實驗設計論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇實驗設計論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

“血型鑒定”是初中生物“人體生命活動的能量供給”一節(jié)的模擬實驗?？梢宰寣W生體驗血型的鑒定過程，理解血液鑒定及輸血的原理。教材建議使用的化學藥品價格較高，很多學校的生物實驗室中未必都能有購置，同時，其中有幾種有毒性，學生實驗過程中存在安全隱患。陳樂東老師對實驗做了改進，建議用硫酸鎂、碳酸鈉、氫氧化鈉和氫氧化鈣沉淀模擬血液凝集。通過產生沉淀來模擬凝集，初中一年級學生對化學知識的了解有限，并不能很好地理解血型鑒定的原理及輸血原則。從經濟性和效果方面考慮，本實驗用墨水來做，也可以收到較好的教學效果。

二、材料準備

1.三種不同顏色的墨水，分別是：紅色、純藍、墨汁（可適當稀釋）。2.試劑瓶6個，一個裝紅墨水，標明“A標準血清”，另一個裝純藍墨水，標明“B標準血清”；其余四個分別裝紅墨水、純藍墨水、墨汁和清水，模擬四種待測血液樣品，在試劑瓶上標明甲、乙、丙、丁。3.載玻片4個，在左右兩邊的邊緣分別用記號筆標明A和B（與醫(yī)院中血型鑒定方法一致）。

三、實驗原理

用紅墨水代表A型血樣；用純藍墨水代表B型血樣；墨汁代表AB型血樣；清水代表O型血樣。四種樣品在滴加紅、藍墨水代表的A、B兩種標準血清時，會有不同的顏色變化，用變色與否代表凝集反應，如下表：

四、模擬實驗過程

1.取4張載玻片，均在標明A的位置上方滴加1滴紅墨水（A標準血清），在標明B的位置上方滴加純藍墨水（B標準血清）。2.在每張載玻片上滴加一種待測樣品，A、B標準血清中各加1滴。3.觀察是否變色，將結果記錄在下表中，在括號內注明血型：

五、討論

篇(2)

一、實驗原型及不足

1.實驗原型實驗裝置如圖1。利用熱得快分別給質量相同、初溫相同的水與食用油加熱相同時間（或升高相同溫度）。在相同時間內，由于食用油溫度升得高些，如果要升高相同的溫度，加熱水用的時間應延長。2.不足之處本實驗用熱得快做熱源，由于它的功率較大、溫度升高過快，很難把握，有一定的危險性。教材中的實驗裝置還有兩個嚴重的缺陷，一是熱得快放置方法不正確，液體沒有蓋住熱得快的發(fā)熱部分，導致熱得快易損壞；二是由于等質量的水和油相比，油的體積大于水的體積，在油中的熱得快被浸的體積多些，導致兩種液體受熱不一致，數(shù)據(jù)難以令人信服。而且教材上的實驗能見度不高，讀取溫度數(shù)據(jù)困難。

二、實驗創(chuàng)新與改進

1.將新型硅膠加熱器固定在容器底部，使得加熱均勻、精度高，實現(xiàn)量化實驗，極易控制。如圖2。教學視點2.使用溫度傳感器及數(shù)顯溫度計，讀取數(shù)據(jù)方便快捷。3.用220V電壓做電源，實驗隨處可進行；內部裝有漏電保護開關，保證用電安全，便于讓學生操作。

三、實驗器材

自制液體加熱器2套，食用油、水各120克，停鐘1個，天平1架，兩份質量相等的水。

四、實驗原理及裝置說明

1.實驗原理新實驗使用控制變量法，通過控制使物質質量相等、吸收熱量相同、升高相同溫度，比較需用的時間。升高相同溫度時，所用時間較長的物質吸收的熱量多，則此物質吸收熱量的能力更強。2.裝置說明新實驗采用兩套完全相同的硅膠加熱器，從底部直接給液體加熱，并裝上傳感器及數(shù)顯溫度計，讓測量結果清晰顯現(xiàn)。當達到所需溫度時，只要將紅色開關關掉便可停止加熱。如圖3。

