導(dǎo)語：如何才能寫好一篇實驗設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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〔關(guān)鍵詞〕實驗變量 變量類型 變量控制

實驗是自然科學(xué)驗證假設(shè)和就解決問題的最終途徑。實驗是指在人為控制的條件下研究事物變化的一種方法。而人為可操縱的特定因素或條件在實驗中叫做變量。在生物實驗設(shè)計中對‘變量’的確立、操縱成為實驗設(shè)計成功與否的關(guān)鍵，若能將實驗設(shè)計中‘變量’問題解決，高考實驗設(shè)計試題分數(shù)唾手可得。那么實驗設(shè)計中的‘變量’到底有哪些類型該如何控制呢？

一、變量的類型――實驗變量、反應(yīng)變量與無關(guān)變量

1.（1）實驗變量與反應(yīng)變量

實驗變量也稱自變量，指實驗中由實驗者所操縱的因素或條件。反應(yīng)變量也稱因變量，指實驗中由實驗變量而引起的變化和結(jié)果。通常實驗變量是原因，反應(yīng)變量是結(jié)果。例如：在探究“酵母菌生長的最適宜pH值”實驗中，所調(diào)整的各個PH即4.0 、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、就是實驗變量，而由于這些不同PH值變化，酵母菌生長情況（數(shù)目多少）也隨之發(fā)生相應(yīng)變化，這就是反應(yīng)變量，該實驗?zāi)康木涂梢赃_到解釋PH值變化（實驗變量）和酵母菌生長情況（反應(yīng)變量）的關(guān)系，并用一定指標(biāo)（如酵母菌數(shù)目）將這個關(guān)系呈現(xiàn)。

1.（2）無關(guān)變量

無關(guān)變量也稱控制變量，指實驗中除實驗變量外的可能影響實驗現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件。例如：上述實驗中除實驗變量（不同PH）外，酵母菌的量、培養(yǎng)基的成分、滅菌情況、酵母菌種類、及培養(yǎng)時環(huán)境的溫度、培養(yǎng)時間長短等都屬于無關(guān)變量，如果無關(guān)變量中的任何一個或幾個因素或條件對這五個不同PH組別（實驗組）的給定不等同，不均衡，不穩(wěn)定都會對實驗結(jié)果造成干擾，產(chǎn)生誤差。在實驗設(shè)計和操作中要盡量減少無關(guān)變量影響，不同實驗組別五個變量應(yīng)完全相同，這樣就會排除實驗結(jié)果差異是由無關(guān)變量引起的可能性，便于清晰得研究實驗變量與反應(yīng)變量的關(guān)系。

二、變量控制原則――單因子變量原則

單因子變量原則指 ：控制其他因素不變，而只改變其中某一變量，觀察其對實驗結(jié)果的影響，即除了整個實驗過程中欲處理的實驗因素外，其他實驗條件要求做到前后一致。該原則可使實驗中的復(fù)雜關(guān)系簡單化，使結(jié)果更準(zhǔn)確，更有說服力，其具體包含以下兩方面含義： 1. 不論該實驗有幾個實驗變量都應(yīng)做到一個實驗變量對應(yīng)一個反應(yīng)變量 2. 實驗要盡最大可能避免無關(guān)變量干擾。例如在“探索淀粉酶對淀粉和蔗糖水解作用”的實驗中，加入的淀粉和蔗糖已經(jīng)形成了一個變量因子，若要符合單因子變量原則，加入的淀粉酶量、反應(yīng)溫度、PH等無關(guān)變量應(yīng)控制相同（常量），否則這些無關(guān)變量差異將干擾實驗結(jié)果及相應(yīng)的結(jié)果分析及結(jié)論。再如某生物小組為研究陽光對大豆發(fā)芽的影響，在兩個花盆里種了大豆，并作了如下處理：（表略）

這一實驗中，應(yīng)該改正的錯誤是（ ）A .兩花盆都應(yīng)放在向陽地方 B.兩花盆都應(yīng)放在黑暗地方C.兩花盆溫度不應(yīng)一樣D.兩花盆都應(yīng)澆充足水。這個實驗研究的是陽光對大豆發(fā)芽的影響，故陽光應(yīng)為自變量，根據(jù)單一自變量其他因素（溫、度水等）應(yīng)為常量，所以本題答案為D。本實驗兩花盆都應(yīng)澆充足水，這樣既保證單一變量，又使大豆不會因缺水而影響發(fā)芽。因此在考察單因子變量時，還要盡可能使常量相同且保證實驗正常進行而成功。

三、變量控制的有效方法――對照實驗

對照實驗指除了一個實驗變量外，其余一切因素均保持不變的實驗。做實驗時，要使一個實驗更能說明問題，一定要有正反兩方面的實驗，即實驗中設(shè)置對照組與實驗組進行對比，既能有效排除無關(guān)變量影響又能增加實驗結(jié)果可信度和說服力。

3. （1）對照組和實驗組確立

實驗中經(jīng)常要確定對照組與實驗組，一般有兩種方法：第一依據(jù)是否進行實驗變量處理來確定。實驗研究因素進行處理的組別稱實驗組，另外未用實驗研究變量進行處理的組別就為對照組，例如：薩克斯關(guān)于“光合作用需要光”實驗中，實驗研究因素為‘需要光照’，因此對實驗研究因素光進行處理（遮光）組別為實驗組，而未對光進行處理（仍光照）就為對照組。第二依據(jù)是否處于正常情況來判斷，處于正常情況下的組別為對照組，如螞蟻在尋找食物進行中，頭部觸角就像天線似的，來回轉(zhuǎn)動，螞蟻的觸角來回運動有什么意義呢？請設(shè)計實驗方案證明觸角在尋找食物中的作用。該實驗需設(shè)計兩組，一組保留螞蟻觸角，另一組去掉螞蟻觸角，其中保留觸角為正常狀態(tài)，應(yīng)為對照組。

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關(guān)鍵詞：枯草；光譜儀；光譜測量

中圖分類號：G642.41 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）47-0271-02

一、引言

遙感作為一種空間探測技術(shù)，至今已經(jīng)經(jīng)歷了地面遙感、航空遙感和航天遙感三個階段。地面光譜測量對航天航空傳感器定標(biāo)、遙感數(shù)據(jù)解譯、遙感應(yīng)用研究具有重要意義，也是《遙感導(dǎo)論》課程的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容。用于地面光譜測量的儀器就是地面光譜輻射計。地面光譜輻射計能夠在電磁波紫外到近紅外（300―2500nm）的太陽反射波段內(nèi)地物的連續(xù)光譜曲線，是建立地物標(biāo)準(zhǔn)反射光譜數(shù)據(jù)庫的重要手段。植被跟太陽輻射的相互關(guān)系有別于其他物質(zhì)，如裸土、水體等，比如植被的“紅邊”現(xiàn)象，即在700nm高反射。很多因素影響植被對太陽輻射的吸收和反射，包括波長、水分含量、色素、養(yǎng)分、碳等，這些因素是針對有光合作用的綠色植被的，而非光合作用的枯草的光譜特征由受纖維素和木質(zhì)素的影響?？莶菔遣莸乜扇嘉锏闹饕獊碓?，其承載量、含水率的準(zhǔn)確反演對草原防火的重要依據(jù)。本文針對我?！哆b感導(dǎo)論》課程地面遙感實習(xí)，選擇光譜特征與背景土壤的光譜特征比較相似的枯草，進行了實驗設(shè)計。

二、實驗內(nèi)容設(shè)計

本文以讓學(xué)生們學(xué)習(xí)地物光譜的測定方法、認識枯草與背景土壤光譜反射率的區(qū)別和掌握繪制反射光譜曲線的方法為目的，設(shè)計了樣點選擇、目標(biāo)光譜測量、繪制反射光譜曲線和光譜分析等內(nèi)容。

三、實驗步驟

1.地物光譜測量原理。反射率（Reflectance）定義為物體反射能量與入射能量的比值。光譜反射率（Spectral Reflectance）為某個特定波長間隔下測定的物體反射率，連續(xù)波長測定的物體反射率曲線構(gòu)成反射率波譜（Reflectance Spectrum）。由于測定方式的差異，反射率波譜可以根據(jù)入射能量的照明方式及反射能量測定方式給定方向―方向反射率波譜、半球―方向反射率波譜、方向―半球反射率波譜和半球―半球反射率波譜等四種定義。因航空和衛(wèi)星光學(xué)遙感技術(shù)獲取的是地物某些特定觀測方向的反射太陽光能量，可以近似為方向―方向反射率數(shù)據(jù)，因此本實驗將方向―方向反射率數(shù)據(jù)為依據(jù)來進行。

