化學實驗室范文
時間:2023-03-18 11:53:19
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前言
我國的實驗室認可活動始于20世紀80年代,雖歷時較短,但是認可工作已取得了長足進展。為了適應化學實驗室自身的發(fā)展以及企業(yè)監(jiān)測分析質量要求的日益提高,利用實驗室認可這一平臺全面的提升化學實驗室的管理水平和技術能力勢在必行。
1.實驗室認可的相關問題
1.1什么是實驗室認可
《中華人民共和國認證認可條例》明確規(guī)定:本條例所稱認可,是指由認可機構對認證機構、檢查機構、實驗室以及從事評審、審核等認證活動人員的能力和執(zhí)業(yè)資格予以承認的合格評定活動。
實驗室認可即是指對實驗室能否勝任特定檢測或者特定類型校準的正式認可,其基礎是實驗室評審。評審是為了獲取和客觀的評價評審的證據,以滿足評審準則的獨立、系統(tǒng)以及文件化的過程。
1.2實驗室認可的目的及原則
概括來說,實驗室認可的目的是為了提高實驗室的質量管理水準,減少質量風險出現的可能性以及實驗室可能承擔的責任,平衡實驗室與其客戶之間的利益沖突,提升認可實驗室在社會上的認知度和信任度,使其最終被法律、政府及市場共同承認,以實現實驗室檢測數據的國際雙邊和多邊互認。
我國實驗室認可遵循自愿性、非歧視性、專家評審和國家認可四個基本原則。
2.化學實驗室認可
化學實驗室若要做好認可,務必嚴格根據有關準則的要求,將檢測及管理人員、儀器設備、測試環(huán)境、樣品、方法及標準等要素形成體系。體系形成后,需要在這一體系上建立相應的目標、方針、結構資源、過程要素、體系文件、運行監(jiān)控等相關控制環(huán)節(jié),并圍繞三個具體能力——承擔相應法律責任的能力、有效進行質量管理的能力、開展監(jiān)測技術服務的能力——的提升來開展具體工作。
總的來說,化學實驗室認可是要通過控制關鍵的技術環(huán)節(jié)達到提升管理水平、服務水平、技術能力,達到獲得資質認證認可的最終目的。
3.認可化學實驗室的質量管理
化學實驗室認可的前提是該實驗室一定要具備符合準則要求的質量管理體系和技術能力,如何做好化學實驗室認可的準備工作,完善實驗室的質量管理,是任何一個得到認可的實驗室管理者及技術人員都應關注的問題。
3.1化學實驗室認可的準備工作
3.1.1提高認識
在認可之前,化學實驗室的每一位成員都應該加強理論知識的學習,充分的理解及掌握實驗室認可準則的核心及內涵,并運用理論知識指導實踐工作,使之達到準則要求的標準。此外,每位成員都應高度認識到,化學實驗室認可是一個漫長而又嚴肅的過程,需要合理安排好工作進度,把握好認可推進的時間表。
3.1.2明確分工
明確分工是保證順利完成化學實驗室認可的前提。在認可開始之前,就應該明確規(guī)定實驗室負責人、技術負責人及質量負責人、監(jiān)督員、內審員等一切相關人員的崗位職責,落實到位,責任到人,讓每位工作人員都清楚自己的任務,知道自己該做什么、如何做、何時做,提高管理及工作效率,為實驗室認可掃清障礙。
3.1.3全員參與
化學實驗室全體成員都應該在實驗室主任的帶領下積極的參與到認可工作中去,全員參與制定質量手冊和程序,保證成員之間信息暢通。應使全員參與內部審核工作,對相關環(huán)節(jié)反復演練,對于不符合項務必認真整改。如此在現場評審時才能真正展現化學實驗室的技術水平與能力,順利過關。
3.2認可實驗室的質量管理
3.2.1內部審核及外部審核
內部審核是指化學實驗室自我檢查、自我約束以及自我診斷和自我完善的過程。由化學實驗室以外的人員進行的審核即為外部審核。
不管是內部審核或是外部審核,它們的目的都是要獲取審核證據,并在認真分析的基礎上對審核證據進行客觀公正的評價,確定它是不是滿足審核準則的要求。內部審核和外部審核都是化學實驗室全面改進的機會,除了按審核結果進行具體改進外,接受審核的過程本身就是一個極好的學習時機。化學實驗室全體成員都應悉心體會,吸收其他機構或相關部門的有效經驗,并學以致用。
3.2.2管理評審
檢測化學實驗室的管理評審是指由化學實驗室的負責人根據預先制定的日程及程序定期對實驗室的管理體系及檢測活動進行評審。這是化學實驗室能夠持續(xù)有效的改進的重要途徑之一,其內容是系統(tǒng)的、全面的,評審會議所研究的問題及會議決議對于化學實驗室來講意義重大,管理評審中出現的相關問題,通常需要進行必要的改進,有助于實驗室認可各項指標的逐步完善。
3.2.3員工培訓
化學實驗室檢測工作的主體是人,檢測人員的能力水平及責任心與檢測結果的準確度緊密相連。因而實驗室應本著“以人為本”的理念,切實制定嚴格的培訓計劃,劃撥專項資金加強對技術人員的教育和培訓,并對正在接受培訓的檢測人員或則剛開始檢測的項目進行有力的監(jiān)管。
4.化學實驗室認可的重要意義
4.1化學實驗室認可有利于推動實驗室日常監(jiān)督工作
認可準則明確要求實驗室必須有充分的證據表明其對檢測分析工作實行了足夠的和充分的監(jiān)督。因而申請認可的實驗室必須加強實驗室員工的行為管理,明確管理標準,建立并細化考評體系,督促化學分析檢測人員形成良好的工作習慣。
4.2化學實驗室認可有利于推進實驗室各項技術工作的標準化及規(guī)范化
化學實驗室參加認可后,將對實驗室的儀器設備、測量標準物的工作準則以及檢查測量有效性的校驗準則等的要求顯著提高,對具體工作的程序和實施要求進行規(guī)范化,會有力的推進化學分析技術支持工作的標準化和規(guī)范化。
4.3化學實驗室認可有利于促進實驗室管理體系的持續(xù)改進
按照認可準則要求,化學實驗室每年必須按照相關的認可規(guī)范及實驗室程序文件的規(guī)范進行一次管理評審。管理評審的內容十分豐富,設計實驗室質量方針和中長期發(fā)展目標、運作程序、人力及設備資源的充分性、內部審核情況等等。每次管理評審活動都會將化學實驗室的管理要求提升到一個嶄新的層次,必定會促進實驗室管理體系的持續(xù)改進。
結語
綜上,通過認可,可以推動化學實驗室的日常監(jiān)督工作,推進實驗室各項技術工作的標準化及規(guī)范化,促進實驗室管理體系的持續(xù)改進,使之能為社會提供科學、公正、準確的檢測數據,更好的發(fā)揮其應有的作用。
參考文獻:
[1]譚和平、陳能武、張云嫦.化學實驗室認證認可與質量控制[J].中國測試,2010(9)
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關鍵詞:化學實驗室 廢水 凈化
人類的生活離不開水,我們的生命與水息息相關,人類產生的污水量也愈來愈多。廢水中含有大量的有害物質,如重金屬離子,大量的氮、磷、鉀等離子還會使水體產生富營養(yǎng)化,發(fā)生水華現象,嚴重威脅著人類的生活和健康,制約著社會的可持續(xù)發(fā)展,同時也破壞了生態(tài)平衡。
隨著新課程的實施,中學實驗課增加了很多,實驗后產生的廢水量也越來越多。如果這些廢水不加以處理而直接排放到下水道,尤其是化學實驗后產生的廢水,將會給北京的水處理系統(tǒng)造成嚴重的負擔,不僅會增加污水處理的難度,也會對水資源造成極大的污染。
目前報道的都是針對高校、科研機構、檢測機構和企業(yè)中的檢驗研究部門中的化學實驗室廢水排放的特殊性、對環(huán)境的危害性及處理方法。這些部門排出的廢水成分復雜,除無機物外還有重金屬離子、細菌等微生物和有機物,處理藥劑品種繁多。但針對中學實驗室這方面的研究報道較少,而中學實驗室廢水的成分比較簡單,含量較低,易于處理。本文提出了凈化處理實驗室廢水方案,并充分利用實驗室現有器材設計了廢水凈化的流程圖和操作裝置,簡單易行,既可減輕污水處理廠后續(xù)去除廢水中雜質的負擔,又為日后各中學化學實驗室建設和廢水處理提供一個參考方案。
一、實驗室廢水處理流程及裝置圖
需要先收集每次實驗后產生的廢水,經過以下流程圖來逐級進行凈化操作,處理后的凈化水可以直接排放,或回收再利用。具體操作過程見下圖1和圖2。
圖1 化學實驗室廢水處理流程圖
圖2 化學實驗室廢水的凈化操作過程
