有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)玻璃儀器管理及存放架的研制

徐烜峰， 高 楊， 關(guān) 玲， 邊 磊， 田曙堅(jiān)， 張奇涵

(北京大學(xué) 化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，北京 100871)

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)玻璃儀器管理及存放架的研制

徐烜峰， 高 楊， 關(guān) 玲， 邊 磊， 田曙堅(jiān)， 張奇涵

(北京大學(xué) 化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，北京 100871)

介紹了北京大學(xué)有機(jī)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的玻璃儀器管理工作，闡述了玻璃儀器在化學(xué)實(shí)驗(yàn)，尤其是有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)中的不可替代性。通過實(shí)驗(yàn)室自行開發(fā)設(shè)計(jì)的玻璃儀器賠償管理系統(tǒng)，對(duì)近些年的玻璃儀器管理數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)、分析和研究，總結(jié)出有機(jī)實(shí)驗(yàn)玻璃儀器具有數(shù)量大、磨口儀器多、儀器賠償統(tǒng)計(jì)工作量大的特點(diǎn)，提出了具體的管理措施和使用建議以減少學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中的損耗。同時(shí)針對(duì)存放雜亂、不利于干燥、清點(diǎn)繁瑣等存放問題，研制了適合基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“成套玻璃儀器立體存放架”，取得了良好的效果，受到學(xué)生的認(rèn)可，在一定程度上解決了上述問題，有一定的示范作用。

有機(jī)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室； 玻璃儀器管理； 存放架

0 引 言

玻璃儀器在化學(xué)科學(xué)，尤其是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有不可替代的功能和作用，盡管和固定資產(chǎn)相比，每件器皿的單價(jià)很低甚至微乎其微，但是對(duì)于培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手操作、自行搭建裝置能力效果明顯[1]，畢竟不是所有高校的每個(gè)學(xué)生都有獨(dú)立操作大型儀器設(shè)備的機(jī)會(huì)，而計(jì)算機(jī)仿真、虛擬儀器實(shí)驗(yàn)不可能達(dá)到同樣的教學(xué)效果，在有機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，認(rèn)識(shí)并學(xué)會(huì)清洗玻璃儀器是其中一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)于今后具體從事科研工作是不可或缺的。然而人們往往輕視玻璃儀器管理工作，相關(guān)研究文章并不多見，多數(shù)是在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理中談及一二。

1 基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室玻璃儀器管理簡(jiǎn)介

化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心有機(jī)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)著本?；瘜W(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)部等院系的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綖?人1組，可同時(shí)容納119名學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

為了避免出現(xiàn)玻璃儀器管理及賠償混亂等問題[2]，實(shí)驗(yàn)室為每個(gè)學(xué)生都配備了一套專用的有機(jī)實(shí)驗(yàn)玻璃儀器，要求學(xué)生妥善保管該套玻璃儀器，如有損壞需適當(dāng)賠償。從實(shí)驗(yàn)前到最后一次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后都要求學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)室要求，認(rèn)真進(jìn)行清點(diǎn)。在清點(diǎn)儀器時(shí)采取學(xué)生自查、助教檢查、實(shí)驗(yàn)員抽查結(jié)合的方式，既增強(qiáng)了學(xué)生的責(zé)任心，又有利于全套儀器的良性循環(huán)使用。目前學(xué)生在用的玻璃儀器數(shù)量等信息見表1。

表1 基礎(chǔ)有機(jī)實(shí)驗(yàn)室玻璃儀器數(shù)量(在用)統(tǒng)計(jì)

曾向幾位曾經(jīng)在國外留學(xué)和工作過的教授咨詢，并從國外有機(jī)化學(xué)教學(xué)組人員構(gòu)成上進(jìn)行分析，國外大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室也有專門的儀器庫房(the Chemistry Storeroom)，并且同樣配備數(shù)名管理人員。雖然國情不同，但是在玻璃儀器管理上，和國內(nèi)的情況大同小異。

2 基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室玻璃儀器管理工作特點(diǎn)

玻璃儀器的管理工作對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是不可或缺的，相對(duì)于化學(xué)專業(yè)其它二級(jí)學(xué)科來說，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的玻璃儀器具有如下特點(diǎn)：

2.1 數(shù)量大

雖然種類和其他學(xué)科相比，并不是最豐富的(見表2)，但每種儀器庫存量基本維持在 “百”位的數(shù)量級(jí)上(注：表1是指每位學(xué)生柜子里面正在使用的，并不包括庫存量)。

