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

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〔關鍵詞〕實驗變量 變量類型 變量控制

實驗是自然科學驗證假設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。在生物實驗設計中對‘變量’的確立、操縱成為實驗設計成功與否的關鍵，若能將實驗設計中‘變量’問題解決，高考實驗設計試題分數唾手可得。那么實驗設計中的‘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、反應變量與無關變量

1.（1）實驗變量與反應變量

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。反應變量也稱因變量，指實驗中由實驗變量而引起的變化和結果。通常實驗變量是原因，反應變量是結果。例如：在探究“酵母菌生長的最適宜pH值”實驗中，所調整的各個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（數目多少）也隨之發生相應變化，這就是反應變量，該實驗目的就可以達到解釋PH值變化（實驗變量）和酵母菌生長情況（反應變量）的關系，并用一定指標（如酵母菌數目）將這個關系呈現。

1.（2）無關變量

無關變量也稱控制變量，指實驗中除實驗變量外的可能影響實驗現象或結果的因素或條件。例如：上述實驗中除實驗變量（不同PH）外，酵母菌的量、培養基的成分、滅菌情況、酵母菌種類、及培養時環境的溫度、培養時間長短等都屬于無關變量，如果無關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，不穩定都會對實驗結果造成干擾，產生誤差。在實驗設計和操作中要盡量減少無關變量影響，不同實驗組別五個變量應完全相同，這樣就會排除實驗結果差異是由無關變量引起的可能性，便于清晰得研究實驗變量與反應變量的關系。

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雜關系簡單化，使結果更準確，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做到一個實驗變量對應一個反應變量 2. 實驗要盡最大可能避免無關變量干擾。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、反應溫度、PH等無關變量應控制相同（常量），否則這些無關變量差異將干擾實驗結果及相應的結果分析及結論。再如某生物小組為研究陽光對大豆發芽的影響，在兩個花盆里種了大豆，并作了如下處理：（表略）

這一實驗中，應該改正的錯誤是（ ）A .兩花盆都應放在向陽地方 B.兩花盆都應放在黑暗地方C.兩花盆溫度不應一樣D.兩花盆都應澆充足水。這個實驗研究的是陽光對大豆發芽的影響，故陽光應為自變量，根據單一自變量其他因素（溫、度水等）應為常量，所以本題答案為D。本實驗兩花盆都應澆充足水，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，即實驗中設置對照組與實驗組進行對比，既能有效排除無關變量影響又能增加實驗結果可信度和說服力。

3. （1）對照組和實驗組確立

實驗中經常要確定對照組與實驗組，一般有兩種方法：第一依據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，來回轉動，螞蟻的觸角來回運動有什么意義呢？請設計實驗方案證明觸角在尋找食物中的作用。該實驗需設計兩組，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，應為對照組。

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關鍵詞：枯草；光譜儀；光譜測量

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：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，至今已經經歷了地面遙感、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、遙感數據解譯、遙感應用研究具有重要意義，也是《遙感導論》課程的重要學習內容。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）的太陽反射波段內地物的連續光譜曲線，是建立地物標準反射光譜數據庫的重要手段。植被跟太陽輻射的相互關系有別于其他物質，如裸土、水體等，比如植被的“紅邊”現象，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素的影響。枯草是草地可燃物的主要來源，其承載量、含水率的準確反演對草原防火的重要依據。本文針對我校《遙感導論》課程地面遙感實習，選擇光譜特征與背景土壤的光譜特征比較相似的枯草，進行了實驗設計。

二、實驗內容設計

本文以讓學生們學習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別和掌握繪制反射光譜曲線的方法為目的，設計了樣點選擇、目標光譜測量、繪制反射光譜曲線和光譜分析等內容。

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，連續波長測定的物體反射率曲線構成反射率波譜（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。因航空和衛星光學遙感技術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―方向反射率數據，因此本實驗將方向―方向反射率數據為依據來進行。