對于處理過程中產生的有毒有害氣體,如氯氣等,需要回收或吸收,防止實驗室內空氣污染。如果實驗室處理后的清水水質很好的話,可以回用,如沖洗廁所、澆灌花卉綠地等,可以節(jié)約大量水資源。如果出水水質一般,可以直接排放到下水道。有些實驗廢水的酸性或堿性較強,需要考慮收集容器的防腐蝕問題,或者需要用相應的廢酸或廢堿來中和。
二、化學實驗室廢水的處理方法
1.收集并分析化學實驗室廢水的主要成分
用實驗室現下口玻璃瓶作為廢水收集的容器,見圖3,出水口在下方,有膠皮管和止水閥,便于取水。
圖3收集化學實驗室廢水
分析每次實驗后收集起來的廢水水質前,需要了解本次實驗內容和所用藥品類型,確定雜質離子的種類。觀察廢水中是否有固體物質,是無機化學沉淀物還是有機物,列表并記錄。
2.調整廢水的pH值
先用pH試紙或酸度計測定廢水的pH值,以確定酸堿中和需要用廢酸廢堿(以廢治廢)的量和濃度,以防腐蝕設備,同時可以預先產生大量的沉淀物。
3.用化學沉淀法來分離廢水中的可溶性離子
選擇化學藥品時要把握“種類少、用量省、價格便宜”的原則,根據廢水的成分分批處理。Ca2+、Ag+、Ba2+、SO42-、Cl-等離子容易轉變?yōu)槌恋砗蜌怏w,而K+、Na+、NO3-等可溶鹽離子用此法難以除掉。這種處理方法的缺點是,因加入化學藥品而使水引入新的雜質,造成二次污染。
4.化學污泥的沉淀和過濾
通過上述化學沉淀法會得到大量的固體沉淀,需要進一步和水分離。先將反應后的混合液靜置一段時間后,沉淀就會沉降到容器的底部而使溶液分層。若使用離心機進行離心分離,幾分鐘內就能完成。再將分層后的上清液進行過濾,進一步除去沒有沉淀下來的固體。也可用真空抽濾器,幾分鐘內完成。
5.自制多濾層的廢水凈化器
取一個2~5L空飲料瓶或塑料桶,剪去底部,瓶口用單孔橡膠塞塞住,連接玻璃導管和橡皮導管(帶止水夾)。將飲料瓶口朝下倒置,瓶內由下至上分層放置膨松棉、洗凈的鐵絲網(起支撐作用)、雙層紗布、活性炭、雙層紗布、混合后的陰陽離子交換樹脂、雙層紗布、石英砂和小玻璃珠(本試驗中因石英砂和小玻璃珠的大小形狀和粒徑相近而混裝)、鐵絲網,最上層是多層紗布(可根據實際情況隨時更換和清洗后再用)。
把經過沉淀和過濾后的廢水的上清液倒入自制廢水凈化器,可進一步減少其中的懸浮物、離子和有色物質。
6.用活性炭吸附和脫色
廢水中的某些有色物質,如酸堿指示劑反應后的產物、苯酚等有機物,如果濃度較大,也需要進行脫色處理。我們選擇多孔、比表面積大、吸附和脫色性能好的活性炭,即可以吸附水中的細小固體雜質,還可以吸附可溶性的有色有機小分子。
7.電解法回收金屬
高中學校實驗室總會產生大量的高濃度的銅離子廢水,我們用電解法先降低銅離子的濃度。用化學教科書上的電解實驗裝置處理廢水,效率較低,有局限性。因此我們選擇用下圖3所示的具支U形管,把陰極和陽極分開進行電解。用U形管電解實驗來回收金屬,如實驗室CuCl2廢水的處理,陰極和陽極附近的產物易分離,易回收。在陰極產生Cu,陽極產生Cl2。經過以上方法處理后,廢水中的離子還有許多,如果想提高水質而回用,可采用電滲析技術。
圖3 電解CuCl2實驗前中后溶液的變化
為了防止電解后產生的大量尾氣污染空氣,可在陰極支管端用小氣球密封和收集少量的氫氣,陽極支管端連接倒置的小漏斗來用濃堿吸收大量有毒的氯氣。同時可以在陰極收集到大量的金屬銅。電解后的廢水再次收集器,進行下一步處理。
8.難沉淀的鈉離子、鉀離子、硝酸根等離子的電滲析
人造滲透膜(陰、陽離子交換膜)對要交換的離子具有選擇性和透過性,水分子也可以自由通過。這種電滲析法膜處理技術,在現代工業(yè)水質凈化中應用很普遍,但對于高中校則很陌生。它適合處理濃度較小的廢水,否則會堵塞膜孔,影響出水水質甚至降低膜的使用壽命。它的優(yōu)點是占地面積很小但處理的水量卻很大,適合化學實驗室使用。
電滲析裝置在接通電源后會產生電場推動力,選擇性地使陰、陽離子透過交換膜而分離溶質和水。一般,陰離子交換膜又叫陰膜,只容許陰離子通過;陽離子交換膜又叫陽膜,陽膜只讓陽離子通過。圖4為電滲析處理系統(tǒng)其中的一個單元,化學實驗室可根據廢水量而選擇多個單元組成。
圖4 電滲析處理廢水過程
電滲析裝置工作過程:將已經過前處理的廢水引流到廢水入口處,經過半透膜通道時,其中的雜質離子分別通過陰膜和陽膜成為濃縮水而分別匯集到排污口,回收利用。
這種電滲析裝置可在常溫常壓條件下進行操作,濃縮分離同時進行,不需投加藥品,出水的水質好,可再利用。目前電滲析法還被廣泛應用到許多領域,如自來水廠和發(fā)電廠制取純水,海水或苦咸水的淡化處理,酸洗廢水回收硫酸和鐵,芒硝回收硫酸和堿等。
如果我國所有的化學實驗室都配備一套廢水處理器,既節(jié)約了水資源,使廢物資源化,又提高了下水管道的使用壽命,減少了污水處理的費用,還在廣大學生中樹立了環(huán)保節(jié)約意識。
參考文獻
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關鍵詞 中學化學實驗室 中學化學 化學實驗 實驗室改革
化學是以實驗為基礎的學科,化學實驗是化學教學的基礎,在化學教學中有著不可替代的作用,而化學實驗的主要場所是化學實驗室,因此改革中學化學實驗室是保證中學化學教育改革順利實施的基礎條件,實驗室條件的好壞也對實驗教學的效果有直接影響。
在“十三五”教育規(guī)劃開局之年,深化中學化學教育改革,也要深化中學化學實驗室改革。隨著中學化學教育改革的大力推進,中學化學實驗部分也有很大的改革,而中學化學實驗室與教育改革前相比卻沒有明顯改善,這就抑制了新課程的實施進程。為了使化學實驗室更好地服務于中學化學課程改革,我們應根據中學化學實驗部分的改革內容,相應地對中學化學實驗室做出改革。
一、改革中學化學實驗室軟件和硬件的配置
1.中學化學實驗室的硬件配置
中學化學實驗室的硬件配置是中學化學實驗的基礎條件,只有中學化學實驗室的硬件配置達到了新課改的標準,中學化學實驗改革才能順利實施,中學化學教育改革才能水到渠成。所以中學化學教育改革應先改革完善中學化學實驗室的硬件設施,根據中學化學實驗內容的變動,在原有基礎上完善中學化學實驗室的硬件配置。根據新課程標準,需要改革完善的中學化學實驗室的硬件配置主要有實驗藥品、實驗儀器及實驗設備。
中學化學新課程標準對化學實驗提高了要求,同時也增多了學生的課外探究實驗。傳統(tǒng)的化學實驗室不能滿足新課改下的實驗要求,因此,各中學應加大對化學實驗室的投入,改革完善化學實驗室的硬件配置,供電到室、供水到桌、完善的排氣設備等要一應俱全,尤其是通風櫥設備務必要保障足夠的通風排氣量,同時要保證中學化學實驗室所要用到的化學藥品和化學儀等滿足新形勢下的標準。
在改革完善實驗儀器的過程中,應注意選用適當的儀器,不應追求高、精、尖。例如新教材中的探究實驗要用到紅外光譜儀和核磁共振儀等大型儀器,但也不必在中學就配備這類儀器。這類儀器不僅價格昂貴,而且利用率低,對工作環(huán)境的條件要求較高。在學生進行探究性學習時,可以聯(lián)系就近的高校或者相關研究單位進行測試。在改革完善中學化學實驗室的過程中應堅持“夠用、好用、實用”的原則,這是對實驗室的改革方向的最合理的詮釋。
2.中學化學實驗室的軟件配置
中學化學實驗室的軟件配置主要包括實驗室管理的規(guī)章制度和實驗員隊伍。完善中學化學實驗室管理的規(guī)章制度,是保障實驗室完善管理的基礎。化學實驗員有效實施實驗室的規(guī)章制度,是保障化學實驗室安全以及化學實驗教學順利進行的必備條件。
(1)改革完善中學化學實驗室管理的規(guī)章制度
在新課程標準下,中學化學實驗中的化學藥品及器材種類更加繁多,在化學實驗教學過程中也會出現更多的化學藥品和器材的損耗,所以改革完善化學實驗室教學管理工作和化學設備規(guī)章制度尤為重要。新生進入實驗室前,學校應對新生進行安全教育,做好“實驗室安全教育”課程,讓學生明確實驗室的規(guī)章制度,熟悉化學藥品的使用知識以及危險的應對辦法。在學生進入實驗室之前,教師應做好規(guī)章制度宣傳工作,在學生實驗過程中,教師要對學生進行明確的指導,規(guī)范學生的實驗行為,保障實驗安全有序地進行。
(2)改革完善中學化學實驗室的實驗員隊伍
