化學(xué)儀器與計(jì)量使用理論與案例分析

褚永強(qiáng)

【摘要】本文主要研究化學(xué)儀器與計(jì)量使用理論與案例。在我國(guó)的班級(jí)授課制下，由于班的學(xué)生人數(shù)較多，常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)難以滿足現(xiàn)行課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)要求。而這套儀器可以作為學(xué)生的學(xué)具人手一套，能在普通課堂上邊授課邊實(shí)驗(yàn)，為開(kāi)展以學(xué)生為主體的各種學(xué)習(xí)活動(dòng)，尤其是科學(xué)探究活動(dòng)提供了技術(shù)上的支持。因此，這套儀器的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用將為基礎(chǔ)教育課程改革提供了有效的化學(xué)課程資源。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)儀器? 計(jì)量使用? 理論? 案例分析

化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有試劑用量少污染程度低、操作簡(jiǎn)易安全性好、效率高節(jié)省時(shí)間、現(xiàn)象明顯不依賴實(shí)驗(yàn)室等特點(diǎn)，因而能在普通教室里方便進(jìn)行。邊授課邊實(shí)驗(yàn)的化學(xué)教學(xué)不再受實(shí)驗(yàn)室的制約，而且在普通教室里所營(yíng)造的認(rèn)知情境有利于將實(shí)驗(yàn)活動(dòng)與其它學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，學(xué)生能更主動(dòng)去獲取豐富、生動(dòng)、深刻的學(xué)習(xí)信息，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的教學(xué)功能得以充分發(fā)揮，能有效滿足新課程化學(xué)實(shí)驗(yàn)需要。在班級(jí)授課制下的課堂里，科學(xué)探究活動(dòng)在時(shí)間、空間和課程資源等方面都受到一定程度的制約。而微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于課堂教學(xué)后，以實(shí)驗(yàn)的高效率和小操作面突破了課堂的時(shí)空限制。在課堂里學(xué)生在自己的實(shí)驗(yàn)和觀察中容易發(fā)現(xiàn)具有驅(qū)動(dòng)力的科學(xué)探究問(wèn)題，隨后推測(cè)、猜想、假設(shè)便會(huì)接踵而至，各種實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分析取證、推理論證也隨之展開(kāi)，從而為教學(xué)活動(dòng)提供了豐富生動(dòng)的課程資源。下面介紹的是微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)常采用的一些基本做法：

一、學(xué)生微型化學(xué)儀器的配備

在普通教室里采用微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，一般應(yīng)配備學(xué)生人手一套或是同桌的兩人一套微型儀器，以滿足課堂實(shí)驗(yàn)的要求。在課堂里，向?qū)W生提供了人人動(dòng)手的機(jī)會(huì)的同時(shí)，要使學(xué)生能不離開(kāi)座位就有儀器和藥品做實(shí)驗(yàn)。既能保證學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)都能從實(shí)驗(yàn)中獲取到完成學(xué)習(xí)任務(wù)所需的信息，又能維持良好的課堂秩序、進(jìn)行有效的課堂活動(dòng)調(diào)控。

二、教室里需要具備的實(shí)驗(yàn)設(shè)施

（1）實(shí)驗(yàn)所需操作面積：微型儀器箱規(guī)格為24cm×13cm，操作臺(tái)面積15cm×10cm。而普通教室的課桌規(guī)格一般不小于50cm×60cm，這完全可以滿足實(shí)驗(yàn)所需的操作面，而且還可以同時(shí)在課桌上進(jìn)行各種紙筆學(xué)習(xí)活動(dòng)。

（2）供水、洗滌、廢液回收措施：微型儀器的容積小，實(shí)驗(yàn)用水量一般每堂課人均不超過(guò)100mL。應(yīng)給每個(gè)學(xué)生每配備兩個(gè)飲水塑料杯、每個(gè)班配備兩個(gè)塑料桶，分別盛凈水和回收廢液，以解決普通教室實(shí)驗(yàn)的供水、洗滌、排污等問(wèn)題。

三、藥品的分發(fā)

（1）藥品分裝：液體試劑存儲(chǔ)于塑料多用滴管中;固體試劑分裝于小玻璃藥瓶里。

（2）藥品發(fā)放：由學(xué)生小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)分發(fā)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)用藥量的多少，可每人一份或課桌的前后4～6人共用一份藥品，互相傳遞使用。對(duì)一些需要集中管理的試劑應(yīng)由課堂上臨時(shí)發(fā)放和及時(shí)收回。

