 该书知识新颖 系 统 结构合理 通俗易懂 版面设计和叙述方式很有特色 非常重视图解和图示在教学中的作 用 在亚马逊网上书店的读者评论中 给予该书四星半的评价 这是相关类教材获得的最高评 价之一 2 R Chang编Chem istry 第8版 该教材的最新版本是第8版 由McGraw Hill出版社于2005年出版 编者R Chang是威 廉姆斯学院的化学教授 在耶鲁大学获得博士学位 Chang教授是the American Chemical Soci2 ety Examination Committee the National Chemistry Olympiad Examination Committee和the Gradu2 ate Record Examinations GRE Committee的成员 也是The Chem ical Educator的编辑之一 Chang教授还撰写了有关物理化学 工业化学和物理科学方面的书籍 该书的第1 7版分别 于1981 1984 1988 1991 1994 1998 2002年出版 被许多国家的大学用作教材或主要参考 书 我国的清华大学 浙江大学和华东理工大学也采用了该教材 该书正文1039页 另有附 录 索引和习题答案 全书共25章 分别为 1 化学 变化的研究 2 原子 分子与离子 3 化学反应中的质量关系 4 水溶液中的反应 5 气体 6 热化学 7 量子理论和原 子的电子结构 8 元素的周期性关系 9 化学键 基本概念 10 化学键 分子对称性 和原子轨道杂化 11 分子间力及液体和固体 12 溶液的物理性质 13 化学动力学 14 化学平衡 15 酸与碱 16 酸碱平衡与溶解度平衡 17 大气化学 18 焓 自由能 与平衡 19 电化学 20 冶金及金属化学 21 非金属元素及其化合物 22 过渡金属化 学及配位化合物 23 核化学 24 有机化学 25 合成与天然有机高聚物 书后辑有附录 4个 分别是 元素名称的变迁 气体常数单位 热力学数据 数学应用 从以上章节的内容来看 该教材要比Kotz的教材简明一些 覆盖的知识点也要少一些 书 后附录提供的知识和信息量也比Kotz的教材少许多 该书的插图以及图示效果虽比Kotz的 教材要逊色一些 但仍然具有较高的水平 该书也配有丰富的例题 具有详细的演算步骤以及 大量的习题 每一章的习题前均点出重要公式 事实与概念的总结以及本章的关键词 从总 体上说 该书知识体系比较系统 叙述浅显易懂 图文并茂 便于学生自学 该教材每隔3 4 年更新内容 是一本较出色的大学普通化学教材 在亚马逊网上书店的读者评论中 该书获得 三星的评价 是较受学生欢迎的一本教材 3 R H Petrucci等编General Chem istry 第8版 R H Petrucci等编General Chem istry 第8版 由Pearson Education Inc 于2002年出版 2004年高等教育出版社购得版权在中国大陆出版了影印版 第一作者Petrucci教授来自加州 州立大学San Bernardino分校 在威斯康星 2 麦狄逊大学获得博士学位 他出版过好几部著作 包括与J W Hill T W McCreary和S S Perry合著的General Chem istry 第4版 由Prentice Hall于2004年出版 另两位合著者W S Har wood教授和F G Herring教授分别来自印地安 那大学和不列颠哥伦比亚大学 Harwood教授在普度大学获得博士学位 曾获得过多项优秀 36 教学奖 Herring教授在伦敦大学获得博士学位 从事化学专业本科生和研究生教学已达30 多年 且因教学优秀而获得Killam奖 该书被美国西北大学 纽约大学 特拉华大学 密歇根 大学 Dearborn 科罗拉多大学等众多高等院校使用 该书篇幅较大 正文有1160页 附录64 页 索引23页 全书共28章 分别为 1 物质 2 性质及其测量 2 原子与原子理论 3 化 合物 4 化学反应 5 溶液中的反应导论 6 气体 7 热化学 8 环境气体与氢气 9 原子中的电子 10 周期表与一些原子的性质 11 化学键 基本概念 12 化学键 