前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器范文,相信會(huì)為您的寫作帶來幫助,發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。
關(guān)鍵詞:初中化學(xué) 自制 ML儀器 化學(xué)實(shí)驗(yàn)
一、背景
我從事初中化學(xué)教學(xué)多年,任教班級(jí)的學(xué)生數(shù)均在55人左右,為完成教研工作我所到聽課班級(jí)的學(xué)生數(shù)也在55人左右。在這些班級(jí),每次做演示實(shí)驗(yàn)時(shí),只有前三排的學(xué)生能看見實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如教師拿著實(shí)驗(yàn)儀器往教室后面走,一是不方便;二是有些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯示時(shí)間較短,剛走到第二排時(shí),現(xiàn)象就消失了,后面的學(xué)生仍看不見。如進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn),2~3人一組,實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)常是一名學(xué)生操作,另一名學(xué)生觀看,學(xué)生沒有均等的實(shí)驗(yàn)操作機(jī)會(huì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了一個(gè)學(xué)期后,學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作仍存在問題。ML儀器是我從事初中化學(xué)教學(xué)時(shí)制作并使用的,現(xiàn)已向其他學(xué)校推廣使用。
二、原理
我自制的ML儀器盡量保持了普通儀器的實(shí)驗(yàn)原理,與課程標(biāo)準(zhǔn)及教材實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜉^好地匹配。我對(duì)部分實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn),改進(jìn)后的裝置易操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。如用稀硫酸和鋅制取氫氣及用二氧化錳催化過氧化氫制取氧氣的氣體發(fā)生器裝置;用青霉素瓶代替試管、膠塞;用空油筆芯塑料管代替玻璃管;用氣門芯膠管代替膠管;用2 ml注射器代替長頸漏斗或分液漏斗,根據(jù)注射器注入溶液的量來控制反應(yīng)速度就是對(duì)原有裝置的改進(jìn)。再如,滴瓶用塑料眼藥水瓶制成。在塑料眼藥水瓶口用針扎一個(gè)小口,使用時(shí)輕輕擠壓瓶體,溶液會(huì)一滴一滴地滴出,用后再蓋上瓶帽,以防止揮發(fā),當(dāng)瓶中溶液用完后也便于吸入溶液,這也是對(duì)原有裝置的改進(jìn)。
三、儀器、制作說明及材料和用途
(一)儀器
(二)儀器制作說明及材料和用途
1.點(diǎn)滴板(圖2)――用塑料鋁箔藥品包裝片制作,大
(二)儀器制作說明及材料和用途
1.點(diǎn)滴板(圖2)――用塑料鋁箔藥品包裝片制作,大
小據(jù)需要選取,用于不需加熱的實(shí)驗(yàn),如酸、堿、鹽和氧化物之間的反應(yīng)等。
2.滴瓶(圖3)――用塑料眼藥水瓶制作,大小據(jù)需要選取,用于盛放溶液,擠壓瓶體,溶液滴出。
3.加熱試管(圖4)――用慶大霉素等針劑安瓿制作,大小據(jù)需要選取。用于完成加熱在試管內(nèi)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),如高錳酸鉀分解等。
4.試管夾(圖5)――用電線夾連接木質(zhì)手柄制作,用于夾住加熱的試管等。
5.氣體發(fā)生器(圖6,不加熱)――用青霉素瓶(帶膠蓋)、空油筆芯塑料管氣門芯膠管和2 ml注射器制作。需要加液時(shí),注射器針頭插入膠蓋中。用于完成固體和液體反應(yīng),不需加熱制取氣體的實(shí)驗(yàn),如氫氣制取、二氧化錳催化過氧化氫制取氧氣等。
6.固體試劑瓶(圖7)――用青霉素瓶制成。盛放固體試劑。
7.鐵架臺(tái)(圖8)――用罐頭瓶鐵蓋上固定自行車輻條制作,輻條上固定的夾子用伸縮裁紙刀上的刀片固定裝置,試管夾或鐵圈可固定在夾子上,和輻條同時(shí)固定。用于固定加熱的試管和鐵圈等。
8.酒精燈(圖9)――用玻璃藥瓶、小銅管和衣服上的金屬圓標(biāo)簽制成。標(biāo)簽上打孔,穿入小銅管,標(biāo)簽下套入耐高溫膠皮,固定燈芯不水平移動(dòng)。不用時(shí)燈芯放入另一瓶中密封保存,燈芯濕潤。盛放酒精的玻璃瓶蓋上瓶帽,防止酒精灑出。
9.水槽(圖10)――用透明塑料瓶底制作。大小據(jù)需要選取,用于排水法收集氣體。
10.集氣瓶(圖11)――用銼摩沙青霉素瓶制作。大小據(jù)需要選取,用于收集氣體。
11.毛玻片(圖12)――用銼摩沙玻璃制作。大小據(jù)集氣瓶大小配制,用于蓋集氣瓶。
12.藥匙(圖13)――用硬塑料片剪成,熱水中浸泡后彎曲成勺狀,大小據(jù)試劑瓶口確定,小頭為小匙。用于取固體藥品。
13.表面皿(圖14)――用玻璃片制作,放在鐵圈上可用酒精噴燈加熱壓成鍋形(不壓也可)。
14.燒杯(圖15)――用小酒杯代替,用于罩在火焰上方檢驗(yàn)物質(zhì)燃燒的生成物。
15.玻棒(圖16)――用砂紙摩去玻璃條棱角制作。用于攪拌,如蒸發(fā)、溶解等。
16.蒸發(fā)皿(圖17)――用瓷質(zhì)酒杯代替。大小據(jù)需要選取,用于蒸發(fā),如粗鹽提純中的蒸發(fā)。
17.鐵圈(圖18)――用鐵絲彎成,大小根據(jù)蒸發(fā)皿確定。用于夾在鐵架臺(tái)上固定蒸發(fā)皿蒸發(fā)溶液,如粗鹽提純。
18.鑷子(圖19)――用彈性的金屬片制成。用于取塊狀固體藥品。
19.燃燒匙(圖20)――用漆包線一頭砸扁成鍋形彎曲而成。做固體物質(zhì)在集氣瓶中燃燒實(shí)驗(yàn),如硫、磷在氧氣中燃燒等。
四、實(shí)驗(yàn)及說明
(一)實(shí)驗(yàn)
(二)實(shí)驗(yàn)說明
1.制取氧氣及收集(圖21)――該實(shí)驗(yàn)用二氧化錳催化過氧化氫分解制取氧氣,用排水集氣法收集氣體,用2 ml注射器中的過氧化氫注入青霉素瓶中的量控制反應(yīng)速度。
2.氧氣使帶火星火柴復(fù)燃(圖22)――收集好一青霉素瓶的氧氣,觀察其物理性質(zhì),伸入帶火星的火柴棍,復(fù)燃。
3.高錳酸鉀分解(圖23)――用帶柄電線夾夾住放入高錳酸鉀的安瓿,經(jīng)加熱后高錳酸鉀分解,安瓶口放帶火星的火柴棍,復(fù)燃。
4.氫氧化鈉潮解(圖24)――用鑷子取一片固體氫氧化鈉置于玻璃片上,觀察現(xiàn)象。
5.制取二氧化碳(圖25)――與二氧化錳催化過氧化氫制取氧氣的發(fā)生氣裝置相同,用向上排空氣法收集氣體。
6.蒸發(fā)(圖26)――用藥瓶制作的酒精燈加熱酒杯,用玻璃棒攪拌。
7.制取氫氣(圖27)――與二氧化錳催化過氧化氫制取氧氣的發(fā)生氣裝置相同,用排水法或向下排空氣法收集氣體,并把收集滿的氫氣倒放在桌面上。
8.氫氣點(diǎn)燃(圖28)、檢驗(yàn)氫氣燃燒產(chǎn)物(圖29)――點(diǎn)燃?xì)錃猓鹧嫔戏秸忠粋€(gè)酒杯,觀察水珠。
9.溶液之間反應(yīng)(圖30)――點(diǎn)滴板右邊滴氫氧化鈉溶液2滴,再滴酚酞試液半滴,氫氧化鈉溶液變紅。點(diǎn)滴板左邊滴2滴硫酸銅溶液,再滴2滴氫氧化鈉溶液,反應(yīng)出現(xiàn)藍(lán)色沉淀。
10.大匙取藥品(圖31)――大匙取多量硫酸銅晶體。
11.小匙取藥品(圖32)――小匙取少量硫酸銅晶體。
12.紅磷在高錳酸鉀分解的氧氣中燃燒(圖33)――高錳酸鉀加入安瓿后加熱分解,加入一小粒紅磷,紅磷燃燒,出現(xiàn)火焰、白煙,用棉花堵住安瓶口。
13.硫在氧氣中燃燒(圖34)――燃燒匙中放入硫,在空氣中點(diǎn)燃,伸入充滿氧氣的青霉素瓶中,硫燃燒,火焰為明亮的藍(lán)紫色。
五、使用現(xiàn)狀和發(fā)展方向
利用自制的ML儀器能完成初中化學(xué)的全部實(shí)驗(yàn),可以完成高中化學(xué)的部分實(shí)驗(yàn)。學(xué)生能夠獨(dú)立實(shí)驗(yàn),人人都能看到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,較快地掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作,有效提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的學(xué)生參與度,同時(shí)也提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,為學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)理論知識(shí)奠定了基礎(chǔ)。
自制的ML儀器對(duì)實(shí)施課程標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)的三維目標(biāo),即知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀有著積極作用。