五、實驗設計及結論

實驗一：用加熱器加熱兩份相同質量的水，將結果記入表1，并得出結論。結論：質量相等的同種物質，吸收相同的熱量時，溫度升高的速度相同。實驗二：用加熱器加熱相同質量的水與食用油。將準備好的質量相等的水和食用油倒進兩個加熱器中，幾秒后記錄水與食用油的初始溫度。打開電源，同時按下停鐘開始計時，觀察兩個加熱器中溫度計的變化，用停鐘記下加熱液體每階段所用的時間，讀取相應的溫度變化量，并填入表2中。當加熱時間達到80s時，記下最后溫度，關閉電源，停止加熱，分析數(shù)據(jù)并得出結論。結論：質量相等的兩種物質，吸收相同的熱量時，溫度升得越慢的吸收的熱量較多，吸收熱量的能力較強。

六、創(chuàng)新點

篇(3)

開展實驗設計是實現(xiàn)知識、能力、素質三位一體教學模式的一種改革，也是實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)三創(chuàng)”人才的重要手段之一。因此，采取小學期制實驗設計的實踐教學活動是非常有必要的，不僅能夠打破傳統(tǒng)教學方式的局限，激發(fā)學生主動學習的積極性，而且學生也能通過實驗設計學到很多科研方法，培養(yǎng)和鍛煉解決問題的能力。當學生的想法變成現(xiàn)實時，他們會很有成就感，從而樂于思考問題，提出新的想法，非常利于學生創(chuàng)造性思維及團結合作精神的培養(yǎng)。

2藥學本科小學期制藥理學實驗設計實施環(huán)節(jié)

小學期制的實驗設計不同于其他學科實驗教學中的設計性實驗，它屬于探索性實驗。在藥學本科生學完重要的主干課程和一些方法學課程后，已經初步具備了進行實驗設計的基本知識和技能，這為開展小學期制藥理學實驗設計提供了有利條件。筆者承擔了小學期制藥理學實驗設計帶教任務，在實際工作中，將小學期制實驗設計分為基本知識介紹、實驗設計、實驗實施和實驗考核4個環(huán)節(jié)進行，具體步驟如下。

2.1基本知識介紹

在正式實驗前5天，筆者召集實驗班級學生，對其講解實驗設計基本內容，詳細介紹藥理學實驗設計的目的和基本原則，包括科學研究中實驗設計的三要素（即研究因素、研究對象、研究效應）以及應遵循的統(tǒng)計學的三大原則（即重復、隨機、對照原則）。根據(jù)藥理學學科特點，具體講解實驗動物的特性、藥理學實驗動物的選擇、動物模型的復制、給藥劑量、給藥途徑和觀察藥效學指標的確定方法以及在實驗分組中如何體現(xiàn)隨機性和對照性原則。此外，還講解了如何利用教材和網(wǎng)上資源查閱文獻資料以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法的選擇及應用等。

2.2實驗設計

在介紹完實驗設計基本知識后，緊接著將本實驗室所有的儀器、設備、動物情況告訴學生，讓學生自由組合，每5～6人一組，并讓其圍繞要求根據(jù)自己的興趣選題。為避免個別學生存在依賴心理，要求每一位學生獨立完成實驗設計。給學生5天時間查閱文獻資料，制訂實驗設計方案。為使學生對實驗設計的基本步驟和內容有較完整的認識，給出實驗設計報告內容，包括研究題目、理論依據(jù)及研究現(xiàn)狀、研究內容、儀器與藥品、研究方法、實驗對象、性別、規(guī)格、數(shù)量、實驗組與對照組的處理、觀察指標、實驗步驟、統(tǒng)計方法選擇、預期實驗結果、設計人、設計日期等。開始實驗的前一天收集實驗報告，教師仔細閱讀批改，做到心中有數(shù)。實驗第一天，首先讓每一位學生上臺講解實驗設計的目的和思路，匯報設計方案，預期實驗結果，提出存在的問題及解決措施，并回答其他學生提出的問題，然后由教師就實驗設計中方法的科學性、合理性和可行性及思維的創(chuàng)新性及步驟的嚴謹性等做出評價。討論實驗設計并進一步修改完善后，由小組成員共同選擇一個可行性較好的實驗設計并實施。共同討論形式有助于拓寬學生的知識面，有助于學生由一種實驗方法認識到一類實驗方法，從單個藥物的研究方法引申出一類藥物的研究方法。在實驗設計中，鍛煉了學生分析問題的能力和語言表達能力，并對文獻檢索和統(tǒng)計方法的運用也有了進一步的認識和體會。

