实验设计论文范文

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从教学方来看，通过实验向学生展示如下内容：XBRL会计数据的生成与传递过程；传统财务报告渲染为XBRL财务报告的基本机理；XBRL信息的萃取机理；基于XBRL的审计证据的收集与处理方法。从学习方来看，通过实验掌握如下职业技能：获取传统财务报告信息；把传统财务报告渲染为XBRL财务报告；从XBRL财务报告中萃取信息；收集和处理审计证据。

2.注意事项。一是传统财务报告的获取。

通过以下渠道获取传统财务报告信息：上市公司网站；财经网站；证券交易所网站（上海证券交易所、巨潮网站）；中国证监会指定的其他上市公司信息披露媒体（中国证券报、证券时报、上海证券报、金融时报、中国改革报、证券日报、证券市场周刊）。二是XBRL实例文档的获取。可从上海证券交易所和深圳证券交易所网站中下载XBRL实例文档。三是取得对会计准则及相关规范的理解。主要涉及会计信息化、XBRL通用分类标准的制定与实施等。四是取得对审计准则及相关规范的理解。主要涉及审计信息化、内部控制中的信息与沟通、审计过程中对信息的关注等。

3.设计建议：一是教学准备。

教师在准备实验时，要撰写审计案例文本，对审计环境、公司概况和审计的主要环节进行描述，以提高审计实验的效果。二是学习准备。学生在实验开始前，应回顾传统财务报告信息的编制过程、XBRL的基本理论、XBRL规范、XBRL分类标准、XBRL实例文档和报告流程。此外，还要收集或编制基于XBRL的样式表，提高实验过程的可视化效果。三是比较实验效果。通过XBRL审计只是《审计模拟实训》课程的一个环节，在实施XBRL审计实验之前，已经实施了传统审计实验。教与学双方都应比较两种实验的效果，以增强对XBRL审计实验的理解能力。四是做好实验总结。教师要撰写教学总结报告，学生也要撰写模拟实训总结报告。

二、把传统财务报告渲染为XBRL财务报告

1.渲染工具。

渲染工具（RenderingTools）是解决XBRL可视性的应用软件的统称，把电脑编码语言显示为人类肉眼能够识别的视觉元素。可分为基础工具、转换工具和浏览工具三种类型。基础工具包括XBRLGL应用软件、XBRLFR应用软件、分类标准编辑软件、实例文档编制软件等；转换工具包括文件转换软件、版本转换软件等；浏览工具包括各种解读、浏览、显示功能的软件。把传统财务报告渲染为XBRL财务报告的过程通常并不借助XBRLGL应用软件，而是通过XBRL规范直接将已经存在的财务报告信息转换为XBRLFR。这个过程实际上是为审计实验提供资料的过程，学生只有理解了此过程，才有可能在此基础上实施审计模拟实验。把传统财务报告渲染为XBRL财务报告应遵守基本的会计业务处理的基本规则，如遵守会计等式或资产负债表平衡规则、资产负债表须列示资产（遵守逻辑，下同）、分类资产负债表须列示流动资产、资产负债表须列示股东权益，等等。

2.数据准备相关的审计实验设计。

（1）教师准备。

一是上市公司数据。根据实验的环节需要，选择适当的上市公司数据。例如，在实质性程序的财务分析环节，可选择收入、成本具有可比性的施工企业的数据。二是实验软件。教师个人往往无力采购正规的实验软件，况且即使有实验软件，学院或学校的实验室也往往不能正常保障该软件在局域网内的运行。因此，建议下载Fujitsu等主流XBRL软件商提供的免费试用版软件，安装于学生的单机电脑中使用。三是理论、技术、规范等文本。在理论课教学中，向学生传授XBRLGL和XBRLFR的基本知识、技术特点，并展示规范文本。四是上市公司实例文档。下载与上市公司数据相应的上市公司实例文档，以便检验实验成果。

（2）学生准备。

一是传统财务报告的编制。实验前学生应回顾传统财务报告的编制理论与方法，以实现对照比较的目的。二是对XBRL财务报告的理解。学生能够理解XBRL财务报告是正确实施XBRL审计实验的基本前提。三是对证监会监管要求的理解。系统回顾和理解证监会关于会计信息披露的要求。四是技术准备。包括熟悉XBRL相关软件的使用、财务报告和其他会计信息的读取、验证与逻辑检验。

（3）实验实施。

在教师的指导下，学生实施以下环节的实验：XBRL相关软件的安装与试用；依据经济业务资料，编制XBRL实例文档；理解和运用XBRL分类标准，据以调整XBRL实例文档；考虑和分析证监会的监管要求，进一步理解和运用XBRL分类标准；XBRL网上呈报。

三、审计实验中XBRL信息的萃取

1.萃取工具。

萃取工具（ExtractionTools）是获取XBRL呈报的会计信息并进行分析和使用的应用软件的统称。在审计实验中，主要的萃取工具有：XBRL实例文档浏览软件、文件转换软件、版本转换软件、财务分析软件、文件审核软件和文件搜索软件等。其中，各类转换软件的功能与渲染工具的功能是相同的。从XBRL数据库中萃取信息，要注意检验信息的安全性和逻辑性。同时还要考虑其是否能正常应用于风险评估模型、舞弊识别模型、分析性程序和专业判断模型之中（考虑这些模型的特点和要求）。

2.相关审计实验的设计。

（1）教师准备。

一是上市公司环境描述。由于审计实验无法重现公司环境和审计环境，因此描述文本对于学生理解实验情境非常重要。二是上市公司XBRL数据库（模拟）。必要时可向上市公司动员，争取支持。三是审计软件（数据萃取工具）。可从主流上市公司网站下载。四是审计模型准备。向学生提供主要的审计模型及其解释文本。

（2）学生准备。

一是基本审计理论与方法的准备，尤其是取得对连续审计的理解。XBRL有利于实现连续审计，学生应先了解传统审计与连续审计的联系与区别。二是取得对审计模型的理解。通过教学回顾和审计模型展示，帮助学生在实验中理解审计模型的涵义，掌握模型涉及的数据的获取途径。三是实质性程序。在实验中掌握账实核对等实质性程序的运用技巧。四是审计工作底稿。掌握审计工作底稿的编制要求。

（3）实验实施。

在教师的指导下，学生实施以下环节的实验：获取XBRL数据库；安全性检验；逻辑性检验；认识和运用主要的审计模型；实施实质性程序；编制审计工作底稿；讨论并形成审计报告。

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2结果与议论

2.1差热分析试样经升温熔化后均匀性更好，故本实验以DSC降温曲线结果为准。从DSC降温曲线中得到试样的相变温度见表2。从表中可看出：1—4号试样在600℃左右开始熔化产生相转变，原因是1—4号试样中FeO含量较低，有放热峰出现所致；随着试样中FeO含量增加，试样的熔点升高，600℃左右不易发生熔化而产生相转变；1—7号试样在接近800℃左右均发生相变，原因是V2O5发生了分解反应：V2O5V2O3＋O2；3—10试样在970℃、1300℃、1450℃左右均发生了相变或反应。