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。暗含假設目標物為朗伯體。

2.樣點選擇。實驗場地選擇在內蒙古師范大學盛樂校區北門天然草地，地處呼和浩特和林格爾縣境內，北緯47°28′00″，東經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。數據采集采用美國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個觀測數據，取其平均值作為該樣方的反射率數據。

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

5.光譜分析。枯草屬非光合作用植被（NPV），主要包含碳元素，以淀粉，纖維素和木質素形式存在，NPV的光譜特征主要受這些物質支配。在短波紅外內的波動比較大，與綠色植被相反，SWIR-1和SWIR-2范圍內散射占主導。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、結語

遙感課程中地面光譜測量是較重要的內容，針對該情況設計了枯草光譜測量實驗設計。包括樣點選擇、數據采集、處理、分析等試驗內容。地物光譜的測量實習有助于鞏固學生對植被遙感的理論知識，更重要的是學生動手實踐操作，掌握數據采集及數據處理軟件的應用，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、技術與應用[M].北京：高等教育出版社，2006.

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［關鍵詞］新課改;化學;實驗設計

新一輪課程改革提出要以學生為主體，在日常教學中要注重培養學生的創新素質和實踐能力。在化學教學過程中，教師應選擇與生活結合緊密的教學內容，鼓勵并引導學生獨立自主設計化學實驗，使之進行合理而規范的實驗操作，進而更好地掌握基礎理論知識，提高學生實驗操作能力。逐步以此培養學生提出問題、分析問題、解決問題以及歸納問題的能力，為培養其學科的探究精神和良好素養打下基礎。

一、化學實驗設計的原則

化學實驗設計是指，實驗者在實施化學實驗之前，根據一定的化學實驗目的和要求，運用相關的化學知識和技能，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劃的過程。在中學化學教學中，化學實驗設計作為學生學習化學的重要內容之一，已引起廣大教師的普遍重視。因此，化學實驗可以作為衡量學生化學實踐素質能力的標準之一。化學實驗設計應遵循以下幾點原則:

(一)科學性原則

科學性原則是進行實驗設計的首要原則。要設計一個化學實驗，就必須在理論上符合實際，設計的實驗原理和操作方法等必須與化學理論知識和化學實驗方法論統一。例如，在設計檢驗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

對于一個化學實驗，我們必須保證設計的方案在實驗原理、化學藥品、儀器設備、實驗方法以及觀察到的實驗現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，但由于木炭還原CO2是吸熱反應，需要很高的溫度，中學實驗條件下不易實現。

(三)安全性原則

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

(四)簡約性原則

在化學實驗設計中，應盡量避免使用復雜的實驗裝置和采用煩瑣的實驗方法，應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，特別是在有機化學物質的制取過程中就應注意簡約性，提高產物產率。

(五)環保性原則

安全性原則是指從實驗者的利益出發，而環保性原則則是從我們生活的環境出發，對化學實驗設計提出要求，這是實現生態課堂，綠色化學的重要表現。

二、化學實驗設計的思路

(一)明確目標

在進行實驗設計之前，設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)確定原理并設計裝置

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

(三)設計實驗步驟以及實驗報告

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

(四)對實驗設計方案做出評價

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

三、化學實驗設計的策略

(一)根據實驗目的選擇最佳的實驗方法

化學世界中變化多樣，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。所以，設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、反應速率、可控制性以及產物產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)根據實驗途徑選擇最佳實驗裝置

設計者在選擇好實驗途徑之后，就要選擇相關的實驗儀器和最佳的實驗裝置。設計者應將反應物溶沸點、反應條件、生成物的狀態和性質、反應劇烈程度以及產物產量大小等因素考慮在內。在檢驗反應生成物時，還應考慮檢驗順序。如檢驗C和濃H2SO4反應的產物———H2O，CO2，SO2，實驗設計時應先將產物通過裝有無水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)根據實驗結果的要求選擇最佳的物料比

