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摘要：

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，更好的熟練掌握實(shí)驗(yàn)中的方法和要點(diǎn)的主要途徑。化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)作為實(shí)驗(yàn)化學(xué)的基本設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)過程中其操作體驗(yàn)，安全系數(shù)都至關(guān)重要。本文旨在研究設(shè)計(jì)一種新型多用化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，這種新型化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)安全可靠，操作起來簡便、省時(shí)省力，極大地減輕了學(xué)生的操作難度。

關(guān)鍵詞：

化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)；新型；多功能

化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)是用于教學(xué)、科研等工作的實(shí)驗(yàn)載體，是實(shí)驗(yàn)室的基本設(shè)施，不僅可以用于實(shí)驗(yàn)操作，也能用來儲(chǔ)存試劑等[1]。其主是由框架、臺(tái)面、箱體、抽屜、地腳、拉手等部分組成，依據(jù)使用場合的不同，對每個(gè)部分的設(shè)計(jì)和材料選擇都有著不同的要求。多存在于學(xué)校，研究所，化工廠等場所，是進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)不可或缺的設(shè)備。市場上現(xiàn)存的化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要有全鋼結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、鋼木結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、鋁木結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、全木結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、PP結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)等種類[2]。本文針對用于教學(xué)演示的實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，結(jié)合市場上現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)適合高中教學(xué)演示工作的多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)，以更方便、更全面的展示化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

1常用化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的弊端

市場上現(xiàn)存的化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)能滿足大多數(shù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求，但是在教育器具領(lǐng)域，專為高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)卻很少見到，大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)往往功能強(qiáng)大但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)困難，對缺乏化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生群體來說，既無法物盡其用也存在一定的安全隱患。本文對化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)現(xiàn)存的一些問題進(jìn)行了簡單的研究分析[3]。

2空間利用

化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)因類型不同有著不同的尺寸，但高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及加熱萃取，分解合成等各種不同反應(yīng)，需要用的儀器也同樣數(shù)量種類繁多，包括鐵架臺(tái)，玻璃儀器，酒精燈、坩堝等等。且臺(tái)面整潔干凈是安全實(shí)驗(yàn)的保障，常用試劑的保存也對實(shí)驗(yàn)臺(tái)的空間利用提出了更高的要求。如何合理利用有限的空間，最大限度的存放教學(xué)演示所需儀器和試劑就對實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)提出了較高的要求。現(xiàn)存的化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)抽屜和柜體設(shè)計(jì)難以滿足高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)用儀器和試劑的擺放，空間設(shè)計(jì)不合理，加大了學(xué)生操作的難度。

2.1功能欠缺

普通的實(shí)驗(yàn)設(shè)備功能單一，操作復(fù)雜，例如缺乏擺放天平的位置，操作區(qū)域混亂，不具備進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)的功能，不方便學(xué)生的操作和學(xué)習(xí)。這一缺陷帶來的結(jié)果就是，在教學(xué)過程中，很多實(shí)驗(yàn)無法讓學(xué)生動(dòng)手參與甚至無法演示，“紙上得來終覺淺”，從而學(xué)生無法掌握實(shí)驗(yàn)中的方法和要點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的材料選擇同樣限制著所進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的范圍，如酚醛樹脂的臺(tái)面其耐受溫度較低[4]，進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn)時(shí)需要額外注意隔熱，在做設(shè)計(jì)強(qiáng)酸強(qiáng)堿類具有腐蝕性的試劑的實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注意臺(tái)面的抗腐蝕性能。同樣，缺乏某些功能甚至?xí)o實(shí)驗(yàn)帶來安全隱患。

2.2能源供給短缺

在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，很多實(shí)驗(yàn)需要加熱回流，或者加設(shè)電場，這就要求化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)能夠提供這些能源，或者留有提供能源的管道或線路。現(xiàn)有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)一般都會(huì)配備有插座，但很難滿足既有燃?xì)馀浣o又有回流用水流配給[5]，所以，多功能的化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)需要能夠滿足大部分能源的配給，并為能源的通進(jìn)通出設(shè)計(jì)合理的管道和線路，保證能源的充足配給和安全。