中學化學實驗員通常會認為自己只是一個實驗室管理人員,自己的作用只是管理實驗室器材和藥品的。在新形勢下,學校應當改革完善中學化學實驗室的實驗員隊伍,配足專業(yè)的實驗教師并對實驗員進行安全和專業(yè)知識培訓,把實驗員的管理職責改為服務、指導、管理。保證實驗員能針對相應的化學實驗,做好藥品配置、試劑擺放和藥品回收等試驗工作。同時實驗員要對化學儀器設備以及藥品試劑使用做全面、及時的記錄,以保證儀器和藥品的使用效率,從而真正形成以實驗教學促進化學學科科學素養(yǎng)提高的局面。
二、創(chuàng)建新型中學化學實驗室
新課程標準要求學生在實驗過程中學會探究創(chuàng)新,這是對傳統(tǒng)實驗室的一種挑戰(zhàn)和考驗。要培養(yǎng)學生的科學探究能力和創(chuàng)新思維方式,教師應將傳統(tǒng)的實驗教學模式轉化為開放式的,根據不同的實驗內容,采用不同的教學手段,改革學生的實驗設計以及實驗室布局,從而滿足新課程對化學實驗教學的改革要求,推進教育規(guī)劃的大力實施。
1.創(chuàng)建探究創(chuàng)新型中學化學實驗室
新課程改革標準要求培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng),以加強學生的創(chuàng)新精神,促進學生全面發(fā)展。我國中學化學實驗一直都是以驗證性實驗為主,在新形勢下,化學課程改革提出中學化學實驗要更加注重探究性創(chuàng)新實驗。改革傳統(tǒng)的中學化學實驗室,開設探究型創(chuàng)新實驗室為學生科學探究提供必要條件,讓學生依據已有的化學知識根據自己的想法設計實驗內容,選擇實驗儀器和藥品,自行進行探究實驗。不僅使中學生熟悉掌握各種實驗儀器和設備的使用方法,而且響應了新課改培養(yǎng)學生的實驗技能、探究思維和創(chuàng)新能力的精神。
2.創(chuàng)建“綠色”中學化學實驗室
化學已經給人類的生存環(huán)境造成了許多負面影響,綠色化學理念是國內外化學課程改革的指導思想,綠色化學實驗就成了化學實驗的新趨勢,因此改革中學化學實驗室時應始終堅持綠色化學的理念。構造綠色化學實驗室可以通過推廣微型化學實驗來減少化學試劑的使用量、通過改進反應物來降低生成物的危害、通過對生成的“污染物”做有效處理來降低化學實驗對環(huán)境的污染。
(1)改革化學實驗,推廣微型中學化學實驗
改革化學實驗,發(fā)展微型化學實驗非常符合我國的國情。早在上世紀90年代,國際化學教學大會已經把微型實驗列為討論主題之一,美國的經典中學化學教材《現代化學》、《麥瑞爾化學》都編入了大量的微型化學實驗。我國也很早就開始關注微型化學實驗的引入和開發(fā),微型化學實是實現化學實驗綠色化的有效途徑。在強調安全、環(huán)保和綠色化學意識的化學課程改革的大背景下,將微型化學實驗引入中學化學實驗課程中勢在必行。
(2)改革構造無污染中學化學實驗室
①探尋“綠色”原料替代有污染、有毒的試劑
無污染化學實驗室的最高標準是把污染從源頭上消除,所以在化學實驗中有毒以及存在污染或者會生成污染物的化學試劑,應選擇相應的“綠色”原料作為替代品來進行實驗,同時還要保證所用的“綠色”原料不會影響實驗效果。例如中學化學實驗室中,用雞蛋殼代替碳酸鈣與鹽酸反應制備二氧化碳;過氧化氫的分解實驗中,用生物活性酶――過氧化氫酶來代替二氧化錳,這樣就避免了二氧化錳這種固體強氧化劑對環(huán)境的較大污染,而且過氧化氫酶還能提高實驗的催化效率。
②合理處理“三廢”
構造“綠色”中學化學實驗室,要保障化學實驗室里有相應的環(huán)保措施,在化學實驗室里的環(huán)保問題主要是“三廢”的處理問題。“綠色化學”一直都是人們關注的問題,雖然中學化學實驗中產生的“三廢”看似很微量,但是對于環(huán)境的污染也是不可忽視的。
第一,中學化學實驗室“廢氣”處理。中學化學實驗雖然很多是在通風櫥中進行,但并沒有對實驗過程中所產生的“廢氣”進行有效處理就直接排放,這樣會對實驗室周圍的大氣造成污染。要防治中學化學實驗對環(huán)境造成的污染,中學化學實驗也要采取適當的方法對“廢氣”進行處理,如“燃燒法”“吸附法”“吸收法”等,所以在中學生進行化學實驗時,教師要讓學生熟悉“廢氣”處理的方法,保障“廢氣”排出前加以凈化,確保良好的驗環(huán)境。
第二,中學化學實驗室“廢液”處理。中學化學實驗的“廢液”主要有兩類:一類是液態(tài)失效的化學試劑;另一類主要來源于學生分組實驗、學生探究實驗以及教師演示實驗。所以在中學化學實驗中,教師在實驗過程中要嚴格要求學生按量操作,盡量減少“廢液”產生。所產生的“廢液”要采取適當的方法加以分離回收,進行有效處理。實驗室處理“廢液”的方法有物理法和化學法。物理法主要是吸附、過濾、離子交換法等。如中學化學實驗室的有機廢液通常采用吸附處理,含有懸浮物的廢液通常用過濾法處理,含有重金屬離子、磷酸及有機酸、堿、鹽的廢液通常采用離子交換法處理。化學法主要利用沉淀、中和、氧化還原等方法將有毒物質進行轉化,在中學化學實驗中應根據污染物的不同性質選擇相應的方法。例如“酸性廢液”可以用“廢堿”中和后排放,含有“重金屬元素離子”的“廢液”可以用相應的能使其重金屬離子沉淀的“廢液”處理后再排放,含有“有機物”的“廢液”則可以用燃燒法處理。
第三,中學化學實驗室“廢渣”的處理。中學化學實驗中的“廢渣”主要是“金屬”“金屬氧化物”以及“沉淀物”,其中有一部分可以回收處理重復使用,不可重復使用的“無毒廢渣”應回收后對其采用定點深埋法處理,或交至相關處理部門。
3.創(chuàng)建數字化中學化學實驗室
數字化中學化學實驗室也可稱為虛擬中學化學實驗室。在中學化學實驗教學中,傳統(tǒng)的演示實驗只是對實驗現象的描述,但實驗現象是宏觀的而實驗原理是微觀的,在宏觀的實驗現象中提煉出微觀的實驗原理是傳統(tǒng)的演示實驗教學的重點和難點。數字化實驗教學能夠利用計算機將抽象的實驗原理直接展示給學生,讓學生在感性認識的基礎上結合具體實驗現象抽象出微觀實驗原理,可以有效提高教學效果。
篇4
關鍵詞:綠色化學實驗室 虛擬化學實驗室 建設
前言
作為化學科研活動或者化學檢測的一個重要環(huán)節(jié),化學實驗在其中發(fā)揮著難以替代的作用。而化學實驗室作為為化學實驗提供綜合條件的場所,其在化學這一學科中占據著重要作用。眾所周知,儀器與化學藥品是化學實驗的基礎,但是由于化學儀器更新?lián)Q代較快,同時化學儀器較為精密,常常更換對于化學實驗室是一筆巨大的開支,而陳舊的化學儀器對于實驗過程與實驗結果都有一定的影響。再者某些化學藥品具有一定的爆炸性、危險性、高揮發(fā)性,同時化學實驗污染物通常都是直接排放到空氣中,因此會給周圍環(huán)境帶來一定影響。因此如何建設科學合理的化學實驗室成為擺在眾多化學工作人員面前的一個難題。
針對以上難題,從事化學教學、研究以及化學檢測的各類化學工作人員進行了不懈的探索。近些年來,“綠色化學實驗室”、“虛擬化學實驗室”越來越多地被人們所提及,為解決以上難題提供了一定的途徑。
一、綠色化學實驗室研究與實踐
綠色化學實驗室是在綠色化學思想下所建設的一種新型的化學實驗室。因此有必要對綠色化學進行一個簡單的介紹。綠色化學最早進入人們視野被人們所認識是在20世紀90年代,針對日益嚴重的化學實驗室污染問題,美國化學界首次提出“綠色化學”的口號。綠色化學室在環(huán)保問題越來越被人重視的情況下提出的一種新型的化學思想。它就是指在化學實驗過程中,充分運用相關的化學知識和化學技術,在化學實驗和化學應用過程中做到零污染、零排放,從而在源頭上斷絕化學污染。綠色化學充分發(fā)展和更新了傳統(tǒng)的化學思維模式,從根源上消除了化學污染,有利于更合理地利用化學資源,節(jié)省成本。
綠色化學實驗室就是在綠色化學的指導下,通過新思想和新技術,用盡可能少的化學藥品完成實驗,并在化學實驗過程中通過控制化學反應條件減少化學實驗室污染物的排放,從而綠色化學經濟、環(huán)保的理想和目標。綠色化學實驗室就是改變現有的化學實驗和化學生產的基本路線,即從“先污染、后治理”轉變?yōu)椤皬脑搭^上消除污染”,當然建設綠色化學實驗室應該立足化學實驗的正確有效實施,不能過于重視綠色環(huán)保,而忽略了化學實驗的過程與結果。