實驗設計應根據實驗結果的要求，合理地選擇實驗物料比，以確保實驗現象明顯。如反應原料的不同聚集狀態、不同品質都會影響實驗現象。

(四)根據產物的不同性質設計最佳收集和處理尾氣的方案

在設計實驗時，我們要遵循環保性的原則。其中最主要的一點就是體現在尾氣的處理上，對于有毒、易揮發、易燃、強腐蝕性，易氧化等物質，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。設計者可聯系其他學科知識，設計出更好的實驗設計方案，也可以將多個實驗組合在一個實驗中進行系列實驗，如果是無法在現實中進行的實驗，可以通過現代多媒體技術進行仿真模擬實驗。總之，設計者在進行實驗設計之前，都要精心準備，在查閱大量資料的前提下，綜合應用多種策略，這樣才能設計出更好的實驗方案。

參考文獻:

［1］胡艷生．如何進行實驗設計［J］．中國教育技術裝備，2003(10)．

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（1）化學實驗設計的意義。化學實驗設計對于發展學生的科學探究能力，提高他們的科學素養也有重要意義。首先，它可以激發學生的化學學習興趣。學生根據自己所學的化學知識，獨立地或在教師啟發下，設計出各種實驗方案，成功地解決化學實驗問題，從而產生成功后的喜悅，激發起更大的學習熱情，成為進一步學習的強勁動力。其次，設計化學實驗方案需要學生靈活地和創造性地運用所學的化學基礎知識和化學實驗基本技能，可以發展他們解決化學實驗問題的能力和創造能力。另外，進行化學實驗設計還需要學生掌握各種科學方法，如實驗、測定、實驗條件的控制、假說等，具有嚴肅認真、一絲不茍和敢于創新的精神，有利于學生認識和掌握科學過程與科學方法，形成正確的化學實驗態度、情感與價值觀。

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

1．科學性。科學性是化學實驗方案設計的首要原則。它是指所設計的演示實驗的反應原理、操作程序和方法等，都必須與化學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具有揮發性，而H2SO4和CaCO3反應生成的CaSO4反而會阻礙反應的進行，若要用H2SO4，則大理石必須研磨成粉末。

2．安全性。實驗設計時應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，首先應注意有毒物品的吸收處理，以防造成環境污染和人身傷害。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注意的事項。再次，還必須注意實驗操作要規范。有些實驗雖然具有一定危險性，但只要按操作規程進行，是不會發生危險的。

3．可行性。設計的實驗方案要切實可行，所選用的藥品、儀器、設備和方法在現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，能在較短的時間內完成實驗且能觀察到明顯的現象。例如，盡量采用隨用隨取裝置，像啟普發生器或裝有分液漏斗的制取裝置；物質的鑒別可先通過顏色、氣味、水溶性、密度等物理性質加以區別。

5．經濟性。綜合考慮原料的用量與價格。只要能達到實驗目的，藥品盡量少用，能做微型實驗的盡量做微型實驗等。

（2）化學實驗設計的內容

一個相對完整的化學實驗方案一般包括下述內容：

1．實驗目的。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。對于化學實驗來說，實驗的原理一般是化學反應方程式。對實驗所涉及的化學反應要清楚明了。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。根據實驗原理確定實驗所需的實驗用品，如，藥品、儀器、裝置、設備及規格等。

4．實驗裝置圖、實驗步驟和操作方法。根據原理、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活動向導作用簡介為了方便教學活動的開展，PacketTracer特意為學生和教師添加了一個有用的工具：活動向導。通過活動向導可以使教師非常方便地為學生創建一個非常具體的網絡環境，然后讓學生完成這個網絡的搭建與配置。通過活動向導可以對考題進行分數的設置，一般情況下每設置一個知識點系統就會給這個點設置1分，而該考試題的總分要視該試題所包含的知識點的數量來決定[1]。當我們進入如圖1所示的活動向導對話框以后，可以看到左邊有10個按鈕，它們分別對應10種不同的功能。⑴【Welcome】是歡迎界面，這個界面對活動向導的功能進行了比較系統的介紹。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計的網絡給出答案。⑸【InitialNetwork】按鈕可以打開一個界面，通過這個界面可以設置一個網絡讓學生來完成搭建和設置。⑹【Password】按鈕可以為我們設計的網絡問題添加密碼。⑺【TestActivity】按鈕可以打開PacketTracerActivity窗口，在這個窗口中有我們為問題網絡編寫的說明，也有測試該網絡是否正確的按鈕和重置網絡的按鈕。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絡問題保存在磁盤中，文件的擴展名是pka。⑽【Exit】按鈕是當我們結束問題的編輯工作時用來退出活動向導界面返回PacketTracer的界面。