2.3實驗實施

通過設計實驗和討論實驗，學生基本掌握了實驗目的、方法、步驟。為了培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和實事求是的實驗記錄習慣，在實驗進行前，首先要求學生嚴格按照實驗記錄報告的內容格式記錄結果，包括實驗組、實驗日期、室溫、實驗題目、實驗材料、藥品和試劑的配置、實驗步驟、實驗結果（觀察指標、動物號、時間）、初步結論、實驗失敗或出現(xiàn)意外結果的原因、實驗改進的建議、實驗人、記錄人、日期。然后安排學生以小組為單位，獨立完成藥物配制、動物分組、編號、動物給藥、實驗操作、觀察藥效指標及記錄結果的全過程。教師從旁指導實施，及時提醒學生注意事項，以免出現(xiàn)誤差或實驗失敗，要求學生認真科學地記錄和分析實驗結果，使學生對實驗設計的可行性有進一步的認識。

2.4實驗考核

小學期制實驗設計考核既不同于理論教學考核，也不同于專業(yè)實驗教學考核，它是對學生實驗基本技能、學習主動性、思考分析問題能力、創(chuàng)新能力、表達能力、團隊合作精神、知識整合能力、寫作能力的全面評價，是開展實驗設計中不容忽視的環(huán)節(jié)。教師不能只看實驗的成功與否，而應從實驗的全過程全面評價學生的能力，依據(jù)學生的實驗設計、實際動手能力和對實驗結果的客觀分析能力、論文撰寫水平進行綜合評定。

3藥學本科小學期制藥理學實驗設計的效果與不足

小學期制藥理學實驗設計的效果有以下幾點：（1）通過引導學生參與實驗設計，使學生對科學研究有了進一步的了解，并極大地激發(fā)了學生對科學研究的興趣。（2）培養(yǎng)和鍛煉了學生的能力，使學生的綜合能力有了很大提高，并為本科實習和研究生課題研究奠定了基礎。藥理學設計性實驗是學生自己進行實驗設計并實施的，是學生知識和信息的處理能力、創(chuàng)新能力、觀察能力、動手能力、協(xié)調能力、分析問題和解決問題能力得以全面展現(xiàn)的舞臺。（3）培養(yǎng)和鍛煉了學生相互協(xié)作的團隊精神。

篇(4)

在查閱了大量現(xiàn)行初中生物教材后，發(fā)現(xiàn)在“尿的形成和排出”一章節(jié)中，處理腎小球的濾過作用知識點上，只有腎單位的圖片，教材沒有設計演示實驗，大多在課本后面有關于人工腎的介紹，而人工腎與初中生的認知差距較大，教材缺少直觀演示實驗，結合腎小球濾過作用的原理，進行了腎小球濾過作用模型的設計和制作。構成腎臟的基本結構單位和功能單位是腎單位，每個腎單位包括腎小體和腎小管。腎小體由腎小球和腎小囊構成，腎臟對血液的濾過作用主要在腎小球內完成。當血液流經腎小球時，除血細胞和大分子蛋白質外，其余一切水溶性小分子物質都可以通過濾過作用進入腎小囊，形成原尿。因為入球小動脈口徑較粗，而出球小動脈口徑較細，使腎小球內毛細血管血壓升高，而且腎小球還提供了較大的濾過面積，這些都有利于腎小球的濾過作用。利用動物腸衣的半透性特點模擬腎小球的選擇透過性，選用塑料飲料瓶和醫(yī)療廢棄物品，自制腎小球過濾裝置，過濾裝置中打眼的培養(yǎng)皿和塑料的漏斗下方形成的空隙，模擬的是腎小囊腔，從腸衣壁流出的過濾液體（代表原尿）。通過輸液器連接動物腸衣，較粗的輸液管（代表入球小動脈）連接腸衣的一端，腸衣的另一端連接較細的輸液管（代表出球小動脈）。

二、實驗方案設計

在甲組裝置輸液瓶中裝有淀粉溶液（代表大分子物質和血細胞），通過輸液管流入腸衣處（模擬腎小球），從腸衣流出的過濾液（代表原尿），下方接收過濾液的容器中對應放入碘液，通過容器中溶液顏色的變化，確定淀粉能否通過腸衣半透膜。在乙組裝置輸液瓶中裝上碘液（代表小分子物質），通過輸液管流入腸衣處（模擬腎小球），從腸衣流出的過濾液（代表原尿），下方接收過濾液的容器中放入淀粉溶液，觀察容器中溶液顏色的變化，確定碘離子能否通過腸衣半透膜。

三、實驗現(xiàn)象和結論

篇(5)