自制的ML儀器所需的生活用品或廢品易找,無論是城鎮(zhèn)學(xué)生還是農(nóng)村學(xué)生都能制成這套儀器,可以推廣使用。一些企業(yè)也可以生產(chǎn)這套儀器,為有購買能力的學(xué)生提供方便。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:化學(xué)實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)技能;操作技能
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)51-0241-02
高等教育改革和發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是建設(shè)高等教育強(qiáng)國,創(chuàng)新教學(xué)觀念、教學(xué)體系和教學(xué)模式,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量已經(jīng)成為高等教育發(fā)展的核心任務(wù)。作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科――化學(xué),它的存在和發(fā)展,實(shí)驗(yàn)貫穿始終?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是整個(gè)實(shí)踐教學(xué)工作的重要組成部分,在本科化學(xué)類專業(yè)教學(xué)中占有特別重要的地位,它與理論教學(xué)相輔相成,是培養(yǎng)新世紀(jì)人才的重要環(huán)節(jié)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力、實(shí)踐能力、解決問題能力,培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法,形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的作風(fēng);通過實(shí)驗(yàn)課程掌握基本操作,規(guī)范使用儀器,獲取正確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);通過認(rèn)真觀察現(xiàn)象,進(jìn)行分析判斷最終得出科學(xué)結(jié)論。因此,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)和基本途徑之一。
良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的思維方法等的養(yǎng)成,都是從實(shí)驗(yàn)這里邁出第一步的,這個(gè)階段對(duì)學(xué)生的成長來說是至關(guān)重要的。然而,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn),學(xué)生在基本操作中普遍存在不少共性的錯(cuò)誤問題。
一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作常見問題
1.物質(zhì)稱量。常見問題有:稱量前沒仔細(xì)檢查電子天平是否在水平面上;沒有關(guān)閉天平門,就直接讀數(shù);藥品灑落在天平托盤外;減量法稱量時(shí),直接用手接觸稱量皿;敲擊稱量皿用力過大,致稱量皿損壞;直接稱量時(shí),未掌握輕彈手背;稱量完后,不及時(shí)打掃。
2.移液管和吸量管使用。常見問題有:未注意管內(nèi)是否水珠掛壁,就直接使用;未用移取溶液來潤洗管;潤洗衣管從上端口放液體;常用大拇指封住上端管口,無法控制液面;讀數(shù)時(shí)眼睛沒有與刻度線平視,仰視較多;貪方便,放液體時(shí)用吸耳球快速吹出液體;放液體完后時(shí),沒使管停靠在容器內(nèi)壁10~15秒;移取低于吸量管滿刻度液體時(shí),常使用管嘴以上刻度直接吸取,未從滿刻度慢慢放出液體到所需量度處。
3.滴定管的使用。常見問題有:選用滴定管不當(dāng),酸式當(dāng)堿式來用;涂凡士林過多或不均,造成堵塞孔或漏液;使用之前未做檢漏和未用滴定溶液來潤洗滴定管;滴定前未排空氣泡;接近滴定終點(diǎn)時(shí),未掌握滴半滴或一滴,致終點(diǎn)過量;滴時(shí)速度太快;滴定液滴在錐瓶內(nèi)壁,未用洗瓶用水沖下去;滴定管嘴上有掛水珠就直接讀數(shù);讀數(shù)時(shí),俯視或仰視刻度線或未從滴定管架取下讀數(shù)或手握滴定管下方;滴定姿勢(shì)不規(guī)范。
4.容量瓶的使用。常見問題有:未注意瓶內(nèi)是否水珠掛壁,就直接使用;手握容量瓶的位置不對(duì),常拿瓶底或刻度線以下部位;讀數(shù)時(shí),眼睛沒有與刻度線平視;搖勻液體時(shí),只是晃動(dòng)瓶子,沒有上下?lián)u勻;直接用洗瓶來定容,以致過量;直接把容量瓶置于烘箱干燥。
5.蒸餾和回流等裝置的連接與安裝。常見問題有:圓底燒瓶直接放在桌面上容易滾動(dòng)而掉到地上被打破;連接處沒檢查密封;冷凝管進(jìn)水管與出水管反接;裝置安裝零亂,擺放不整齊。
6.分光光度計(jì)的使用問題。常見問題有:未用空白液調(diào)零就直接測(cè)定;未注意調(diào)節(jié)測(cè)定波長就直接進(jìn)行測(cè)定;手指常接觸比色皿光亮一面;比色皿與比色皿之間不配套;未把比色皿的光面放置光路的方向;用比色皿盛裝所測(cè)試的樣本溶液過程中,操作不規(guī)范;比色皿及比色托架在使用中放不到位,拉不到位。
7.有效數(shù)字的掌握。各種量器有有效數(shù)字不明確;實(shí)驗(yàn)報(bào)告里有效數(shù)字的記錄、取舍和運(yùn)算均沒有準(zhǔn)確表達(dá)。
二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能比賽的組織與實(shí)施
為了貫徹落實(shí)“高等學(xué)校創(chuàng)新能力提升計(jì)劃”,全面提高學(xué)生積極參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作與創(chuàng)新研究的興趣,規(guī)范學(xué)生化學(xué)操作,強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),促進(jìn)我校本科化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高,也為選拔優(yōu)秀學(xué)生參加廣東省大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能大賽做準(zhǔn)備,學(xué)院面向全校理工學(xué)生舉辦化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能比賽?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)技能比賽是對(duì)學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能的一種綜合檢驗(yàn),比賽著重考核學(xué)生綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)的能力,考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合技能,考核學(xué)生的操作能力和創(chuàng)新精神,內(nèi)容涵蓋相關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法等知識(shí)領(lǐng)域。因此,開展實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽,提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和基本操作水平,在化學(xué)化工等專業(yè)人才培養(yǎng)中有著舉足輕重的作用,同時(shí)也是提高學(xué)生科研創(chuàng)新能力和培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重要途徑。經(jīng)過兩屆比賽,取得了良好的效果,大大提高了學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能。
比賽形式以初賽、決賽兩個(gè)階段以及集中強(qiáng)化訓(xùn)練階段。
初賽階段:化學(xué)實(shí)驗(yàn)理論筆試(閉卷,考試時(shí)間1.0小時(shí))含無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,包括誤差理論、數(shù)據(jù)處理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室基本知識(shí)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)、電和氣的使用、重要常規(guī)化學(xué)品的安全使用、常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)等。
