化學(xué)儀器與計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)儀器與計量使用理論與案例。在我國的班級授課制下，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)，為開展以學(xué)生為主體的各種學(xué)習(xí)活動，尤其是科學(xué)探究活動提供了技術(shù)上的支持。因此，這套儀器的開發(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、操作簡易安全性好、效率高節(jié)省時間、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造的認(rèn)知情境有利于將實(shí)驗(yàn)活動與其它學(xué)習(xí)活動進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，學(xué)生能更主動去獲取豐富、生動、深刻的學(xué)習(xí)信息，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動的教學(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。在班級授課制下的課堂里，科學(xué)探究活動在時間、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)動力的科學(xué)探究問題，隨后推測、猜想、假設(shè)便會接踵而至，各種實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分析取證、推理論證也隨之展開，從而為教學(xué)活動提供了豐富生動的課程資源。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生提供了人人動手的機(jī)會的同時，要使學(xué)生能不離開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，而且還可以同時在課桌上進(jìn)行各種紙筆學(xué)習(xí)活動。

（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100mL。應(yīng)給每個學(xué)生每配備兩個飲水塑料杯、每個班配備兩個塑料桶，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、排污等問題。

三、藥品的分發(fā)

（1）藥品分裝：液體試劑存儲于塑料多用滴管中;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。對一些需要集中管理的試劑應(yīng)由課堂上臨時發(fā)放和及時收回。

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)生動手做實(shí)驗(yàn)之前適當(dāng)?shù)亟M織學(xué)生開展交流和討論，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)是近十年來在國內(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)改革的一個重要趨勢。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）來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，是在微型化的條件下對化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計與再表現(xiàn)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染程度低、操作簡易安全性高、現(xiàn)象明顯、節(jié)約藥品節(jié)省時間，利于學(xué)生人人動手實(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，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易標(biāo)準(zhǔn)接口（非磨口）設(shè)計（專利號：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：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（專利號：01258570.X）能方便地安裝各種微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。操作臺的底座上設(shè)計有四個孔穴，可用于點(diǎn)滴反應(yīng)。其中儀器夾為不銹鋼彈簧式設(shè)計，安裝時不需旋螺母固定，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，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)的溫度可通過水浴調(diào)節(jié)，但使用溫度不能超過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液瓶中吸取另一種試劑，以免對瓶中試劑造成污染。

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，它穿過塞子與具支試管組合成氣體發(fā)生器?？傊嘤玫喂苡猛竞芏?，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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