通常提前半年或1年訂購玻璃儀器等消耗品，2014～2015年度購置的玻璃儀器如下：

25 mL錐形瓶100個(gè)；熔點(diǎn)管1 500根；19轉(zhuǎn)14變口200個(gè)；125 mL分液漏斗210個(gè)；25 mL分液漏斗100個(gè)；100 mL燒瓶150個(gè)；50 mL燒瓶200個(gè)；25 mL燒瓶200個(gè)；10 mL燒瓶310個(gè)；100 mL錐形瓶50個(gè)；75 mm培養(yǎng)皿120個(gè)；90 mm培養(yǎng)皿120個(gè)；干燥管100個(gè)；14口蒸餾頭100個(gè)；14口接引管200個(gè)；400mL燒杯100個(gè)；14口吸濾漏斗200個(gè)；燕尾管192個(gè)；50 mL量筒304個(gè)；40 mm玻璃漏斗227個(gè)；25 mL錐形瓶200個(gè)；玻璃滴管200個(gè)；60 mm瓷漏斗30個(gè)；200 mm冷凝管100個(gè)；100 mL錐形瓶50個(gè)；50 mL錐形瓶100個(gè)；14口空心塞100個(gè)；干燥管(改)167個(gè)；150 ℃溫度計(jì)130個(gè)；75 mm玻璃漏斗50個(gè)；溫度計(jì)套管100個(gè)；50 mL三口瓶50個(gè)；克氏蒸餾頭50個(gè)；100燒杯40個(gè)；40 mm瓷漏斗30個(gè)；10 mL量筒288個(gè)。實(shí)驗(yàn)室采購時(shí)選擇的玻璃儀器主要供貨商是經(jīng)過中心教師實(shí)地考察，并貨比三家后選擇的，因此質(zhì)量比較有保障。這里需要說明的是，如果進(jìn)貨渠道暢通，為了節(jié)約實(shí)驗(yàn)室空間，每次進(jìn)貨量可以不多。

表2 化學(xué)各學(xué)科實(shí)驗(yàn)室玻璃儀器種類、特點(diǎn)

2.2 磨口儀器多

有機(jī)實(shí)驗(yàn)需要的各類易耗標(biāo)準(zhǔn)磨口玻璃儀器多，復(fù)雜儀器的價(jià)值高[3]。上世紀(jì)90年代前后，實(shí)驗(yàn)室老師研制成功了小量-半微量有機(jī)合成儀，容積為5～25 mL，標(biāo)準(zhǔn)磨口口徑為14 mm，通過組合可裝配成回流、常壓蒸餾、減壓蒸餾、分餾、水蒸汽蒸餾、萃取、過濾、減壓過濾、分水反應(yīng)等裝置[4]，并在國內(nèi)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中率先開設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。該項(xiàng)工作于1994年獲得北京大學(xué)第二屆實(shí)驗(yàn)技術(shù)成果獎(jiǎng)，并榮獲1997年北京市普通高校教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。后來國內(nèi)很多高校也開設(shè)小量-半微量實(shí)驗(yàn)，開設(shè)這類實(shí)驗(yàn)應(yīng)根據(jù)自身實(shí)驗(yàn)課程需要，合理選擇小量-半微量合成儀，畢竟如果一所學(xué)校使用常量儀器多年，要是一下子改成微量，還可能有一定阻力和困難[5]。

2.3 儀器賠償統(tǒng)計(jì)工作量大

在實(shí)驗(yàn)期間，如果學(xué)生損壞玻璃儀器，可到值班室找實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行賠償后領(lǐng)取新品，每領(lǐng)取一件新儀器就會(huì)產(chǎn)生一條賠償記錄。2014至2015學(xué)年，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室學(xué)生刷卡領(lǐng)取儀器賠償記錄為4 808條，比其他二級(jí)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室的總和還多(見表3)。基于該特點(diǎn)，我們實(shí)驗(yàn)室在10年前開發(fā)了一套玻璃儀器賠償系統(tǒng)[6]，經(jīng)過不斷改進(jìn)，中心一體化建設(shè)，目前已經(jīng)形成了一套比較成熟的玻璃儀器管理系統(tǒng)(本文所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均來源與該系統(tǒng))。

表3 2014-2015學(xué)年學(xué)生儀器賠償刷卡記錄

圖1是2014-2015年度部分玻璃儀器等耗材的賠償消耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可見在有機(jī)實(shí)驗(yàn)過程中，量筒類、塞子類、瓶類是消耗比較多的儀器；而滴管、手套等耗材由于限量供應(yīng)，學(xué)生也常常會(huì)來領(lǐng)取。另外需要說明的是，薄層色譜(TLC)被譽(yù)為有機(jī)化學(xué)的眼睛[7]，機(jī)制硅膠板在實(shí)驗(yàn)過程中也被大量消耗，平均一年要使用2 856片。