決賽階段:化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作考試(4~5小時(shí)),決賽人數(shù)為30名。設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn),每組的實(shí)驗(yàn)操作題不同,但均全面考查基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和記錄、基本化學(xué)計(jì)算、儀器使用和數(shù)據(jù)采集及其分析處理能力、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的擬定、分析和解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題等多方面的實(shí)驗(yàn)綜合工作和研究能力。
強(qiáng)化訓(xùn)練階段:是為參加廣東省大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能大賽的選手作選撥。由決賽階段產(chǎn)生的約20名選手作為廣東省大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能大賽參賽候選人,設(shè)置多組實(shí)驗(yàn),集中強(qiáng)化技能訓(xùn)練,最后挑選4~6名學(xué)生參加大賽。
三、化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能比賽的實(shí)踐體會(huì)
1.促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí),提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。由于報(bào)名比賽學(xué)生較多,而進(jìn)入最后決賽名額有限,最終能代表學(xué)校參加省競(jìng)賽的名額只有幾個(gè),因此學(xué)生想要通過初賽,進(jìn)入決賽,最后突圍而出,就必須進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí),全面掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)和操作等,熟練完成各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這樣就激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。
2.有助于提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視。平時(shí)學(xué)習(xí)過程中有些同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)課不重視,常采用應(yīng)付的態(tài)度,上課動(dòng)手不認(rèn)真。參加這類比賽能給學(xué)生帶來一定的榮譽(yù),通過實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽可使學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合,重視實(shí)驗(yàn)課,使學(xué)生認(rèn)識(shí)體會(huì)到實(shí)驗(yàn)操作在化學(xué)學(xué)科當(dāng)中的重要性,并對(duì)以后畢業(yè)論文和就業(yè)工作具有重要的指導(dǎo)意義。
3.實(shí)驗(yàn)技能比賽有利于增強(qiáng)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作能力。玻璃器皿使用、化學(xué)分析、實(shí)驗(yàn)器材的維護(hù)等,都屬于化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ),規(guī)范地掌握這些基礎(chǔ),是做出良好實(shí)驗(yàn)的根本,也是學(xué)生們基本實(shí)驗(yàn)操作的體現(xiàn)。學(xué)生在比賽實(shí)驗(yàn)操作階段時(shí),評(píng)委教師在實(shí)驗(yàn)中評(píng)分,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的不規(guī)范操作,耐心引導(dǎo)他們思考實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和問題。技能比賽培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力,有助于提高學(xué)生的綜合能力。初賽、復(fù)賽題目涉及眾多的化學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作,要求學(xué)生具有較高的綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力。在此過程中,提高了學(xué)生的組織能力、動(dòng)手能力,運(yùn)用基本理論、基本知識(shí)和基本技能解決問題的能力,對(duì)以后畢業(yè)論文的完成和專業(yè)工作崗位上均有很大的幫助。
4.實(shí)驗(yàn)技能比賽促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的提高。通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能比賽,收集學(xué)生比賽過程表現(xiàn)出來的錯(cuò)誤問題,反饋或組織實(shí)驗(yàn)課任課教師進(jìn)行討論和總結(jié),找出實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足,在實(shí)驗(yàn)課當(dāng)中重點(diǎn)指出常見出錯(cuò)問題,有針對(duì)性地對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn),并對(duì)今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提出意見,從而促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的提高。
四、結(jié)語
開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能比賽促進(jìn)化學(xué)教育教學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐,在創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面發(fā)揮了很大的作用,受到全體師生的歡迎,另外,通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能比賽,對(duì)學(xué)生們起到了很大的幫助作用,讓學(xué)生們對(duì)此有了積極性和對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的熱情與興趣,使得大學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn),養(yǎng)成了認(rèn)真仔細(xì)的思維方式,大大提高了學(xué)生們對(duì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作能力,鍛煉了學(xué)生們的創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力。比賽也提高了教師的教學(xué)水平,為我校培養(yǎng)人才也做出了很多的有益的啟示。
參考文獻(xiàn):
[1]陳六平,鄒世春,石建新.從第5屆全國大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽看當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題[J].大學(xué)化學(xué),2007,22(1):14-22.
[2]任乃林,衷明華,林曼斌.地方高?;瘜W(xué)化工實(shí)驗(yàn)技能大賽的組織與實(shí)踐[J].廣東化工,2011,38(1):243-244,236.
[3]邢宏龍,朱文晶,徐國財(cái).普通高校開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽的實(shí)踐與思考[J].高教論壇,2011,(12):23-25.
[4]羅士平,陳若愚,周剛.11屆化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽的實(shí)踐與思考[J].化工高等教育,2012,(5):59-63,73.
[5]蔡毅飛,薛來,周娟.化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010,29(3):139-141.