利用直流電通過鉛筆電極，通過改變?yōu)V紙上的溶液，從而產生不同的現(xiàn)象，進行氧化還原反應的探究。

二、實驗設計

1．實驗試劑

飽和食鹽水、酚酞、碘化鉀溶液、碘化鉀淀粉試紙（或碘化鉀淀粉溶液）、新制硫酸亞鐵溶液、KSCN溶液。

2．實驗儀器與裝置

9V直流電源、兩頭削減的鉛筆（或鉛筆芯）、鱷魚夾導線、培養(yǎng)皿、濾紙

3．實驗方案

（1）筆與橡皮

實驗過程：取一張用飽和NaCl溶液（加入酚酞）浸濕的濾紙放于培養(yǎng)皿，用兩頭削尖的鉛筆做電極材料，與濾紙接觸，連接電源。陰極的鉛筆沿著濾紙，可以寫出紅字。同時用陽極的鉛筆接觸紅字，可以使紅色字跡消失。

（2）一筆寫雙色字

實驗過程：將濾紙一分為二，分別用KI溶液和碘化鉀淀粉溶液浸潤放于培養(yǎng)皿，中間留有間隔。用兩頭削尖的鉛筆做電極材料，與濾紙接觸，連接電源。連接電源正極的鉛筆，在碘化鉀溶液的濾紙上勾勒任意的圖案或者文字，呈現(xiàn)淺棕色。而將兩只鉛筆同時移到碘化鉀淀粉溶液的濾紙上（或淀粉碘化鉀試紙），所勾勒出的圖案或文字，為藍色。

（3）電筆密信

實驗過程：取一張用新制的FeSO4溶液浸濕的濾紙放于培養(yǎng)皿，用兩頭削尖的鉛筆做電極材料，與濾紙接觸，連接電源。用連接電源正極的鉛筆書寫不清楚的字或符號。然后在字上滴入KSCN溶液，立刻顯現(xiàn)血紅色的字。

（4）一筆兩個同心圓

實驗過程：取一張用飽和NaCl溶液（少量的KI）浸濕的濾紙放于培養(yǎng)皿，用兩頭削尖的鉛筆做電極材料，與濾紙接觸，連接電源。連接正極的鉛筆放于濾紙的中央，一段時間后出現(xiàn)雙色同心圓，內圓為白色，外圓為棕色。

三、實驗改進和創(chuàng)新之處

1．實驗用9V電池，相比傳統(tǒng)學生電源，安全可靠。

2．電解實驗的趣味化，裝置簡單。

3．通過系列實驗，直觀的了解電解時溶液中陰陽離子的放電順序。

四、注意事項和相關說明

（1）由于整個裝置還是敞開式的，雖然微型，電解飽和食鹽水時但也會有少量的氯氣放出，操作時間不宜過長。實驗（4）中的雙色同心圓需要一點時間，要耐心。

（2）在寫字過程中，由于鉛筆本身可以寫出黑色字跡，因此在寫秘信手上要輕，否則也會有鉛筆本身的印記。HB鉛筆相比2B鉛筆痕跡更淺。

篇(6)

在線實驗模擬了現(xiàn)場實驗的場景，但卻不是現(xiàn)場實驗的簡單網(wǎng)絡化移植，實驗設計本身發(fā)生了較大變化。由于在線實驗的互聯(lián)網(wǎng)支持和計算機模擬等特點可以更好地提供一個促進思考和探究的環(huán)境，系統(tǒng)能在線記錄學生的獨立操作，為評價提供科學的依據(jù)，并可在此基礎上通過數(shù)據(jù)挖掘和優(yōu)化，調整實驗設計，充分發(fā)揮學生的能動性，能適應不同水平和能力學生的要求。基于以上特點，筆者設計了與現(xiàn)場實驗存在較大區(qū)別的在線實驗探究式學習模式。培養(yǎng)學生的工程思維和能力是實驗設計的核心問題。由于CDIO模式繼承和發(fā)展了工程教育改革的理念，系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實施以及檢驗測評的標準，因此，我們主要基于CDIO的理念來設計在線實驗模式和方法，強調工程實踐環(huán)境中探與究的學習來實現(xiàn)CDIO的全過程，使得學生以更多元的方式進行工程實踐訓練。CDIO是以構思(Conceive)、設計(Design)、實現(xiàn)(Implement)、運作(Operate)為四個主線過程，綜合地考慮專業(yè)基礎知識、個人和職業(yè)的技能及團隊協(xié)作與溝通的技能，及在整個企業(yè)、社會環(huán)境下進行四個主線過程以達到全面提升工程實踐能力的培養(yǎng)過程。CDIO模式中的構思和設計環(huán)節(jié)主要針對學生的工程宏觀分析能力，而實現(xiàn)和運作環(huán)節(jié)主要針對學生的工程微觀分析和操作能力。作為一個縮小版的工程實踐過程，在線實驗的實驗方案的設計實際上就是構思和設計過程，而實驗過程就是實現(xiàn)和運作過程。因此，探究式學習主要體現(xiàn)在實驗方案探究與實驗過程的探究兩個方面。以下我們將通過遠程教育高校開發(fā)的典型實驗來具體說明其設計理念。