1.2HTML基本使用介紹在活動向導中操作指南是設計網絡評估測試題的一個重要環節，通過操作指南用戶可以知道應該怎樣搭建和設置網絡。在操作指南的圖文編輯中，有不少HTML語言的標簽，這些標簽寫在尖括號中，在文字的前后各有一個，成對出現，這就是我們所說的HTML語言的標簽。與此同時，活動向導為網絡試題提供試題答案管理器這項功能。在將設計的網絡連通后，會出現一個樹狀結構，在這個結構中，我們可以為這道網絡測試題添加所需測試的內容，也會為每一個內容設置分值。在樹形結構列表中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，如果學生在這項操作中出現了錯誤，那么系統會把教師所編輯的反饋內容顯示出來，這樣可以給學生一些提示[2]。

2PacketTracer具體實驗案例

PacketTracer模擬器中現有21個實驗的學習練習題以及對應的測試題，可供教師在教學、作業、測驗中隨意使用。每個實驗，模擬器都會提供相關的知識、實驗拓撲中的路由器IP地址方案以及實驗任務和配置過程。根據要求，學生可以進行連線，當完成連線后，學生可以知道自己的完成情況，也可知道所得的分數。以下是其中兩個實驗案例。

2.1RIP路由協議相關實驗設計實驗設計思路及背景：RIP是路由信息協議，是使用最廣泛的距離矢量路由協議。和其他的距離矢量選擇協議一樣，它也是遵循距離矢量選擇協議的規律，RIP每隔30秒就發送自己完整的路由表到所有激活的接口[3]。為了加強對該協議的學習，本次設計考慮到了RIP協議一些重要的特性，如版本1不支持不連續的網絡；版本2默認時不接受版本1的更新信息等等[4]。根據這些特性，本次設計的理念是想辦法解決這些問題，使這些功能能夠實現。實驗設計拓撲：根據實驗需解決的問題，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網絡并連接RIPv1網絡的接口上執行命令，可以使得RIPv2網絡接收版本1的路由信息，從而實現RIPv1和RIPv2網絡的兼容。實驗需達到的效果：希望通過兩個實驗設計的全過程讓學生更加熟悉RIPv1和RIPv2的差異性和統一性，在今后路由協議的運用中做到游刃有余。實驗主要涉及協議：路由信息協議是一種使用最廣泛的內部網關協議，是在內部網絡上使用的路由協議(在少數情形下,也可以用于連接到因特網的網絡)，它可以通過不斷地交換信息讓路由器動態地適應網絡連接的變化，這些信息包括每個路由器可以到達哪些網絡，這些網絡有多遠等[5]。RIP是由“網關信息協議”發展過來的，可以說網關信息協議是RIP的最早版本。后來的一個版本才被命名為“路由信息協議”，是Xerox網絡服務協議簇的一部分[6]。

2.2OSPF協議相關實驗設計本次實驗設計思路及背景：OSPF協議是一個鏈路狀態協議，其分層次的概念深受許多企業的青睞，在許多企業網絡、校園網絡中OSPF都是網絡規劃師優先考慮使用的路由協議。基于該協議使用的廣泛性和實用性，就有了本次實驗設計的構想。實驗設計拓撲如圖3所示。實驗設計要點：希望學生深刻理解區域的概念。OSPF提出了“區域”的概念，一個網絡可以由單一區域或者多個區域組成。其中一個特別的區域被稱為骨干區域，該區域是整個OSPF網絡的核心區域，并且所有其他的區域都與之直接連接[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，在發現彼此的時候，建立鄰接[8]。OSPF協議同時使用單播和組播來發送Hello包和鏈路狀態更新，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協議不使用TCP或者UDP協議而是承載在IP協議之上，IP協議號為89，工作在OSI模型的傳輸層[9]。⑶多路訪問網絡以及非廣播多路訪問網絡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作為網絡的中心負責路由器之間的信息交換從而降低了網絡中的信息流量。OSPF協議同時使用單播和組播來發送Hello包和鏈路狀態更新，使用的組播地址為224.0.0.5和224.0.0.6[10]。