方向―方向反射率波譜：入射能量照明方式為平行直射光，沒有或可以忽略散射光；波譜測定儀器僅測定某個特定方向的反射能量。ρ（θi，φi，θr，φr）=，θi，φi，θr，φr分別為入射方向的天頂角和方位角及觀測方向的天頂角和方位角，E（θi，φi）為（θi，φi）方向直射輻射的輻照度值，L（θr，φr）為傳感器在觀測方向（θr，φr）測定的物體表面的輻亮度值。暗含假設(shè)目標(biāo)物為朗伯體。

2.樣點選擇。實驗場地選擇在內(nèi)蒙古師范大學(xué)盛樂校區(qū)北門天然草地，地處呼和浩特和林格爾縣境內(nèi)，北緯47°28′00″，東經(jīng)111°47′30″。選擇了植被覆蓋度不同的5個1×1m大小的樣方（見下頁圖1）。

3.光譜測量。數(shù)據(jù)采集采用美國Spectra Vista公司于2013年全新推出高性能地物光譜儀SVC HR-1024I，波長觀測范圍為350―2500nm。分辨率（分辨率≤3.5nm，350―1000nm；分辨率≤8.5nm，1000―1850nm；分辨率≤6.5nm，1850―2500nm）視場角為4°。采集時間為2016年4月9日、4月18、4月29日10∶00―12∶00，天氣晴朗無云、風(fēng)力小于3級、太陽光強度充足。地物光譜測量前首先對光譜儀進行白板標(biāo)定。測量高度即探頭距離地物1m，每個樣方的測量要選取與太陽入射角相同或不同方向進行多次測量，測量過程中要注意避免被測樣方有陰影。每一次光譜測量均記錄了3個觀測數(shù)據(jù)，取其平均值作為該樣方的反射率數(shù)據(jù)。

4.繪制反射率曲線。利用地物光譜儀自帶的SVC HR-1024i軟件進行了樣本數(shù)據(jù)的預(yù)處理。對變異較大的樣本數(shù)據(jù)地物光譜曲線進行剔除，然后利用該軟件的Overlap /Matching功能對數(shù)據(jù)重疊部分進行匹配，再利用Merge功能對地物光譜數(shù)據(jù)取平均進行融合。

5.光譜分析?？莶輰俜枪夂献饔弥脖唬∟PV），主要包含碳元素，以淀粉，纖維素和木質(zhì)素形式存在，NPV的光譜特征主要受這些物質(zhì)支配。在短波紅外內(nèi)的波動比較大，與綠色植被相反，SWIR-1和SWIR-2范圍內(nèi)散射占主導(dǎo)。從圖2中能看出隨著草地返青葉綠素的增加，實測光譜曲線在藍光（0.45μm）和紅光（0.45μm）處吸收特征顯示明顯。

四、結(jié)語

遙感課程中地面光譜測量是較重要的內(nèi)容，針對該情況設(shè)計了枯草光譜測量實驗設(shè)計。包括樣點選擇、數(shù)據(jù)采集、處理、分析等試驗內(nèi)容。地物光譜的測量實習(xí)有助于鞏固學(xué)生對植被遙感的理論知識，更重要的是學(xué)生動手實踐操作，掌握數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理軟件的應(yīng)用，掌握綠色植被和非光合作用植被的光譜特征，能夠解決對此產(chǎn)生的實際問題。

參考文獻：

[1]童慶喜，張兵，鄭蘭芬.高光譜遙感――原理、技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2006.

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［關(guān)鍵詞］新課改;化學(xué);實驗設(shè)計

新一輪課程改革提出要以學(xué)生為主體，在日常教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)和實踐能力。在化學(xué)教學(xué)過程中，教師應(yīng)選擇與生活結(jié)合緊密的教學(xué)內(nèi)容，鼓勵并引導(dǎo)學(xué)生獨立自主設(shè)計化學(xué)實驗，使之進行合理而規(guī)范的實驗操作，進而更好地掌握基礎(chǔ)理論知識，提高學(xué)生實驗操作能力。逐步以此培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題以及歸納問題的能力，為培養(yǎng)其學(xué)科的探究精神和良好素養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

一、化學(xué)實驗設(shè)計的原則

化學(xué)實驗設(shè)計是指，實驗者在實施化學(xué)實驗之前，根據(jù)一定的化學(xué)實驗?zāi)康暮鸵?，運用相關(guān)的化學(xué)知識和技能，按照一定的實驗方法對實驗的原理、儀器、裝置、步驟和方法等進行合理安排和規(guī)劃的過程。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，化學(xué)實驗設(shè)計作為學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的重要內(nèi)容之一，已引起廣大教師的普遍重視。因此，化學(xué)實驗可以作為衡量學(xué)生化學(xué)實踐素質(zhì)能力的標(biāo)準(zhǔn)之一。化學(xué)實驗設(shè)計應(yīng)遵循以下幾點原則:

(一)科學(xué)性原則

科學(xué)性原則是進行實驗設(shè)計的首要原則。要設(shè)計一個化學(xué)實驗，就必須在理論上符合實際，設(shè)計的實驗原理和操作方法等必須與化學(xué)理論知識和化學(xué)實驗方法論統(tǒng)一。例如，在設(shè)計檢驗SO4－離子的實驗時，就不能向待檢驗的溶液中直接加入鋇鹽，而是必須先對待檢溶液進行稀硝酸酸化，排除SO3－、CO3－等離子的影響。

(二)可行性原則

對于一個化學(xué)實驗，我們必須保證設(shè)計的方案在實驗原理、化學(xué)藥品、儀器設(shè)備、實驗方法以及觀察到的實驗現(xiàn)象等方面具有可行性。例如在除去CO氣體中的少量CO2氣體時，有學(xué)生選擇使用將混合氣體通過熾熱炭層的方法，目的是想利用炭的還原性將CO2還原為CO氣體。該方案在理論上可以實現(xiàn)，但由于木炭還原CO2是吸熱反應(yīng)，需要很高的溫度，中學(xué)實驗條件下不易實現(xiàn)。

(三)安全性原則

安全性原則是指化學(xué)實驗設(shè)計過程中應(yīng)盡量避免使用有毒藥品、有毒氣體物質(zhì)生成的反應(yīng)或有一定危險性的實驗裝置和實驗操作。如果必須使用，應(yīng)在實驗方案中詳細寫明并做好防護措施。如在區(qū)分稀溴水和稀碘水(均呈淺黃色溶液)時，因溴和碘的蒸汽含有劇毒，設(shè)計實驗時應(yīng)通過觀察其蒸汽的顏色來加以區(qū)分，若采用加熱蒸發(fā)的方式則非常不安全。

(四)簡約性原則

在化學(xué)實驗設(shè)計中，應(yīng)盡量避免使用復(fù)雜的實驗裝置和采用煩瑣的實驗方法，應(yīng)盡可能地采用簡約裝置，減少實驗步驟和實驗所用的藥品，在較短的時間里完成實驗。如果要除去銅表面的氧化銅，大家很容易想到用還原劑(H2、C或CO)還原的方法，可是這種方法需要高溫條件才能進行，對裝置和操作要求較高，不宜采用。另外，特別是在有機化學(xué)物質(zhì)的制取過程中就應(yīng)注意簡約性，提高產(chǎn)物產(chǎn)率。

(五)環(huán)保性原則

安全性原則是指從實驗者的利益出發(fā)，而環(huán)保性原則則是從我們生活的環(huán)境出發(fā)，對化學(xué)實驗設(shè)計提出要求，這是實現(xiàn)生態(tài)課堂，綠色化學(xué)的重要表現(xiàn)。

二、化學(xué)實驗設(shè)計的思路

(一)明確目標(biāo)

在進行實驗設(shè)計之前，設(shè)計者必須對實驗題目有全面的認識，知道自己“要做什么”，然后才能知道“該怎么做”。

(二)確定原理并設(shè)計裝置

設(shè)計者在知道自己要做什么之后，應(yīng)在查閱大量資料的基礎(chǔ)上，通過篩選，從中確定合理可行的實驗原理，根據(jù)實驗設(shè)計的原則確定實驗所需的實驗藥品，并設(shè)計出可行的實驗裝置。

