化學儀器與計量使用理論與案例分析

褚永強

摘 要：本文主要研究化學儀器與計量使用理論與案例。在我國的班級授課制下，由于班的學生人數較多，常規化學實驗難以滿足現行課程標準的教學和實驗要求。而這套儀器可以作為學生的學具人手一套，能在普通課堂上邊授課邊實驗，為開展以學生為主體的各種學習活動，尤其是科學探究活動提供了技術上的支持。因此，這套儀器的開發和應用將為基礎教育課程改革提供了有效的化學課程資源。

關鍵詞：化學儀器 計量使用 理論 案例分析

化學實驗具有試劑用量少污染程度低、操作簡易安全性好、效率高節省時間、現象明顯不依賴實驗室等特點，因而能在普通教室里方便進行。邊授課邊實驗的化學教學不再受實驗室的制約，而且在普通教室里所營造的認知情境有利于將實驗活動與其它學習活動進行有機結合，學生能更主動去獲取豐富、生動、深刻的學習信息，使化學實驗活動的教學功能得以充分發揮，能有效滿足新課程化學實驗需要。在班級授課制下的課堂里，科學探究活動在時間、空間和課程資源等方面都受到一定程度的制約。而微型化學實驗應用于課堂教學后，以實驗的高效率和小操作面突破了課堂的時空限制。在課堂里學生在自己的實驗和觀察中容易發現具有驅動力的科學探究問題，隨后推測、猜想、假設便會接踵而至，各種實驗驗證，分析取證、推理論證也隨之展開，從而為教學活動提供了豐富生動的課程資源。下面介紹的是微型化學實驗課堂教學常采用的一些基本做法：

1.學生微型化學儀器的配備

在普通教室里采用微型實驗進行教學，一般應配備學生人手一套或是同桌的兩人一套微型儀器，以滿足課堂實驗的要求。在課堂里，向學生提供了人人動手的機會的同時，要使學生能不離開座位就有儀器和藥品做實驗。既能保證學生在規定時間內都能從實驗中獲取到完成學習任務所需的信息，又能維持良好的課堂秩序、進行有效的課堂活動調控。

2.教室里需要具備的實驗設施

（1）實驗所需操作面積：微型儀器箱規格為24cm×13cm，操作臺面積15cm×10cm。而普通教室的課桌規格一般不小于50cm×60cm，這完全可以滿足實驗所需的操作面，而且還可以同時在課桌上進行各種紙筆學習活動。

（2）供水、洗滌、廢液回收措施：微型儀器的容積小，實驗用水量一般每堂課人均不超過100mL。應給每個學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，以解決普通教室實驗的供水、洗滌、排污等問題。

3.藥品的分發

（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）藥品發放：由學生小組長負責分發，根據實驗用藥量的多少，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由課堂上臨時發放和及時收回。

4.實驗安全與教室里空氣質量的保障

微型化學實驗儀器的裝置小，反應物的用量也少，所造成的污染和危險性都很小。采用氣體的制備與性質實驗一體化方法和藥物濕棉濾氣法能有效的減少空氣的污染。操作正確規范，試劑用量控制在微型實驗范圍內，微型化學實驗就很安全。應該在學生動手做實驗之前適當地組織學生開展交流和討論，使學生能正確、規范、安全（不強求一致）地進行實驗。

素質教育與實驗儀器

微型化學實驗是近十年來在國內外得到迅速發展的化學實驗新方法，是“綠色化學”的重要組成部分，已成為21世紀化學實驗教學改革的一個重要趨勢。它的特點是在微小型的儀器中，用盡可能少的試劑（一般為常規的十分之一至千分之一）來進行實驗，是在微型化的條件下對化學實驗進行重新設計與再表現。微型化學實驗污染程度低、操作簡易安全性高、現象明顯、節約藥品節省時間，利于學生人人動手實驗，有利于拓展化學實驗的教育功能。

1.配套微型實驗儀器

由湛江師范學院研制開發的中學化學微型實驗儀器箱*（ML-1），外形包裝美觀、儀器精巧新穎、配置合理、組裝靈活，具有較強實用性，已獲多項國家專利。儀器結合中學化學教學的實際情況按新課程標準的要求而設計，能滿足初、高中和職業技術學校的大部分化學實驗的需要。具體優點如下：

（1）儀器具有多功能，能以不多的儀器種類和數量獲得較多的實驗用途。

（2）儀器連接部位采用簡易標準接口（非磨口）設計（專利號：01258568.8），但又具有磨口儀器安裝方便的特點。

（3）儀器組裝成的具有啟普原理的微型氣體發生器（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）多功能微型實驗操作臺（專利號：01258570.X）能方便地安裝各種微型化學實驗裝置。操作臺的底座上設計有四個孔穴，可用于點滴反應。其中儀器夾為不銹鋼彈簧式設計，安裝時不需旋螺母固定，易裝、易調、易拆卸。

（5）由配套儀器與微型實驗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用性集一體。

多用滴管的吸泡可以作反應容器。如在進行水的電解和氫氧爆鳴的實驗時，可用它作微型電解槽，管徑起導氣作用，使得實驗裝置大為簡化。許多化學反應可以在吸泡中進行，反應的溫度可通過水浴調節，但使用溫度不能超過80℃。已盛有溶液的滴管若要再吸進另一種溶液，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，放入離心機中可進行離心操作。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生器。總之，多用滴管用途很多，根據它的材料和結構特點，在掌握了原有的基本功能與操作要領的基礎上，勤于思考勇于實踐，還可以大大拓展其實驗用途。

參考文獻

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