(一)實驗方案探究設計

實驗方案的探究主要培養(yǎng)學生的工程宏觀分析能力。在傳統(tǒng)的實驗教學模式下，實驗按照統(tǒng)一的方案展開，學生沒有選擇性。這種教學模式適用于理論驗證性的實驗，但在以培養(yǎng)學生工程能力為主的實驗中，就會壓制學生的想象力和主動探究的意識。因此，實驗方案探究是實驗教學策略的最重要部分。實驗的主要目的是認識和探索理論規(guī)律，掌握工程技能，應該以問題為驅動開展實驗方案的探究，學生對于老師提出的問題，以分析問題和解決問題為出發(fā)點，經過認真思考和研究，自主制定實驗方案，通過搭建實驗對象，準備儀器設備、測量各種工況下的數(shù)據(jù)，整理和判斷實驗數(shù)據(jù)和結果的正確性。這就要求實驗具有基于工程的實際背景設計，學生才可能在這種開放性的實驗環(huán)境下，對多種可能的實驗方案展開探究。英國開放大學的實驗“能量轉換(EnergyConversion)”是典型的實驗方案探究型實驗。實驗設計背景是銅的工業(yè)化生產，實驗問題是如何從銅礦石經過多個環(huán)節(jié)得到電解銅。教師首先要求學生設計基本方案。學生在實驗前1個月必須預習，由4人組成的實驗小組需要集體制定實驗方案，由于實驗問題本身的開放性，實驗方案也并不是確定的，指導老師只給出一些建議。從粉碎礦石到解析出銅的多步實驗步驟中，有多種途徑可以完成實驗，學生們集體討論得到設計方案。在實驗過程中，方案根據(jù)實際情況還繼續(xù)修正。完成基本方案設計以后，實驗完成過程也是實驗方案探究過程。學生在實驗室邊實驗、邊觀察、邊記錄、邊討論，每個實驗環(huán)節(jié)都要求去解答或解決一些相關的問題，如粉碎的效率、溶解濃度以及電解效率等，部分環(huán)節(jié)還要到計算機上進行數(shù)學模型的求解。實驗過程中進行觀察記錄和模型預測，最后對實驗結果進行驗證。實驗結束后，學生還必須根據(jù)本星期實驗情況，做口頭報告(Presentation)，教師根據(jù)學生預習和作業(yè)情況、實驗過程的表現(xiàn)以及口頭報告，給出實驗課程的最終評價?？梢钥闯?，整個實驗過程就是針對如何從銅礦石得到電解銅的這個具有工程背景的問題，在不斷探究的過程中制定和實施實驗方案的過程，這對學生工程宏觀分析能力的培養(yǎng)大有裨益。