綠色化學實驗室建設對于當前日益嚴重的環(huán)境污染問題具有重要的作用。因此建設綠色化學實驗室成為刻不容緩的問題。那么如何在實際生活中建設綠色化學實驗室,筆者認為我們可以從以下幾方面做起:
一方面,確立綠色化學思維,提高化學工作者的環(huán)保意識。這是構建綠色化學實驗室的最重要的一個環(huán)節(jié)。如果在一個實驗過程中,即使實驗技術、實驗儀器都很先進,如果實驗工作者沒有樹立環(huán)保意識,對綠色化學認識不足,那么在實驗過程中也必然會造成藥品的浪費和污染物的排放,如將有毒有害物質不慎灑落、對所需藥品量沒有科學的計算等。因此化學實驗工作人員必須樹立綠色化學的思維,加強綠色化學實驗室的建設,從自己做起,從身邊的小事做起,在實驗過程中加強注意力,規(guī)范操作過程。
另一方面,選好實驗內容,做好試劑的回收再利用。在進行化學試驗時,盡量選擇那些那些污染少的實驗,對于必須進行的實驗,在試劑的選擇上,盡量選擇無毒、無害,或者廢棄物較容易處理的試劑。同時為了減少實驗室污染,在設計實驗時應該改變過去實驗過于孤立的狀態(tài),設計成串聯(lián)實驗、綜合性實驗,從而避免因實驗重復設置而造成的浪費,降低化學實驗對環(huán)境造成的污染。比如在進行無機化學實驗時,可以將配置NaCO3溶液的實驗和分析酸堿滴定的實驗串聯(lián)起來,從而第一個實驗得到的結果成為第二個實驗的原料。由此可以看到這種串聯(lián)實驗一方面能否完成實驗目的,另一方面大大減少了實驗原料,避免污染浪費。
二、虛擬化學實驗室研究與實踐
為了解決傳統(tǒng)化學實驗室污染浪費、安全隱患以及資金短缺問題,目前在化學界提出了“虛擬化學實驗室”這一概念。虛擬化學實驗室是將化學實驗與虛擬技術結合起來的實驗系統(tǒng),在虛擬化學實驗室中可以動手操作,也可以自行設計實驗,可以有效避免在傳統(tǒng)實驗室進行操作所帶來的危險,也可以有效節(jié)約各種資源,防止化學實驗室各種化學藥品的浪費與化學實驗室污染的產生。基于以上優(yōu)點,虛擬化學實驗室必將被廣泛的應用到化學教學、化學檢測以及化學研究中。
那么如何構建虛擬化學實驗室呢?首先虛擬儀器是虛擬化學實驗室的基礎。該實驗室就是由各種虛擬儀器組成,虛擬儀器又具有特定的功能,能夠完成在傳統(tǒng)化學實驗室所完成的實驗。虛擬儀器及時將當前日益發(fā)達的計算機技術與高性能的化學硬件結合起來,通過一系列編程開發(fā),通過計算機的測量和控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器。虛擬儀器的硬件是主要由計算機、傳感器和信號采集調理模塊構成,完成對被測信號的采集、傳送、顯示輸出結果。信號采集調理模塊主要有數據采集卡或PXI 儀器模塊、VXI 儀器模塊、GPIB 儀器模塊,目前應用較多的是VXI 儀器模塊和數據采集卡。虛擬儀器的軟件是用核心來完成大部分實驗過程。虛擬儀器的軟件分為3 個層次: 儀器驅動層、應用程序層和系統(tǒng)操作層。儀器驅動模塊主要用于虛擬儀器的初始化,設置參數和工作方式,使虛擬儀器保持所需的工作狀態(tài); 用戶通過應用程序模塊編程來對采集的數據進行處理; 系統(tǒng)操作模塊提供了儀器與用戶的接口,用戶可通過操作界面上開關和按鈕來實現對虛擬儀器的操作,從而達到模擬傳統(tǒng)儀器的各種操作的目的。
三、結語
綠色化學實驗室和虛擬化學實驗室是近些年來隨著科技發(fā)展、社會進步而逐漸產生的。二者在一定程度上都解決了傳統(tǒng)化學實驗室的一些弊端。綠色化學實驗室的建設歸根到底在于實驗人員環(huán)保意識的提高,而虛擬化學實驗室則要依賴科技的進步。筆者堅信這兩種化學實驗室是21世紀化學實驗室建設理論與實踐的發(fā)展方向,這兩種實驗室必將越來越廣泛地應用到實踐中。
參考文獻:
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關鍵詞: 化學實驗室 綠色化 實驗準備 實驗環(huán)節(jié) 實驗末端
院士馮瑞曾指出:“實驗室是現代大學的心臟。”化學實驗室是化學教學和研究的重要基地,是提高學生實踐能力的主要場所,高校實驗室的作用日漸凸顯,高校實驗室的綠色化管理在日常管理中處于十分重要的位置。本文針對現有條件下,化學實驗室的綠色化問題提出相應的措施,使實驗室的工作逐步完善。
化學是一門以實驗為基礎的學科,化學實驗室是進行實驗教學的重要場所。化學實驗室還是產生與排放污染物最多的地方,這些污染物中有大量強腐蝕性的酸、堿,還有一些毒性大、揮發(fā)性強的有機溶劑。這些污染物如果處理不當,就會對環(huán)境造成嚴重的污染。實現化學實驗室綠色化是新世紀化學實驗教學人員的新課題。為此,近幾年來我們在實驗準備、實驗教學和實驗室管理工作中將環(huán)境保護、綠色思想教育滲透到工作中去,收到了顯著的效果。具體說來,主要從以下幾個方面入手。
1.實驗準備綠色化
實驗教學需要用大量的儀器設備與試劑,實驗準備綠色化包括藥品的準備、儀器的準備的準確化、數量化和科學化。在準備環(huán)節(jié)上稍有疏忽,出現準備無量化,就會造成資源的浪費和環(huán)境的污染。因此,一方面在藥品配制的準備過程中,一定要做到準確計量實驗所需藥品的數量與體積。如無機實驗所需試劑比較多,污染物的排放量比較大,當需要配制大量一定濃度的溶液時,首先配置高于所需溶液幾倍的濃溶液,然后根據隨時所需稀溶液的體積再進行稀釋。這樣就避免了因實驗過程中出現重做、補做而引起的溶液的不足與過剩的現象,避免了原料的浪費、環(huán)境的污染。另一方面,化學藥品的分裝必須根據學校班級的多少、演示實驗和分組實驗化學藥品用量的多少,化學藥品的性質特點等因素考慮、判斷盛放化學藥品試劑瓶的大小和類型、確定藥品分裝的時間。對易氧化用量少的化學藥品一般盛放在30ml的滴瓶或者細口瓶里,如CHCHO;對見光易分解的化學藥品應盛放在棕色試劑瓶里,如AgNO溶液、NaI溶液、KI溶液;對于用量大的化學藥品一般盛放在125ml的試劑瓶里,如稀硫酸、稀鹽酸;對于易失效的藥品臨時要用臨時分裝,如NaO等。這樣,就能確保化學藥品分裝合理、規(guī)范、綠色化。
2.實驗環(huán)節(jié)綠色化
(1)實驗操作規(guī)范化。
化學實驗要求學生必須做到基本操作正確而且規(guī)范,無論是藥品的取放還是儀器的使用,都應做到動作準確、規(guī)范靈活、操作嫻熟,避免操作失誤而造成的重復實驗。正確把握藥品取放的用量、方法,避免方法違規(guī)而造成藥品損失。要強化學生的節(jié)約意識,引導學生時刻注意節(jié)約藥品,能少用的一定要少用,能回收的一定要回收,能循環(huán)使用的一定要循環(huán)使用,這樣既節(jié)省了實驗經費,又保護了環(huán)境。對于毒性較大的化學實驗一定要嚴格按照實驗操作規(guī)程,在通風柜內或者通風效果好的地方進行,以免產生的有害氣體污染實驗室,危及學生的健康。因此,要強化人身安全意識和環(huán)境保護意識。
(2)推行微量、半微量化學實驗。
微量化學實驗是近幾年發(fā)展起來的化學實驗新方法,是目前減少化學實驗廢液處理、改善實驗室的空氣質量等環(huán)境問題較理想的途徑之一。根據現有條件,在保證實驗教學效果的前提下,用常量儀器減少試劑用量進行實驗。如無機實驗中的一些性質實驗,傳統(tǒng)的做法都是在試管中進行,試劑使用量一般為1—2ml,我們如果采取點滴板操作,試劑用量減少為幾滴,就可以達到實驗效果,減少了化學藥品對環(huán)境的污染,也使這部分實驗趨于綠色化。
3.實驗末端綠色化
化學實驗過程中產生的廢液、廢氣、廢渣,實驗結束后要及時處理,能利用的要回收使用,這是人們對綠色化學實驗室的基本要求,也是實驗人員的實驗素養(yǎng)的具體體現,具體做法如下。