(三)設(shè)計實驗步驟以及實驗報告

設(shè)計者須根據(jù)實驗裝置和實驗藥品設(shè)計出合理的實驗步驟，并預(yù)想每一步中可能出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象，對要進行設(shè)計的實驗做到心中有數(shù)，并制定出實驗現(xiàn)象記錄表格，表格可以以實驗報告的格式呈現(xiàn)。

(四)對實驗設(shè)計方案做出評價

設(shè)計者須在實驗設(shè)計的后面附上實驗時的注意事項，如實驗成敗操作的重點、關(guān)鍵條件以及安全要素等，以引起實驗者的重視。對于在常規(guī)實驗基礎(chǔ)上進行的改進實驗設(shè)計，設(shè)計者可標(biāo)明實驗改進的理由，與原實驗進行對比研究，對化學(xué)實驗設(shè)計方案做出合理的評價。

三、化學(xué)實驗設(shè)計的策略

(一)根據(jù)實驗?zāi)康倪x擇最佳的實驗方法

化學(xué)世界中變化多樣，不同實驗有不同的目的和意義，同樣的實驗可以通過不同的方式和途徑來實現(xiàn)。所以，設(shè)計者要想選擇最適合的實驗方案，就要從實驗成本、實驗條件、反應(yīng)速率、可控制性以及產(chǎn)物產(chǎn)率和純度等方面綜合考慮分析。如制取氧氣，可采取高錳酸鉀加熱法，氯酸鉀和二氧化錳加熱法、電解水法、雙氧水分解法等方法。設(shè)計者在對比實驗成本、實驗條件、制得氧氣的量和純度幾個方面可知，分解雙氧水法為最佳答案。

(二)根據(jù)實驗途徑選擇最佳實驗裝置

設(shè)計者在選擇好實驗途徑之后，就要選擇相關(guān)的實驗儀器和最佳的實驗裝置。設(shè)計者應(yīng)將反應(yīng)物溶沸點、反應(yīng)條件、生成物的狀態(tài)和性質(zhì)、反應(yīng)劇烈程度以及產(chǎn)物產(chǎn)量大小等因素考慮在內(nèi)。在檢驗反應(yīng)生成物時，還應(yīng)考慮檢驗順序。如檢驗C和濃H2SO4反應(yīng)的產(chǎn)物———H2O，CO2，SO2，實驗設(shè)計時應(yīng)先將產(chǎn)物通過裝有無水CuSO4的無底試管，依次通入品紅溶液，KMnO4溶液，最后通入澄清石灰水。

(三)根據(jù)實驗結(jié)果的要求選擇最佳的物料比

實驗設(shè)計應(yīng)根據(jù)實驗結(jié)果的要求，合理地選擇實驗物料比，以確保實驗現(xiàn)象明顯。如反應(yīng)原料的不同聚集狀態(tài)、不同品質(zhì)都會影響實驗現(xiàn)象。

(四)根據(jù)產(chǎn)物的不同性質(zhì)設(shè)計最佳收集和處理尾氣的方案

在設(shè)計實驗時，我們要遵循環(huán)保性的原則。其中最主要的一點就是體現(xiàn)在尾氣的處理上，對于有毒、易揮發(fā)、易燃、強腐蝕性，易氧化等物質(zhì)，都要考慮合適的實驗方案才能達到收集或是處理尾氣的目的。設(shè)計者可聯(lián)系其他學(xué)科知識，設(shè)計出更好的實驗設(shè)計方案，也可以將多個實驗組合在一個實驗中進行系列實驗，如果是無法在現(xiàn)實中進行的實驗，可以通過現(xiàn)代多媒體技術(shù)進行仿真模擬實驗?？傊?，設(shè)計者在進行實驗設(shè)計之前，都要精心準(zhǔn)備，在查閱大量資料的前提下，綜合應(yīng)用多種策略，這樣才能設(shè)計出更好的實驗方案。

參考文獻:

［1］胡艷生．如何進行實驗設(shè)計［J］．中國教育技術(shù)裝備，2003(10)．

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（1）化學(xué)實驗設(shè)計的意義?；瘜W(xué)實驗設(shè)計對于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)也有重要意義。首先，它可以激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的化學(xué)知識，獨立地或在教師啟發(fā)下，設(shè)計出各種實驗方案，成功地解決化學(xué)實驗問題，從而產(chǎn)生成功后的喜悅，激發(fā)起更大的學(xué)習(xí)熱情，成為進一步學(xué)習(xí)的強勁動力。其次，設(shè)計化學(xué)實驗方案需要學(xué)生靈活地和創(chuàng)造性地運用所學(xué)的化學(xué)基礎(chǔ)知識和化學(xué)實驗基本技能，可以發(fā)展他們解決化學(xué)實驗問題的能力和創(chuàng)造能力。另外，進行化學(xué)實驗設(shè)計還需要學(xué)生掌握各種科學(xué)方法，如實驗、測定、實驗條件的控制、假說等，具有嚴肅認真、一絲不茍和敢于創(chuàng)新的精神，有利于學(xué)生認識和掌握科學(xué)過程與科學(xué)方法，形成正確的化學(xué)實驗態(tài)度、情感與價值觀。

（2）化學(xué)實驗設(shè)計的原則。明確化學(xué)實驗設(shè)計的原則是進行化學(xué)實驗設(shè)計的前提。進行化學(xué)實驗方案的設(shè)計時，應(yīng)遵循以下幾項基本原則：

1．科學(xué)性?？茖W(xué)性是化學(xué)實驗方案設(shè)計的首要原則。它是指所設(shè)計的演示實驗的反應(yīng)原理、操作程序和方法等，都必須與化學(xué)理論知識和實驗方法論相一致。例如：制CO2最好用稀HCl，不能用濃HCl或H2SO4，因為濃HCl具有揮發(fā)性，而H2SO4和CaCO3反應(yīng)生成的CaSO4反而會阻礙反應(yīng)的進行，若要用H2SO4，則大理石必須研磨成粉末。

2．安全性。實驗設(shè)計時應(yīng)盡量避免使用有毒藥品和進行具有一定危險性的實驗操作。如果必須使用，首先應(yīng)注意有毒物品的吸收處理，以防造成環(huán)境污染和人身傷害。其次，要了解可采取哪些措施消除不安全因素，并詳細說明操作中應(yīng)注意的事項。再次，還必須注意實驗操作要規(guī)范。有些實驗雖然具有一定危險性，但只要按操作規(guī)程進行，是不會發(fā)生危險的。

3．可行性。設(shè)計的實驗方案要切實可行，所選用的藥品、儀器、設(shè)備和方法在現(xiàn)有的條件下能得到滿足。例如，制取CO2時就不能用C和CuO高溫加熱來制取，因為這個實驗條件要求較高，有一定的危險性，而且會有CO生成。

4．簡約性。簡約性是指設(shè)計的實驗要盡可能采用簡單的裝置或方法，用較少的實驗步驟和藥品，能在較短的時間內(nèi)完成實驗且能觀察到明顯的現(xiàn)象。例如，盡量采用隨用隨取裝置，像啟普發(fā)生器或裝有分液漏斗的制取裝置；物質(zhì)的鑒別可先通過顏色、氣味、水溶性、密度等物理性質(zhì)加以區(qū)別。

5．經(jīng)濟性。綜合考慮原料的用量與價格。只要能達到實驗?zāi)康?，藥品盡量少用，能做微型實驗的盡量做微型實驗等。

（2）化學(xué)實驗設(shè)計的內(nèi)容

一個相對完整的化學(xué)實驗方案一般包括下述內(nèi)容：

1．實驗?zāi)康?。要明確做實驗的目的是什么，為什么要這樣去做，通過實驗要想得到怎樣的效果。

2．實驗原理。對于化學(xué)實驗來說，實驗的原理一般是化學(xué)反應(yīng)方程式。對實驗所涉及的化學(xué)反應(yīng)要清楚明了。只有知道實驗的原理，才能對實驗所需的藥品、器材、實驗注意事項等明了。

3．實驗用品。根據(jù)實驗原理確定實驗所需的實驗用品，如，藥品、儀器、裝置、設(shè)備及規(guī)格等。

4．實驗裝置圖、實驗步驟和操作方法。根據(jù)原理、用品等確定實驗裝置，先畫一個實驗裝置圖，做實驗的時候根據(jù)圖連接實驗儀器。對實驗步驟、操作方法也要明確，實驗開始的時候要預(yù)先寫好，不要到做實驗時才去臨時決定。