關(guān)鍵詞:常見實(shí)驗(yàn)儀器;維護(hù)和保養(yǎng);實(shí)驗(yàn)室管理
文章編號(hào):1008-0546(2013)01-0085-02
中圖分類號(hào):G632.41
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2013.01.034
一、現(xiàn)狀分析
在多年的教學(xué)過程中,無論在筆者自己還是在聽其他老師上課時(shí),常常會(huì)看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和預(yù)期不相同的情況。例如:有一次聽課,看到一位青年教師做硫在氧氣中燃燒時(shí),并沒有看到預(yù)期的藍(lán)紫色火焰,而是黃色火焰。課后交流才知道燃燒匙不干凈,里面有上次實(shí)驗(yàn)時(shí)留在里面的石蠟。再如:用雙氧水制取氧氣時(shí),常用的分液漏斗經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)分液漏斗活塞被粘連在漏斗頸處,旋轉(zhuǎn)不動(dòng)。諸如此類問題和實(shí)驗(yàn)儀器本身有一定的關(guān)系,這些情況如果不及時(shí)處理,肯定會(huì)影響課堂教學(xué)效果。
以上類似問題的出現(xiàn),和我們老師在實(shí)驗(yàn)過后,沒有養(yǎng)成及時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的處理和維護(hù)有很大的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)儀器的維護(hù)不是實(shí)驗(yàn)員一個(gè)人的事情,而是化學(xué)老師和實(shí)驗(yàn)員之間,相互配合、相互協(xié)作完成的工作。
二、常用儀器的維護(hù)和保養(yǎng)
實(shí)驗(yàn)儀器的及時(shí)維護(hù),能延長儀器設(shè)備的使用壽命,提高課堂效率,保證教學(xué)和科研的正常進(jìn)行。儀器設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)做起來從難度上講并不大,但化學(xué)老師首先要有維護(hù)和保養(yǎng)實(shí)驗(yàn)儀器的長期的責(zé)任心和意識(shí),要做到責(zé)任心強(qiáng)、使用時(shí)細(xì)心,按各種儀器設(shè)備的保養(yǎng)規(guī)程來操作并形成習(xí)慣。
在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中,實(shí)驗(yàn)儀器是實(shí)驗(yàn)者應(yīng)用和操作的物質(zhì)實(shí)體。為了更好地發(fā)揮每一件實(shí)驗(yàn)儀器的作用,對(duì)包括簡單的玻璃儀器在內(nèi)的各種實(shí)驗(yàn)儀器,特別對(duì)那些精密的現(xiàn)代化科學(xué)儀器,化學(xué)老師還必須對(duì)它們的功能、基本構(gòu)造原理、使用注意事項(xiàng)以及規(guī)范化實(shí)驗(yàn)操作程序等有所了解。[1]
只有掌握各種儀器的基本構(gòu)造和注意事項(xiàng),化學(xué)教師才能有效地進(jìn)行對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的維護(hù)和保養(yǎng)。
1.托盤天平的維護(hù)和保養(yǎng)
托盤天平是初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的測(cè)量儀器,一般精確到0.1g。在使用完托盤天平后,要進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)。首先在托盤兩盤下面要裝好膠墊,防止托盤上下移動(dòng)。然手用干燥潔凈的餐巾紙將托盤和橫梁及砝碼擦拭干凈,將托盤天平及砝碼都放在有干燥劑的密閉容器中。
2.鐵架臺(tái)的維護(hù)和保養(yǎng)
鐵架臺(tái)一般是由生鐵底座、鐵桿、鐵夾和鐵圈組成。底座和鐵桿之間靠螺絲擰緊,如果螺絲生銹,則底座和鐵桿之間很難擰緊,鐵桿容易晃動(dòng),所以在底座和鐵桿之間要常涂一些防銹油。在使用完鐵架臺(tái)后,鐵桿也要擦干凈。如果鐵架臺(tái)長時(shí)間不用,則應(yīng)將鐵架臺(tái)拆卸,把鐵圈、鐵夾、鐵桿都要進(jìn)行防銹處理。
3.酒精燈的維護(hù)和保養(yǎng)
在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,酒精燈的使用頻繁,酒精燈不及時(shí)維護(hù)極易引發(fā)安全事故。酒精燈使用結(jié)束后,要檢查燈芯是否完好,燈體是否有裂紋。如果長時(shí)間不用酒精燈,則要將酒精燈內(nèi)的酒精倒出來保存。
4.試管、燒杯、燒瓶、膠頭滴管等玻璃儀器的維護(hù)和保養(yǎng)
化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的很多玻璃儀器在實(shí)驗(yàn)時(shí),藥品在反應(yīng)過程中或與有腐蝕性的試劑相接觸時(shí),經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生難洗的物質(zhì)附著在儀器的表面,若不及時(shí)地清洗和維護(hù)就會(huì)影響儀器的性能,在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí),會(huì)影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如:加熱高錳酸鉀制氧氣的實(shí)驗(yàn)后,試管內(nèi)的剩余物要及時(shí)清理,試管內(nèi)壁附著的化學(xué)物質(zhì)要用水浸泡多時(shí),再清洗。否則原本干凈的試管內(nèi)壁會(huì)出現(xiàn)殘留物,影響下次實(shí)驗(yàn)的使用。另外剛加熱過后的試管,要注意不要急于取下來,如果一定要取下,則要注意不要放在桌面上,要放在石棉網(wǎng)上,只有冷卻后才能清洗,同樣蒸發(fā)皿也是如此。
5.坩堝鉗、鑷子、燃燒匙的維護(hù)和保養(yǎng)
坩堝鉗、鑷子都是鐵質(zhì)的,維護(hù)它們主要是防止其生銹,平時(shí)我們化學(xué)老師只要做個(gè)有心人即可。
對(duì)于燃燒匙,目前我們初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用的燃燒匙一般是銅質(zhì)的,不管哪種燃燒匙都要及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。如:面粉、蔗糖、葡萄糖、紅磷、硫磺等物質(zhì)在燃燒匙內(nèi)灼燒后,要及時(shí)清理燃燒匙內(nèi)的殘留物,否則影響下次燃燒時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。燃燒匙的維護(hù)比較簡單,只需清理掉燃燒匙內(nèi)的各種殘留物,將燃燒匙洗凈擦干,如長時(shí)間不用,將其裝在塑料袋中或用紙包住保存。
6.啟普發(fā)生器的維護(hù)和保養(yǎng)
在初中化學(xué)教學(xué)中,啟普發(fā)生器主要用來制取氫氣和二氧化碳,這兩種氣體的制取都要用到酸液。啟普發(fā)生器使用結(jié)束后,不能隨手放在實(shí)驗(yàn)室,要及時(shí)將容器內(nèi)的酸液和固體藥品倒出,清洗后在球形漏斗和反應(yīng)容器連接處涂上凡士林,帶導(dǎo)管的橡膠塞表面的酸液要清洗干凈,擦干后保存。
7.分液漏斗的維護(hù)和保養(yǎng)
分液漏斗在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中是常見的制取氣體的儀器,在固體和液體反應(yīng)制取氣體時(shí),常用分液漏斗滴加液體藥品。分液漏斗有兩處活塞,一個(gè)在漏斗口部,一個(gè)在漏斗頸偏上位置,無論在哪處的活塞在化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,將分液漏斗洗凈的基礎(chǔ)上,用紙包裹活塞和漏斗連接好放置,防止漏斗和活塞磨砂處粘連。
8.水電解器的維護(hù)和保養(yǎng)
這里所說的水電解器是上海教育出版社出版的義務(wù)教育教科書,九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)2011版,第48頁上介紹的那種電解器。電解器主要有兩個(gè)滴定管、漏斗、膠管、電極組成的。這種電解器的維護(hù),關(guān)鍵在于電極的維護(hù)。有少數(shù)優(yōu)良的電解器的兩極是鉑電極,但是目前教學(xué)用的較多的是普通金屬電極,這些金屬電極極易被氧化,而金屬電極被氧化,自然就會(huì)影響電極的使用壽命。另外氧化的產(chǎn)物進(jìn)入水中,會(huì)影響水的顏色的變化,造成對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的干擾。那么如何延長普通金屬電極的使用壽命呢?筆者認(rèn)為,在電解水時(shí)盡量不要加稀硫酸而是選用稀氫氧化鈉溶液來增強(qiáng)水的導(dǎo)電性。另外,每次做完實(shí)驗(yàn)后,要及時(shí)倒出電解器中剩余的溶液,并將兩個(gè)電極清洗干凈并打磨后,涂上油用紙包好,以便下次使用。
三、實(shí)驗(yàn)儀器維護(hù)和保養(yǎng)的意義
化學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的重要方式,化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)高度關(guān)注安全問題,避免污染環(huán)境,要求學(xué)生遵守化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的規(guī)則,初步養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)工作習(xí)慣。[2]