防止“三廢”污染的措施可以多種多樣。例如,利用吸附法吸附一些既臭又有害的氣體。利用活性炭可吸收幾乎常見的大多數無機及有機氣體;硅藻土可選擇性吸收HS、SO、HF及Hg蒸汽,分子篩可選擇性吸收NOx、CS、HS、NHCH、ccl等;實驗室管理員業(yè)余時間,種植一些花草樹木放置于實驗室,這樣不僅使師生感覺到實驗室的清雅,還能凈化空氣。相關資料表明,當廢氣通過時,其中60%的SO可以被葉滯留,月季花能吸收HS、HF、苯蒸氣,山茶花能抗御SO、HCl、鉻酸和硝酸煙霧等有害物質的侵害;紫薇可以吸收NO、HCl、Cl、HF等有毒氣體;桂花對化學煙霧有特殊的抵抗能力,對HCl、HF、苯酚等污染物有不同程度的抵抗性,它還能吸收汞蒸氣。日常實驗中,對于常見固體廢棄物可以實行分類處理,凡是惰性物質或經微生物分解成為無害物質的廢棄物,都可以填埋在遠離水源,底土不透水、不能穿入地下水的場所;不能自然降解的有毒廢物,集中到焚化爐焚燒處理;對于放射性固體廢物,先集中在專用的廢物桶內,再根據具體情況分類處置。對于普通的廢液,可根據不同的組成成分加入不同的試劑。例如含汞、鋅、銅、鉛、錳等重金屬離子的廢液,在堿性條件下加入NaS使其生成硫化物沉淀,靜置分離后排放;含有酸性的廢液,可用廢堿中和;反之,含有堿性的廢液可用廢酸中和。
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篇6
化學實驗室的管理水平一定程度上反映了一所中職院校的教學科研水平,實現化學實驗室管理的科學化、規(guī)范化是時代和社會的需要。針對中職院校化學實驗室的特殊性,本文擬從體制、安全、環(huán)保、信息化以及開放式實驗室五個方面探析中職院校化學實驗室的管理方法。
一、加快化學實驗室管理體制建設
近年來,中職院校不斷進行教學改革和調整,原有的管理體制顯然不適應新形勢下化學實驗教學的需要,再加上中職院校逐年擴招,學生的人數激增,實驗室的資金投入與招生規(guī)模不協(xié)調,在具體的化學實驗教學中,由于器材儀器的數量有限,只好削減化學實驗的課時,這不利于教學活動的正常開展。
在中職院校進行教學改革的新形勢下,中職院校要增加資金和智力的投入,加快化學實驗室管理體制的建設,探索化學實驗室管理的科學方法。改善傳統(tǒng)的單一的學校綜合管理,逐步實現校級和系級的綜合管理,院系下面分設實驗室,實現化學實驗室的專業(yè)化,例如分設專門的有機化學實驗室、物理化學實驗室等,實現集中管理和分散管理的有機結合。積極創(chuàng)建化學實驗平臺,明確各個實驗室使用功能,切實提高化學實驗室的使用率和管理效率。
二、加強中職院校化學實驗室安全管理
化學實驗室的安全管理是實驗室管理的重要內容,嚴抓中職院校化學實驗室的安全管理,為師生在教學活動中的人身安全、儀器器械安全、環(huán)境安全提供保障。加強化學實驗室的安全管理,首先要分析出現安全問題的原因,化學實驗室的潛在威脅主要體現在實驗環(huán)境的不安全和人員實驗行為的不安全。實驗環(huán)境的不安全指化學試劑會引發(fā)爆炸或有害氣體的釋放,人員實驗行為的不安全指師生安全意識淡薄,在做化學實驗時違反操作規(guī)則,引發(fā)安全事故。
針對安全問題的成因,中職院校首先要健全化學實驗室的安全管理制度,實施化學實驗室安全責任制,加強監(jiān)督管理;其次,提高師生的安全意識,改善不安全環(huán)境和避免不安全行為;再次,注重化學實驗產生的廢液的管理工作,避免存留的廢液產生化學反應引發(fā)事故;最后,加強師生急救措施的培訓,及時處理安全事故,減少人員傷亡。
三、加強環(huán)保管理,打造綠色化學實驗室
中職院校化學實驗室的環(huán)保管理方法主要體現在對化學實驗產生的廢液的處理問題上。長期以來,大部分中職院校做完化學實驗后直接將廢液排入下水道,造成水質污染,化學實驗室成為水質污染的污染源。落實科學的化學實驗廢液處理、注重化學實驗中的節(jié)能減耗勢在必行。
打造環(huán)保綠色實驗室首先要在源頭上解決污染問題,選用無毒無害的原料進行化學實驗;其次,在無毒無害的實驗環(huán)境下進行科學研究;最后,對化學實驗產生的廢液進行合理的處理回收,開展綠色的化學實驗。其中要注重化學實驗中的節(jié)能減排,減低能源和器械的損耗。
四、加強中職院校化學實驗室信息化管理
化學實驗室的管理直接影響到中職院校化學教學和科研活動的進程和質量,在新形勢下,中職院校要積極促進化學實驗的信息化管理。將化學實驗室的管理內容、管理流程以及使用經費進行綜合的信息化管理,實現化學實驗室管理的自動化和互聯(lián)網信息化。首先,根據校級管理和系級管理進行賬戶管理,設置管理權限;其次,對實驗儀器器械的購買進行預算規(guī)劃,對經費進行定期結算。最后,化學實驗室的信息管理要注重信息的公開性和真實性,通過現代化的管理方式實現化學實驗室管理的系統(tǒng)化和規(guī)范化。
五、試行中職院校化學實驗室開放式管理
素質教育注重培養(yǎng)學生的學習自主性和創(chuàng)新型,自主探究式被普遍引入到教學活動中,運行開放式實驗室能有效提高中職學生的科學實踐能力和創(chuàng)新能力。運行開放式實驗室首先要制訂行之有效的規(guī)章制度,保證開放式實驗室的管理有章可循;其次,建立開放式實驗室的預約系統(tǒng)和付費系統(tǒng),加強預約系統(tǒng)和付費系統(tǒng)的監(jiān)督和管理,增加實驗室的利用率;最后,逐步完善化學實驗室課余時間的開放工作,中職院校的教師要鼓勵學生業(yè)余時間進行化學實驗,并指導學生做好實驗的準備工作,保證化學實驗的正常和安全進行。此外,開放式實驗的運行無形中增加了教師的工作量,教師不僅要做好課堂教學工作,還要做好課余化學實驗的指導工作,因此也要注重提高教師隊伍工作的積極性。
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關鍵詞:化學實驗室;環(huán)境污染;防治措施
中圖分類號:X506 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2013)052-155-02
1 化學實驗室對環(huán)境的污染
1.1 按污染性質分
1.1.1 化學成分污染
有機物污染和無機物污染是化學污染的兩種主要污染形式。有機樣品污染和有機試劑污染是有機物污染的主要來源。不直接參與反應的只起到溶劑作用的有機試劑一般都會排放到附近的環(huán)境中,但是排放的量也和試劑的消耗量差不多。常年累計下,排放量就會越積越多。有機樣品污染中有很多是有毒的有機樣品,如農藥、亞硝胺、黃曲霉毒素等。無機物污染有重金屬污染、強酸強堿污染等。其中還有一些污染不僅毒性強而且在人體中積蓄性也很強,比如汞、砷、鉛、鎘、鉻等重金屬。
1.1.2 生物性的污染
生物廢棄物污染和生物細菌霉素的污染是生物性污染的兩種主要污染形式。檢驗實驗室的標本和檢驗用品都是生物的廢物,比如血、糞便、痰、尿等這些就屬于檢驗實驗室的標本,而那些細菌培養(yǎng)基和實驗器材等就屬于檢驗用品。很多高濃度的微生物培養(yǎng)基和培養(yǎng)液等有毒的物質都是從生物實驗室中產生的。
假如這些有害物質沒有經過滅菌處理直接外排,其后果可想而知。這種生物廢棄物對環(huán)境的污染也是非常嚴重的,因為很多的生物廢棄物是無法分解的。如果是實驗室的相關措施沒有做好的話,不僅會對環(huán)境產生很大的污染,對于實驗室中的工作人員的健康也是有很大的危害和隱患的。
1.1.3 放射性的污染
放射性標記物和放射性標準溶液等都屬于放射性物質廢棄物。
1.2 按污染物形態(tài)分
1.2.1 廢水
剩余的樣品,剩余的樣品分析液體,過了保質期的洗液和儲藏液等都是實驗室產出的廢水。一般情況下,這些實驗室的廢水幾乎每個實驗室都會經常產出。廢水之所以污染嚴重,主要是因其含有重金屬、很多有害的物質以及難以溶解的物質等。
1.2.2 廢氣
做實驗的時候會有很多氣體從試劑和樣品中產出,這就是實驗室的廢氣。通常情況下,做實驗的時候,如果產出的氣體是有毒的,那么為了保護分析人員的健康都會在封閉的櫥窗內進行。但是這樣做的話,對環(huán)境的影響就非常大了。實驗室產出的廢氣有甲醛、笨以及有機的溶劑等。
1.2.3 固體廢物
剩余的樣品、分析后的產物等都是實驗室產出的固體廢物。還有殘留或者失效的化學試劑等。這些固體廢物的成分非常復雜,生物污染物、化學污染物、特別是有些失效的化學試劑,一旦處理不妥當的話,對環(huán)境的污染是非常嚴重的。
2 防治措施
2.1 強化化學實驗室對環(huán)境污染的防治意識