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1.1活動向?qū)ё饔煤喗闉榱朔奖憬虒W(xué)活動的開展，PacketTracer特意為學(xué)生和教師添加了一個有用的工具：活動向?qū)?。通過活動向?qū)Э梢允菇處煼浅７奖愕貫閷W(xué)生創(chuàng)建一個非常具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，然后讓學(xué)生完成這個網(wǎng)絡(luò)的搭建與配置。通過活動向?qū)Э梢詫碱}進行分數(shù)的設(shè)置，一般情況下每設(shè)置一個知識點系統(tǒng)就會給這個點設(shè)置1分，而該考試題的總分要視該試題所包含的知識點的數(shù)量來決定[1]。當(dāng)我們進入如圖1所示的活動向?qū)υ捒蛞院螅梢钥吹阶筮呌?0個按鈕，它們分別對應(yīng)10種不同的功能。⑴【W(wǎng)elcome】是歡迎界面，這個界面對活動向?qū)У墓δ苓M行了比較系統(tǒng)的介紹。⑵【VariableManager】是變量管理器。⑶【Instructions】是文字編輯器，教師命題的文字和圖片部分就在這里進行編輯。⑷【AnswerNetwork】按鈕可以打開一個的窗口，在這個窗口中教師可以為自己設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)給出答案。⑸【InitialNetwork】按鈕可以打開一個界面，通過這個界面可以設(shè)置一個網(wǎng)絡(luò)讓學(xué)生來完成搭建和設(shè)置。⑹【Password】按鈕可以為我們設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)問題添加密碼。⑺【TestActivity】按鈕可以打開PacketTracerActivity窗口，在這個窗口中有我們?yōu)閱栴}網(wǎng)絡(luò)編寫的說明，也有測試該網(wǎng)絡(luò)是否正確的按鈕和重置網(wǎng)絡(luò)的按鈕。⑻【CheckActivity】按鈕的功能與【TestActivity】按鈕基本一樣。⑼【Save】按鈕的功能是將編寫好的網(wǎng)絡(luò)問題保存在磁盤中，文件的擴展名是pka。⑽【Exit】按鈕是當(dāng)我們結(jié)束問題的編輯工作時用來退出活動向?qū)Ы缑娣祷豍acketTracer的界面。

1.2HTML基本使用介紹在活動向?qū)е胁僮髦改鲜窃O(shè)計網(wǎng)絡(luò)評估測試題的一個重要環(huán)節(jié)，通過操作指南用戶可以知道應(yīng)該怎樣搭建和設(shè)置網(wǎng)絡(luò)。在操作指南的圖文編輯中，有不少HTML語言的標(biāo)簽，這些標(biāo)簽寫在尖括號中，在文字的前后各有一個，成對出現(xiàn)，這就是我們所說的HTML語言的標(biāo)簽。與此同時，活動向?qū)榫W(wǎng)絡(luò)試題提供試題答案管理器這項功能。在將設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)連通后，會出現(xiàn)一個樹狀結(jié)構(gòu)，在這個結(jié)構(gòu)中，我們可以為這道網(wǎng)絡(luò)測試題添加所需測試的內(nèi)容，也會為每一個內(nèi)容設(shè)置分值。在樹形結(jié)構(gòu)列表中FeedbackWhenIncorrect欄是錯誤操作信息反饋欄，教師可以在這一欄中編寫一些反饋信息，如果學(xué)生在這項操作中出現(xiàn)了錯誤，那么系統(tǒng)會把教師所編輯的反饋內(nèi)容顯示出來，這樣可以給學(xué)生一些提示[2]。

2PacketTracer具體實驗案例

PacketTracer模擬器中現(xiàn)有21個實驗的學(xué)習(xí)練習(xí)題以及對應(yīng)的測試題，可供教師在教學(xué)、作業(yè)、測驗中隨意使用。每個實驗，模擬器都會提供相關(guān)的知識、實驗拓撲中的路由器IP地址方案以及實驗任務(wù)和配置過程。根據(jù)要求，學(xué)生可以進行連線，當(dāng)完成連線后，學(xué)生可以知道自己的完成情況，也可知道所得的分數(shù)。以下是其中兩個實驗案例。

2.1RIP路由協(xié)議相關(guān)實驗設(shè)計實驗設(shè)計思路及背景：RIP是路由信息協(xié)議，是使用最廣泛的距離矢量路由協(xié)議。和其他的距離矢量選擇協(xié)議一樣，它也是遵循距離矢量選擇協(xié)議的規(guī)律，RIP每隔30秒就發(fā)送自己完整的路由表到所有激活的接口[3]。為了加強對該協(xié)議的學(xué)習(xí)，本次設(shè)計考慮到了RIP協(xié)議一些重要的特性，如版本1不支持不連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)；版本2默認時不接受版本1的更新信息等等[4]。根據(jù)這些特性，本次設(shè)計的理念是想辦法解決這些問題，使這些功能能夠?qū)崿F(xiàn)。實驗設(shè)計拓撲：根據(jù)實驗需解決的問題，RIPv1與RIPv2之間路由選擇的解決方案如圖2所示。實驗設(shè)計要點：⑴掌握RIPv1和RIPv2的基本配置。⑵掌握如何讓RIPv1和RIPv2兼容。在屬于RIPv2網(wǎng)絡(luò)并連接RIPv1網(wǎng)絡(luò)的接口上執(zhí)行命令，可以使得RIPv2網(wǎng)絡(luò)接收版本1的路由信息，從而實現(xiàn)RIPv1和RIPv2網(wǎng)絡(luò)的兼容。實驗需達到的效果：希望通過兩個實驗設(shè)計的全過程讓學(xué)生更加熟悉RIPv1和RIPv2的差異性和統(tǒng)一性，在今后路由協(xié)議的運用中做到游刃有余。實驗主要涉及協(xié)議：路由信息協(xié)議是一種使用最廣泛的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，是在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上使用的路由協(xié)議(在少數(shù)情形下,也可以用于連接到因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò))，它可以通過不斷地交換信息讓路由器動態(tài)地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)連接的變化，這些信息包括每個路由器可以到達哪些網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)有多遠等[5]。RIP是由“網(wǎng)關(guān)信息協(xié)議”發(fā)展過來的，可以說網(wǎng)關(guān)信息協(xié)議是RIP的最早版本。后來的一個版本才被命名為“路由信息協(xié)議”，是Xerox網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議簇的一部分[6]。

2.2OSPF協(xié)議相關(guān)實驗設(shè)計本次實驗設(shè)計思路及背景：OSPF協(xié)議是一個鏈路狀態(tài)協(xié)議，其分層次的概念深受許多企業(yè)的青睞，在許多企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、校園網(wǎng)絡(luò)中OSPF都是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃師優(yōu)先考慮使用的路由協(xié)議?；谠搮f(xié)議使用的廣泛性和實用性，就有了本次實驗設(shè)計的構(gòu)想。實驗設(shè)計拓撲如圖3所示。實驗設(shè)計要點：希望學(xué)生深刻理解區(qū)域的概念。OSPF提出了“區(qū)域”的概念，一個網(wǎng)絡(luò)可以由單一區(qū)域或者多個區(qū)域組成。其中一個特別的區(qū)域被稱為骨干區(qū)域，該區(qū)域是整個OSPF網(wǎng)絡(luò)的核心區(qū)域，并且所有其他的區(qū)域都與之直接連接[7]。⑴掌握OSPF基本配置。⑵理解DR和BDR的選舉過程并控制選舉。同一個廣播域的路由器或者一個點對點連接的兩端的路由器，在發(fā)現(xiàn)彼此的時候，建立鄰接[8]。OSPF協(xié)議同時使用單播和組播來發(fā)送Hello包和鏈路狀態(tài)更新，使用的組播地址為224.0.0.5和224.0.0.6。與RIP和BGP不同的是，OSPF協(xié)議不使用TCP或者UDP協(xié)議而是承載在IP協(xié)議之上，IP協(xié)議號為89，工作在OSI模型的傳輸層[9]。⑶多路訪問網(wǎng)絡(luò)以及非廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)的路由器會選舉指定路由器（DR）和備份指定路由器（BDR），DR和BDR作為網(wǎng)絡(luò)的中心負責(zé)路由器之間的信息交換從而降低了網(wǎng)絡(luò)中的信息流量。OSPF協(xié)議同時使用單播和組播來發(fā)送Hello包和鏈路狀態(tài)更新，使用的組播地址為224.0.0.5和224.0.0.6[10]。