化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的及時(shí)維護(hù)和保養(yǎng),可以使實(shí)驗(yàn)?zāi)馨踩行У剡M(jìn)行,同時(shí)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,具有重要的促進(jìn)作用。
實(shí)驗(yàn)儀器的及時(shí)維護(hù),能使教學(xué)儀器保持著高效、低耗、整潔的運(yùn)行狀態(tài)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的各種儀器,經(jīng)常與有腐蝕性的試劑相接觸,若不及時(shí)地維護(hù)就會(huì)影響儀器的性能,從而縮短使用期限;在遇到故障的時(shí)候,若不及時(shí)檢修,就會(huì)影響數(shù)據(jù)分析和教學(xué)程序。
化學(xué)儀器的維護(hù)對(duì)下次教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),具有很大的幫助,不會(huì)因?yàn)閮x器的故障而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的效果降低。所以儀器的及時(shí)正確維護(hù),從某種程度上講也將提高課堂教學(xué)效率;化學(xué)儀器的維護(hù)同樣對(duì)節(jié)約資源有很大的幫助,教師在實(shí)驗(yàn)時(shí),不會(huì)因?yàn)樵嚬?、燒杯、燒瓶洗不干凈而去換新的;化學(xué)教師對(duì)化學(xué)儀器的及時(shí)維護(hù),可以相對(duì)減輕化學(xué)實(shí)驗(yàn)員的工作量,使實(shí)驗(yàn)員有更多的時(shí)間,去協(xié)同化學(xué)教師完成各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作,從而間接地提高了化學(xué)課堂教學(xué)效果。
四、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室管理,形成教師維護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器的責(zé)任意識(shí)
在強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室管理方面,筆者學(xué)校的具體做法如下:
(1)填寫實(shí)驗(yàn)單,每次教師在實(shí)驗(yàn)前都要填寫好所需各種儀器和藥品的名稱,教師在拿到儀器后都要及時(shí)檢查,各種教學(xué)儀器是否完整、是否可用。在實(shí)驗(yàn)后都要再次檢查各種儀器的性能和損耗情況,并做好記錄,如有損壞說明原因。
(2)教師在每次實(shí)驗(yàn)后,包括學(xué)生實(shí)驗(yàn),都要記錄實(shí)驗(yàn)室日志,特別要記錄實(shí)驗(yàn)儀器損耗的原因和數(shù)量。
(3)每位化學(xué)教師,每學(xué)期都配備好一個(gè)提籃,并準(zhǔn)備好常用的基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器,如:酒精燈、鐵架臺(tái)、試管、試管架、試管夾、藥匙、燒杯、石棉網(wǎng)、玻璃棒等。每過一星期,將提籃交給實(shí)驗(yàn)員檢查儀器的損耗情況,并要求教師填寫好儀器損耗的原因和經(jīng)過。
通過這兩年實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化管理,本校實(shí)驗(yàn)儀器的損耗情況有明顯降低。幾年前,本校實(shí)驗(yàn)室每年要購置一批鐵架臺(tái)、試管、燒杯等常用儀器。這兩年幾乎沒有再購置各種儀器和設(shè)備,這和教師對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的正確維護(hù)是分不開的。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉知新.化學(xué)實(shí)驗(yàn)論[M].南寧:廣西教育出版社,1999
1傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的局限性
化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),只有將化學(xué)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合才能使學(xué)生頭腦中抽象的化學(xué)概念、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景具體化,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)理論知識(shí)的理解和鞏固。由教師組織和指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)對(duì)于促進(jìn)學(xué)生的合作意識(shí)、動(dòng)手能力和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的求知欲至關(guān)重要。傳統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)化儀器的化學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)方面起到了巨大的推動(dòng)作用,然而傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的兩大弊端嚴(yán)重制約了它的發(fā)展。一方面,對(duì)于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)短缺的學(xué)校只能以少數(shù)人甚至只由教師一人操作而其他同學(xué)觀察的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn),難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果和提升學(xué)生整體的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力;另一方面,即使學(xué)校實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)充足,但為所有同學(xué)購買實(shí)驗(yàn)儀器及藥品也是一筆不小的開支,不利于實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的長久發(fā)展,這在高?;瘜W(xué)類專業(yè)中表現(xiàn)尤為突出。傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)除上述兩大缺點(diǎn)外還伴有產(chǎn)生“三廢”問題突出、容易發(fā)生安全事故以及浪費(fèi)實(shí)驗(yàn)藥品和試劑等不足。針對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的種種弊端,人們逐漸嘗試用微型實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行替代。
2基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)生及研究
微型化實(shí)驗(yàn)(英文名稱為Mini-ChemicalExperiment,MicroscaleChemicalLaboratory,MircoscaleChemicalExperiment或MircroscaleLaboratory,簡寫為M-C.E、M.C.L、M.C.E或M.L)沒有一個(gè)明確的定義,一般認(rèn)為“在微型化儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)所消耗試劑比對(duì)應(yīng)常規(guī)實(shí)驗(yàn)少90%以上”。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)起源于20世紀(jì)80年代經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家,其高校為解決化學(xué)專業(yè)耗資巨大、容易發(fā)生安全事故及一些試劑價(jià)格過于昂貴等問題而逐漸嘗試開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)。北京大學(xué)周寧懷教授在國內(nèi)率先倡導(dǎo)與開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究和推廣,由其牽頭的微型實(shí)驗(yàn)課題研究協(xié)作組的成立,標(biāo)志著我國的微型實(shí)驗(yàn)的開始。我國于1989年將微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課題正式列入高等學(xué)?;瘜W(xué)教育研究中心的科研計(jì)劃。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在我國的發(fā)展呈現(xiàn)出引入時(shí)間雖短,但推廣和發(fā)展速度很快的特點(diǎn)?,F(xiàn)在不僅在高校已大力推廣微型化學(xué)實(shí)驗(yàn),而且越來越多的中學(xué)化學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)也開始積極實(shí)踐。很多學(xué)校更是獨(dú)辟蹊徑,利用生活中常見廢棄物自制實(shí)驗(yàn)儀器開辟了微型實(shí)驗(yàn)的新篇章,在實(shí)踐和理論方面的研究逐漸深入。目前,許多學(xué)校和研究人員已經(jīng)利用生活中微型廢舊物品取代傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行了大量探究并取得了可喜成果。