(二)實驗過程探究

實驗過程探究主要培養(yǎng)學生的工程微觀分析與操作能力。傳統(tǒng)工科專業(yè)的實驗操作基本是按部就班地完成，對于故障分析與解決、規(guī)范操作等重要技能以及如何培養(yǎng)學生的工程意識、工程能力、創(chuàng)新能力還較少涉及，這顯然不能滿足工程應用型人才的培養(yǎng)需求。實驗過程探究式是在實驗過程中，教師給學生一定的引導和提示，讓學生自己通過觀察、思考、動手實施等途徑去獨立探索和研究，自行實現(xiàn)實驗過程的教學策略。概括起來，在實驗過程探究中，學生需要在實驗過程中自主發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，實施和運行，真正實現(xiàn)探與究的學習過程。在工程實際環(huán)境中，觀察與發(fā)現(xiàn)各種現(xiàn)象、分析現(xiàn)象之間的聯(lián)系。因此在線實驗系統(tǒng)會較為真實地模擬這些現(xiàn)象，學生經過現(xiàn)象分析，確定現(xiàn)象發(fā)生的內因與外因；結合理論進行討論，明確調節(jié)目標與調節(jié)手段，形成解決方案。實驗系統(tǒng)設計必須便于討論和方案設計。華東理工大學DCS實驗是較為典型的實驗過程探究型實驗。實驗主要培訓學生DCS操作能力和故障處理能力。由于DCS系統(tǒng)本身的大多數(shù)操作都是基于計算機的操作，因此網(wǎng)上實驗課程的界面仿真DCS系統(tǒng)的計算機控制部分操作的界面。以下用一個簡單的故障處理實驗來說明實驗過程探究的實驗。在實驗中，設計了一個常見的故障處理，在圖1的界面中，學生觀察到粗丙酮塔T-601頂溫度儀表TI-6006出發(fā)異常過高報警，系統(tǒng)要求學生調節(jié)至正常運行溫度73.0-80.0℃。在觀察到異常過高報警后，學生將按照所學知識和工程常識，作出如下分析：粗丙酮塔頂溫度上升可能有4三個工藝方面的原因，分別是加水量過大、回流量過小或再沸器回水量過小，也有可能是儀表自身故障因素。既然存在這三種可能，就必須通過其他觀察和分析來確定故障原因，因此學生首先需分別檢查相關三個儀表，即加水量儀表FRC-6015，回流量儀表FR-6019，E-601再沸器回水儀表FRC-6014，以確定儀表正常工作。學生觀察到回流量儀表FR-6019讀數(shù)偏小，就可以判斷出是因為回流量不足造成塔頂溫度升高。在通過觀察分析找到故障原因后，學生根據(jù)工藝理論，確定解決方案，即增大塔頂回流量，需要調節(jié)FR-6019儀表。在工程環(huán)境中，不能進行一步到位的調節(jié)，以免造成大的擾動，需逐步小范圍調整，邊調邊等。因此學生在實施解決方案，必須仔細閱讀操作守則，將溫度調節(jié)至正常運行溫度的整個操作過程必須符合現(xiàn)場操作規(guī)范。操作實施時，首先將LRC-6023改為手動控制，每次增加調節(jié)閥閥位必須小于2%—這是操作守則要求的，如果學生超出這個閥位標準進行調節(jié)，訓練中系統(tǒng)將給出警告，在考試中則行為將被記錄，作為扣分依據(jù)。每次調節(jié)后系統(tǒng)會根據(jù)數(shù)學模型的計算將相應儀表調至相應位置，學生一邊觀察表顯示情況一邊調解，直至塔頂溫度恢復到73.0-80.0℃，最后將LRC-6023設置為自動控制?？梢钥闯觯藢嶒炘谡麄€故障處理過程中，并不像普通課程實驗制定嚴格的步驟，而是讓學生根據(jù)工程實際情況，通過自主觀察分析來制定解決方案，然后根據(jù)操作規(guī)范來一邊觀察一邊操作運行，整個課程設計與教學過程較好地體現(xiàn)了探究式的教學策略。

