Practical Skills in Chemistry（化學實驗技能）

引用

Dean, J. R., Langford, A. M., Holmes, D. A., Reed, R., Weyers, J., & Jones, A. (2017). Practical Skills in Chemistry (3rd ed.). Pearson.

章節概要

本書是一卷本的技能指南，約 656 頁。出版社的目錄列出 67 個章，平均每章約十頁，分成九個主題領域，只給出章名。出版社把它描述為在實驗課內外使用的指導，從大學第一天一直用到畢業，既涵蓋實驗、分析和資料處理技能，也涵蓋團隊合作、資訊科技、溝通和學習技能等可遷移技能。

第 1–7 章：學習與考試技能（Study and examination skills）

可遷移技能的重要性；管理時間；與他人合作；做講課與閱讀筆記；學習與複習；課程選擇、考核與考試；準備個人履歷。這幾章講作為學生所需的一般技能，從時間管理、團隊合作到考核和準備履歷。

第 8–13 章：資訊科技與圖書館資源（Information technology and library resources）

查詢和引用已發表的資訊；評價資訊；使用線上資源；化學的網際網路資源；使用試算表；文書處理軟體、資料庫及其他軟體包。先是文獻檢索、引用和判斷來源，然後是學生處理資料和寫作所用的軟體工具。

第 14–19 章：交流資訊（Communicating information）

組織海報展示；做口頭報告；科學寫作的一般問題；撰寫小論文；撰寫實驗與專案報告；撰寫文獻綜述與評述。這一組講科學交流的各種形式，包括實驗報告和專案報告。

第 20–26 章：基礎實驗技術（Fundamental laboratory techniques）

對待實驗的態度；健康與安全；處理液體；基本實驗操作 I；基本實驗操作 II；溶液化學原理；pH 與緩衝溶液。這是大一實驗課最常用到的一組，從實驗的態度和安全，到液體的處理，再到溶液配製、pH 和緩衝溶液。

第 27–30 章：探究式方法（The investigative approach）

測量與記錄；國際單位制及其使用；科學方法與實驗設計；專案工作。講測量與記錄、單位、實驗設計以及專案的開展。

第 31–38 章：實驗室技術（Laboratory techniques）

熔點；重結晶；溶劑萃取；蒸餾；迴流；蒸發；惰性氣氛方法；組合化學。這是製備有機化學和無機化學中使用的技術，從提純、分離到惰性氣氛下的操作。

第 39–45 章：經典技術（Classical techniques）

無機分析的定性技術；重量法；容量分析的操作；酸鹼滴定；配位滴定；氧化還原滴定；沉澱滴定。即溼化學分析方法，先有一章講容量分析的操作，再依次講主要的滴定類型。

第 46–59 章：儀器技術（Instrumental techniques）

定量化學分析的基本原理；校準與定量分析；光譜基礎；原子光譜；X 射線熒光光譜；層析基本原理；氣相和液相層析；電泳；電分析技術；放射性同位素及其用途；紅外光譜；核磁共振光譜；質譜；熱分析。開頭兩章講原理和校準，其餘各章依次講主要的儀器方法。出版社稱本版對拉曼光譜的內容作了更新，但沒有指明是哪一章。

第 60–67 章：資料的分析與呈現（Analysis and presentation of data）

使用圖表；用表格呈現資料；解數值問題的提示；描述性統計；選擇並使用統計檢定；繪製化學結構；化學計量學；計算化學。處理數字並呈現數字、統計，以及末尾兩個更專門的主題。

核心概念

第 1–19 章：學習、資訊與交流

• 可遷移技能：團隊合作、時間管理、資訊科技和溝通等通用技能，本書把它們與化學並列處理（第 1 章）。
• 評價資訊：判斷已發表的和線上的資訊來源（第 9 章）。
• 撰寫實驗與專案報告：實驗和專案工作如何寫成報告（第 18 章）。

第 20–45 章：實驗室實踐與經典分析

• 健康與安全：在實驗室中安全工作的做法（第 21 章）。
• 實驗設計與專案工作：科學方法與實驗的規劃（第 29–30 章）。
• 製備技術：重結晶、溶劑萃取、蒸餾、迴流和惰性氣氛方法（第 32–37 章）。
• 容量分析：酸鹼、配位、氧化還原和沉澱類型的滴定（第 41–45 章）。