劉予生利用生活中常見的廢棄物品制作制備氧氣的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器及裝置,這為學(xué)生業(yè)余開展家庭小實(shí)驗(yàn)提供了素材,也為化學(xué)實(shí)驗(yàn)走進(jìn)生活創(chuàng)造了條件,還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。魏周英則從微型代用儀器的制作和代用微型實(shí)驗(yàn)儀器在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用兩方面進(jìn)行了較為詳細(xì)地論述,為用廢棄物制備微型實(shí)驗(yàn)儀器提供了參考和應(yīng)用實(shí)例,很好地解決了當(dāng)?shù)匾蚪虒W(xué)經(jīng)費(fèi)緊張導(dǎo)致約有85%的初中完全不開設(shè)學(xué)生實(shí)驗(yàn),70%左右的學(xué)校連演示實(shí)驗(yàn)都無法做的不良局面。周紅萍結(jié)合教育教學(xué)實(shí)踐中的體會(huì),淺談了醫(yī)用廢舊注射器在微型實(shí)驗(yàn)中的一些應(yīng)用,很好地體現(xiàn)了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理。畢秀成等利用自制的制取、凈化和收集CO2微型裝置,通過對(duì)CO2分子量測(cè)定的實(shí)驗(yàn),證明該條件下具有消耗試劑少、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和常規(guī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性一致的優(yōu)點(diǎn)等。總之,基于廢棄物的微型實(shí)驗(yàn)不僅解決了許多常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器和藥品耗資巨大、產(chǎn)生“三廢”問題突出、容易發(fā)生安全事故、嚴(yán)重?fù)p害師生身體健康以及標(biāo)準(zhǔn)化微型實(shí)驗(yàn)儀器難于購買、數(shù)量缺少的現(xiàn)實(shí),更在微型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,很好地體現(xiàn)了資源循環(huán)利用等觀點(diǎn),較好地吻合了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想理念。
3基于廢棄物的微型實(shí)驗(yàn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)
3.1循環(huán)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)生及其內(nèi)涵傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式中資源、能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不協(xié)調(diào)促使人類對(duì)自我行為進(jìn)行深刻反思。由美國生物學(xué)家蕾切爾•卡遜于1962年發(fā)表的《寂靜的春天》一書中,作者用觸目驚心的案例闡述了大量使用殺蟲劑對(duì)生物界和人類產(chǎn)生的嚴(yán)重危害。同年,美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家鮑爾丁提出了循環(huán)經(jīng)濟(jì),著名的宇宙飛船經(jīng)濟(jì)理論被認(rèn)為是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的早期代表,他將人類生活的地球比做太空中的宇宙飛船,指出如果人類不合理地開發(fā)和利用有限的資源,當(dāng)超過地球供給能力時(shí)人類就會(huì)像宇宙飛船一樣走向毀滅,對(duì)資源進(jìn)行循環(huán)利用是實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展的根本出路。自循環(huán)經(jīng)濟(jì)提出以來,以其抓住了當(dāng)前工業(yè)社會(huì)發(fā)展欲望無限、資源有限但未合理利用這一關(guān)鍵癥結(jié),受到了世界各國的高度重視,我國在20世紀(jì)90年代引入循環(huán)經(jīng)濟(jì)并開始了相關(guān)研究。循環(huán)經(jīng)濟(jì)(英文名稱為RecyclingEconomy,或CircularEconomy,簡寫為R.E或C.E)要求在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中要以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心,以資源和能源的減量化(Reduce)、再利用(Reuse)和資源化(Recycle),即“3R”為基本原則,以低投入、低消耗、低排放和高效率為基本特征。它通過對(duì)開采、生產(chǎn)、消費(fèi)和再生利用等各個(gè)環(huán)節(jié)的資源和能源循環(huán)、高效利用,使傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)中“資源產(chǎn)品廢棄物”的線性發(fā)展模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤百Y源產(chǎn)品廢棄物再生資源和產(chǎn)品”的閉路循環(huán)發(fā)展模式,最終實(shí)現(xiàn)以盡可能少的資源、能源消耗和盡可能小的環(huán)境代價(jià),使目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)出效益最大化、使廢物排放最小化,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長、環(huán)境保護(hù)和社會(huì)效益同步增長的完美統(tǒng)一,所以說從本質(zhì)上講它是一種生態(tài)經(jīng)濟(jì)。
3.2基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念
3.2.1實(shí)驗(yàn)取材體現(xiàn)了R.E中的再利用原則以廢棄物為實(shí)驗(yàn)儀器的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)極大地減輕了傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的儀器費(fèi)用負(fù)擔(dān),因而可以為實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)緊張的學(xué)校順利開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)提供可能。醫(yī)用輸液管、口服液小瓶、注射器、飲料盒、飲料管、青霉素藥瓶、平底瓶蓋、廢棄園珠筆芯(去筆頭)、止咳糖漿瓶、舊筆桿、西藥膠囊包裝盒、泡沫塑料、易拉罐皮、回形針,甚至盛裝喜之郎的塑料小盒等廢棄物都是微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材,將這些物品進(jìn)行合理改造均可成功運(yùn)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)。需要注意的是,所選擇的微型廢棄物應(yīng)該能夠保證化學(xué)實(shí)驗(yàn)順利、安全進(jìn)行,因此,對(duì)擬用于微型實(shí)驗(yàn)的廢棄物的綜合性能予以評(píng)價(jià)至關(guān)重要??傊?,基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的同時(shí)還使這些廢棄物得以再生利用,而這一點(diǎn)正是循環(huán)經(jīng)濟(jì)所遵從的3R原則中對(duì)廢棄物再利用(Reuse)的具體體現(xiàn)。這不僅延長了這些廢棄物的生命周期、避免直接投入環(huán)境造成負(fù)面影響,而且有利于對(duì)其循環(huán)利用和集中處理,具有鮮明的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)效益。另外,對(duì)于許多無力大批次購買實(shí)驗(yàn)器材的學(xué)校還實(shí)現(xiàn)了一些實(shí)驗(yàn)“從無到有”的轉(zhuǎn)變,擴(kuò)大了學(xué)生可參與實(shí)驗(yàn)的領(lǐng)域,極大地促進(jìn)和激發(fā)了學(xué)生學(xué)好化學(xué)的求知欲。最后,很多科研工作由于種種原因,為避免在不確定條件下造成實(shí)驗(yàn)儀器、試劑等方面的損失或出于安全考慮,往往先以廢棄物為實(shí)驗(yàn)儀器,以微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的可行性,很好地避免了不確定型實(shí)驗(yàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)儀器的破壞和安全事故,為改用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)一步驗(yàn)證奠定了基礎(chǔ),因而,它對(duì)科研工作也有較大的協(xié)助作用。