二、基于過程考核的在線評價體系

對實驗學習成果進行全面評價是在線實驗的重要環(huán)節(jié)，這樣才能對學生探究式學習過程進行科學合理的評價。傳統(tǒng)現(xiàn)場實驗模式中以數(shù)據(jù)處理和實驗報告結果來評價只能作為在線實驗中評價模式的參考。對于參加實驗的學生，主要應考慮的因素是其在實驗的準備情況、在實驗過程中探與究的情況，即觀察問題和分析問題的準確性，設計方案的優(yōu)劣，操作實施過程的規(guī)范性、和其他同學交流情況，以及對理論知識的掌握能力和應用能力，因此必須據(jù)此建立新的實驗評價體系，即基于實驗過程考核的評價體系。在線實驗評價體系主要分為理論掌握情況、實驗操作能力、合作交流能力，其中實驗操作能力是最為重要的指標。理論掌握情況主要考察預習思考題，實驗操作能力包括是否選擇了正確的儀器或儀表、設計方案是否適當、操作目標是否達到、操作過程是否規(guī)范、數(shù)據(jù)處理與實驗報告是否符合要求等都可以作為實驗過程考核的指標。同時，每一門實驗課程提供BBS建立單門實驗的學習社區(qū)，學習者就一些問題難題發(fā)帖，由專門的輔導教師回答問題，并確認學習者所發(fā)的有效帖數(shù)等。其中實驗操作規(guī)范是較為特殊的指標，在工程實際中，操作規(guī)范化及其重要，否則將引來災難性后果。因此，必須設定一個閥值，學生如果出現(xiàn)較為嚴重的操作規(guī)范問題，不論其他指標分數(shù)如何，都將判定為不合格，我們定義為罰指標。本文選取上述7個指標因子構成學生實驗教學的基本評價指標體系,并依次設其為A1，A2，…，A7，其中A6為罰指標因子。通過在線實驗系統(tǒng)中自動記錄實驗儀器選取、操作等參數(shù)，對學生實驗過程進行跟蹤。結合在線實驗平臺的應用，在實踐中我們采用了一個有七個參數(shù)的指標體系，包括預習思考題分數(shù)、實驗儀器選取、實驗方案正確性，操作規(guī)范性、數(shù)據(jù)處理、實驗報告、在學習社區(qū)的交流情況。對這七個參數(shù)賦予不同的權重就可以得到該學生的最終成績，下面分項說明一下每個指標的含義。由于每個指標因子只反映了學生實驗學習的某個方面的特征，各學校可以根據(jù)本校實際情況規(guī)定指標因子及其特征值，以及罰指標因子的規(guī)定。表1顯示的是華東理工大學指標因子的重要性規(guī)定，并因此為權重來加權學生實驗的綜合得分。在指標體系中，各項指標的權重大致說明了其重要性，這七個參數(shù)基本上涵蓋了學生從準備到完成全過程的表現(xiàn)情況，對每一個指標賦于權值并最終得到終結性評價課程成績，各項指標的加權和就是實驗評價分數(shù)。少數(shù)指標雖然權重并不高，由于在工程實踐中具有重要意義，低于一定分數(shù)整個實驗過程將評價為不合格。比如在前文提到的DCS實驗中，在多次出現(xiàn)不規(guī)范操作并且在系統(tǒng)警告后仍然出現(xiàn)2次以上不規(guī)范操作，整個實驗過程將被判定為不合格。對于通過經驗方式得到的實驗過程考核評價體系，在經過一定的數(shù)據(jù)積累以后，可以進行智能化的處理和分析，為學生提供更優(yōu)化的實驗方案。比如在DCS實驗中，通過對學生實驗過程數(shù)據(jù)的分析，得出每個學生的優(yōu)缺點。在選取的兩個學生中，甲學生雖然分數(shù)略高，但操作相關的指標得分都不高，因此在后續(xù)實驗中，主要給該學生提供注重操作及規(guī)范的實驗，比如開關機實驗和某些故障處理實驗。而乙學生操作和動手能力較好，但不注意理論和實驗設計，以及數(shù)據(jù)處理等工作，在后續(xù)實驗中，應多推送理論學習的模塊，提醒學生注意數(shù)據(jù)處理和實驗報告的完成。

三、在線實驗系統(tǒng)的設計框架

作為在線實驗系統(tǒng)核心部分的探究式學習模式以及相應的在線評價體系設計完成以后，在線實驗系統(tǒng)框架基本構筑完畢。在線實驗系統(tǒng)應本著簡單、適用、高效的原則，實行通用化、標準化、智能化、人性化的設計思想。學生可以通過在線實驗平臺在教師的指導下進行實驗教學的全過程，而在線實驗平臺則通過記錄學生在線上參加的實驗過程、實驗練習以及培訓交流等情況，實現(xiàn)對學生實驗情況的全程跟蹤管理和對學生實驗教學需求的全面掌握。在線實驗設計的基本架構如圖2所示?？梢钥闯?，在框架核心部分的業(yè)務層中，支持探究式學習過程是貫穿設計始終的問題，所以應改變原先某些實驗只是為驗證理論的設計，把發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、設計解決方案、實施解決方案的探究式思路在實驗教學中實現(xiàn)。同時需要學生在各個環(huán)節(jié)的實驗過程進行完整的記錄，作為其是否按照教學思想完成實驗內容進行考核的依據(jù)，同時還可以通過智能化的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘，為學生提供經過優(yōu)化的個性化實驗教學模塊。組件層和服務層和平臺軟硬件設計相關，在其他文章中有詳細介紹，本文不再贅述。

四、結論

篇(7)