化學實驗室環(huán)境污染的相關部門,一定要相互協(xié)調和配合,全面加強對實驗室環(huán)境污染的重要性,不管遇到任何困難和問題都不要回避,要想盡一切辦法去解決化學實驗室對環(huán)境污染的問題。這就需要充分了解化學實驗室的特點和難點,從而因地制宜,對癥下藥,并且發(fā)動一切可以發(fā)動的力量,認真分析化學實驗室的特點和難點,提出可行性辦法和規(guī)范,并且做出相應的考核標準,讓有關部分充分的認識到化學實驗室最環(huán)境污染的嚴重問題并強化實驗室對環(huán)境污染的防范意識,從而更好的解決化學實驗室對環(huán)境污染的問題。
2.2 建立化學實驗室管理制度
對于實驗室而言,要有合理規(guī)范的管理制度,并嚴格要求每一個分析人員,這樣才能確保實驗室產生出來的廢水、廢氣、固體廢物不會直接流向周邊環(huán)境。建立起嚴格的規(guī)章制度會對每一個分析人員和工作人員起到制約的作用。為了更好的執(zhí)行下去,可以把制度掛在墻上,讓工作人員和分析人員牢記在心里。這樣長期下去,會讓工作人員和分析人員養(yǎng)成一個特別好的習慣,就會盡量減少實驗室對環(huán)境的污染。
2.3 全面做好化學實驗室的清潔工作
全面做好化學實驗室的清潔工作,就需要全面做好清潔分析和清潔的操作,要時刻保持實驗室的衛(wèi)生,并且要求在規(guī)定的時間里做好清潔的打掃,并且要做好實驗室廢水、廢氣、固體廢物的分類放置和處理。
2.4 減少化學實驗室對環(huán)境的排放量的方法
對化學實驗室的排放量做出重要的分析,以便減少化學實驗室對環(huán)境的污染量。比如:COD分析如果采用快速烘箱法,污染要少得多,效率卻沒有降低。一般來說,采用傳感器、色譜儀等現代儀器分析要比化學法污染更少。對新儀器要充分熟悉其性能和使用方法,按規(guī)定要求進行操作。在做未知物料或性能不明的試驗時,應從最小量開始,并采取一定的法治措施。
對化學實驗室盡可能的縮小規(guī)模,從而減少對環(huán)境的污染問題,如果能想辦法在網上進行虛擬的實驗那就再好不過了。
盡可能的廢物再利用,如果能用淘汰的機器或者剩余的樣品收集起來,為其他的實驗做基礎,那就會減少實驗室對環(huán)境的污染問題。
盡可能的避免購買用不到的產品試劑,這樣就從根本上杜絕了樣品和試劑的失效性,并且減少分析科研人員對試劑和樣品的用量。從而更好的減少實驗室對環(huán)境污染問題。
篇8
[關鍵詞] 物理化學實驗 虛擬實驗室 學生
物理化學實驗是一門理論和實踐性很強的基礎實驗課程,與其它化學實驗課程(無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗)相比,其實驗內容更側重于定量地解釋化學過程的規(guī)律,實驗手段基本是采用各種各樣的實驗儀器,涉及到熱、電、光、聲、磁等物理方面的內容較多,這要求學生掌握一些儀器的操作,同時更注重培養(yǎng)學生解決問題時的研究方法和思路。該課程的特點決定了其在培養(yǎng)學生實驗基本技能、獨立操作能力、綜合實驗能力以及創(chuàng)新能力方面的特殊意義。相對于其它化學實驗來說,物理化學實驗顯得更為抽象和復雜。
近年來,各種先進的物理化學研究手段和儀器設備發(fā)展迅速,尤其是計算機技術的發(fā)展使物理化學實驗技術的更新逐年增大,但目前物理化學實驗內容大多仍在沿用經典教材。這直接導致目前物理化學實驗教學中普遍存在如下的問題:
1.學生操作儀器時間較少
物化實驗的特點是使用電子儀器多,而前幾門化學實驗課大多用玻璃儀器,所以學生對所使用儀器陌生;在預習實驗中,學生僅在教材中看到儀器的草圖,對儀器的整體構造,沒有大致了解;而且相當大部分的儀器只在一個實驗中使用,在反復壓縮課時的情況下,實驗時間又少,實驗拖堂是無法避免的問題。盡管教師延長教學時間,但使學生在有限的實驗時間內,熟練掌握所用的各種儀器仍是難題。因此物化實驗普遍存在學生不能熟練掌握所用儀器。
2.實驗儀器不足
物理化學實驗大都需要使用比較精密的儀器,價格比較昂貴,因此儀器的數量就受到了一定的限制,一些大型儀器只能多人組開設,使部分學生動手機會少;有些實驗因為儀器價格太高,在教學中只能選擇放棄,這都影響了實驗教學效果。
3.實驗教學形式單一
物理化學實驗教學模式通常是學生預習,教師現場講解,學生再進行實驗。學生在整個實驗過程沒有發(fā)揮主體作用,缺乏學習的主動性和積極性,對實驗課不重視,教學效果差, 達不到實驗教學的目的。
4.物理化學理論教學內容與實驗內容不同步
物理化學實驗教學中, 普遍存在教學內容落后于實驗內容的情況。學生還沒有學到相關方面的基礎理論知識, 就要開始這方面的實驗, 學生要在不知道實驗理論基礎、沒見過實驗儀器的情況下完成實驗。這樣做既不利于學生實驗思維能力的提高, 也不能激發(fā)學生的積極性和創(chuàng)造性, 更不能將所學理論知識通過實驗進一步消化理解。
正是由于這些問題的存在制約了物理化學實驗的教學。基于此,構建現代物理化學實驗教學新體系勢在必行,我們提出了虛擬物理化學實驗室的的課程教學計劃。該課程計劃的目的是通過網絡多媒體工具與建立網絡虛擬實驗室,使學生能在實際操作之外更多地學習和鞏固物理化學實驗的相關理論和操作;克服傳統(tǒng)物理化學實驗教學時間少, 緩解實驗設備不足的現狀;提高學生的創(chuàng)造能力,使學生獲得了更多的實驗信息,從而有利于實驗教學質量的提高,真正實現物理化學實驗教學的全部目標。該課程教學計劃包括:(1)修訂完善編制的物化教材與網上教學資料;(2)根據本校實驗儀器錄制實驗教學片;(3)制作部分仿真實驗;(4)開設開放性實驗。
1.全新的物理化學實驗教材
現有物理化學實驗教材的編寫通常是依據編者所在單位的儀器設備條件而定的,而我院實驗室的實際儀器裝備條件不可能與其完全一致。而且隨著科技的進步,新型設備的不斷引入,也會出現部分實驗步驟不一致的情況。目前,我們已經編制適合現代物理化學實驗儀器的實驗教材。該教材的電子版可以在網站上瀏覽,更與利于學生的自學,同時可以根據實驗設備的更新而同步更新。該教材更新的主要部分有:(1)計算機輔助開放性的物理化學實驗,有燃燒熱,熔解熱,金屬二元相圖,凝固點降低法測物質的摩爾質量。在整個實驗過程中,利用計算機進行實驗記錄和數據處理。修訂了原有的實驗操作步驟使之與新設備吻合。(2)增加了分子結構的構建與模擬實驗。利用免費的分子模擬軟件以及我院購買版權的量子化學軟件,增加了小分子分子結構的設計以及分子軌道、振動頻率、偶極距等計算。使學生一方面對分子的結構有直觀的認識,進而對物質結構方面實驗有一些理論上的了解;另一方面,可以讓學生對物理化學科學前沿的發(fā)展有一個簡單的了解。(3)針對不同專業(yè)方向的設計實驗,例如燃燒熱實驗,化工專業(yè)可以選擇化工產品,食品專業(yè)可以選擇食物。解決了實驗內容的更新慢而且與專業(yè)聯(lián)系不足的缺點。
2.利用新設備制作操作實驗錄像
利用實驗室近幾年更新的計算機控制處理的實驗設備,重新錄制比較標準的實驗教學錄像片。該教學片系統(tǒng)地講授物理化學實驗技術以及每個實驗的實驗原理、具體的操作步驟、正確的實驗現象。學生在實驗前通過觀看教學錄像,了解所用實驗儀器的原理和操作方法、實驗中的現象,使學生在進入實驗室后,能在有限的實驗教學時間內,熟悉所用儀器,加深對物理化學研究方法的了解,拓寬學生知識面,增強學生學習興趣,完善學生的知識結構,全面理解實驗的各個步驟,進而熟練的進行實驗操作。同時可以在某種程度上緩解實驗設備不足的現狀。
3.多媒體與虛擬仿真實驗
把一些驗證性的實驗和設備價值較高無法開設的實驗改成仿真摸擬實驗, 幫助理解物化理論知識, 使學生對物化實驗及儀器使用有一個感性認識。可以通過校園網絡, 開設實驗教學網站,制作仿真實驗軟件, 讓學生能根據理論課進度, 進行模擬仿真實驗, 這樣, 提高了學生對理論課知識的理解和對實驗的興趣,還可為學生提供現有的各種儀器的工作原理和使用說明, 使他們通過網絡熟悉儀器, 產生感性認識, 為必修實驗打下基礎。同時,生活生產中與物理化學實驗相關的材料也可以以多媒體的形式掛在網站上,開闊學生的眼界。通過仿真模擬實驗, 實現了物理化學實驗的第一層次要求, 既使學生對物化實驗產生了興趣, 又使學生獲得了更多的實驗信息, 從而有利于實驗教學質量的提高。