2.3使用壽命和設(shè)備維護(hù)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)使用壽命的長短受很多因素的影響，試劑殘留會(huì)對實(shí)驗(yàn)臺(tái)面產(chǎn)生腐蝕；水漬長時(shí)間的在臺(tái)面或柜體的表面，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)臺(tái)潮濕，從而使實(shí)驗(yàn)臺(tái)的邊緣受到影響；實(shí)驗(yàn)室的濕度會(huì)使實(shí)驗(yàn)臺(tái)的連接零部件生銹，腐壞。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的軌道維護(hù)也是非常重要的，如果實(shí)驗(yàn)臺(tái)抽屜中的軌道一旦出現(xiàn)問題，就會(huì)導(dǎo)致軌道損壞，無法繼續(xù)使用等問題，如何保證實(shí)驗(yàn)臺(tái)的使用壽命得到有效提升，一開始的設(shè)計(jì)和材料的選擇就非常重要，日常實(shí)驗(yàn)過程中的維護(hù)也應(yīng)該多加注意。

3改進(jìn)方法

針對現(xiàn)存的化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)以及教學(xué)適用環(huán)境需求，本人對現(xiàn)有的研究成果進(jìn)行研究分析，結(jié)合所學(xué)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，研究設(shè)計(jì)了一種新型多功能化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，此實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括集成式實(shí)驗(yàn)桌，其特征是在集成式實(shí)驗(yàn)桌前側(cè)設(shè)置有抽屜柜，抽屜柜前側(cè)設(shè)置有存放抽屜，存放抽屜前側(cè)設(shè)置有抽屜把手，抽屜柜右側(cè)設(shè)置有實(shí)驗(yàn)桌開啟板，實(shí)驗(yàn)桌開啟板下側(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，實(shí)驗(yàn)桌開啟板上側(cè)設(shè)置有開啟把手，集成式實(shí)驗(yàn)桌右側(cè)設(shè)置有排水管，集成式實(shí)驗(yàn)桌左側(cè)設(shè)置有電源線輸出口，電源線輸出口左側(cè)設(shè)置有電源導(dǎo)線，電源導(dǎo)線上側(cè)設(shè)置有電源插頭。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)安全可靠，操作起來簡便、省時(shí)省力，極大地減輕了學(xué)生的操作難度。

3.1空間利用合理

這種新型多功能化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)在集成式實(shí)驗(yàn)桌前側(cè)設(shè)置有抽屜柜，抽屜柜前側(cè)設(shè)置有存放抽屜，存放抽屜前側(cè)設(shè)置有抽屜把手，留存有較大的空間存放化學(xué)試劑和儀器。實(shí)驗(yàn)臺(tái)框架材料能夠防明火、防潮濕、防高溫、避免了日光直射、干燥、通風(fēng)良好，且兩個(gè)抽屜分層可以杜絕藥品存放過程中揮發(fā)反應(yīng)的隱患。抽屜柜右側(cè)設(shè)置有實(shí)驗(yàn)桌開啟板，配備有高精度稱量器，稱量器的左側(cè)設(shè)置有操作墊，這一設(shè)計(jì)確保了實(shí)驗(yàn)區(qū)和藥品存放區(qū)的隔離，保障了實(shí)驗(yàn)區(qū)的空間又確保了實(shí)驗(yàn)的安全性，使得實(shí)驗(yàn)操作安全方便。