2.2XRD分析试样高温淬火后用RigakuD／MAX2500衍射仪进行分析。试样在970℃保温2h后迅速取出用水淬冷，部分试样的分析结果见表3。图1和图2分别是试样10在1450℃和1300℃保温后得到的X衍射图谱。分析X衍射结果发现，FeO－V2O5体系在高温下发生了反应，970℃时主要生成钒酸铁FeVO4，1300℃和1450℃时主要生成反式钒铁尖晶石Fe2VO4；随着FeO含量的增加，体系中的物相减少，只有Fe2O3由此可以看出，FeO和V2O5之间发生了一系列氧化还原反应，其反应的实质是V2O5在反应开始时发生分解得到V2O3和O2，FeO被氧化成Fe2O3，V2O3与FeO和Fe2O3同时发生反应生成Fe2VO4，未分解完的V2O5与Fe2O3发生反应生成FeVO4。

2.3SEM分析通过扫描电镜可以更直观形象地观察铁钒体系中的物相结构。图3为试样分别在1450℃、1300℃保温30min的SEM。从图中可以看出，铁钒体系主要组成为钒铁尖晶石相和铁氧化物相，图中灰白色物相为尖晶石相，黑灰色物相为铁氧化物相。由1300℃保温得到的钒渣矿相中尖晶石的粒径明显比1450℃保温得到的尖晶石粒径大，其尺寸分布范围也较宽，主要分布在10～30μm之间。在1450℃保温时，尖晶石粒径主要分布在10～25μm之间，尺寸相对较小。这是由于高温下形核率大于晶体长大速率，所以形核较多，晶体尺寸较小；当温度降低时，形核率增大，但其增长率小于晶体长大速度，所以随着保温温度的降低，尖晶石平均晶粒尺寸增加。

3实验内容拓展

本文所设计的综合实验是研究型实验。学生可以在教师指导下完成系列实验，包括熟悉实验内容、设计实验方案、准备实验材料、完成实验操作、分析实验结果和撰写实验报告。通过该研究型实验，激发学生获取新知识的欲望，催化学生创新的热情，使学生更加注重知识体系的系统性和整体性，从而完成理论—实践—理论的循环过程。应用TRIZ理论的动态化原理［11－12］，还可以对实验内容进行拓展，不断扩充和更新实验内容：（1）进行铁钒体系平衡的热力学计算。学生可根据最小吉布斯自由能原理进行计算，验证实验结果和理论计算的一致性。（2）探索钒铁尖晶石结晶规律。学生可在前期研究的基础上，自主设计实验方案，探索影响钒铁尖晶石结晶规律的因素。（3）从FeO－SiO2－V2O5系着手，探索钒氧化物的行为，为改进造渣制度提供理论依据。（4）探索焙烧浸出方式制取钒氧化物时工艺参数对钒铁尖晶石的影响。

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二、评价方法

科学探究能力的主要能力结构是科学知识的掌握、科学方法的应用、表达和交流三个方面，科学探究每个维度都可以从这三个指标进行评价，从而形成科学探究能力的评价体系。1.科学知识的掌握评价标准分值5：能够依据自己选择的探究因素，选择合适的实验材料，设计出简单、合理、易操作的实验装置，实验过程符合科学逻辑。分值3：能够依据自己选择的探究因素，选择合适的实验材料，设计出合理可行的实验装置，实验过程符合科学逻辑。分值1：实验材料选择不恰当，实验装置设计不合理，实验过程缺乏基本科学逻辑。2.科学方法的应用评价标准分值5：选取恰当数量的大豆种子，实验装置应考虑适宜的萌发条件，科学合理设置对照实验，考虑相同环境因素，保证某一外界因素这一单一变量，有明确可信的数据记录。分值3：选取恰当数量的大豆种子，科学合理设置对照实验，保证某一外界因素单一变量。分值1：未考虑实验的变量控制，设计的实验方案与检验假说没有逻辑上的关系。3.表达与交流评价标准分值5：能够简明有条理地叙述探究方案，实验装置描述清晰易懂，易被他人重复。分值3：能详细叙述出探究方案，基本能被他人理解和重复。分值1：探究方案的表述不完成，逻辑混乱，不可重复。

案例1：

（1）先在2个纸杯上分别标上“A”和“B”。

（2）分别在A杯和B杯内放入250g土。

（3）再在A杯和B杯内分别放入10粒大小相似并完整有生命力的大豆种子。

4）在A杯内每天浇水，B杯不浇水。

（5）仔细观察一周并记录种子萌况。评价：科学知识的掌握5分；科学方法的应用5分；表达与交流5分。

案例2：

（1）取两个烧杯，都放入相等泥土。

（2）分别放入10粒种子，每天浇等量的水。

（3）一个放于温暖阳光下，另一个同样放于阳光下，但不让它照到光。

（4）连续观察一周，每天记录萌发数量。待修改问题：

（1）烧杯未标记。

（2）表达可再详细、具体些。评价：科学知识的掌握5分；科学方法的应用3分；表达与交流3分。

案例3：在土壤里均匀播种种子和水，在温度37度时会不会发芽。多试几次，每次不同湿度温度。待修改问题：

（1）未用标记。

（2）没有设置对照实验，没有控制实验变量，变量不唯一。

（3）表达没有条理不清楚，没有可操作性。评价：科学知识的掌握1分；科学方法的应用1分；表达与交流1分。

三、结果与思考

通过对162份工作单的评价，发现七年级学生在设计探究方案中存在以下问题：

1.器材的选择：学生在没有选择探究温度因素的情况下选用冰箱放置实验组。

2.大豆数量：三分之一的学生选择每组5粒以下的大豆种子进行实验。

3.实验组和对照组的编号：只有少数同学给培养皿或烧杯贴标签编号。

4.单一变量的控制:

（1）探究光：阳光下和阴暗处有温差，出现光和温度两个变量。

（2）探究温度：冰箱里无光，与室温下做对照，出现温度和光两个变量。

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高锰酸钾制取氧气是利用酒精灯、试管、铁架台、导管、集气瓶、水槽等仪器，通过加热高锰酸钾制取氧气，利用排水法来收集氧气。学生不仅要掌握实验原理、目的，实验仪器和药品的使用方法及注意事项，实验步骤、化学方程式的书写等内容，还要培养观察、分析能力和实践操作能力。

（二）《高锰酸钾制取氧气》的实验目的

（1）通过虚拟实验中的文本展示工具，使学习者了解实验目的、原理和方法。

（2）通过对虚拟实验的操作，掌握药品的选择以及仪器连接的先后顺序，能够动手制取氧气。

（3）通过对实验过程、现象的观察、分析实验反应机制，加深对实验的认知和理解。

（三）《高锰酸钾制取氧气》的虚拟实验活动设计

学生要完成虚拟实验首先需要安装Secondlife客户端，进入Secondlife虚拟环境，通过以下流程完成整个虚拟实验。

（1）准备阶段：学习者通过Secondlife提供的地图工具搜索到虚拟实验室地标并通过瞬间移动工具进入虚拟实验室。

（2）实验阶段：学习者通过人-机交互选择事先通过3D建模工具创建好的虚拟实验仪器、药品并通过资源工具查询相关仪器的使用方法及实验装置图，完成实验仪器的装置；点击各个实验仪器、添加药品来完成实验。

（3）评价反馈阶段：教师根据学生提交的实验报告和学习者的学习记录对学习者本次实验进行一个综合评价，并将评价结果通过评价反馈系统及时反馈给学习者。

二、《高锰酸钾制取氧气》的虚拟实验环境设计

本研究以《高锰酸钾制取氧气》为例设计的虚拟实验环境。以实验过程的设计为理论基础从场景及模型设计、交互设计、支持工具设计、特效设计、评价设计这几方面设计三维虚拟实验环境。