圖1 年度玻璃儀器等耗材消耗數(shù)量前十二名

從2013年開始，為了校園安全和保護(hù)環(huán)境，除對(duì)傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室三廢進(jìn)行分類回收以外，化學(xué)學(xué)院開始對(duì)破碎的玻璃儀器進(jìn)行專項(xiàng)回收，這是因?yàn)樗椴Ａx器屬于固體危險(xiǎn)廢物，如果同普通垃圾一起回收，容易造成事故[8-10]。

3 玻璃儀器在使用和管理過程中的問題

大量地使用玻璃儀器給實(shí)驗(yàn)室管理工作帶來不小的挑戰(zhàn)和問題：玻璃儀器使用頻繁是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一個(gè)重要的特點(diǎn)，尤其是化學(xué)學(xué)院的學(xué)生，需完成兩個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)，要使用到90多件玻璃儀器，破損、打碎、丟失等情況時(shí)有發(fā)生。比如每年損耗量比較大的量筒，如果站立式放置，學(xué)生在進(jìn)行操作過程時(shí)往往會(huì)在無意間碰倒而損壞；燒瓶類儀器則容易在臺(tái)面上滾動(dòng)而掉下打碎[11]。

實(shí)驗(yàn)室為每位學(xué)生提供一個(gè)專用柜子存放玻璃儀器。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生常常因?yàn)閷x器遺忘在邊臺(tái)、實(shí)驗(yàn)臺(tái)、烘干器上或者通風(fēng)柜和烘箱內(nèi)；或在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后沒有鎖好柜門，造成儀器丟失。

這就要求實(shí)驗(yàn)室加強(qiáng)對(duì)學(xué)生玻璃儀器的管理：對(duì)于非人為因素導(dǎo)致的玻璃儀器出現(xiàn)裂痕，由實(shí)驗(yàn)室免費(fèi)給學(xué)生更換；提醒學(xué)生使用玻璃儀器輕拿輕放，如量筒不用時(shí)最好不要站立式放置；給學(xué)生提供燒瓶托用于臨時(shí)放置圓底瓶類儀器；實(shí)驗(yàn)完成以后，一定將玻璃儀器放回自己的專用柜子里，鎖好柜門，避免遺失；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后安排值日生對(duì)柜子進(jìn)行檢查；學(xué)生將自己的柜子號(hào)碼寫在玻璃儀器表面，避免相互之間拿錯(cuò)。

4 玻璃儀器存放架的研制

以前實(shí)驗(yàn)室給每位學(xué)生提供兩個(gè)塑料筐，用于存放實(shí)驗(yàn)需要的全部玻璃儀器(圖2)。

這種存放方式有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：① 不利于尋找需要的玻璃儀器，從雜亂無章的筐里尋找需要的儀器比較困難，尤其當(dāng)瓶子被壓在最下面時(shí)，一不小心還容易被破損的玻璃儀器劃破手指；② 不利于儀器的干燥；③ 不易察覺儀器是否損壞或有殘留污垢；④ 存在碰撞造成損壞的可能；⑤ 另外在清點(diǎn)儀器過程中，要讓學(xué)生將儀器擺放在臺(tái)面上逐件檢查(圖3)，然后再放回筐里，部分學(xué)生認(rèn)為比較麻煩。

圖3 逐件清點(diǎn)玻璃儀器

國內(nèi)有一些關(guān)于實(shí)驗(yàn)室用玻璃儀器放置架的實(shí)用新型專利[12-14]，但結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，難以適應(yīng)本實(shí)驗(yàn)室要求。據(jù)此，本實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員根據(jù)有機(jī)化學(xué)玻璃儀器數(shù)量眾多等特性，研究設(shè)計(jì)了三維數(shù)模盒，并制定技術(shù)要求，委托相關(guān)公司制作完成基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)“成套玻璃儀器立體存放整理架”(見圖4，以下簡(jiǎn)稱“存放架”)。該存放架采用ABS工程塑料，耐有機(jī)溶劑，能將《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)A》中絕大部分常用玻璃儀器整齊有序、一目了然地收納其中?！按娣偶堋庇腥缦聨讉€(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)和功能：