3.2.2實(shí)驗(yàn)藥品、試劑及能耗量體現(xiàn)了R.E中的減量化原則基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)儀器的低耗資甚至零耗資,還實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物、產(chǎn)物的減量化,從這一點(diǎn)上講,它符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)3R原則(3Rprinciple)中的“減量化(Reduce)”原則。循環(huán)經(jīng)濟(jì)不是簡單地通過對(duì)廢棄物的循環(huán)利用使其資源化,側(cè)重于在優(yōu)先減少資源、能源消耗和減少廢物產(chǎn)生的基礎(chǔ)上綜合運(yùn)用3R原則,所以,3R原則在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的重要性并非等同的,其優(yōu)先順序是:減量化—再利用—資源化?!皽p量化(Reduce)”原則通常是排在首位,它主要是針對(duì)產(chǎn)品輸入端,強(qiáng)調(diào)以最小的資源、能源消耗,實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)試劑用量一般為常規(guī)用量的1/1000~1/10,用量比相應(yīng)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)節(jié)省90%左右。這就極大地減少了學(xué)校在試劑經(jīng)費(fèi)方面的投入,而實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象依舊明顯,通常情況下并不影響實(shí)驗(yàn)效果。與此同時(shí),反應(yīng)物的減少必然導(dǎo)致反應(yīng)過程中產(chǎn)生有毒、副產(chǎn)物的減少,因而更有利于減少環(huán)境污染,有利于減少實(shí)驗(yàn)后殘留物的處理成本。在當(dāng)前環(huán)境保護(hù)日益加強(qiáng)、排污量控制日趨嚴(yán)格的形勢(shì)下,對(duì)于降低學(xué)校用于處理廢氣、廢液等方面的成本具有重要的意義。最后,由于反應(yīng)物量大大減少,反應(yīng)的劇烈程度遠(yuǎn)弱于常規(guī)實(shí)驗(yàn),所以微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全性較好??梢?,試劑的“減量化”在以廢舊材料為實(shí)驗(yàn)儀器的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和安全保障。伴隨著實(shí)驗(yàn)儀器的微型化,實(shí)驗(yàn)試劑也相應(yīng)減量化,這已成為無需爭辯的事實(shí),而對(duì)于一些需要加熱、攪拌等條件才能完成的化學(xué)實(shí)驗(yàn)來講很重要的一點(diǎn)就是實(shí)驗(yàn)耗能的減少。而減少能源消耗也屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念中很重要的一項(xiàng)。具體來講,在微型化的儀器中以減量的實(shí)驗(yàn)藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)必然縮短反應(yīng)時(shí)間,或者說提高反應(yīng)速率。所以,用于實(shí)驗(yàn)加熱的酒精、水、電能以及油等都相應(yīng)減少。例如,常規(guī)實(shí)驗(yàn)需要每一小組或一位實(shí)驗(yàn)者一瓶酒精,現(xiàn)在改用廢舊玻璃瓶等自制的微型酒精燈后,一瓶常規(guī)酒精燈進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所需要的酒精現(xiàn)在就可滿足多個(gè)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn);另外,常規(guī)實(shí)驗(yàn)由于藥品量多、實(shí)驗(yàn)儀器體積偏大,為保證實(shí)驗(yàn)充分進(jìn)行可能需要每組或每位實(shí)驗(yàn)人員對(duì)試劑單獨(dú)進(jìn)行加熱、攪拌等操作,而微型實(shí)驗(yàn)由于儀器的微型化可將多個(gè)小組的反應(yīng)儀器集中而統(tǒng)一加熱等,這樣耗電、耗材都得以減少,縮短反應(yīng)時(shí)間,在相同的時(shí)間內(nèi)甚至可以完成更多的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。因而,在當(dāng)今全球資源、能源緊張的背景下,基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅對(duì)于建設(shè)兩型社會(huì)具有現(xiàn)實(shí)意義,還有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)、環(huán)保意識(shí)和獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力。
3.3基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)
3.3.1有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和創(chuàng)新能力以廢棄物為實(shí)驗(yàn)儀器的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)往往需要教師按照實(shí)驗(yàn)要求發(fā)動(dòng)學(xué)生自行尋找所需實(shí)驗(yàn)儀器,這不僅有利于改變學(xué)生對(duì)微型廢棄物的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí),還有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和創(chuàng)新能力。很多實(shí)驗(yàn)學(xué)生可能都會(huì)利用常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器完成,但以自制微型儀器能否實(shí)現(xiàn)同樣的效果以及怎樣保證自己的實(shí)驗(yàn)順利完成需要學(xué)生認(rèn)真思考,需要課下對(duì)實(shí)驗(yàn)的可行性不斷探討、摸索,所以,基于廢棄物的微型實(shí)驗(yàn)會(huì)極大地調(diào)動(dòng)起學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和參與熱情。另外,對(duì)于同樣的實(shí)驗(yàn),不同的學(xué)生會(huì)選擇不一樣的廢棄物作為實(shí)驗(yàn)器材替代標(biāo)準(zhǔn)儀器,這就極大地豐富了課堂畫面,實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景靈活多樣,為其他學(xué)生提供了不同的實(shí)驗(yàn)思路,開拓了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)視野。因而,這是一個(gè)互相學(xué)習(xí),共同促進(jìn)的過程。最后,通常條件下,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)艽蟠罂s短反應(yīng)時(shí)間,在既定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi),學(xué)生可以針對(duì)同一實(shí)驗(yàn)多設(shè)計(jì)一些方案,進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn),比較不同方案的優(yōu)缺點(diǎn),提升學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的思維廣度,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力;也可以在既定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間完成其他實(shí)驗(yàn),提高課堂效率,進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。
3.3.2有利于推進(jìn)綠色化學(xué)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)將廢棄物再利用為實(shí)驗(yàn)儀器,延長了產(chǎn)品生命周期,間接地減輕環(huán)境負(fù)荷;另外減少了有毒有害物質(zhì)的生成量,減輕環(huán)境污染,這兩點(diǎn)都很好地體現(xiàn)了對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù),也符合建設(shè)兩型社會(huì)的要求。關(guān)于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)、綠色化學(xué)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的關(guān)系學(xué)術(shù)界有少量研究。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法是綠色化學(xué)的一部分,是在綠色化學(xué)思想指導(dǎo)下的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的一項(xiàng)重要的發(fā)展與變革。徐玲等較為詳細(xì)地論述了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與綠色化學(xué)的相互關(guān)系,指出了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是綠色化學(xué)思想在實(shí)驗(yàn)中的體現(xiàn),符合綠色化學(xué)的理念,還利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和關(guān)心自然環(huán)境的情感。張雪利則指出微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是綠色化學(xué)新理念、新方法和新技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的改革和應(yīng)用。對(duì)于綠色化學(xué)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的關(guān)系,季胤[指出綠色化學(xué)是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必然選擇,具體又從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與實(shí)踐進(jìn)行了論述等。由此可見,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)都與綠色化學(xué)相聯(lián)系,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)不可缺少的一部分,三者之間相輔相成,共同為構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展社會(huì)貢獻(xiàn)力量。