（一）实验环境的场景及模型主要虚拟教室、虚拟实验室和仪器设备组成

虚拟教室由讲台、桌椅、多媒体系统、音响设备、电子白板、书柜、书、电脑组成，供学习者实验后进行交流、报告、探究、形成实验结论。虚拟实验室主要由实验环境、实验操作台、水池、药品柜、灭火设备为为学习者完成实验并获取实验数据。仪器设备主要是酒精灯、试管、铁架台、导管、集气瓶、水槽、铁夹、烧杯。药品耗材主要是高锰酸钾等。

（二）交互系统设计

（1）人机交互设计：在实验中通过操作交互，学习者能够感受到实验设备的控制感和体验感。在Secondlife中，利用创建工具可以实现简单的“点击”“移动”“坐在上面”等操作，Secondlife提供的林登脚本语言可以设置改变物体的性质、运动方式、运动轨迹、对外力的反应等等，能够较好地支持学习者的操作交互。

（2）交流工具：学习者在实验过程中和老师、同伴交流的方式主要有在线的同步交流和异步交流。

（三）支持工具设计

实验支持工具是指支持学习者完成实验的所有工具，本研究的支持工具主要包括搜索工具、资源工具、实验认知工具、评价反馈工具等。搜索工具主要是地图工具和瞬间移动工具通过它们是搜索定位各种学习场所、用户，并瞬间移动到目的地。资源工具包含Secondlife内部资源和外部资源。内部资源主要是3D浏览器；外部资源包括各大搜索引擎。这些工具可以搜索Secondlife内部和外部各种信息资源实验认知工具主要包括3D建模工具、拍摄工具、记事本工具主要为为实验过程中学习者观察记录实验现象、采集数据提供支持。评价反馈工具主要包括问卷系统（choicer、Quizchair）、学习记录系统（Tracker）、Web-Intercom，为实验后学习者自评、反思以及教师评价反馈提供支持。

（四）特效设计

在Secondlife中，通过粒子系统结合林登脚本语言可以营造烟雾、火焰、气体、雪花等各种现象。在本实验中酒精灯加热的火焰、水槽里面的气泡、集气瓶中的氧气、反应过程中的烟雾、药品晶体的状态变化等效果都可以通过粒子系统来实现。

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在教材中，该实验安排为学生分组实验，并且要求在九年级上学期的第一周就要完成．具体步骤是:(1)通过实验会让学生调节杆杠，让杠杆在水平位置达到基本平衡，因为这样便于从杠杆上直接读出力臂的大小;(2)把一定的钩码挂在杠杆左侧，用弹簧测力计在某一位置竖直拉住杠杆，当杠杆达到水平位置平衡时，记录下测力计数据;(3)通过变换钩码数量，或调整塑料卡子改变钩码的位置，或调整塑料卡子改变弹簧测力计的位置，重复上述步骤;(4)记录三组数据，然后进行数据分析．

1．2杠杆平衡条件的定量计算

杠杆平衡的条件是:F1L1=F2L2，只要有3个物理量，就可以通过公式运算出来第四个物理量．该阶段实验的难度在于:(1)杠杆示意图要准确;(2)单位需要做到统一;(3)保证测量直尺的密度准确均匀．核心是讨论杠杆的平衡问题，杆杠得以保持平衡的条件是:F1L1=F2L2，如果杠杆达不到平衡条件，可以将杠杆的支点向乘积较大的一方移动．

1．3杠杆实验中出现的问题

(1)实验设备对平衡的影响．平衡实验设备一般搭配的塑料卡子，但是这会影响到杆杠平衡的精确度．一般来说，塑料卡子约在0．2克，这对平衡造成的影响是不可以小看的，因为这会直接影响到定量计算的精确问题．关于这一问题的解决方法，可以变换质量更轻的棉线圈取代设备自带的卡子．这可以大大减少实验的误差问题．(2)杠杆平衡的判断问题．老版教材采用的是用钩码代替作用力F1和作用力F2，没有使用弹簧测力计．虽然使用钩码既方便又便于观察，但是难以连续改变作用力F1和作用力F2的大小，力臂测量的不准确也会直接影响到定量计算的准确问题．因而，新版教材已改进为左端用钩码，右端用弹簧测力计向下拉动进行实验．但是弹簧测力计在右端倒置使用时由于受弹簧测力计弹簧、铝质滑片和外壳的影响会使测得的拉力要小一些．建议教师使用弹簧测力计在左侧(与钩码在同一侧)施加拉力作用，正置使用，在竖直方向上调零，学生也比较熟悉．而且可以尝试用弹簧测力计斜向上拉杠杆，直至杠杆在水平位置平衡，记下此时的动力、阻力、阻力臂的值，需要借助刻度尺及三角板辅助测量出动力臂的值，体会为什么实验中要调节杠杆在水平位置平衡．

2杠杆实验的教学反思和后继实验

2．1保证杆杠实验的准确度

杠杆属于力的研究范畴，但力是一个比较抽象的概念．杠杆平衡实验就是为了让学生深切的体会力和力的作用，但是力臂也是需要考虑的问题．总结上面的实验问题可以看出，其中核心问题还是在于测量和计算的精确问题．在实验前，教师要求学生调节杠杆到水平位置的原因也就是考虑到杆杠自身的重力对平衡造成的影响．传统的做法是要求学生实验3次，最后来求平均值，以此方法减少误差．但是很显然，这样的做法依然是存在问题的．笔者认为实验的次数可以加大到约10次左右，同时也对记录数据的表格进行了改变．

2．2教学过程中的问题意识

杠杆属于简单机械，要求学生在观察中发现问题和寻找解决方式，这是苏科版初中物理教材独特的设计模式．因此教材设定了实验活动的内容，不仅有探究、观察、实验，还有讨论、交流和评估等内容．因此，在课堂中引导学生提出问题，并想办法解决是教师的重要责任．比如在实验中遇到图1出现的问题:怎么在不改变O点右侧的数据，同时保持左侧第几个钩码不变，需要将另外2个钩码移到到其下方?这一问题是考察学生在限定性条件下，如何动脑筋解决问题．根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2，通过相应的计算可以得出答案为第2格．另外，教师也可以根据具体的教学情况，询问学生一些通过实验才能读出的问题．比如问:(1)平衡螺母的在杠杆平衡实验中的作用是什么?(2)为什么需要调节杠杆到水平位置?(3)如果挂好钩码后，是否可以再次调整平衡螺母?