3實驗結果歸納及問題分析

3.1設計結果歸納本次設計實現了兩方面的功能，一方面是教師編寫基于PacketTracer的路由器配置的測試題目，設置分值，設置測試時間及管理密碼等，并且可以跟蹤檢查學生對于路由器配置的掌握程度，方便輔導學生；另一方面，學生通過這樣的測試系統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、網絡連通障礙等等。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備的連接和調試上。

3.2設計中所遇問題分析本次設計中主要做的就是展現PacketTracer相對于其他網絡模擬器的優勢方面，從而為將PacketTracer應用于計算機網絡實驗課程的教學做適當的鋪墊。系統設計還存在欠缺，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。所開發的PacketTracer軟件也有一定的限制，比如說在實現控制列表方面，不能夠使用自反控制列表等。

4結束語

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法拉第電磁感應定律是電磁學中的一個重要內容，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系，得出“閉合線路內，磁通量的變化率越大，線圈的匝數越多，產生的感應電動勢也就越大”的結論．在此定性實驗的基礎上，教材中直接引出了法拉第電磁感應定律．顯然，上述方法省略了“E與n、ΔΦ/Δt成正比關系:E=nΔΦ/Δt，E:感應電動勢(V)，n:感應線圈匝數，ΔΦ/Δt:磁通量的變化率”這一量化結論的實驗研究過程．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計并實現電磁感應的定性和定量實驗．充磁器結構簡單，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，是學校實驗室中必備的器材，一種器材多種用途，它產生磁場的磁感應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實驗，它是定性實驗電磁感應較好的方法．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，通過反復實踐，設計出了驗證法拉第電磁感應定律的創新實驗方法．

1用充磁器實現電磁感應實驗設計

1．1充磁器

充磁器是一種快速飽和充磁設備，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，由于充磁器結構上的原因，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

拉第電磁感應定律(1)將合適的U形軟鐵棒套上事先繞上兩組不同匝數線圈的紙筒，線圈匝數分別為n1和n2(n2＞n1)，然后插入充磁孔內固定，如圖2所示，接通充磁器電源，可見連在匝數線圈為n2上的演示電表V2指針擺幅大些，說明感應電動勢和線圈匝數n成正比關系E∝n．(2)將合適軟鐵棒放入充磁孔內，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，說明感應電動勢與閉合線圈內磁通量的變化率成正比關系E∝ΔΦ/Δt．

2用可拆交流演示變壓器設計電磁感應實驗

2．1實驗原理與實驗設計

根據變壓器的工作原理，當交流電通過原線圈n1時，閉合鐵芯中將產生峰值穩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的大小．若抽動橫鐵軛到某一固定位置不動，此時的ΔΦ/Δt比較穩定．

2．2實驗過程的實現

為了操作方便，將副線圈放在右手側，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定性探究感應電動勢E與磁通量變化率ΔΦ/Δt之間的關系如圖3所示，將多用表V調至交流電壓10V檔，與4．5V小燈泡并聯，串接到副線圈n2，原線圈n1接入交流220V．當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生4．5V的感應電壓．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，當橫鐵軛移動離鐵芯約4mm時，觀察電壓讀數降到3V左右．利用上述直觀的現象，通過思考該現象產生的原因并進行分析驗證，可以得出結論:感應電動勢E與橫鐵軛的水平移動有關，橫鐵軛的移動快慢不同，使磁通量變化快慢不同，產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，ΔΦ/Δt越小(大)，E越小(大)．