四、實(shí)驗(yàn)安全與教室里空氣質(zhì)量的保障

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的裝置小，反應(yīng)物的用量也少，所造成的污染和危險(xiǎn)性都很小。采用氣體的制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)一體化方法和藥物濕棉濾氣法能有效的減少空氣的污染。操作正確規(guī)范，試劑用量控制在微型實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)就很安全。應(yīng)該在學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)之前適當(dāng)?shù)亟M織學(xué)生開(kāi)展交流和討論，使學(xué)生能正確、規(guī)范、安全（不強(qiáng)求一致）地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

素質(zhì)教育與實(shí)驗(yàn)儀器。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是近十年來(lái)在國(guó)內(nèi)外得到迅速發(fā)展的化學(xué)實(shí)驗(yàn)新方法，是“綠色化學(xué)”的重要組成部分，已成為21世紀(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)重要趨勢(shì)。它的特點(diǎn)是在微小型的儀器中，用盡可能少的試劑（一般為常規(guī)的十分之一至千分之一）來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，是在微型化的條件下對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與再表現(xiàn)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染程度低、操作簡(jiǎn)易安全性高、現(xiàn)象明顯、節(jié)約藥品節(jié)省時(shí)間，利于學(xué)生人人動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，有利于拓展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育功能。

五、配套微型實(shí)驗(yàn)儀器

由湛江師范學(xué)院研制開(kāi)發(fā)的中學(xué)化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)儀器箱*（ML-1），外形包裝美觀、儀器精巧新穎、配置合理、組裝靈活，具有較強(qiáng)實(shí)用性，已獲多項(xiàng)國(guó)家專利。儀器結(jié)合中學(xué)化學(xué)教學(xué)的實(shí)際情況按新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求而設(shè)計(jì)，能滿足初、高中和職業(yè)技術(shù)學(xué)校的大部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)的需要。具體優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）儀器具有多功能，能以不多的儀器種類和數(shù)量獲得較多的實(shí)驗(yàn)用途。

（2）儀器連接部位采用簡(jiǎn)易標(biāo)準(zhǔn)接口（非磨口）設(shè)計(jì)（專利號(hào)：01258568.8），但又具有磨口儀器安裝方便的特點(diǎn)。

（3）儀器組裝成的具有啟普原理的微型氣體發(fā)生器（專利號(hào)：01258569.6），兼有固-液制氣、液-液制氣和固體加熱制氣等多種用途。

（4）多功能微型實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)（專利號(hào)：01258570.X）能方便地安裝各種微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。操作臺(tái)的底座上設(shè)計(jì)有四個(gè)孔穴，可用于點(diǎn)滴反應(yīng)。其中儀器夾為不銹鋼彈簧式設(shè)計(jì)，安裝時(shí)不需旋螺母固定，易裝、易調(diào)、易拆卸。

（5）由配套儀器與微型實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)組成的便攜式微型儀器箱（24cm×13cm×11cm）。使用、攜帶和保管都很便利。

因此，全套儀器不僅造價(jià)低廉、體積小而且功能性與實(shí)用性集一體。

多用滴管的吸泡可以作反應(yīng)容器。如在進(jìn)行水的電解和氫氧爆鳴的實(shí)驗(yàn)時(shí)，可用它作微型電解槽，管徑起導(dǎo)氣作用，使得實(shí)驗(yàn)裝置大為簡(jiǎn)化。許多化學(xué)反應(yīng)可以在吸泡中進(jìn)行，反應(yīng)的溫度可通過(guò)水浴調(diào)節(jié)，但使用溫度不能超過(guò)80℃。已盛有溶液的滴管若要再吸進(jìn)另一種溶液，可采用將管徑朝上一手緩緩擠出吸泡中空氣，另一手把管徑彎曲朝下伸進(jìn)要吸取的溶液，再放松對(duì)吸泡的擠壓的方法。不允許已將盛有一種溶液的滴管管徑直接插到儲(chǔ)液瓶中吸取另一種試劑，以免對(duì)瓶中試劑造成污染。

將多用滴管管徑朝上，放入離心機(jī)中可進(jìn)行離心操作。多用滴管還可作滴液漏斗，它穿過(guò)塞子與具支試管組合成氣體發(fā)生器。總之，多用滴管用途很多，根據(jù)它的材料和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在掌握了原有的基本功能與操作要領(lǐng)的基礎(chǔ)上，勤于思考勇于實(shí)踐，還可以大大拓展其實(shí)驗(yàn)用途。

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