2．3杠杆平衡实验在生活中的应用问题

实验的目的就是为了让学生在生活中可以灵活地运用所学知识进行常识性判断，杠杆平衡实验尤其表现出在生活中的适用性．最简单的应用问题就是，学生可以依据杠杆平衡的条件准确地判断费力杆杠、省力杠杆和等臂杠杆．即当F1×L1=F2×L2时，若L1＞L2，那么F1＜F2，该杠杆就是省力杠杆;若L1＜L2，那么F1＞F2，那么该杠杆就是费力杠杆;若是若L1=L2，F1=F2，那么就是等臂杠杆．经历过杠杆平衡的实验，学生至少应该能够绘画出杠杆示意图，并且能够通过分析数据，得出一定的平衡规律．同时，学生还应该关注生产生活，了解杠杆在生活中的作用，比如我国古代的舂和桔槔就是善于运用杠杆的结果．

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波形Rom又叫正弦函数功能表Rom，它的意思就是波形存储器，顾名思义，就是存储波形的，它是用来储存在循环中产生的那些失真的很小的波形，也就是那些被经量化还有离散后的正弦波形幅值，用于来产生一个完整的波形，波形储存器就像一个存放成品零件的地方，用于组装更大的东西。

2）数模转换器DAC

数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它的作用就是把一些不合适的信号转化产生成所需的模拟信号，它一般有4个部分组成，即权电阻网络，运算放大器，基准电源和模拟开关，数模转换器通过名字就知道是数字量到模拟量的一个转换，它的作用就是将离散的数字信号转变为连续的模拟信号，最后通过滤波器，然后输出。它的作用就好像是一个组装车间，把刚刚在波形储存器里面的离散的波形，进行组装，把他们变为连续的波形。

3）低通滤波器LPF

低通滤波器，简称LPF，是这个系统循环中最后一个环节，就是滤波，既然它是滤波器，那它一定是用来除去一些不要的频率段的信号的，带通是让某一个范围的频率通过，低通滤波器是允许低于截止频率的信号通过，而高于截止频率的信号就不能通过了，最后得出一个纯洁稳定的波形信号。它的作用就好像车间里的最后一步，打磨抛光，是这个物品看起来更加的精美。

2DDS信号源设计

如果采用单片机来控制DDS的话，这样DDS的效率就会提高很多了。采用了DDS专用的AD985X系列芯片后，它就能提高它的效率了，能满足高分辨率，高速度，还有高精度的要求了。然后再以单片机作为DDS的控制电路，键盘、显示、串行接口作为电路，能对信号的产生和显示及处理进行控制，而且后期还能对生成的信号进行处理，比如低通滤波及信号的放大。通过控制电路对DDS输入控制字，然后经过DDS内部转换生成信号频率，然后输出信号频率进入低通滤波器进行滤波除杂，最后通过运放电路进行信号的放大。这个系统的运行原理见图2单片机控制DDS原理图。

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2TPA的测定与表征

我们通过一系列的实验，比较了用不同方法和不同条件降解PET得到TPA(或其衍生物)的收率。收率计算公式如下。采用美国Nicolet公司生产的NICOLETiS10型傅里叶变换红外光谱仪对产物(对苯二甲酸)进行结构表征。对苯二甲酸为白色固体，研磨成粉末后，采用KBr压片法进行检测。同时，还利用了量子化学计算方法，以GAUSSIAN09计算程序［10］采用密度泛函理论对对苯二甲酸的红外光谱进行了理论模拟计算。

3PET降解方法

3．1乙二醇醇碱联合解聚法在装有冷凝管、搅拌器、温度计的三颈圆底烧瓶中投入5g聚酯废料、25mL乙二醇、0．5g氧化锌、5gNaHCO3进行反应，油浴加热逐步升温至190℃，反应30min后，降温至160℃停止搅拌，减压回收乙二醇;蒸馏毕，向三颈瓶中加入50mL沸水，搅拌使残留物溶解，趁热过滤;将滤液转移到400mL烧杯中，水稀释至200mL，加热煮沸，趁热用1:1盐酸酸化至pH5～6;冷至室温后，冰水冷却，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤至滤出液pH=6，在60℃下干燥滤饼，得白色粉末，称重，并计算对苯二甲酸收率。

3．2肼解法在装有冷凝管、磁力搅拌子的圆底烧瓶中投入1g聚酯废料、10mL85%水合肼，搅拌，油浴加热至100℃，反应6h后，减压回收水合肼;残余物加入10mL水，静置，滤得PET的降解产物对苯二甲酰肼，在60℃下干燥，称重，并计算对苯二甲酰肼的收率。此法参考氨解法，使用亲核性更强的水合肼溶液替代胺类，能提高降解效率。

3．3酸性降解在装有冷凝管、磁力搅拌子的圆底烧瓶中投入1g聚酯废料、5mL浓硫酸，搅拌，85℃下反应5min;反应毕，冷却至室温，残留物倒入冰水中，用30%的NaOH水溶液调pH至12，滤去不溶物，滤液用浓盐酸调pH至6，有白色不溶物析出，放置过夜，过滤得产物对苯二甲酸，在60℃下干燥，称重，并计算对苯二甲酸收率。

4结果与讨论

4．1不同化学降解方法的比较通过酸性水解法、肼解法和醇碱联合法，考察了降解PET聚酯瓶的情况，结果列入表1。比较几种方法在经济效益和工业化等方面的优劣，无论是肼解法，还是酸性水解法都存在很大的局限性，如腐蚀设备、污染环境等。醇碱联合解聚法能在温和的条件下，快速实现PET聚酯瓶的分解，故我们选择醇碱联合解聚法为重点研究方向，探索其最佳反应条件。

4．2醇碱解聚法的工艺优化基于以上3种降解方法的对比，结合醇碱联合解聚法的研究进展，采用正交实验来探索最佳工艺条件，重点考察了3种影响反应的因素，A:碳酸氢钠用量:m(NaHCO3)/m(PET);B:反应时间(min);C:反应温度(℃)。由文献已知影响因素的大约范围，设计出因素水平表(表2)。参照上述乙二醇醇碱联合解聚法的方法进行试验，结果见表3。根据上述方法分析，RC＞RB＞RA，即各因素对TPA收率的影响程度顺序为:反应温度＞反应时间＞物料比;较佳因素水平为A3B2C2，即PET降解的较佳工艺为:m(NaHCO3)/m(PET)=1．1，反应时间30min，反应温度190℃。从表3可以看出，反应时间和反应温度是影响乙二醇醇碱联合解聚法的关键因素，温度过高或反应时间过长会导致反应副产物增多，收率下降。上述最佳反应条件与文献报道的乙二醇解聚法的最优反应条件(190～196℃，0．1MPa，催化剂(氧化锌或醋酸锌)用量为PET质量的0．5%，m(EG)/m(PET)=2，反应3h)［6-7］接近，但反应时间比乙二醇解聚法短得多，且反应产物也不同。

4．3产物IR表征与结果分析我们对由PET瓶回收的TPA进行了IR表征(图1C)，并将该图谱与购买的分析纯TPA样品的IR图(图1D)进行对比，发现两者的图谱基本吻合，验证了所回收的白色固体确实为TPA。为了进一步指认IR特征振动峰，我们进行了相应的密度泛函理论的计算。所选计算水平为M062X/6-31G(d，p)，优化的TPA单体与二聚体的几何结构如图1A，图1B所示。3059cm－1附近为苯环上C—H伸缩振动峰;3000～2500cm－1可能为TPA分子间形成氢键后O—H的伸缩振动峰;1571cm－1和1508cm－1处为取代苯基的一组相关振动峰;1661cm－1处为羧基(CO)的伸缩振动峰;883cm－1处为苯环的对位取代吸收峰。此外，通过对比对苯二甲酸的单体(图1A)和二聚体(图1B)的计算结果，发现当考虑TPA分子之间形成分子间氢键时，二聚体计算模拟的红外光谱图与实验的红外光谱图能较好吻合，说明在固态时对苯二甲酸分子之间存在较强的分子间氢键。