3實驗結(jié)果歸納及問題分析

3.1設(shè)計結(jié)果歸納本次設(shè)計實現(xiàn)了兩方面的功能，一方面是教師編寫基于PacketTracer的路由器配置的測試題目，設(shè)置分值，設(shè)置測試時間及管理密碼等，并且可以跟蹤檢查學(xué)生對于路由器配置的掌握程度，方便輔導(dǎo)學(xué)生；另一方面，學(xué)生通過這樣的測試系統(tǒng)可以在做題的過程中了解自己配置的進程，還可以一邊配置，一邊檢查，方便自測，查找配置缺陷、網(wǎng)絡(luò)連通障礙等等。盡管在時間以及操作上對考生做了限制，采用PacketTracer來進行實驗反倒能加快學(xué)生對知識的掌握速度，避免了將很多時間浪費在物理硬件設(shè)備的連接和調(diào)試上。

3.2設(shè)計中所遇問題分析本次設(shè)計中主要做的就是展現(xiàn)PacketTracer相對于其他網(wǎng)絡(luò)模擬器的優(yōu)勢方面，從而為將PacketTracer應(yīng)用于計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程的教學(xué)做適當(dāng)?shù)匿亯|。系統(tǒng)設(shè)計還存在欠缺，有很多模塊操作還不夠人性化，對很多錯誤信息的處理還不夠全面。所開發(fā)的PacketTracer軟件也有一定的限制，比如說在實現(xiàn)控制列表方面，不能夠使用自反控制列表等。

4結(jié)束語

篇6

法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁學(xué)中的一個重要內(nèi)容，在物理教材中，通過用條形磁鐵插入、拔出串接了靈敏電流表的閉合線圈定性實驗，分析插拔磁鐵的快慢與靈敏電流表指針擺動的幅度關(guān)系，得出“閉合線路內(nèi)，磁通量的變化率越大，線圈的匝數(shù)越多，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也就越大”的結(jié)論．在此定性實驗的基礎(chǔ)上，教材中直接引出了法拉第電磁感應(yīng)定律．顯然，上述方法省略了“E與n、ΔΦ/Δt成正比關(guān)系:E=nΔΦ/Δt，E:感應(yīng)電動勢(V)，n:感應(yīng)線圈匝數(shù)，ΔΦ/Δt:磁通量的變化率”這一量化結(jié)論的實驗研究過程．由于采用手動操作改變ΔΦ/Δt，并且靈敏電流表的指針是瞬時晃動的，實驗操作、觀察都存在一定的局限．本文用充磁器和可拆交流演示變壓器分別設(shè)計并實現(xiàn)電磁感應(yīng)的定性和定量實驗．充磁器結(jié)構(gòu)簡單，重量輕、操作方便，在物理實驗室中主要是為給條形磁鐵充磁，也可為U形磁鐵充磁，是學(xué)校實驗室中必備的器材，一種器材多種用途，它產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度比一般永久式磁鐵高許多，因此，可以用來定性地演示許多電磁學(xué)實驗，它是定性實驗電磁感應(yīng)較好的方法．常見的定性實驗不能進行進一步的探究．利用可拆交流演示變壓器可以定量進行試驗研究，通過反復(fù)實踐，設(shè)計出了驗證法拉第電磁感應(yīng)定律的創(chuàng)新實驗方法．

1用充磁器實現(xiàn)電磁感應(yīng)實驗設(shè)計

1．1充磁器

充磁器是一種快速飽和充磁設(shè)備，是一種多種用途器材，它的作用就是給磁鐵上磁，磁鐵在剛生產(chǎn)出來，并不具備磁性，必須通過充磁器充磁后才能帶磁．充磁器示意圖如圖1所示，由于充磁器結(jié)構(gòu)上的原因，每次實驗通電時間一般不超過幾秒鐘，否則，升溫過快會損壞充磁器．

1．2用充磁器定性的演示法

拉第電磁感應(yīng)定律(1)將合適的U形軟鐵棒套上事先繞上兩組不同匝數(shù)線圈的紙筒，線圈匝數(shù)分別為n1和n2(n2＞n1)，然后插入充磁孔內(nèi)固定，如圖2所示，接通充磁器電源，可見連在匝數(shù)線圈為n2上的演示電表V2指針擺幅大些，說明感應(yīng)電動勢和線圈匝數(shù)n成正比關(guān)系E∝n．(2)將合適軟鐵棒放入充磁孔內(nèi)，讓連有演示電表V1(或V2)的線圈n1(或n2)分別快速、慢速穿入軟鐵棒，可見演示電表指針擺動幅度大些、小些，說明感應(yīng)電動勢與閉合線圈內(nèi)磁通量的變化率成正比關(guān)系E∝ΔΦ/Δt．

2用可拆交流演示變壓器設(shè)計電磁感應(yīng)實驗

2．1實驗原理與實驗設(shè)計

根據(jù)變壓器的工作原理，當(dāng)交流電通過原線圈n1時，閉合鐵芯中將產(chǎn)生峰值穩(wěn)定交流變化的磁通量變化率ΔΦ/Δt．如果水平移動變壓器上端的橫鐵軛，鐵芯不再完全閉合，一部分磁感線外泄，使鐵芯中的ΔΦ/Δt變小，如圖3所示．按照上述操作，可改變ΔΦ/Δt的大?。舫閯訖M鐵軛到某一固定位置不動，此時的ΔΦ/Δt比較穩(wěn)定．

2．2實驗過程的實現(xiàn)

為了操作方便，將副線圈放在右手側(cè)，同時在實驗中注意安全，勿用身體接觸原線圈中的交流電，實驗過程如下:

2．2．1定性探究感應(yīng)電動勢E與磁通量變化率ΔΦ/Δt之間的關(guān)系如圖3所示，將多用表V調(diào)至交流電壓10V檔，與4．5V小燈泡并聯(lián)，串接到副線圈n2，原線圈n1接入交流220V．當(dāng)橫鐵軛完全閉合在鐵芯上時，多用表電壓檔測出副線圈中產(chǎn)生4．5V的感應(yīng)電壓．將橫鐵軛從原線圈端向左緩慢地水平移動，4．5V小燈泡逐漸變暗，當(dāng)橫鐵軛移動離鐵芯約4mm時，觀察電壓讀數(shù)降到3V左右．利用上述直觀的現(xiàn)象，通過思考該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因并進行分析驗證，可以得出結(jié)論:感應(yīng)電動勢E與橫鐵軛的水平移動有關(guān)，橫鐵軛的移動快慢不同，使磁通量變化快慢不同，產(chǎn)生的電動勢大小也不同．磁通量變化快慢類比于速度變化快慢，用ΔΦ/Δt表示，電動勢大小與ΔΦ/Δt有關(guān)，ΔΦ/Δt越小(大)，E越小(大)．

2．2．2定量探究感應(yīng)電動勢E與匝數(shù)n的正比關(guān)系去掉副線圈，換上長導(dǎo)線纏繞在鐵芯上替代副線圈，將導(dǎo)線兩端與小燈泡串接成閉合線路，并將多用表與小燈泡并聯(lián)．將橫鐵軛開口距離調(diào)至約4mm后固定不變，開始纏繞導(dǎo)線，由于在n2鐵芯上下位置不同，ΔΦ/Δt略有差異，所以選擇在n2鐵芯下部的同一位置附近纏繞導(dǎo)線，隨著纏繞在鐵芯上的線圈匝數(shù)增多，可觀察到小燈泡從不亮到亮的變化過程:在線圈繞到第6匝時，小燈泡微微發(fā)光;當(dāng)線圈繞到25匝左右時，小燈泡已經(jīng)比較亮了．在繞線過程中，觀察多用表上交流電壓讀數(shù)，發(fā)現(xiàn)每多繞一匝導(dǎo)線，感應(yīng)電動勢約增大0．1V，可得出感應(yīng)電動勢E與匝數(shù)n的定量關(guān)系．同時觀察到:從鐵芯上逐漸解開纏繞的導(dǎo)線到第4匝時，小燈泡仍微微發(fā)光，而在纏繞到第4匝時，小燈泡卻并不發(fā)光，說明有自感作用．通過上述實驗，進一步進行分析探究:假設(shè)每一匝線圈內(nèi)的磁通量的變化率為ΔΦ1/Δt，對應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1，則每多繞一匝線圈，ΔΦ/Δt就增大一個單位ΔΦ1/Δt，線路中感應(yīng)電動勢也增大一個E1，由此得出量化的結(jié)論:電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟磁通量的變化率成正比．即E∝ΔΦ/Δt，E=kΔΦ/Δt(1)若E、ΔФ、Δt均取國際單位，上式中k=1，由此得出E=ΔΦ/Δt(2)若閉合電路有n匝線圈，則E=nΔΦ/Δt(3)