4.開設開放性實驗
在學生有了一定的實驗操作動手能力、調動起了學習積極性的基礎上,可以進行開放性實驗探討。開設開放性大多為具有一定深度和前沿性的小課題或直接參與老師的科研項目,學生自己查閱相關資料、設計實驗方案, 確定實驗內容和實驗時間,自己動手做一切與實驗相關的工作。以學生為主體的開放性實驗, 學生自主學習, 獨立思考, 自由發(fā)揮, 從而激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維和探索精神, 培養(yǎng)學生發(fā)現問題、分析問題和解決問題的能力,實驗室與實驗設備也得到充分利用,學生通過對實驗結果的檢測, 使用到大型的精密儀器設備, 學以致用, 更進一步激發(fā)學生對實驗的興趣。
整個課程教學改革計劃四部分內容是一個有機的整體,學生學習物理化學實驗的步驟按照:實驗教材中的實驗對應的實驗錄像多媒體與虛擬仿真實驗實驗室操作,開放性實驗則是最后的檢驗環(huán)節(jié)。該計劃可以一方面解決目前物理化學實驗教學中普遍存在的多種問題,全面實現物理化學實驗教學目的;另一方面可以在有限的實驗教學時間內,擴大學生的知識面,使學生了解物理化學實驗與實際生產的聯(lián)系,激發(fā)學生們的求知欲望和探索精神, 提高了學生的創(chuàng)造能力。
結論:
該課程計劃首次把多媒體技術,電影,虛擬仿真技術聯(lián)合應用到物理化學實驗教學上,構建一個完整的虛擬物理化學實驗室。其目的是使學生能掌握物理化學實驗的基本方法和技能,從而能根據所學原理設計實驗,選擇和使用儀器,培養(yǎng)動手能力,鍛煉學生的觀察能力,正確記錄數據、處理數據、分析實驗結果的能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神以及嚴肅認真、事實求是的科學態(tài)度和作風。其特色和創(chuàng)新之處在于:
1.多媒體技術+電影+仿真技術有機結合的虛擬實驗室。可以更新的電子版實驗書以及相關的多媒體資料,使學生了解原理的同時開闊眼界,標準的實驗錄像使學生對實驗有一個直觀的了解,易于掌握實驗的標準化操作。仿真實驗使學生利用電腦模擬真實環(huán)境,并根據真實環(huán)境中的理論和實際操作情況在虛擬的環(huán)境中進行操作、驗證、設計、運行。在此基礎上,學生進入實驗室進行操作。優(yōu)點:投資小,收效高;維護簡單,更新方便;資源豐富,適用面廣;提高設備利用效率,使用靈活;利于學生自主學習,提高學習效率。
2.真正的開放性實驗。虛擬實驗室的建立不僅節(jié)省了學生的學習時間,節(jié)約了設備的投入,關鍵是培養(yǎng)了學生自己學習設計實驗,選擇和使用儀器和進行開放性實驗的能力。
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篇9
關鍵詞:高職;實驗室;管理
實驗室在高校的重要作用要從其作用說起,高校化學實驗室的日常化學教學以及化學方面的科研工作都在化學實驗室中進行。實驗室擔負著學生把所學化學知識轉化為實踐能力的重要使命。能夠輔助學生學習化學知識,同時也承擔著一定的科研項目引導科技進步等重大責任,可以說是教學中不可或缺的學習場所。
1.儀器和藥品的管理
化學實驗室的管理中以儀器和藥品的管理最為重要,因為儀器和藥品是化學實驗室中的主要物品。這些看起來不起眼的物品如果管理不到位,就會引起很大的浪費。俗話說:千里之行始于足下。所以我們一步步羅列出高校化學實驗室中容易出現的這類問題,并予以解決。
1.1藥品少領勤取
少領勤取就是說我們在使用化學藥品的時候,一次性盡量少領,能不浪費則不浪費,不夠的時候再去領取。很多高職院校的學生在實驗之前容易出現并沒有對實驗的可行性進行深入分析,就盲目地領取藥品。再領過藥品之后發(fā)現某些藥品其實根本不需要,就棄之不用。很多化學藥劑都容易揮發(fā),所以藥品就這樣被輕易浪費了。有一些藥品由于庫存沒有,申報之后購回發(fā)現不需要,就會因為放在庫房國企,造成更大意義上的浪費。
對于在化學實驗中如何來準備實驗的物品,我們給出一些建議。在軍事中我們有一個術語叫“彈藥基數”,就是在打仗中后勤部隊為前線進行充分但不過量的彈量補充過程。比如我們將一個士兵在一次小規(guī)模戰(zhàn)斗中的需要的子彈和手榴彈數量作為一個基數,從而在戰(zhàn)斗中以這個基數為標準來配發(fā)彈藥。而這個所謂的基數是在大量實驗中總結出的來的。而在化學實驗中,有很多常用的小的實驗類型是很多實驗都必須要做的,我們把這類實驗需要的藥品量作為基數記錄下來,以后同學們在做實驗時候,就以這個基數為標準來配發(fā)實驗藥品,這樣就可以做到藥品的不浪費。
1.2注意實驗損耗
化學實驗終歸是要計算成本的,何況其中有些藥品的價格還不低。所以化學老師要教育學生們在每一次的化學實驗之前,都要對實驗中有可能造成藥品損耗問題的事項羅列出來,在做實驗中避免造成藥品損耗過大。
實驗器材損耗也是一個重要方面。在一些實驗中,由于學生對于教師講的實驗步驟沒有認真聽講,在做實驗的過程中很容易導致操作不當而打碎實驗器材。舉一個很容易犯的錯誤,比如回流裝置,雖然老師一再強調夾好冷凝管,但是在操作中總有學生不夾夾子導致冷凝管掉落摔碎。在實際中我們發(fā)現很多這類造成實驗損耗的問題都是學生對于實驗藥品和器材的不負責造成的,但是另一方面也體現出我們在管理中沒有做到更好。
2.提高實驗室管理人員的管理水平
2.1管理人員與教學實驗員應分工明確
在很多高職院校中,化學實驗室的管理員是教學實驗員兼職的,要求實驗員準備實驗并在學生做實驗的過程中指導學生,解決學生在實驗中發(fā)生的各種問題。而化學老師只負責對實驗理論進行講解,不參與實驗的準備。這種情況的最大弊端就是指導教師因為不參與實際操作而對實驗情況不熟悉,造成講練分離,而實驗員只充當了工人的角色,會有嚴重的抵觸心理。這種情況很不利于實驗室的管理。
2.2缺乏專職實驗技術人員
在高職院校的化學實驗室管理崗位上,由于待遇低,所以一般都是一些有點技術但學歷不是很高的人員,沒有專職的實驗技術老師。而大多數做兼職的化學老師在能力和精力上都不能達到專職實驗員的效果,這使得實驗室的管理不規(guī)范。而部分少數實驗員因為缺乏應有的培訓,在實際操作中也無法得心應手。從這個行業(yè)的整體現狀來看,大多數實驗室專員都是學歷比較低的人從事,有的甚至在接手工作時候不能很好操作實驗設備和儀器。
3.大型設備使用率低下
據統(tǒng)計,高校的實驗設備大約有20%處于常年閑置,這從側面反映出很多高校實驗室盲目采購實驗設備,造成對資源的極大浪費。而調查發(fā)現,很多高職院校實驗室中實驗設備由于賣家不規(guī)范,導致維修困難而損壞閑置在實驗室中,久而久之無人問津。
大型設備一般都使用在比較專業(yè)的化學實驗中,而高職院校實驗室主要面向學生的日常化學實驗,很難用到大型的化學設備儀器,而學校購置時并沒有考慮到實際的情況。
4.廢液處理
化學實驗室中還有一個重要管理問題就是廢液的處理。在做化學實驗中會產生大量的廢液,如果廢液不能得到很好的處理,就會對環(huán)境造成破壞,這是每個人都不愿看到的結果。高職院校化學實驗后,由于沒有引起足夠重視,學生會自行將廢液倒入水池或者下水道造成污染。而規(guī)范的操作是將廢液集中起來分類回收來處理。
結束語
本文所談及的問題都是高職院校化學實驗室管理中的常見問題,所以各學校如果能夠很好地解決上述問題,就能在教學中取得更好的效果。
參考文獻:
篇10
高校化學實驗室是培養(yǎng)學生實驗技能、開拓學生創(chuàng)新能力的重要場所,科學化、規(guī)范化的實驗室管理對提高教學質量和科研水平有著至關重要的作用。本文從實驗室制度管理、實驗技術人員管理、實驗試劑管理、實驗儀器管理以及實驗室安全管理等方面對化學實驗室科學化、規(guī)范化管理進行探討。
關鍵詞
實驗室;規(guī)范化;安全;管理