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2.化学实验方案的内容实验设计的成果就是实验方案。虽然具体的实验设计的目的、内容和形式不尽相同，但就一个相对完整的实验方案来说，一般包括：实验名称（课题）；实验目的；实验原理；实验用品（试剂、仪器、装置设备）及规格；实验装置图、实验步骤和操作方法；注意事项；实验现象及结果处理；问题和讨论等。

3.实验方案选择的基本标准同一个实验课题，每个人的设计和操作过程可能不一样，结果自然也不会完全相同。根据初中化学实验设计原则和教学实际，实验方案选择的基本标准是：原理正确有科学依据；装置简单，在实际中具有可操作性且操作方便；实验步骤少，需要时间短；药品用量少、无毒且廉价易得；实验现象要明显；反应条件要简单（最好在常温下进行）；尽量不用也不产生污染环境的物质，即符合“绿色化学”的要求；制备实验产率高；性质实验误差小；实验安全无危险；设计要严谨等。

二、中学化学实验设计与创新的一般原则

无论哪一类中学化学实验设计与创新，一般都应遵循以下原则：

1.科学性原则科学性是指实验原理、实验程序和操作方法必须与科学理论和实验方法论相一致。科学性是化学实验设计与创新的首要原则。例如：实验室制取氢气，就不能选用硝酸与金属锌反应，因为这个反应很难制得纯净的氢气。

2.目标性原则目标性是指实验设计或创新要根据一定的教学目标有所侧重与突破。同一个实验，教学目标（如教师演示与学生操作，为了突出环保或趣味性）不同，设计所用的原理、用品、方法、装置、步骤等是有一定区别的。

3.安全性原则安全性是指化学实验设计时尽量避免使用有毒、有害的化学试剂，以及反应产生有毒害的物质，或者具有一定危险性的实验装置与操作。“如果必须使用的，应该在所设计的实验方案中详细写明注意事项，以防止造成环境污染和人身伤害。”［4］安全是中学化学实验教学的第一要务，设计时必须要特别引起重视！

4.新颖性原则新颖性是指实验设计时在思路、操作方法、器材用品、装置等方面要有新的突破，使新设计的实验对教学与研究更加适用或具有指导的意义。

5.可行性原则可行性是指设计实验时所运用的实验原理在实施时切实可行，所选用的化学试剂、实验仪器、设备和方法在现有的条件下能够得到满足。例如：实验室大量制取二氧化碳，不能为了创新而选用碳酸钠代替碳酸钙（或石灰石）与盐酸反应，或者用硫酸替代盐酸与碳酸钙（或石灰石）反应。因为前者反应太剧烈，后者反应不完全，很快就停止了。

6.简约性原则简约性是指尽量采用简单的实验装置、较少的实验步骤和试剂，在较短的时间内完成实验。复杂的装置与步骤以及时间太长的实验都会转移中学生的注意力，容易导致他们产生畏难情绪和疲劳感，影响对实验过程的观察、分析与思考。

7.绿色化原则绿色化是指从化学反应的原料、反应的条件、反应的产物和实验的操作等化学实验的全过程上进行控制，尽可能地减少甚至消除有毒、有害的化学物质对环境的影响。绿色化学是21世纪化学科学的一个重要发展方向。

8.启迪性原则启迪性是指实验设计与创新对学生的学习起开导作用，能够启发学生的思维，促进学生对化学原理及知识的探讨和认识，优化学习过程，从而提高教学效益。这是中学化学实验设计与创新的出发点和归宿。

三、实验创新设计的视角

初中化学实验创新设计是在义务教育化学课程标准的指导下，对现行教材中所涉及的实验进行改进、优化、增设或创新等，以提高化学实验在初中化学教学中的效益。在初中化学教学中进行实验创新设计是提高化学教学有效性的需要，也是义务教育化学课程标准的要求。化学实验创新设计要与时俱进，必须符合现代化学教育发展的理念，在满足探究性的条件下，可以从以下视角进行：

1.实验过程绿色化“绿色化学的理念是在化学反应过程以及化工生产中，不再使用有毒有害物质，不再产生废物，不再处理废物，它是一门从源头上阻止污染的化学。”［5］化学实验在设计上要体现绿色化，尽可能做到原料（反应物）的绿色化，化学反应的绿色化（采用原子经济性反应），生成物的绿色化以及催化剂、溶剂的绿色化。例如：在涉及氧气的制取实验时采用双氧水分解来制取，二氧化锰要回收等。

2.实验装置微型化“所谓微型化学实验，就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。”［6］虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分之一，却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。例如：在“探究微粒的运动实验”中，可以用试管代替烧杯进行微型化实验。在一个单孔橡皮塞上插入一根玻璃导管接近试管底，试管内壁贴一张滴加无色酚酞试液的滤纸，从导管口滴上两滴浓氨水到试管底部，用透明胶封导管口，可以看到，试管里滴有无色酚酞试液的滤纸由下往上慢慢变红了。

3.实验设计环保化“最佳的环境保护方法是在源头上防止污染的产生，而不是污染产生后再去处理。”［7］实验设计中我们应该采取一些有效措施使化学实验对实验场所和环境的污染降低到最低限度。这些措施主要是：实验装置密闭化，避免敞口操作，防止有关物质散佚到周围环境中；采取收集办法，回收有关物质；对有毒物质进行无毒害处理；加强实验场所的通风或采取其他的防护措施等。例如：一氧化碳还原性实验，对多余的一氧化碳可以回收，也可以燃烧进行无毒害处理等。

4.实验操作安全化保证实验安全，是化学实验教学的原则要求。有一些实验，由于物质化学性质的特殊性，给实验增加了难度甚至危险性。在点燃氢气的导管和氢气发生器之间，用一个小塑料瓶装上大约四分之三的水制成一个“安全装置”连接起来，这样，即使点燃不纯净的氢气，爆炸也只是在“安全装置”中发生，氢气很少威力小，氢气发生装置不会发生爆炸，因此不会发生安全事故。

5.实验趣味化化学实验具有动机功能，增加化学实验的趣味性，可以激发学生的化学学习兴趣。例如：在研究燃烧与灭火的条件时，增加演示“烧不坏的手帕”［8］实验，可以激发学生的兴趣。在此基础上让学生继续进行实验，探讨手帕烧坏的条件，则能够使学生深化对有关知识的认识。

6.利用仪器功能转化仪器本身没有限定它只能用于什么而不能用于什么，只是主要适用于什么。“反思仪器的别样用途，可以帮助我们加深对实验仪器和实验原理的认识，进行化学实验的创新。”［9］例如：漏斗可以充当集气与尾气吸收装置，在钠与水反应气体产物的验证实验中，将漏斗置于水中，倒扣在钠块上，产生的少量气体可顺利地富集到试管中。

7.利用学科知识迁移我们往往习惯于使用教材的实验仪器和装置，很少重视仪器的笨拙和实验时的效率，这种视经典为权威的思想往往就是教师缺乏创新的症结所在。实际上，科学的实验方法就是应该不断地发现问题，传统装置的不当之处无疑给我们提供了实验创新的课题。例如：学习“质量守恒定律”内容时，在使用托盘天平称量氢氧化钠与硫酸铜溶液反应前后的质量时，在18×200的中型试管里装入大约1mL稀盐酸与酚酞的混合溶液，球形滴管吸入NaOH溶液后，将球形滴管放在试管口，把上述带有球形滴管的试管放入盛水的100mL量筒中，让学生通过观察比较反应前后试管浸在液面中的高度即可（试管作上标记）。改进后的实验操作起来方便有趣，不用天平而是利用物理上的浮力知识，体现了学科之间的联系，有利于学生知识的迁移。