3結(jié)束語

篇7

一、教材資源的再開發(fā)，是優(yōu)化實驗設(shè)計的基礎(chǔ)

優(yōu)化實驗設(shè)計是在傳統(tǒng)實驗基礎(chǔ)上的延續(xù)和發(fā)展，需要學(xué)生自己探索實驗方法，選擇實驗器材和藥品，評估實驗成敗，這對提高學(xué)生的實驗技能和素質(zhì)，培養(yǎng)獨立探索精神和分析問題、解決問題的能力無疑是有益的。

通過優(yōu)化實驗方案設(shè)計，讓學(xué)生體驗創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)的樂趣，使思維受阻的學(xué)生豁然開朗，并激起思維的共鳴，提高學(xué)生思維的發(fā)散性。從調(diào)查結(jié)果中得出，優(yōu)化化學(xué)實驗?zāi)茏プW(xué)生的心弦，設(shè)立疑問、激發(fā)興趣，可使學(xué)生以積極的態(tài)度、振奮的狀態(tài)投入到化學(xué)的學(xué)習(xí)中。

二、準(zhǔn)確運用知識遷移，是優(yōu)化實驗設(shè)計的途徑

小到知識點之間，大到整個章節(jié)，關(guān)鍵是教師怎樣利用學(xué)生已掌握的知識，去搭橋開路。在進行知識遷移發(fā)散過程中，應(yīng)遵循由已知到未知，由具體到抽象的原則，注意培養(yǎng)學(xué)生運用已有知識，促進知識的遷移，要從學(xué)生實際出發(fā)，合理安排聯(lián)系。無數(shù)成功的實踐告訴我們，聯(lián)系學(xué)生以前或正在學(xué)習(xí)的其他學(xué)科知識，能使學(xué)生反應(yīng)更快，教學(xué)效益更好。

以點帶面，用一個實驗設(shè)計帶動了許多知識的綜合鞏固應(yīng)用，涉及知識面較廣，包括酸的性質(zhì)、二氧化碳的性質(zhì)、質(zhì)量守恒定律及壓強等相關(guān)的物理知識，設(shè)計出許多精彩的實驗方案。通過學(xué)生的自主思考，主動探索，就能順利地實現(xiàn)知識的遷移，并設(shè)計出較優(yōu)的實驗方案，充分促進知識、能力、思想三方面的和諧發(fā)展。

三、運用問題生成設(shè)計情境，是優(yōu)化實驗設(shè)計的核心

在化學(xué)實驗設(shè)計中，要合理設(shè)置、引導(dǎo)學(xué)生提出核心問題，牢牢把握核心問題，把它作為貫穿實驗的思維主線，圍繞它進行猜想和假設(shè)、實驗和分析，達到實驗最優(yōu)化的目的。

學(xué)生在自主探索的基礎(chǔ)上，發(fā)表自己的見解，個體學(xué)識與智慧為整個集體所共享，經(jīng)過與其他學(xué)生的交流、修正，使實驗設(shè)計達到最優(yōu)化，也使學(xué)生體會到成功的喜悅。

四、重視對實驗異常的再探索，是優(yōu)化實驗設(shè)計的提升

有些實驗會出現(xiàn)預(yù)料之外的現(xiàn)象，此現(xiàn)象往往包含學(xué)生還沒有認識的事物規(guī)律，我們可以抓住這些難得機會，追根溯源獲得突破。

實驗異?，F(xiàn)象的探索孕育著創(chuàng)新，也孕育著優(yōu)化實驗的機遇。學(xué)生在獲得化學(xué)知識和技能的同時，不僅能體驗探究的樂趣，還能有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實驗探究能力。

五、實驗報告的科學(xué)準(zhǔn)確，是優(yōu)化實驗設(shè)計的體現(xiàn)

篇8

【關(guān)鍵詞】實驗 設(shè)計能力 培養(yǎng)

近幾年新課程標(biāo)準(zhǔn)中，注重了實驗原理、實驗步驟乃至整個實驗方案(包括原理、裝置、器材選擇、實驗步驟和數(shù)據(jù)處理等)的設(shè)計。設(shè)計性實驗是在一些特定的要求和條件下，自行設(shè)計和實驗，靈活運用知識和技能，進行的創(chuàng)新性思維和實踐活動。設(shè)計性實驗?zāi)苋媾囵B(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力、收集和處理信息的能力、分析和解決問題的能力、語言文字表達能力以及團結(jié)協(xié)作的能力。因此以設(shè)計性實驗為載體，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力是一條重要途徑。這給我們物理教師如何進行物理實驗教學(xué)提出了一個新的課題。

一、重視基礎(chǔ)——創(chuàng)新之源

創(chuàng)新之根源在于基礎(chǔ)，而扎實的基礎(chǔ)不僅來源于牢固的知識基礎(chǔ)，更來源于知識所體現(xiàn)的基本研究方法和思考方法，這些都為我們創(chuàng)造性地進行實驗設(shè)計提供了堅實的理論基礎(chǔ)。抓好課本上基本的學(xué)生實驗和演示實驗的教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計能力的重要基礎(chǔ)。

例：有兩杯不同的液體，現(xiàn)提供以下器材：（1）托盤天平；（2）彈簧測力計；（3）兩個質(zhì)量和形狀完全相同的燒杯；（4）拴著細線的物塊（密度大于這兩種液體）；（5）刻度尺。請你用兩種方法比較它們密度的大小，要求寫出：所選用器材的序號，并簡要說明比較的方法。

分析：本題涉及實驗原理的確定、實驗器材的選擇、實驗方法的設(shè)計與表達，注重學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?，有一定的開放性。本題可以從密度、浮力等知識入手進行解答。

用相同體積比質(zhì)量的方法，來判斷密度大小。相同體積的判斷上，可用刻度尺測量，質(zhì)量的比較用天平，此方法實質(zhì)是探究密度概念的實驗的遷移。

用浮力的知識比視重的方法，分別測出物體浸沒在兩種不同液體中時彈簧測力計的示數(shù)，因為液體密度越大，物體受到的浮力也越大，視重就越小，所以視重小的液體密度大。此種方法實質(zhì)上是浮力中稱重法的一個具體應(yīng)用。

因此，我們必須重視基本實驗的教學(xué)，教學(xué)中要特別引導(dǎo)學(xué)生認真領(lǐng)會各類實驗的設(shè)計思想和認真掌握基本實驗技能的運用，同時還要注意實驗方法的拓展，培養(yǎng)實驗中的發(fā)散性思維，達到舉一反三，觸類旁通的目的。

二、重視實驗問題設(shè)計，有的放矢——創(chuàng)新之法

新教材在演示實驗和學(xué)生實驗中提出的讓學(xué)生獨立思考的問題更多，這些問題大多要親自設(shè)計和動手實驗才能解答。由于設(shè)計性實驗具有相當(dāng)?shù)碾y度，學(xué)生在完成中由于認知水平的限制通常會卡殼。因此，教師不能把“充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性”理解為“完全放縱”，而應(yīng)充分理解學(xué)生有限的認知水平和知識遷移能力，有的放矢地給予必要的啟發(fā)和點化。同時，要鼓勵學(xué)生大膽實踐，允許學(xué)生在實驗中走彎路，犯錯誤，但老師要及時予以指出和糾正，只有這樣，學(xué)生的實驗設(shè)計能力才能穩(wěn)步提高。

有的放矢作為一種創(chuàng)新思考方法是指思考一個較復(fù)雜的問題時，在掌握了一定的有關(guān)情況之后，首先應(yīng)當(dāng)弄清，需要緊緊盯住和瞄準(zhǔn)的目標(biāo)是什么？在設(shè)計實驗中，這個目標(biāo)就是實驗?zāi)康摹Ｋ梢砸l(fā)我們的定向思維，在實驗?zāi)康牡囊I(lǐng)下，根據(jù)題目的要求和給出的條件，運用儲備知識和科學(xué)思維方法，分析相關(guān)物理情景，精心構(gòu)思實驗原理，確定需要測量的物理量，安排實驗方案和實驗操作程序，最后進行實驗數(shù)據(jù)記錄和處理實驗數(shù)據(jù)。