其他方面 13 液体 固体与分子间力 14 溶液及其物理性质 15 化学动力学 16 化学平衡原理 17 酸与碱 18 酸 2 碱平衡的其他方面 19 溶解度与络合离子的平衡 20 自发变化 焓与自由能 21 电化学 22 主族元素 金属 23 主族元素 非金 属 24 过渡元素 25 络离子与配位化合物 26 核化学 27 有机化学 28 生态化 学 书后还有附录6节 分别是 A 数学应用 B 一些基本的物理概念 C SI单位 D 数据 表 E 术语汇编 F 练习例题及部分习题答案 从章节安排来看 该教材主要知识点与Chang的教材及Kotz的教材基本相同 但展开得 更加充分一些 书后附录的信息量比Kotz的教材要少一些 但比Chang的教材要多 该书的 插图非常丰富 图示效果也较出众 该书的例题非常丰富 并在例题题解后提供两道练习例 题 书的每章末都有总结 并在其后提供一道综合性的例题 将该章的重要知识点包括在内 通过解答过程一一加以强调 紧接着对本章中涉及的重要概念及在各节中的出处给予交代 该书的习题部分很有特色 第一部分是复习问题 第二部分是分类练习题 第三部分是综合及 高等练习题 最后一部分是特色问题 书中还有大量的知识补充点 Focus On 和知识提高点 Are YouWondering 对一些概念作了展开介绍 对于某些新知识也给予了进一步的阐 述 总体上说 该书知识体系相当全面 阐述详尽 在深度和广度上均有所提高 该书迄今已 出8版 是一本较高水平的普通化学教材 令人比较意外的是 在亚马逊网上书店的读者评论 中 该书获得星数较少 这可能是由于该书的深度和难度相对较高 4 M S Silberberg编Chem istry 第3版 该教材的最新版本是第4版 由McGraw Hill公司于2005年出版 前3版分别于1996 年 2000年和2003年出版 该书作者M S Silberberg在俄克拉荷马大学获得博士学位 曾在 Simon s Rock College ofBard工作 教过普通化学 无机化学 生物化学等课程 具有丰富的教 学经验 后在数家大学出版社从事化学 生物学和物理学教材的编辑工作 该教材被美国 加 拿大的许多大学广为使用 台湾和香港的一些高校也采用该书作为普通化学教材 该书篇幅 较大 正文1084页 外加5个附录 术语汇编和名词索引 全书共分25章 包括在13章与14 章之间的插入章 分别是 1 化学研究的关键问题 2 物质的组成 3 计量学 化学体系 中的摩尔 2 质量 2 数量关系 4 化学反应的主要类型 5 气体与分子动力学理论 6 热化 学 能流与化学变化 7 量子理论和原子结构 8 电子构型与化学周期性 9 化学键模 型 10 分子形状 11 共价键理论 12 分子间力 液体 固体和相变 13 混合物的性 质 溶液与胶体 13 化学动力学 插入章 元素性质的预测 14 主族元素的周期行为 成 键 结构与反应性 15 有机化合物与碳原子性质 16 动力学 化学反应的速度与机理 17 化学平衡 化学反应的程度 18 酸碱平衡 19 水溶液体系中的离子平衡 20 热力 学 焓 自由能和化学反应的方向 21 电化学 化学变化与电功 22 自然界与工业中的元 46 素 23 过渡金属元素及其配位化合物 24 核反应及其应用 书后辑有5个附录 分别是 A 化学中常用的数学运算 B 部分物质在298K时标准热力学参数 C 298K时微溶离子化 合物的溶度积常数 Ksp D 298K时的标准电极电势 半电池 E 部分习题答案 最后有术 语汇编和名词索引 从总体上看 该教材的编排体系与本文介绍的其他教材相类似 但部分章节内容有所调 整 如将有机化合物放在前面介绍而不是安排在最后 与Kotz的教材相同 该书的知识面相 当系统 概念阐述清晰 语言浅显易懂 该书的一大特色是其中大量非常有特点的插图 包括 表格 这些插图都经过精心的设计 水平很高 尤其是对许多动态过程的图示给人非常直观 而深刻的印象 对于激发学生的学习兴趣 理解和掌握相关知识很有益 该书还提供了3项特 色栏目 分别是Chemical Connections Tools of the Laboratory Gallery 用于介绍化学学科的一些 