8.实验装置简单化教材所选用的实验方案未必都是最好的，有时候会产生现象不明显、实验不容易成功、结果不准确等问题，影响了实验教学的效果。例如：测定“空气中氧气的体积分数”实验，由于教材提供的实验装置密封性和燃烧匙放入不易控制，加上导气管内尚留有空气导致误差因素较多，有时氧气显示超过五分之一，让教师无法自圆其说。可做如下改进：将小颗白磷放在1.5cm×2.5cm的薄铜片上，置于硬质大试管中部，塞紧橡皮塞，用酒精灯对准铜片加热使白磷充分燃烧，待试管冷却后浸入水中，在水面下拿掉橡皮塞，待液面上升稳定后再塞上橡皮塞，拿出水面观察。改进后的实验所用仪器少，误差因素少，结果比较准确。

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高分子精细化工实验课程相关实验教材极少且不完善，实验时间较长且内容多为验证性实验，学生在实验教学过程中不重视对实验现象及过程的描述和分析，依葫芦画瓢，缺乏实验的目的性和能动性，不利于学生实验设计能力的培养。为此，一方面可从实验选材入手，将一些形象、有趣的与日常生活密切相关的元素融入到实验项目中，紧密联系实际，做到知识性、趣味性与实用性相结合，充分调动学生的积极性，激发学生的学习热情。如在“高分子材料阻燃性的测定”、“高分子材料导电性的测定”等实验中，可由学生自由选择生活中常见的一些材料如塑料瓶、快餐盒、塑料袋等作为样品进行测试，让学生在较高的实验热情和兴趣下轻松地掌握阻燃高分子材料及导电高分子材料的表征方法。另一方面，精心设计实验教学，优化验证性实验，通过提问、讨论等方式，发散学生思维，激发学生实验设计意识和动机。如在讲解“聚芳酰胺的溶液缩聚”实验项目的实验原理时，可从单体二酰氯非常活泼在常温下就能与二胺单体反应，但酰氯遇水很不稳定等这些性质来启发学生对反应条件的思考，从被动的“接受学习”转向“发现学习”、“探究学习”。联系生活实际挖掘实验素材，激发学生学习热情;结合多元化的教学方式，发散学生思维，渗透实验设计思想，是培养学生实验设计能力的一条有效途径。

2开展综合、设计性实验，提高实验设计思维品质

高分子精细化工实验设计能力，主要体现在学生能否正确理解实验原理并在不同情境下灵活迁移，运用高分子化学与高分子物理等专业基础知识和实验技能，设计出实验新方案的能力。综合、设计性实验着眼于学生掌握一定的实验理论原理和操作技能的基础上，学生自己设计完成实验项目。该实验教学模式可充分激发学生形成实验设计的观念和意识，能够有效增强学生对知识的掌握，培养学生较强的实际动手能力、分析解决问题的能力。例如，在讲到高分子精细化工课程中高吸水性树脂章节内容时，可提供不同的实验原料和条件，要求学生通过所学的影响吸水性性能的结构因素知识，设计合成不同的高吸水性树脂。学生通过设计性实验的过程加深了对吸水性树脂的合成方法及影响因素的理解和认识，同时也促进了学生对实验设计的过程的进一步了解。

3开发开放型研究性实验，形成实验设计能力

开放型研究性实验通常是以科研实践为主题，让学生自由支配时间进行新实验的创新设计或是传统实验的更新和改造。教师可结合自己的科研工作，开发开放型研究性实验项目，以课题组为组织形式，让学生查阅资料确定实验方案，自行地进行实验设计。这彻底打破了学生实验“照方抓药”的传统模式，激发了学生的学习兴趣，使学生从被动学习变为主动学习，进一步掌握进行科学研究的方法，充分锻炼学生的创新思维、创造能力和独立科研能力，从而促进学生实验设计能力的自主发展，使教学质量不断提高。例如，聚酰亚胺类材料具有高强、高膜及本质阻燃等特性，是本课程中的一类非常重要的高性能材料，让学生掌握该材料的制备方法是非常有必要的。然而该材料的制备周期长，从聚酰亚胺的预聚体聚酰胺酸的合成、铺膜到膜的热环化需近3天的时间。为此可充分利用实验室资源，开发“聚酰亚胺类高性能材料的制备及性能研究”开放型研究性实验项目，让学生自己查资料确定实验方案和实验计划安排，进行相关实验。这种研究性实验项目不仅能充分锻炼学生自行设计实验的能力，还可激发学生的学习兴趣和热情。

4将现代仿真技术引入实验教学，开拓实验设计思路

一方面高分子精细化工实验中功能高分子的合成实验耗时长，而实验教学课时有限;另一方面由于实验条件以及学生实验能力的限制，对设备及技术要求较高的实验项目无法开展。针对这一现象，可将现代仿真技术引入高分子精细化工实验教学中。学生可以在仿真机上模拟高分子精细化工产品的生产状态，感受实验室操作与工业化大生产的差异，拓宽学生视野，培养和提高其分析问题的能力和创新思维。例如高强高模纤维产品的制备，首先要通过聚合反应合成相应的聚合物，再经过纺丝及一系列的后成型阶段才能制成，整个过程对设备和技术都有很高的要求，实验室很难重现整个加工过程。可用仿真技术展现高强高模纤维的合成及纺丝技术，可使学生亲身感受高分子精细化工实验技术和实用价值，能强烈激发学生的创造动机。

5构建科学的能力评价体系，促进实验设计能力的培养

建立科学完整的实验成绩评价体系，直接影响学生的学业成绩和实验能力的培养和提高，是促进学生实验设计能力的培养的行之有效的手段之一。目前，高分子精细化工实验成绩的考核主要以实验报告为主，这种考核办法重实验报告，轻实验过程、操作技能及创新能力等，缺乏全面、客观的考察。为此，我们建立了一套符合高分子精细化工实验特点的评价体系，采用平时考查和期末考查相结合的方式来综合评定学生的实验成绩和能力。其中平时考查又分为课堂实验和开放型实验两部分，分别占总分的50%和30%。课堂实验的考查主要是通过预习报告(占总成绩的10%)、实验过程(占总成绩的30%)、实验报告(占总成绩的10%)等形式对学生的实验态度、实验观察能力、操作能力、合作能力、分析实验现象和数据处理等能力进行考查。开放性探究实验主要考查学生的分析能力、设计能力、创作能力以及实验效果等。期末成绩占总成绩的20%，主要分为实验操作和笔试两部分。这种考核体系侧重于实验过程和学生综合能力的培养，较为公正、客观地反映了学生的实验能力和成绩，可有效地促进学生实验设计能力的培养。