(1) 科學(xué)合理的布局使儀器分類清晰、擺放整齊，學(xué)生能夠快速放置或準(zhǔn)確查找所需要的儀器。比如找一個(gè)14口的空心塞或者具彎管塞，以前要在一整筐儀器里面翻找，現(xiàn)在很容易取用。

(2) 安全穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)讓玻璃儀器避免碰撞，減少了損壞的幾率。以前近30件儀器放在一個(gè)筐里，儀器之間難免磕碰，造成損壞，給學(xué)生帶來一些不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

(3) 上下兩層的設(shè)計(jì)有效地利用了立體空間，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)儀器柜的空間。

(4) 溝槽里面排水孔、墊高梁、圍邊的挖空設(shè)計(jì)讓儀器更容易干燥，提高自然風(fēng)干的效率。

(5) “存放架”結(jié)實(shí)耐用，不會(huì)出現(xiàn)原先用筐存放玻璃儀器時(shí)，由于塑料老化造成整筐儀器摔壞的情況。

(6) 便于查缺檢損，減少了實(shí)驗(yàn)員在每一輪實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后清點(diǎn)儀器的工作量，提高實(shí)驗(yàn)室的管理水平，原先逐個(gè)清點(diǎn)每件玻璃儀器，要花2～3 min，現(xiàn)在20～30 s就能清楚缺少哪些玻璃儀器。

該“存放架”已在實(shí)驗(yàn)室投入使用已1年，學(xué)生反響效果良好，該“存放架”便于尋找和清點(diǎn)儀器，儀器擺放更加整齊有序，可降低破損概率，有利于干燥。由于歷史遺留問題，有些玻璃儀器無法完全合適地放進(jìn)架子的槽內(nèi)，因此在不影響使用的情況下，我們從避免浪費(fèi)的角度考慮繼續(xù)留用玻璃儀器；另外該“存放架”體積稍大，從柜子里取用不是很方便，這需要我們?cè)诤罄m(xù)工作中予以解決。

雖然不同高校玻璃儀器規(guī)格數(shù)量不可能一樣，但其他高校的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室可以參照這個(gè)模式來制作適合自己實(shí)驗(yàn)室需求的“存放架”。很多來本實(shí)驗(yàn)室參觀的外校教師對(duì)此表示贊賞，起到了一定的輻射示范作用。

5 結(jié) 語

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)期間，50%的學(xué)生到值班室找老師是因?yàn)椴Ａx器賠償問題，平時(shí)實(shí)驗(yàn)室20%的工作量與玻璃儀器有關(guān)，因此繁瑣的玻璃儀器管理事務(wù)在有機(jī)實(shí)驗(yàn)室是相當(dāng)重要的。

打鐵還需自身硬，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的新形勢(shì)下，作為實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理的直接參與者，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)人員應(yīng)該積極調(diào)整工作狀態(tài)，不能滿足現(xiàn)狀，被動(dòng)地訂購缺少的玻璃儀器，而應(yīng)該研究玻璃儀器使用和管理的規(guī)律和特點(diǎn)，培育和踐行精細(xì)化管理的理念，解決工作中存在的問題，提高工作效率，以便在實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室管理中發(fā)揮更加重要的作用，為本科化學(xué)教育的教學(xué)創(chuàng)新和人才培養(yǎng)做出積極貢獻(xiàn)[15-17]。

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Glassware Management and Application of Storage Racks in Organic Chemistry Experiment

XUXuan-feng,GAOYang,GUANLing,BIANLei,TIANShu-jian,ZHANGQi-han

(Experimental Chemistry Center, Peking University, Beijing 100871, China)

We herein introduce the glassware management of undergraduate organic chemistry teaching laboratory in colleges and universities, briefly review the irreplaceability of glassware in chemical experiment, especially the organic synthesis experiment. By the self-developed glassware compensation management system we make statistics and analysis the data of glassware management in recent years, sum up three features: large number, large grinding apparatus number and large compensation number. In order to reduce the loss of experiment, we propose the management measures and advice. Aiming at the existing store problems such as disorderly, insufficient dry and verbose etc, we recommend and apply a set of glassware “three-dimensional storage rack” for organic chemistry experiment, it solves the above problems to a certain extent, and is approved by most of the students, achieves good results and demonstration effect.

organic chemistry teaching lab; glassware management; storage rack

2016-06-10

徐烜峰(1980-)，男，浙江江山人，本科，工程師，主要從事有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理和技術(shù)工作。

Tel.:13691077828/010-62754077；E-mail：xuan@pku.edu.cn

O 6-339

A

1006-7167(2017)01-0273-04