例：探究不同物質(zhì)的吸熱能力是否相同的實驗設(shè)計時，如果教師不給以恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，學(xué)生很難自主完成實驗設(shè)計。實際教學(xué)中可設(shè)置以下幾個問題逐層分析，化解難點。

（1）物質(zhì)的吸熱能力強弱通過哪些物理量的變化反映出來？

（2）物質(zhì)吸熱多少與哪些因素有關(guān)？

（3）物質(zhì)的吸熱能力與溫度的變化及其質(zhì)量的大小等因素都有關(guān)，因此要研究物質(zhì)的吸熱能力與物質(zhì)的種類是否有關(guān)時，要采用什么方法？怎樣實現(xiàn)這些方法？

通過以上問題的分析，使學(xué)生認識到比較物質(zhì)的吸熱能力強弱，實質(zhì)上只需要用相同規(guī)格的加熱器材，加熱相同質(zhì)量的不同物質(zhì)，升高相同的溫度，比較加熱時間的長短即可比較吸熱能力的強弱，根據(jù)這些條件學(xué)生即可自行選擇實驗器材，設(shè)計實驗表格需要記錄哪些數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計并完成實驗。

三、重視課外小實驗、小制作和小發(fā)明活動

開展課外小實驗、小制作、小發(fā)明活動，是培養(yǎng)和提高學(xué)生實驗設(shè)計能力的延續(xù)和補充。要想真正提高設(shè)計性實驗的教學(xué)效果，僅在課堂內(nèi)是不夠的，還必須輔之以生動活潑的課外小實驗、小制作和小發(fā)明活動，才能達到最佳效果。如在學(xué)了“光的色散”一節(jié)知識后，可以增設(shè)“室內(nèi)彩虹的形成”這一課外小實驗。學(xué)了磁場后，可增設(shè)“指南針制作”這一課外小制作等。因為在這些活動中，學(xué)生的手腳充分解放，思維充分活躍，更有利于充分發(fā)揮學(xué)生的潛能，激發(fā)靈感，實驗技能不知不覺中得到充分地開發(fā)和提高。

雖然教科書中課外小實驗和小制作，豐富了學(xué)生的課外實驗活動，但僅有書上的這些還不夠，教師在教學(xué)中還應(yīng)當(dāng)適時的補充一些。如主要利用礦泉水瓶借助其他輔助材料，可自行設(shè)計完成哪些實驗，說明了哪些物理原理。學(xué)生通過查閱資料，動腦思考，設(shè)計出幾十種實驗方案，涉及到力、熱、光等的許多知識點。通過類似的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦、勤于思考的好習(xí)慣，并且在實驗中，還培養(yǎng)了學(xué)生觀察、分析、整理、概括等能力。

四、重視科學(xué)調(diào)查

加強實驗設(shè)計能力教學(xué)，是素質(zhì)教育的一個方面。設(shè)計一些只知實驗?zāi)康牟恢獙嶒灲Y(jié)論的設(shè)計性實驗，讓學(xué)生獨立設(shè)計實驗方案，獨立實驗和獨立撰寫實驗報告并獨立得出實驗結(jié)論，將使學(xué)生克服對老師過分依賴的習(xí)慣，以及提高學(xué)生對物理規(guī)律的理解和運用能力，能提高學(xué)生獨立創(chuàng)造能力和實際動手操作能力。不僅有利于物理思想和物理方法的形成，同時會養(yǎng)成科學(xué)而嚴謹?shù)乃季S習(xí)慣，激發(fā)探索自然規(guī)律的熱情。這可以通過分階段、有組織、有計劃、有目的地學(xué)生科學(xué)調(diào)查來得以實現(xiàn)。如在學(xué)習(xí)光的反射時，課后可布置學(xué)生對城市建設(shè)中的光污染現(xiàn)象進行調(diào)查，調(diào)查玻璃幕墻給居民的生活帶來哪些不便或危害？如何預(yù)防光污染？提出哪些合理化建議？

科學(xué)調(diào)查活動要求做到以下幾點：

（1）成立若干課外活動興趣小組，小組中的每一個成員都有明確的分工。

（2）教師要經(jīng)常性地指導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生如何完成自己的任務(wù)。

（3）將教材中設(shè)置的和教師自己補充的小實驗和小制作內(nèi)容，按教材知識的編排特點分階段以各小組為單位有計劃地組織實施，要求學(xué)生在課外獨立設(shè)計、獨立操作、獨立完成實驗報告或產(chǎn)品更新?lián)Q代制作。

篇9

一、化學(xué)實驗競賽促進本科生專業(yè)知識水平的提高

作為藥學(xué)專業(yè)本科三年級學(xué)生，“四大化學(xué)實驗”基礎(chǔ)知識是必須要掌握的內(nèi)容。結(jié)合學(xué)生專業(yè)背景知識，設(shè)計的參賽項目是“金銀花中綠原酸的提取和分析”，其中提取溶劑的選擇和標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制等方面均需要有機化學(xué)和分析化學(xué)相關(guān)知識。在實驗前期的準(zhǔn)備階段，參賽學(xué)生通過翻閱文獻和相關(guān)書籍，再一次地回顧了在大學(xué)本科低年級已經(jīng)學(xué)過的基礎(chǔ)化學(xué)知識。除了鞏固基礎(chǔ)知識，在分析過程中，學(xué)生還學(xué)會了應(yīng)用儀器分析兩大重要的色譜分析方法———“薄層層析法”和“高效液相色譜法”對綠原酸進行定性定量分析，理解了它們的原理及使用方法，而反復(fù)多次的儀器操作又能夠促進學(xué)生掌握儀器分析的理論知識。我們組的參賽作品屬于綜合實驗方向，所謂“綜合”是指取消二級學(xué)科專業(yè)界限，在化學(xué)一級學(xué)科層面上建立的全新的內(nèi)容交叉、技術(shù)綜合型實驗項目，要將跨專業(yè)的基本理論、基本實驗技能融會貫通在一個實驗中。實驗項目的創(chuàng)新點之一就是以中藥材金銀花作為實驗樣本，對其中的主要活性成分之一綠原酸進行定性識別和定量分析，融合了有機化學(xué)、分析化學(xué)、生物化學(xué)、藥物化學(xué)、藥物分析學(xué)、生藥學(xué)等多個二級學(xué)科內(nèi)容，初步涉及中藥的提取、分離、分析知識，學(xué)生因此提前接觸了藥物分析、中藥分析、天然藥物化學(xué)等藥學(xué)專業(yè)知識，了解了藥物的質(zhì)量分析和質(zhì)量控制途徑和方法，提高了學(xué)生的專業(yè)知識水平，有利于對本科高年級藥學(xué)專業(yè)科目的學(xué)習(xí)。

二、化學(xué)實驗競賽促進本科生實驗?zāi)芰Φ奶岣?/p>

在化學(xué)實驗競賽中，我們在化學(xué)實驗技能、化學(xué)計算、實驗設(shè)計、實驗操作、實驗現(xiàn)象的觀察和記錄、儀器使用和數(shù)據(jù)采集及其分析處理、實驗報告、圖譜解析等多個方面分析和解決問題的能力得到了進一步的鍛煉和提高。雖然平時的實驗課程對此也有一定的訓(xùn)練作用，但實驗設(shè)計競賽的自主性、開放性、綜合性更強，需要我們?nèi)炭刂茖嶒?，此外還能夠獲得專家和老師專業(yè)的指導(dǎo)，對實驗過程順利進行有著極大的促進作用。

（一）化學(xué)實驗競賽促進本科生實驗設(shè)計能力的提高

在確定實驗課題之后、正式開展實驗工作之前，需要緊密結(jié)合專業(yè)知識和統(tǒng)計學(xué)知識，進行大量文獻綜述和必要的預(yù)實驗，從而制訂出完善的實驗設(shè)計方案。在文獻檢索方面，學(xué)生通過查閱中國藥典、中藥提取分析方向的資料以及大量有關(guān)金銀花中綠原酸的實驗研究，以藥典的檢測方法為主，輔以在預(yù)實驗中已驗證行之有效的實驗條件，在老師的指導(dǎo)下，制訂出了提取分析金銀花中綠原酸的初步方案。因為以往化學(xué)實驗課程中，大部分的實驗都有固定的方案和實驗步驟，使學(xué)生無法從實驗參考書籍上找到對應(yīng)的實驗方案，從源頭上杜絕了學(xué)生懶于設(shè)計實驗這類問題的發(fā)生，使學(xué)生主動思考。在不斷修改實驗設(shè)計方案過程中，學(xué)生的設(shè)計實驗?zāi)芰Φ玫藉憻捄吞嵘?/p>