二氧化碳是一種常用的滅火物質，學生對它并不陌生。但是在過氧化鈉的“作用”下，二氧化碳可以反應生成助燃物質氧氣。這種“滅火劑→助燃劑”的變化過程就是一種非常典型的認知沖突情境構建素材。利用這樣“奇妙”的性質變化設計具有認知沖突情境的教學實驗，無疑對激發(fā)學生學習興趣和引導學生對相關化學知識進行深度思考都有顯著的幫助。

2實驗裝置和試劑

試劑：過氧化鈉粉末、玻璃棉、大理石、稀鹽酸、圓形蠟燭（直徑1.5cm，高度2.8cm）、火柴儀器：球型干燥管、200mL燒杯、玻璃導管、橡皮導管、止水夾、氣球（或沙灘球）

3實驗步驟與現(xiàn)象

（1）利用實驗室制取二氧化碳的（簡易）裝置，提前制作一個二氧化碳氣球（氣體未干燥，環(huán)境相對濕度75%~95%），扎緊出氣口備用。

（2）取一支干燥潔凈的球型干燥管，用鑷子將適量玻璃棉填充入球型干燥管中，以玻璃棉自然蓬松狀填滿干燥管球型區(qū)域1/2為宜。

（3）向填有適量玻璃棉的干燥管中裝入過氧化鈉粉末，以90%以上玻璃棉均勻蘸有淡黃色過氧化鈉粉末為宜。

（4）組裝“雙燭異象”教學實驗裝置，此時兩處止水夾均夾緊。

（5）點燃兩根蠟燭，打開未連接球型干燥管一側的止水夾，擠壓氣球緩慢通入二氧化碳氣體，蠟燭隨即熄滅；夾緊該側止水夾，打開另一止水夾，同樣擠壓氣球緩慢通入二氧化碳氣體，可見球型干燥管中的過氧化鈉粉末開始劇烈反應，同時該側蠟燭的火光顯著變亮。

4實驗注意事項

4.1玻璃棉的使用

實驗中若將過氧化鈉粉末直接填充于干燥管中，會造成填料過實或過疏的情況，前者會使氣流通道堵塞導致實驗失敗，后者則會造成二氧化碳未及時與過氧化鈉粉末反應就通入燒杯使蠟燭意外熄滅的情況發(fā)生。筆者經過多次嘗試發(fā)現(xiàn)使用玻璃棉填充可以很好地避免這些意外情況的發(fā)生。玻璃棉是將熔融玻璃纖維化，形成棉狀的材料，耐腐蝕且化學性能穩(wěn)定。由于玻璃棉呈細絲狀且較鋒利，因此填充過程應使用鑷子操作，以免手指劃傷。利用玻璃棉填充干燥管球型區(qū)域1/2后，再將過氧化鈉粉末附著于上，玻璃棉本身呈絲團狀且較硬，因此可以有效地增大過氧化鈉粉末與二氧化碳氣體的接觸面積，且能夠保持適當?shù)臍馔渴箤嶒烅樌M行。

4.2過氧化鈉的填充

向填充玻璃棉的球型干燥管（15cm）中裝入過氧化鈉粉末時，應注意填充的數(shù)量及分布位置，這與實驗能否成功有密切關系。只有在玻璃棉的分散和定型作用下，使過氧化鈉粉末呈現(xiàn)實驗編號1的分布情況時，實驗可以成功。實驗編號2、3和4由于填料不均勻或者填料過少，使干燥管中通出的氣體中二氧化碳含量偏高，氧氣含量偏低，熄滅蠟燭，導致實驗失敗。

4.3二氧化碳氣球的制作

實驗中的二氧化碳氣源也可用實驗室（簡易）制取裝置現(xiàn)場制取并通入，但是從實驗時間和教學效果等角度綜合考慮，使用二氧化碳氣球提供氣源是更好的選擇。在氣球的選擇上，筆者嘗試使用了普通氣球（乳膠氣球）和沙灘球（PVC塑膠氣球）兩種。結果發(fā)現(xiàn)，普通氣球的優(yōu)點是充氣較易，利用實驗室簡易二氧化碳制取裝置能夠很快將其充起，缺點是實驗過程中容易漏氣，實驗操作難度較大；沙灘球由于是用PVC塑膠制成，具備一定的硬度和定型能力，且充氣口一般有防跑氣設計，所以實驗操作簡便，在教學過程中幾乎不會發(fā)生實驗失敗的意外情況，缺點是實驗前期準備需要花費相對更長的時間進行充氣。

5實驗的教學意義