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所谓物理方法就是利用某些物理性质与物质浓度的依赖关系，使用物理仪器快速准确测定出某一时刻的物理性质，再转换成物质浓度与时间的关系．根据蔗糖水解反应中反应物和产物都是有旋光性的，可以选择旋光度这个物理性质作为浓度和时间之间关系式的桥梁．利用旋光度与浓度的关系将反应动力学方程中浓度和时间的关系转换成旋光度和时间的关系，因此只需要测定不同时刻体系的旋光度值就可以求算出反应速率常数k．学生选择需要的实验仪器和实验材料，设计具体的实验步骤，教师对整个流程进行评价和改进，最后在具体的实验过程中验证结果．实验结束后讨论问题:为什么要进行零点校正，可用什么物质进行零点校正，蔗糖的初始浓度对实验测定有没有影响等等．在学完二级反应动力学以后，教师还可提出延伸问题:如何利用电导率测定乙酸乙酯皂化反应(二级反应)的速率常数?第二组同学大致可以提出相应的实验过程，而第一组同学则大都不知道该如何处理．两组学生比较，第二组学生对公式的利用、实验过程的处理等都较第一组学生要好．通过整个实验设计流程，学生可牢牢记住相应的动力学方程公式，同时会对具体的实验操作过程进行积极探索，对以后理论知识的学习也有很好的促进作用．

2激发学生自我学习和自我思考的兴趣

很多时候，学生不知道物理化学中的理论和定律有什么具体用途，因此学习起来没有兴趣，只是被动地背诵公式定律．物理化学实验设计过程的教学环节能够激发学生的主观能动性，提高学生自我学习和思考的能力．以燃烧热的实验测定为例，两组学生首先学习理论课程中燃烧热的定义，理解恒压热效应与恒容热效应的区别．利用氧弹式量热器分别测定待测样品和基准物质在量热器中完全燃烧引起的温度升高值，再利用基准物质已知的燃烧热来计算待测物质的燃烧热．现在的实验装置大都采用自动化和计算机处理，第一组学生除了简单掌握量热器和压片机的使用方法外，对物性燃烧热方面的信息知之甚少，学生也没有太大兴趣去深入讨论和研究．第二组学生采用实验设计过程的教学方法，首先指导教师介绍燃烧热在实际生活中的各种应用，例如燃烧焓的测定广泛应用于各种热化学计算中，测定有机物的燃烧焓，可计算相应的生成焓数据，从而可以了解其稳定性、反应性、生成机理、分子结构、能量规律等特点，对于掌握该化合物特定组成等有重要意义．氧弹量热法也广泛应用于污泥、废物、煤发热量的测定等等方面，对于泥煤的深度开发和综合利用有广泛意义．通过这些知识的讲解，让学生首先对即将学习的实验有一个背景认识，知道将来在哪些方面可以有广泛的用途，从而激发学生的主动学习兴趣．然后再介绍氧弹技术的原理和燃烧热测定实验的基本过程，这时学生对实验课程的理解和掌握就会有明显提高．采用这种教学过程的第二组学生与第一组学生相比，首先在听课过程中注意力就有明显提高，思维也能随着教学内容灵活转换，在实验过程中也能够自己分析和处理一些常见问题，这些都是学习兴趣被激发出来的结果．因此，实验设计教学过程可以激发学生的学习兴趣．

3提高学生的科研创新和分析解决具体问题的能力

创新是科研工作的灵魂，教学过程中应加强培养和提高学生的科研创新能力．对于物理化学的各个研究方向来说，物理化学的实验设计过程在不同程度上会对学生的创新精神和分析解决实际问题的能力具有积极的作用．以凝固点降低法测物质相对分子质量实验为例，两组同学首先同时学习稀溶液的依数性:加入少量溶质引起溶剂性质的改变，例如蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高以及渗透压的改变．这些性质的改变值只与溶质的数量有关，而与溶剂的性质无关．利用一相为纯物质时两相平衡温度与组成的关系可以推导出相应的定量关系式．其中，凝固点降低这个依数性质是一种常用的测量相对分子质量的实验方法．第一组同学学习凝固点降低公式，知道凝固点降低的改变值与溶质的质量摩尔浓度成正比，能够通过题意利用公式求解出相应的数值．第二组同学在学习完凝固点降低公式后，引导学生利用此公式进行溶质相对分子质量测定的实验设计．

首先从公式推导中可以看出，公式中有我们需要最后求的MB，凝固点降低常数Kf可以查得．所需要的就是纯溶剂的凝固点和加入少量溶质后溶液的凝固点Tf的值．所以整个实验设计的关键就在于如何测定液体的凝固点．所谓凝固点是指一定压力下，随着温度的降低，液体中逐渐出现凝固现象，固液两相平衡时的温度．引导学生自己选择实验器材设计实验:要想测得凝固点，就需要将待测液体放到一定的冷却介质中，例如冰水混合物，还需要精密温度计随时监测液体中温度的变化．此时教师给出提示:凝固点的准确测定并不容易，包括固液平衡的判断以及凝固热的放出对测量的影响等等，因此采用步冷曲线法测定相应的凝固点更为常用．学生讨论具体的实验步骤，教师进行指导修正，完成实验设计过程．两组同学同时开展凝固点降低法测定溶质相对分子质量的实验，通过实验过程中的比较可以看出，第一组同学大都只能按照书上的步骤进行机械操作，在操作过程中不知道何种因素会对实验产生影响，更不明白怎样对实验进行改进．而经过实验设计过程的第二组同学大都对实验细节比较注意，例如为什么需要冷冻管和空气套管，冷冻管要竖直放置，不要靠在空气套管上，还有冰浴槽的温度、磁子的搅拌速度对实验测定的影响等等．在实验结束后，第二组同学在实验数据的分析处理上也较第一组好，能够利用步冷曲线法合适地得到相对准确的凝固点数值．第一组同学在思考题的解答上也与第二组同学有明显差距，大都不明白一些针对实验过程的问题如何进行分析解答:例如溶质的量是否加入的越多越好，冰浴槽的温度过高或过低对实验数据有什么影响，高温高湿季节做此实验是否会影响准确度等等．

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毕业论文实验设计的三大要素:

实验设计三要素应着重考虑:

一、受试对象的种类问题。这里面包含以下几种情形:l、一般医学科研——常用动物、离体标本或人体内取得的某些样本作为受试对象;2、新药的临床前试验——一般用动物作为受试对象;3.新药的临床试验阶段——一般用人作为受试对象。新药临床试验一般分为4期,在1期临床试验阶段,通常用健康志愿者作为受试对象;而在其他各期临床试验阶段,常用患特定疾病的患者作为受试对象。选择什么样的患者,应有严格的规定。

二、实验因素。实验研究的目的不同,对实验的要求也不同。若在整个实验过程中影响观察结果的因素很多,就必须结合专业知识,对众多的因素做全面分析,必要时做一些预实 验,区分哪些是重要的实验因素,哪些是重要的非重要的实验因素,以便选用合适的实验设计方法妥善安排这些因素。水平选取的过于密集,实验次数就会增多,许多相邻的水平对结果的影响十分接近,不仅不利于研究目的的实现,而且将会浪费人力、物力和时间;反之,该因素的不同水平对结果的影响规律不能真实地反映出来,易于得出错误的结论。在缺乏经验的前提下,应进行必要的预实验或借助他人的经验,选取较为合适的若干个水平。所谓质量因素,就是因素水平的取值是定性的,如药物的种类、处理方法的种类等。应结合实际情况和具体条件,选取质最因素的水平,千万不能不顾客观条件而盲目选取。

三、实验效应。实验效应是反映实验因素作用强弱的标志,它必须通过具体的指标来体现。要结合专业知识,尽可能多地选用客观性强的指标,在仪器和试剂允许的条件下,应尽可能多选用特异性强、灵敏度高的客观指标。对一些半客观(如读取病理切片或X片上所获得的结果)或主观指标(如给某些定性实验结果人为打分或赋值),一定要事先规定读取数值的严格标准,必要时还应进行统一的技术培训。