第 46–67 章：儀器分析與資料

• 校準與定量分析：定量儀器工作所依據的原理（第 46–47 章）。
• 光譜、層析與電分析技術：主要的儀器方法（第 48–59 章）。
• 描述性統計與統計檢定：概括資料，以及選擇和使用檢定（第 63–64 章）。
• 化學計量學與計算化學：較深的資料與建模主題（第 66–67 章）。

評析

優點

• 一處涵蓋廣泛的學位技能。 目錄從學習技能和寫作，經過安全和基本實驗操作、製備與經典技術、儀器方法，一直到統計和計算。學生可以從第一次實驗課到最後一年的專案都使用同一本書。
• 短小、模組化的章節。 67 章分成九個主題，便於一次查詢一項技術或技能；出版社還列出了貫穿全書的邊欄提示和建議、「how to」框、檢查清單、例題和學習練習。
• 數值與資料技能占有篇幅。 末尾八章涵蓋圖表、數值問題求解、描述性統計、統計檢定、化學計量學和計算化學，出版社還強調了對數值方面（包括統計）的指導。
• 超出實驗臺的技能。 關於時間管理、團隊合作、查詢和引用資訊、做報告以及準備履歷的章節，把溝通和就業能力也當作實踐技能的一部分。
• 軟體指導保持通用。 據出版社介紹，第三版對 Microsoft Office 軟體給出通用的指導，而不是針對某一版本的細節，這使它的過時速度更慢。

局限

• 廣度先於深度。 656 頁左右容納 67 章，每個主題都很簡短。製備化學有八章，惰性氣氛方法只有一章，因此多步合成或對空氣敏感的化學研究需要專門的實驗教材。
• 安全只是更大一本書裡的一章。 健康與安全是 67 章中的一章，所以有較高危險暴露的課程應另加專門的安全教材或所在機構自己的規程。
• 線上資源章節過時較快。 關於線上資源和化學網際網路資源的章節所描述的是變化很快的環境，而本版出版於 2017 年。
• 是實踐指南而非理論教材。 出版社把本書定位為實踐指導，所以儀器方法和經典方法背後的理論，很可能需要藉助講課或一本完整的分析化學或光譜學教材。

在課程中的定位

在本課程所列的實驗實踐類書籍中，Practical Skills in Chemistry 的涵蓋面最廣：它面向從第一次實驗課開始的每一位大學部學生。Hill 和 Finster 的 Laboratory Safety for Chemistry Students 被描述為按學年分級的安全教材，是本書中僅有一章的「健康與安全」的專門配套讀物；美國國家研究委員會的 Prudent Practices in the Laboratory 則是關於實驗室化學危害、管理、廢物和設施的參考書。

對於超出教學實驗室的合成工作，Leonard、Lygo 和 Procter 的 Advanced Practical Organic Chemistry 面向從教學實驗室轉向科研的學生；Shriver 和 Drezdzon 的 The Manipulation of Air-Sensitive Compounds 是一部關於惰性氣氛裝置與操作的專著，延伸了 Practical Skills 中僅有的那一章惰性氣氛方法。

如何使用本書

本書打算從第一次實驗課起就開始使用；出版社把它定位為貫穿整個學位、從第一天起的指南，並未列出先修要求。

一個實用的安排：

• 一年級： 基礎實驗技術（第 20–26 章）、測量與單位（27–28）、報告寫作各章（16 和 18），以及關於圖表和描述性統計的資料章節（60–63）。第一次實驗前先讀第 21 章，開學頭幾週讀學習技能各章（1–7）。
• 二、三年級： 隨著課程引入各種方法，閱讀製備技術（31–38）、經典方法（39–45）和儀器各章（46–59）；以第 46–47 章作為任何一個儀器章的共同起點。
• 畢業年級與專案工作： 實驗設計與專案工作（29–30）、文獻綜述（19）、統計檢定、化學計量學和計算化學（64、66–67），以及求職時的履歷一章（7）。

把它當作參考書：實驗前讀相關章節，操作時使用檢查清單和「how to」框，寫實驗結果時回頭看資料各章。