2．2．2定量探究感應電動勢E與匝數n的正比關系去掉副線圈，換上長導線纏繞在鐵芯上替代副線圈，將導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．將橫鐵軛開口距離調至約4mm后固定不變，開始纏繞導線，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線，隨著纏繞在鐵芯上的線圈匝數增多，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，小燈泡微微發光;當線圈繞到25匝左右時，小燈泡已經比較亮了．在繞線過程中，觀察多用表上交流電壓讀數，發現每多繞一匝導線，感應電動勢約增大0．1V，可得出感應電動勢E與匝數n的定量關系．同時觀察到:從鐵芯上逐漸解開纏繞的導線到第4匝時，小燈泡仍微微發光，而在纏繞到第4匝時，小燈泡卻并不發光，說明有自感作用．通過上述實驗，進一步進行分析探究:假設每一匝線圈內的磁通量的變化率為ΔΦ1/Δt，對應產生的感應電動勢為E1，則每多繞一匝線圈，ΔΦ/Δt就增大一個單位ΔΦ1/Δt，線路中感應電動勢也增大一個E1，由此得出量化的結論:電路中感應電動勢的大小，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結束語

篇7

一、教材資源的再開發，是優化實驗設計的基礎

優化實驗設計是在傳統實驗基礎上的延續和發展，需要學生自己探索實驗方法，選擇實驗器材和藥品，評估實驗成敗，這對提高學生的實驗技能和素質，培養獨立探索精神和分析問題、解決問題的能力無疑是有益的。

通過優化實驗方案設計，讓學生體驗創新發現的樂趣，使思維受阻的學生豁然開朗，并激起思維的共鳴，提高學生思維的發散性。從調查結果中得出，優化化學實驗能抓住學生的心弦，設立疑問、激發興趣，可使學生以積極的態度、振奮的狀態投入到化學的學習中。

二、準確運用知識遷移，是優化實驗設計的途徑

小到知識點之間，大到整個章節，關鍵是教師怎樣利用學生已掌握的知識，去搭橋開路。在進行知識遷移發散過程中，應遵循由已知到未知，由具體到抽象的原則，注意培養學生運用已有知識，促進知識的遷移，要從學生實際出發，合理安排聯系。無數成功的實踐告訴我們，聯系學生以前或正在學習的其他學科知識，能使學生反應更快，教學效益更好。

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

三、運用問題生成設計情境，是優化實驗設計的核心

在化學實驗設計中，要合理設置、引導學生提出核心問題，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、實驗和分析，達到實驗最優化的目的。

學生在自主探索的基礎上，發表自己的見解，個體學識與智慧為整個集體所共享，經過與其他學生的交流、修正，使實驗設計達到最優化，也使學生體會到成功的喜悅。

四、重視對實驗異常的再探索，是優化實驗設計的提升

有些實驗會出現預料之外的現象，此現象往往包含學生還沒有認識的事物規律，我們可以抓住這些難得機會，追根溯源獲得突破。

實驗異常現象的探索孕育著創新，也孕育著優化實驗的機遇。學生在獲得化學知識和技能的同時，不僅能體驗探究的樂趣，還能有效培養學生的創新精神和實驗探究能力。

五、實驗報告的科學準確，是優化實驗設計的體現

篇8

【關鍵詞】實驗 設計能力 培養

近幾年新課程標準中，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、實驗步驟和數據處理等)的設計。設計性實驗是在一些特定的要求和條件下，自行設計和實驗，靈活運用知識和技能，進行的創新性思維和實踐活動。設計性實驗能全面培養學生綜合運用所學知識的能力、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協作的能力。因此以設計性實驗為載體，培養學生創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提出了一個新的課題。

一、重視基礎——創新之源

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

例：有兩杯不同的液體，現提供以下器材：（1）托盤天平；（2）彈簧測力計；（3）兩個質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、實驗方法的設計與表達，注重學生的綜合實驗能力，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，質量的比較用天平，此方法實質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，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。此種方法實質上是浮力中稱重法的一個具體應用。