實驗室是開展教學、科研、培養(yǎng)高素質創(chuàng)新型和技能型人才的重要基地,是學生驗證科學理論,訓練操作技能、培養(yǎng)科研能力的主要場所,同時也是高等院校教學實力的重要標志。隨著實驗室條件的改善和實驗教學的加強,實驗室管理工作日漸復雜,要求日益提高。如何管理好實驗室,使其最大限度地發(fā)揮作用,已經成為高校管理工作中的一項重要課題。①而化學實驗室易燃、易爆、腐蝕性、刺激性、劇毒性等危險物品居多,人員出入較為頻繁,因此管理工作至關重要。近幾年頻發(fā)的化學實驗室安全事故,更是提醒我們加強實驗室管理刻不容緩。筆者作為高校實驗系列人員,主要工作就是圍繞實驗教學以及實驗室管理展開,有著多年的實踐經驗,本文就實驗室管理工作談一些具體的做法和體會。
1完善實驗室管理制度,重視實驗室技術人員隊伍建設
實施實驗室管理工作的首要任務是健全實驗室規(guī)章管理制度,并認真貫徹落實。國家規(guī)定化學實驗室應制定相應實驗室規(guī)則及實驗室安全制度,包括遵守國家對危險化學品的管理規(guī)定;實驗室常用危險物品、化學試劑的性質、使用和處理方法手冊;實驗室廢棄物處理條例等。隨著我國教育事業(yè)的蓬勃發(fā)展,許多高校原有的規(guī)章制度并不能滿足實驗室的現狀,如缺乏對實驗室安全細節(jié)上的規(guī)定,缺乏生動的教材或者宣傳方式,對制度的執(zhí)行缺乏力度和持久性,缺乏常規(guī)評估和考核等。②因此,為了加強學校的實驗室管理工作,使之更加科學化、規(guī)范化,我校除貫徹國家已有的管理條例外,還制定了《化學實驗室規(guī)則》、《實驗室安全防火管理規(guī)章制度》、《學生實驗守則》、《實驗室儀器損壞處理辦法》、《實驗室日志》、《化學儀器室管理員職責》等。對進入實驗室的學生進行行為上的規(guī)范,增強學生遵守實驗操作規(guī)范、愛護公共財物的自覺性,保護實驗儀器設備,減少儀器的損耗,提高實驗的成功率和安全性;同時對實驗室的管理人員提出要求,使其明確自己的崗位職責,為實驗室安全管理和實驗教學提供更好的服務。實驗技術人員作為實驗室的一線管理者,是實驗室管理不可或缺的一部分,其素質的高低直接影響著實驗教學的質量。因此建設一支結構合理,具有優(yōu)秀的專業(yè)技能以及強烈的事業(yè)心和責任感的實驗技術人員隊伍,對提高實驗室建設管理,保證實驗教學質量是非常重要的。我校的實驗技術人員是通過正式的招聘程序,吸收學士、碩士、博士進入實驗室管理崗位的。在正式工作之前都會進行崗前培訓,一方面提高實驗室技術人員的師德修養(yǎng),培養(yǎng)其教書育人、以德修身的教學理念,同時注重培訓實驗室技術人員實驗教學的專業(yè)知識和科學素養(yǎng),提高實驗教學質量。另一方面,重點加強對實驗室技術人員管理專業(yè)知識的培訓,請專業(yè)的管理老師授課,同時,充分利用網絡多媒體信息技術,建立多渠道、多元化的培訓模式,加強本校實驗室管理和其他高校實驗室管理的溝通與交流,學習先進的管理經驗,取長補短。③正式上崗之后,定期各教研室也會組織安全管理講座,為實驗技術人員提供繼續(xù)教育學習的機會,并將業(yè)務培訓與實驗教學的實踐相結合,提升實驗技術人員的素質,保證實驗室管理工作順利進行。
2加強實驗室規(guī)范化管理,提高實驗教學質量
在健全實驗室規(guī)章管理制度、提升實驗技術人員的素質的基礎上,加強實驗室規(guī)范化管理至關重要。實驗室管理工作加強,實驗室的作用和地位隨之增強,就為開展實驗教學工作提供了根本的保障。實驗室的管理,包括實驗試劑的管理、常用儀器和大型儀器的管理、環(huán)境與安全的管理等各種事項。
2.1實驗試劑與藥品的管理
化學實驗中,有著大量的實驗試劑,種類繁多、性質各異,其類別、數量、品質等關系到實驗教學的質量,因此試劑管理是重要一環(huán),應當引起足夠重視。④化學試劑申報購買由專人負責。在本學期課程開始之前,各個實驗課帶教老師必須統(tǒng)計好實驗所需試劑種類和數量,向專門負責藥品管理的老師申報,老師根據上學期實驗教學試劑剩余量和本學期實驗教學的需要量,進行合理的歸納和分類,然后由科室主管教學的主任核實審批,最后購買。購買時要從有資質的正規(guī)藥品銷售公司購買,購買試劑上要標有名稱、含量、產品標準、生產廠家、規(guī)格、生產日期及保質期等信息,入庫需要驗收和登記。對于驗收合格的試劑分類存放。對于常見的藥品試劑,按照其各自的化學性質分類后保存,比如氧化劑與還原劑,酸和堿等分開擺放;易潮解、易氧化的藥品保存于電子防潮箱中;腐蝕性藥品存儲于腐蝕性化學試劑藥品安全存儲柜;毒麻藥品、危險品置于專門的毒麻藥品柜等。每個類別區(qū)域再根據各自特點及性質擺放,方便查找取用,比如無機物可按周期表、試劑的字頭排列、陰離子排列來排放,有機物按官能團分類排放,指示劑可按功能、顏色排放等。⑤另一方面,對于配制好的試劑,按實驗項目分類存放,在所有的裝有化學試劑的容器上貼好標簽,標明試劑名稱、濃度、配制日期、保質期、存儲方法、配制人等信息,以免在使用時出現混用或者存儲不當的現象,從而導致不安全的事故發(fā)生。并將實驗項目名稱標記于柜門,以便下次準備實驗查找。對化學試劑的領用要做好出庫登記,填好領用人、試劑名稱、數量等信息。危險品必須專柜存放、嚴格取用制度,確保人員和儀器設備安全。采取“五雙”制度,⑥即雙人管理、雙本帳目、雙把門鎖、雙人領發(fā)、雙人使用,嚴格控制,對有剩余的危險品及時收回,防患于未然,要有安全意識。
2.2常用儀器和大型儀器的管理
化學實驗所用玻璃儀器種類繁多,規(guī)格各異。燒杯、量筒、錐形瓶等均有不同規(guī)格,分門別類的收集在柜子里,并統(tǒng)計好數量規(guī)格,做好登記表,以方便找尋。破損的玻璃儀器單獨收集,統(tǒng)一回收處理。對于大型儀器,必須建立大型儀器設備檔案,包括采購與驗收檔案、儀器的管理檔案等。儀器專管老師需對儀器名稱、數量、生產廠家、規(guī)格型號、入庫時間、入庫地點、出庫時間、領取人員、儀器編號和教保處編號等建立表格,做好新儀器驗收登記,并存與檔案室。另外登記教學儀器總分類賬和明細賬,并對日常儀器的使用、維修做好記錄,同時及時做好破損儀器核銷工作。
2.3環(huán)境與安全的管理
化學實驗中常常會接觸到易燃、易爆、有毒、有腐蝕性、有刺激性氣味的化學藥品,經常使用各種加熱儀器,如電爐、電熱套、酒精燈等,因此實驗管理人員以及進出實驗室的其他工作人員和學生必須在思想上充分認識安全問題的重要性,樹立“安全第一、以防為主”的觀念,事事都要把安全放在重要位置,決不能麻痹大意,關注實驗室安全管理過程中的各個環(huán)節(jié),從小事做起,營造一個綠色的、安全的實驗環(huán)境。實驗授課前,教員需向學生講授實驗室安全守則,加強學生安全防范意識,使其充分了解相關實驗的安全注意事項,重視安全操作;學生實驗時,需嚴格遵守各項操作規(guī)程,按有關安全規(guī)則開展實驗,做好安全用電、用水、防火、防毒、防爆、防污染等安全防范工作;實驗完畢,剩余試劑及時回收,妥善保存,實驗廢棄物不可隨意處置,應分類集中回收,并定期交由有資質的公司處置,避免產生其他不安全事故或對環(huán)境造成危害,營造綠色化學實驗室。另外,學生應清洗好實驗儀器,整理好實驗用品和實驗臺,值日生負責打掃實驗室衛(wèi)生,并必須檢查實驗室的水、電、氣、門窗是否關好。經檢查合格后,方可離開實驗室。
總之,化學實驗室的管理工作是一項需要不斷完善、常抓不懈的基礎性工作,對保障實驗教學、科研有著非常重要的意義。通過多年的工作實踐,筆者深刻地體會和認識到要做好化學實驗室的管理工作,必須堅持以人為本的思想,不斷學習,總結經驗,努力提高自身的專業(yè)素質和管理能力,使實驗室管理工作朝規(guī)范化、制度化、現代化的方向發(fā)展,確保實驗教學和科研各項工作落到實處,努力使實驗室管理工作邁上一個新的臺階。
作者:張俊娜 李明華 黃雁茹 何煒 單位:第四軍醫(yī)大學藥學院化學教研室
注釋
①王文安.加強實驗室管理,促進教學水平的提高[J].科學教育,2005(9):109.
②邱琦,羅仲寬,呂維忠等.國內外高校化學實驗室安全管理探究[J].廣州化工,2010.38(5):273-274.
③韓寶慶.高校實驗室管理隊伍建設探析[J].吉林工商學院學報,2014.30(5):126-128.
④胡翔,張嘉杰.化學試劑管理與實驗教學[J].實用醫(yī)技雜志,2007.14(18):2482-2483.