3.2功能齊全

通過對高中實(shí)驗(yàn)化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，可以將現(xiàn)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要分為物質(zhì)的提純和分離以及氣體的制備，主要步驟有分離、萃取、反應(yīng)、收集、除尾氣等，需要用到鐵架臺(tái)、酒精燈、啟普發(fā)生器、坩堝、滴管等實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)配備高精度的稱量器，鐵架臺(tái)和加熱圈等基礎(chǔ)設(shè)備，操作臺(tái)和足夠的操作空間，且操作臺(tái)面平整、不易碎裂、耐酸堿及溶劑腐蝕，耐熱，不易碰碎玻璃器皿。實(shí)驗(yàn)臺(tái)下側(cè)設(shè)置有固定腳，有利于更好的固定設(shè)備，防止設(shè)備在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)使用時(shí)發(fā)生滑動(dòng)影響操作。能夠滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)需求，且操作方便，簡單安全。

3.3能源供給充沛

本實(shí)驗(yàn)臺(tái)除了常規(guī)配備的電源設(shè)備和插座，還設(shè)計(jì)了較大的沖洗池，供水導(dǎo)管、沖洗水管和沖洗口，并在沖洗水管下側(cè)設(shè)置有水管固定板，同時(shí)也可以滿足實(shí)驗(yàn)需要回流裝置時(shí)的水源問題，水流從沖洗口流出，回流到?jīng)_洗池，使用方便，在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)安全可靠。實(shí)驗(yàn)過程中需要加熱時(shí)可以使用配備的鐵架臺(tái)和加熱鐵圈，使用完之后可以直接沖洗水管進(jìn)行沖洗和清潔，保證設(shè)備的潔凈。確保實(shí)驗(yàn)過程中能源的持續(xù)供應(yīng)和安全使用。

3.4維護(hù)方便

考慮到實(shí)驗(yàn)過程中試劑和水漬對實(shí)驗(yàn)臺(tái)面的腐蝕作用，以及空間濕度對各連接零部件的銹化，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)在設(shè)計(jì)之初在原料的選擇上就多方研究，參考比較。常用的臺(tái)面有酚醛樹脂復(fù)合貼面板，酚醛樹脂實(shí)心板，環(huán)氧樹脂以及陶瓷臺(tái)面[6]，考慮其抗摩擦性能，耐沖擊性和耐污染性，不彎曲，耐有機(jī)溶劑，絕緣，耐腐蝕和耐熱，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用優(yōu)質(zhì)的環(huán)氧樹脂做臺(tái)面，方便清洗和日常維護(hù)。其他金屬零部件都采用不銹材料以提高實(shí)驗(yàn)臺(tái)的使用壽命。其次在使用的過程中，還可以定期在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的軌道上面涂抹一些潤滑油，從而保證軌道運(yùn)行的順利性，防止軌道因?yàn)楦稍锒o使用帶來影響。

4結(jié)語

參考了市場現(xiàn)存的多種化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，本人結(jié)合自己所學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到原料選擇，多方研究比較，研究設(shè)計(jì)了這款新型多用化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。此實(shí)驗(yàn)臺(tái)屬于教育用具技術(shù)領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，空間設(shè)計(jì)合理，功能齊全，能源供給充足安全，使用壽命長，維護(hù)方便，在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)安全可靠，操作起來簡便、省時(shí)省力，極大地減輕了學(xué)生的操作難度，能充分滿足教學(xué)過程中的實(shí)驗(yàn)需求，并以發(fā)表實(shí)用新型專利《新型多用化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)》。當(dāng)然，此實(shí)驗(yàn)臺(tái)還存在許多不足之處，需要在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程中被發(fā)現(xiàn)并加以改進(jìn)。在往后的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，隨著所學(xué)知識(shí)難度和復(fù)雜性的增加，化學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)必定發(fā)揮著越來越重要的作用，必須滿足越來越多、越來越高難度的實(shí)驗(yàn)需求，除了需要提供更多基礎(chǔ)工具，還需要滿足多功能化的需求，這就需要更加科學(xué)的設(shè)計(jì)，更加齊全的功能以及較長的使用壽命和簡單方便的維護(hù)，以滿足學(xué)生群體實(shí)驗(yàn)操作簡單方便，安全可靠。

作者：阮珺逸 單位：濟(jì)寧市兗州區(qū)第一中學(xué)

參考文獻(xiàn)：

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