前沿动态 重要的实验技术以及一些专门知识 书中每节的结尾均有该节的总结 在每一章的 结尾有该章的回顾 Chapter Perspective 复习和参考信息 包括学习目标 要求理解的基本概 念 要求掌握的技巧 并给出了本章的关键词 及书中页码 重要的方程式和关系式以及重 点强调的图表 作者直接指出这些图表能提供关键知识点的快速复习 这是该书与众不同的 图表的一大功能 该书每章均给出了大量例题 例题的解题过程也颇具特色 包括问题的提 出 解题思路 解题过程 验证及评论 在例题之后还会给出一道后续练习题 并在该章结尾处 给出后续练习题的答案 在每章的最后都提供了数量非常可观的练习题 例如第5章有136 道习题 这些练习题是分节安排的 其中包括概念回顾题 技能建立练习题 成对 背景练习 题等 其中包括了一些难度较高的练习题 以星号标示 从总体上说 该书比较鲜明地反映 出了化学学科的特点及其重要性 强调动态 变化的过程 是一本高水平的普通化学教材 在 亚马逊网上书店的读者评论中 该书获得四星半的高评价 与Kotz等编Chem istry 2 度量 3 计量学 4 溶液中的反应 5 气体 6 化学热力学 热化学 7 原子结构 8 电子结构和周期表 9 化学键 10 分子形状与化学键理论 11 氧化还原反应 12 液体 固体与物态变化 13 再论溶液 14 化学平衡 15 酸与 碱 16 再论平衡 17 再论化学热力学 焓 熵和平衡态的详细描述 18 化学动力学 反 应速率的详细描述 19 电化学 20 核化学 21 无机化学近观 非金属 似金属及它们的 化合物 22 有机化学近观 23 生物化学近观 24 无机化学近观 过渡金属和配位化合 物 书后还有8节附录 分别是 A 术语 B 普通化学所需数学知识 C 水的性质 D 部分 化合物在298K的热力学数据 E 1995年化学工业生产的前50位化学品 F 由氧化数变化平 56 衡氧化还原反应方程式 G Ksp的计算 H 习题答案 从章节内容来看 该教材的主要知识体系是比较全面的 但前后安排顺序有所不同 特别 是最后三分之一内容 书后附录的信息量较多 且有些内容是其他教科书一般未涉及的 在 每章的开头列出了该章所有小节的标题 使读者对该章内容一目了然 该书插图丰富 构思新 颖 图示效果良好 但由于该书开本较小 在版面设计上采用较小字体 因此在视觉效果上略 显不足 该书在每章的正文中有丰富的例题以及练习题 在章末有该章的详细总结 包括重点 概念的强调 以黑体印刷 以及重要公式的归纳 在每章的最后提供了数量可观的练习题 通 常在100道以上 在这些练习题的后面还设置了几个特色栏目 其一是自测题 Stop Test Yourself 其二是综合提高题 Putting Things Together 其三是应用练习题 Applications 最后 是错误辨析题 What sW rong 书中插入了大量的Related Topic 介绍了许多有趣的化学知 识和现象 如惰性气体的发现 废物丢弃与资源 绿色化学 材料科学 能源问题 原子吸收光 谱等 能有效地拓展学生的知识面 提高学生的学习兴趣 书中每章的结尾处提供了另一特 色内容Guest Essay 由特定领域的专家学者介绍化学对他们成长 发展所起的影响及作用 以 此强调化学科学的地位及重要性 对激发学生的学习志趣非常有益 总体上说 该书知识体系 比较全面 在内容选择 版面设计 介绍方式等方面较有特色 在提高学生学习兴趣 培养学生 分析与解决问题能力方面下了功夫 是一本较高水平的普通化学教材 参 考 文 献 1 姚天扬 大学化学 2005 20 6 11 2 Kotz J C Treichel PM Weaver G C Chemistry Chemical Reactivity 6th ed Belment Thomson Brooks Cole 2006 3 Chang R Chemistry 8th ed New York McGraw2Hill 2005 4 Petrucci R H HarwoodW S Herring F G General Chemistry Principles andModern Applications 8th