（二）化學(xué)實驗競賽促進本科生實驗操作能力的提高

實驗操作能力是化學(xué)類學(xué)生必備的基本實驗技能之一，而目前存在一部分學(xué)生的實際操作能力不足的現(xiàn)狀，因操作失誤而產(chǎn)生的實驗事故也時有發(fā)生。大學(xué)生重理論輕實踐和學(xué)校對實驗室建設(shè)的管理與重視不夠是在校大學(xué)生實驗操作能力差的主要原因之一。想要改變這一現(xiàn)狀，首先學(xué)生自己必須端正態(tài)度，從思想上重視起來，努力提高實驗操作能力。在我們整個實驗階段，也發(fā)現(xiàn)了一些操作問題。例如定容過程中膠頭滴管需要垂直伸入并貼緊容量瓶頸而不是懸垂滴定，在移液過程中取液要控制在液面以下1cm處。這些雖然都是簡單的實驗步驟，但學(xué)生出現(xiàn)了細節(jié)上的錯誤。而在實驗競賽中，團隊在一起進行實驗，錯誤就會顯現(xiàn)出來，學(xué)生因此認識到錯誤并及時改正。除了糾正基本操作問題，學(xué)生還學(xué)會了薄層板和高效液相色譜儀的使用，這本來是在本科高年級才會接觸到的實驗操作，因為參加實驗競賽的緣故，學(xué)生提前接觸并自學(xué)掌握，比同年級其他同學(xué)學(xué)到了更多的知識。

（三）化學(xué)實驗競賽促進本科生實驗分析能力的提高

實驗過程中經(jīng)常會出現(xiàn)突發(fā)性問題，想要解決這些問題首先就得學(xué)會分析。在平時的實驗課上，實驗老師會幫忙分析原因，找出對策，以至于部分學(xué)生產(chǎn)生了依賴性，不懂得自己查閱資料進行摸索和驗證。實驗競賽雖然也有老師指導(dǎo)，但細節(jié)上的問題還是需要自己去處理。我們組在做薄層層析法定性識別綠原酸的實驗過程中，出現(xiàn)了按照文獻上的條件操作，但薄層板上沒有斑點的問題，在查閱資料之后，經(jīng)歷了換用展開劑和提高標(biāo)準(zhǔn)液、提取液濃度的不斷嘗試，最終成功地完成了薄層層析。實驗數(shù)據(jù)分析處理能力也相當(dāng)重要，在獲取化學(xué)實驗數(shù)據(jù)之后，處理實驗數(shù)據(jù)是實驗的必要環(huán)節(jié)，快速而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)處理對獲得有益的實驗結(jié)論非常重要。而在這其中，計算機發(fā)揮著特別的作用，Origin是化學(xué)實驗數(shù)據(jù)處理以及科學(xué)繪圖軟件的較好選擇。綠原酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合，高效液相色譜圖的重現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)系列綠原酸溶液高效液相三維圖像的繪制，無一不需要Origin的輔助。不同于以往的簡單計算，復(fù)雜樣本分析實驗中的數(shù)據(jù)往往龐大而繁雜，只有借助專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件才能得到精確的結(jié)果，加上實驗競賽的要求比一般實驗高，我們利用Origin進行難度更大的計算處理，使得學(xué)生的數(shù)據(jù)處理水平有了進一步的提升。

三、化學(xué)實驗競賽促進本科生思維和創(chuàng)新能力的提高

現(xiàn)在很多學(xué)生在做實驗的時候，只會一味地按照課本上或老師給定的方案進行實驗，不善于對實驗現(xiàn)象進行思考和深究，這也是阻礙學(xué)生提高學(xué)習(xí)水平的因素之一。而究其原因，是因為學(xué)生沒有形成良好的思維能力。思維能力并非與生俱來，需要后天的訓(xùn)練才能養(yǎng)成。在沒有真正意義上獨立完成一個實驗之前，學(xué)生做實驗往往思路不清晰，知其然，而不知其所以然，僅僅是按照既定方案操作，也不會進行反思。但當(dāng)學(xué)生自主操作整個實驗時，各種問題就會迎面而來，總體的實驗步驟順序，條件改變與實驗結(jié)果之間的因果關(guān)系，這些問題以往不需要學(xué)生考慮，是老師的問題?，F(xiàn)在學(xué)生改變了這種僥幸心理，自己反復(fù)探索實驗條件，才得到了最終實驗方案，整個實驗流程條理清晰，體現(xiàn)了從藥材—提取—TCL鑒定—HPLC定量分析的一個完整的分析過程。通過設(shè)計整個實驗方案，可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯性、思辨性，以及發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思維方式。

四、結(jié)語

篇10

1．1試件尺寸的選擇

混凝土是由粗細骨料、膠凝材料、水、外加劑及摻和料組成的人造混合材料。由于混凝土材料的特殊性，研究其在強沖擊荷載作用下的動態(tài)力學(xué)性能通常采用大直徑SHPB實驗裝置。本試驗采用安徽理工大學(xué)Φ74mm直椎變截面SHPB。通過查找相關(guān)文獻，利用大直徑SHPB實驗裝置研究材料的動態(tài)力學(xué)性能，試件的長徑比宜為L／D＝0．4～1［3－4］。本實驗選用試件尺寸為Φ74mm×37mm。

1．2模具的設(shè)計與制作

由于混凝土拌合物狀態(tài)的可塑性，硬化后強度繼續(xù)發(fā)展。通過查找相關(guān)文獻，利用Φ75mmSHPB試驗裝置進行混凝土力學(xué)性能研究試件的制作采用鉆機取芯的方法，要求鉆頭的尺寸和試件尺寸一致，成本較高。為保證試件尺寸的統(tǒng)一，自行設(shè)計兩片式定型組合鋼模。

2低溫混凝土配比設(shè)計

低溫混凝土的力學(xué)性能與常溫混凝土相比有很大的不同，其性能受很多因素的影響，主要有原材料的物理性質(zhì)（如水泥的品種、骨料的種類、級配等）、配合比、含水量、養(yǎng)護條件等?？紤]到低溫混凝土材料實驗的統(tǒng)一性，進行了C30、C40、C50三個強度不同強度等級，4個低溫養(yǎng)護條件的混凝土配合比設(shè)計。

2．1原材料的基本物理性質(zhì)

該試驗拌制混凝土所用材料有水泥、砂、石、水和早強型防凍劑。其中水泥采用淮南市八公山水泥廠的42．5級P．O；砂：河砂，細度模數(shù)為2．7，顆粒級配良好，含水為5．5％；粗骨料：人工碎石（瓜子片）（公稱粒徑5～15mm，連續(xù)級配），含水1％；水：自來水；外加劑：CN－3早強型防凍劑（其摻量以水泥質(zhì)量的百分比計算）。以上材料質(zhì)量均符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2．2配合比設(shè)計

分別進行了C30、C40、50三個強度等級混凝土的配合比設(shè)計。混凝土的拌合物狀態(tài)的和易性及其強度均符合設(shè)計要求。按確定的配合比稱量材料，其中材料的計量誤差均符合有關(guān)規(guī)定，機械攪拌，裝入設(shè)計模具，確?；炷恋娜肽囟?，機械振搗密實，制作試塊。

3試塊制作與低溫養(yǎng)護制度

混凝土的低溫養(yǎng)護條件有恒負溫養(yǎng)護和變負溫養(yǎng)護。根據(jù)現(xiàn)有實驗室條件，選擇了標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護（標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護箱）和恒負溫養(yǎng)護（其中養(yǎng)護溫度有0℃、－5℃、－10℃和－15℃?；炷猎噳K制作成型后，低溫養(yǎng)護24h后拆模，然后放入恒溫恒濕養(yǎng)護箱進行負溫養(yǎng)護，其中低溫箱的溫度控制為－30℃～＋30℃，溫度測試精度為±1℃。養(yǎng)護至規(guī)定齡期。把試件取出用電動打磨機進行兩端面的打磨（確保試塊兩端面的平整，使試塊兩端面的不平整度控制在0．02mm以內(nèi)）。然后繼續(xù)放入相應(yīng)低溫養(yǎng)護箱養(yǎng)護24h后取出進行沖擊實驗。

4沖擊實驗設(shè)計