工匠們在抓緊時間建造新式加熱爐，與此同時，趙劍寒在孤兒的教育方麵也沒有放鬆，語文開始講解簡短的課文，主要內容是中國曆史上的傑出人物和民族英雄的事跡，包括炎黃二帝、祖衝之、張衡、衛青、霍去病、文天祥、嶽飛、蘇武等等，訓練他們遣詞造句的同時，進行愛國主義教育。
數學開始講授他設計的各種度量衡，包括長度、重量、麵積、體積（容積）、時間、溫度單位以及各種單位的進製換算關係。其中長度重量和時間單位是根據中國目前使用的單位加以擴充而來的。
長度單位規定為千丈、尺、寸、分、厘、毫，從丈一下都采用十進製，以此為基礎，麵積和體積單位也做出了相應的變化。重量單位規定為千石、石（一百二十斤）、斤（16兩）、兩（10錢）、錢（10分）、分（其中1分=0.37克）。
時間完全照搬時、分、秒、毫秒這些計時單位，溫度也是按照攝製度的方式進行劃分。
這些改變考慮了中國的傳統習慣，同時更加係統，更加精細，基本上可以滿足這段時間科技和工業發展的需要。
不過現在測量工具極其匱乏，不僅對教學效果有一定的影響，對實際生產的影響更大，趙劍寒準備在玻璃和鋼鐵生產試驗成功之後，立即著手製造時鍾、溫度計、壓力計等測量儀表，這中間的難度非常大，連趙劍寒也沒有多少把握。
沒有工業基礎，一點簡單的事情都會變的非常複雜，工業發展的道路沒有捷徑，隻有老老實實的一步的建設，西方工業革命用了幾百年才有了後來的成就，趙劍寒對此有著充分的心理準備和足夠的耐心。
這天下課之後，趙劍寒帶著三個工匠開始製作燒堿。先將天然堿和水加熱製成堿液，然後加入高濃度的石灰，經過化學反應形成了燒堿（氫氧化鈉）和碳酸鈣，再經過澄清、過濾、蒸發濃縮、冷析等工序，就製成了含氫氧化鈉百分之九十以上的固體燒堿。
製作過程並不複雜，但是燒堿的腐蝕性極強，生產過程中絕對不能讓自己的皮膚直接接觸，因此操作規範就顯得十分重要，趙劍寒特意用一隻小老鼠做了試驗，被淋了一小杯高濃度燒堿的小老鼠被腐蝕得直冒青煙，狂叫著到處亂撞，死的時候渾身千瘡百孔，還散發著十分惡心的氣味。
這種景象讓旁觀的工匠們一個個象見了鬼一樣，臉色煞白，寒毛直豎，有些人的腿直打哆嗦，他們都沒想到這種看起來像水一樣的東西居然如此厲害，堪比最劇烈的毒藥，現場的工匠沒有一個人敢掉以輕心，以後都成了安全生產的模範。
做好了燒堿，趙劍寒又帶著他們製作純堿，原料還是天然堿，第一步先製成堿液，濾掉雜質，然後將燃燒石灰產生的二氧化碳與堿液進行反映生成小蘇打溶液，蒸幹水分，然後對固體小蘇打煆燒，就得到了純堿，入庫前還要將其碾磨成細細的粉末，才能用於工業生產。
固體燒堿和純堿都有吸濕性，需要妥善保存，趙劍寒對這些細節都做了妥善的安排，還指令這三個工匠和他們的徒弟以後專門負責純堿和燒堿的生產管理事宜。