毕业论文实验设计的四个原则:

实验设计四原则的实施主要包括:

一、随机原则的实施:即运用“随机数字表”实现随机化;运用”随机排列表”实现随机化;运用’计算机产生伪随机数”实现随机化。

二、对照原则的实施:空白对照组的设立——此种对照一般用干动物实验中,在临床上只适用于慢性病的对比研究中,而且必须慎用;相互对照组的设立——有时要考察的某因素不能取零水平,如考察某化学实验中反应温度对实验结果影响,此时,各实验组分别人不同的温度条件下做实验,各组在实验中起到了相互对照的作用;标准对照组的设立——为了比较某新药的疗效,往往以当前社会上被公认的、疗效比较好且比较稳定的同类药物作为标准对照;实验对照组的设立——当某些处理本身夹杂着重要的非处理因素时,还需设立仅含该非处理因素的实验组为实验对照组;历史或中外对照组的设立一一这种对照形式应慎用,其对比的结果仅供参考,不能作为推理的依据;多种对照形式同时并存。

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二、设计思路

1.实验内容与专业特点相结合。作为师范类数学，毕业后主要从事教育教学工作。在教育教学工作中，免不了要对教学质量、教学效果等进行分析，需要用到统计知识。因而在设计实践教学内容时，应根据学生就业后的需求情况，结合教育统计与教学测评等内容，设计专业特点较强的实验题目（内容），如调查当地学生数学能力状况、调查某一教学内容教学效果情况等。通过实际操作，使学生掌握教育统计研究的方法，不仅提高学生的能力，也为今后在教育教学工作中开展科学研究打下基础。2.软件的选用。目前，专业的统计软件有SAS、SPSS、Eviews、R等，这些软件的专业性很强，功能也非常强大。但本人认为作为非专业的一般使用者，选用Excel就可以了，其原因主要有以下几个方面：第一，专业软件对于非专业人员要运用自如有一定难度；第二，专业软件不少需要购买，且价格昂贵，一般人难以承受；第三，Excel软件是一款使用广泛的办公软件，且较易学；最后，Excel软件提供了丰富的函数，可以进行数据处理、统计分析和决策辅助以及制图等功能，完全能够满足基础的统计分析工作。因此，在实践教学中建议选用Excel软件。3.突出实用性，增加综合运用。《概率论与数理统计》课程的实验主要以模拟和实证分析为主，缺乏结合实际、应用性强的实验。在设计实验内容时，应结合实际的应用，设计综合性、操作性较强的实验题目，以项目的形式组织学生分组开展实验实训活动。例如设计题目《中学生数学能力的调查研究》，在此题之下可以分多个小题，如《中学生空间想象能力的调研》、《中学生性别差异对空间想象能力的影响研究》等等，让学生6～8人一组，每组选择一题开展研究。

三、实践实例

在完成理论学习的基础上，利用实践教学环节，结合教育工作的需要，设计综合性的实践教学内容，并通过组织学生分组开展实验，从而加深学生对理论知识的理解，同时提高学生的实际应用能力。下面通过三个案例说明实践教学的设计和开展。实例1：2011年全国五个自治区教育经费投入情况对比分析。实验目的：（1）使学生学会利用相关资源收集、整理数据；（2）利用Excel软件描绘柱形图。实验过程设计：1.数据的收集。根据收集方式的不同，统计数据可分为间接数据和直接数据。实例1中的数据为间接数据，其收集的主要方法有：（1）通过《中国统计年鉴》、《中国统计摘要》及各省、市、地区的统计年鉴等公开出版物收集数据；（2）利用中华人民共和国国家统计局、中国经济信息网等网站查询数据；（3）到各地方统计局查询统计数据。在此实验中要求学生按5人一组，通过中华人民共和国国家统计局网站，查询相关数据（如图1所示），并对数据进行筛选、整理，得到2011年全国五个自治区教育经费投入情况数据。最后利用Excle软件绘制数据表，并录入所需数据，得到2011年全国五个自治区教育经费投入情况数据表（见表1）。由图2可知，2011年全国五个自治区中，广西的教育经费投入最多，投入最少；另外内蒙古、广西、新疆的教育经费相差不大，、宁夏相对较少。实验小结：该实验是统计分析中的一个基础性实验，主要教会学生利用网络、图书、杂志等途径收集数据，并利用Excle软件对数据进行预处理，最后根据绘制统计分析图，得出分析结论。类似的还可练习绘制饼状图、折线图、直方图等图形。另外，根据学生情况还可以适当深入（如三维数据图，多变量数据分析图等），但应保持与专业特点相结合。实例2：对学生考试成绩进行统计分析。实验目的：（1）学会制作统计表格；（2）学会利用Excel软件进行描述性统计；（3）学会使用Excel软件中的相关函数进行统计汇总。实验过程设计：1.制作统计表并录入本班学生某次考试成绩（表格前6行如图3所示）。2.在“工具”菜单中选择“数据分析”子菜单，并在弹出的窗口中选择“描述统计”，点击“确定”后将需要进行描述统计的数据选入“输入区域”，依次选定输出区域以及需要输出的统计值（如汇总统计、平均置信度等），确定之后可生成描述统计表（如表2）。3.利用COUNTIF等函数求出学生各分数段人数、优秀率、及格率等数据（如表3）。实验小结：该实验通过对学生成绩的统计分析，教会学生利用Excel软件中的相关函数和数据分析工具进行统计，对学生今后在事教育工作中进行教学质量分析有一定帮助。在此基础上，还可以进行拓展，如分析多门课程成绩情况；分析各班级间成绩是否存在显著性差异；男、女生学习成绩是否存在显著性差异等问题。实例3：中学生数学能力调查分析。实验目的：（1）使学生学会调查问卷的设计，并了解开展问卷调查的流程；（2）利用Excel软件对问卷数据进行方差分析。实验过程设计：1.设计问卷。中学生数学能力主要包括：数学的运算能力、空间想象能力、逻辑思维能力、实际应用能力等，在设计问卷时，让学生分成4组，每组设计一类能力测试题。学生人数较多时，可分成8组，每两组负责一类试题，各组分别完成设计。各组设计好的试题，由大家讨论，挑选出部分题目，综合成为中学生数学能力测试卷。2.分组调查。学生分组到各中学进行问卷调查。在实施调查前，先根据该校学生名录，采用随机数表法抽取被调查学生名单，然后根据抽样名单完成问卷调查，以保证数据的有效性。最后，根据收回的有效问卷整理出相关数据。3.方差分析。利用Excel软件数据分析中的方差分析模块，对整理好的数据进行方差分析。分析内容可设置为性别对学生各种能力是否存在显著性影响；年龄对学生各种能力是否存在显著性影响；民族对学生各种能力是否存在显著性影响；等等。学生分组选择一个内容进行分析，并完成分析报告。在之后的小组交流中，每组派一名代表阐述本组的分析过程和分析结果，大家再讨论分析是否正确、结果是否合理等。实验小结：该实验综合性加强，在实验过程中涉及到抽样调查、数据预处理、统计分析等内容。该内容以项目进行，大项目中分子项目，由学生分组合作完成，在这样的实验活动中，学生既学到了专业知识，锻炼了专业技能，又培养了团结协作、互相交流的品质。