3.3.3基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的局限性當(dāng)然,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)只是大大減少了環(huán)境污染,還不是將污染消滅在生產(chǎn)的源頭。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,依舊產(chǎn)生有毒、有害物質(zhì),如何使實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的有毒、有害等物質(zhì)資源化或徹底無害化處理還需要在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)充分考慮。當(dāng)然,做好這項(xiàng)工作如果完全依賴于學(xué)生還存在諸多局限性,教師需要予以適當(dāng)引導(dǎo)。另外,并不是所有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)都適合采用廢棄物為實(shí)驗(yàn)儀器并以微型實(shí)驗(yàn)的方式來進(jìn)行,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的某些固有優(yōu)點(diǎn)是這類微型實(shí)驗(yàn)難以相比的,因此,必須正確處理好基于廢棄物的微型實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)系。考慮到實(shí)驗(yàn)藥品的減量化和實(shí)驗(yàn)儀器的微型化,教師應(yīng)該發(fā)揮主導(dǎo)作用選擇在微型條件下實(shí)驗(yàn)效果和現(xiàn)象不受影響或者受較小影響的化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)。最后,資源化(Recycle)在當(dāng)前基于廢棄物的微型實(shí)驗(yàn)中還體現(xiàn)的較少,因此,加強(qiáng)資源化在微型實(shí)驗(yàn)中的作用也是今后需要努力的方向。體現(xiàn)該原則可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮:首先是實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物或過量反應(yīng)物的資源化。中學(xué)化學(xué)及高等教育里學(xué)生所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)主要是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),其反應(yīng)的產(chǎn)物甚至副產(chǎn)物都已知,因此,根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的具體方程式制定針對(duì)過量反應(yīng)物或產(chǎn)物的資源化或無害化處理完全是有可能的,關(guān)鍵問題是處理或資源化這些廢棄物的成本和效益,效益不僅包含潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值還包括無形的生態(tài)效益。從長遠(yuǎn)利益考慮,通過逐漸累積會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康產(chǎn)生不利影響的化學(xué)反應(yīng)廢棄物都要進(jìn)行資源化和無害化處理。其次是實(shí)驗(yàn)儀器的資源化,基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)依托于日常生活中的廢棄材料,對(duì)這些廢棄物的循環(huán)利用具有一定的期限,將徹底不能用于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的廢棄物丟棄于環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染及資源浪費(fèi),因此,必須加強(qiáng)這類廢棄物的資源化工作。由于其處理具有量少而集中的特點(diǎn),易于統(tǒng)一收購和管理,因此廢棄微型實(shí)驗(yàn)材料的資源化從本質(zhì)上講就是收集日常零散的生活廢棄物并對(duì)其再利用,失去再利用價(jià)值時(shí)集中處理使其資源化的過程。
一、選擇合適的洗滌劑
在一般情況下,可選用市售的合成洗滌劑,對(duì)玻璃儀器進(jìn)行清洗。當(dāng)儀器內(nèi)壁附有難溶物質(zhì),用合成洗滌劑無法清洗干凈時(shí),應(yīng)根據(jù)附著物的性質(zhì),選用合適的洗滌劑。如附著物為堿性物質(zhì),可選用稀鹽酸或稀硫酸,使附著物發(fā)生反應(yīng)而溶解;如附著物為酸性物質(zhì),可選用氫氧化鈉溶液,使附著物發(fā)生反應(yīng)而溶解;若附著物為不易溶于酸或堿的物質(zhì),但易溶于某些有機(jī)溶劑,則選用這類有機(jī)溶劑作洗滌劑,使附著物溶解。
試舉幾例:久盛石灰水的容器內(nèi)壁有白色附著物,選用稀鹽酸作洗滌劑;做碘升華實(shí)驗(yàn),盛放碘的容器底部附結(jié)了紫黑色的碘,用碘化鉀溶液或酒精浸洗;久盛高錳酸鉀溶液的容器壁上有黑褐色附著物,可選用濃鹽酸作洗滌劑;儀器的內(nèi)壁附有銀鏡,選用硝酸作洗滌劑;儀器的內(nèi)壁沾有油垢,選用熱的純堿溶液進(jìn)行清洗。
在實(shí)驗(yàn)室,還有專門配制的洗滌液,可供重復(fù)使用多次。
二、掌握洗滌玻璃儀器的操作方法
對(duì)附有易去除物質(zhì)的簡單儀器,如試管。燒杯等,用試管刷蘸取合成洗滌劑刷洗。在轉(zhuǎn)動(dòng)或。上下移動(dòng)試管刷時(shí),須用力適當(dāng),避免損壞儀器及劃傷皮膚。
然后用自來水沖洗。當(dāng)?shù)怪脙x器,器壁形成一層均勻的水膜,無成滴水珠,也不成股流下時(shí),即已洗凈。
對(duì)附有難去除附著物的玻璃儀器,在使用合適的洗滌劑使附著物溶解后,去掉洗滌殘液,再用試管刷刷洗,最后用自來水沖洗干凈。
一些構(gòu)造比較精細(xì)、復(fù)雜的玻璃儀器,無法用毛刷刷洗,如容量瓶、移液管等,可以用洗滌液浸洗。
限于篇幅,現(xiàn)以酸式滴定管為例,介紹其洗滌操作如下:洗滌開始,先檢查活塞上的橡皮盤是否扣牢,防止洗滌時(shí)滑落破損;注意有無漏水成堵塞現(xiàn)象,若有則予以調(diào)整。關(guān)閉活塞,向滴定管中注入洗滌液2~3毫升,慢慢傾斜滴定管至水平,緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)滴定管,使內(nèi)壁全部為洗滌液所浸到。豎起滴定管,再旋開活塞,放出洗滌液,這樣使活塞的人段也能洗到。最后用自來水沖洗,同樣從活塞下部的尖嘴放出,不可為節(jié)省時(shí)間將液體從上端管口倒出。
洗凈標(biāo)準(zhǔn)如前所述。
三、及時(shí)洗滌玻璃儀器
及時(shí)洗滌玻璃儀器有利于選擇合適的洗滌劑,因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)容易判斷殘留物的性質(zhì)。有些化學(xué)實(shí)驗(yàn),及時(shí)倒去反應(yīng)后的殘液,儀器內(nèi)壁不留有難去除的附著物,但擱置一段時(shí)間后,揮發(fā)性溶劑逸去,就有殘留物附著到儀器內(nèi)壁,使洗滌變得困難。還有一些物質(zhì),能與儀器的本身部分發(fā)生反應(yīng),若不及時(shí)洗滌將使儀器受損,甚至報(bào)廢。
學(xué)生實(shí)驗(yàn)“中和滴定”所有的堿式滴定管,使用后擱置時(shí)間一般較長,如不及時(shí)洗滌干凈,殘存的堿液與玻璃管及乳膠管作用,使乳膠管變質(zhì)開裂,不能使用,而且乳膠管粘附到玻璃管和玻璃尖嘴根部,很難剝離更換。筆者曾試用百分之三十七的鹽酸配成1:1的溶液,將玻璃管及玻璃尖嘴上粘附著乳膠管殘余物的部分浸入其中,經(jīng)過一段時(shí)間,取出用自來水沖洗掉酸液,然后較易剝離干凈,重新裝配。雖然如此,卻耗費(fèi)試劑、材料和時(shí)間。
四、其它注意事項(xiàng)
切不可盲目地將各種試劑混和作洗滌劑使用,也不可任意使用各種試劑來洗滌玻璃儀器。這樣不僅浪費(fèi)藥品,而且容易出現(xiàn)危險(xiǎn)。
化學(xué)導(dǎo)論論文 化學(xué)工程期刊 化學(xué)專業(yè)導(dǎo)論 化學(xué)工程 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 化學(xué)科技論文 化學(xué)反應(yīng)工程 化學(xué)創(chuàng)新論文 化學(xué)科學(xué)論文 化學(xué)碩士論文 紀(jì)律教育問題 新時(shí)代教育價(jià)值觀