因此，我們必須重視基本實驗的教學，教學中要特別引導學生認真領會各類實驗的設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，培養實驗中的發散性思維，達到舉一反三，觸類旁通的目的。

二、重視實驗問題設計，有的放矢——創新之法

新教材在演示實驗和學生實驗中提出的讓學生獨立思考的問題更多，這些問題大多要親自設計和動手實驗才能解答。由于設計性實驗具有相當的難度，學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“充分發揮學生主觀能動性”理解為“完全放縱”，而應充分理解學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和點化。同時，要鼓勵學生大膽實踐，允許學生在實驗中走彎路，犯錯誤，但老師要及時予以指出和糾正，只有這樣，學生的實驗設計能力才能穩步提高。

有的放矢作為一種創新思考方法是指思考一個較復雜的問題時，在掌握了一定的有關情況之后，首先應當弄清，需要緊緊盯住和瞄準的目標是什么？在設計實驗中，這個目標就是實驗目的。它可以引發我們的定向思維，在實驗目的的引領下，根據題目的要求和給出的條件，運用儲備知識和科學思維方法，分析相關物理情景，精心構思實驗原理，確定需要測量的物理量，安排實驗方案和實驗操作程序，最后進行實驗數據記錄和處理實驗數據。

例：探究不同物質的吸熱能力是否相同的實驗設計時，如果教師不給以恰當的引導，學生很難自主完成實驗設計。實際教學中可設置以下幾個問題逐層分析，化解難點。

（1）物質的吸熱能力強弱通過哪些物理量的變化反映出來？

（2）物質吸熱多少與哪些因素有關？

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

通過以上問題的分析，使學生認識到比較物質的吸熱能力強弱，實質上只需要用相同規格的加熱器材，加熱相同質量的不同物質，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，根據這些條件學生即可自行選擇實驗器材，設計實驗表格需要記錄哪些數據，在此基礎上設計并完成實驗。

三、重視課外小實驗、小制作和小發明活動

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

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

四、重視科學調查

加強實驗設計能力教學，是素質教育的一個方面。設計一些只知實驗目的不知實驗結論的設計性實驗，讓學生獨立設計實驗方案，獨立實驗和獨立撰寫實驗報告并獨立得出實驗結論，將使學生克服對老師過分依賴的習慣，以及提高學生對物理規律的理解和運用能力，能提高學生獨立創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，同時會養成科學而嚴謹的思維習慣，激發探索自然規律的熱情。這可以通過分階段、有組織、有計劃、有目的地學生科學調查來得以實現。如在學習光的反射時，課后可布置學生對城市建設中的光污染現象進行調查，調查玻璃幕墻給居民的生活帶來哪些不便或危害？如何預防光污染？提出哪些合理化建議？

科學調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）教師要經常性地指導和培養學生如何完成自己的任務。

（3）將教材中設置的和教師自己補充的小實驗和小制作內容，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，要求學生在課外獨立設計、獨立操作、獨立完成實驗報告或產品更新換代制作。

篇9

一、化學實驗競賽促進本科生專業知識水平的提高

作為藥學專業本科三年級學生，“四大化學實驗”基礎知識是必須要掌握的內容。結合學生專業背景知識，設計的參賽項目是“金銀花中綠原酸的提取和分析”，其中提取溶劑的選擇和標準曲線的繪制等方面均需要有機化學和分析化學相關知識。在實驗前期的準備階段，參賽學生通過翻閱文獻和相關書籍，再一次地回顧了在大學本科低年級已經學過的基礎化學知識。除了鞏固基礎知識，在分析過程中，學生還學會了應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，而反復多次的儀器操作又能夠促進學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”是指取消二級學科專業界限，在化學一級學科層面上建立的全新的內容交叉、技術綜合型實驗項目，要將跨專業的基本理論、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、分析化學、生物化學、藥物化學、藥物分析學、生藥學等多個二級學科內容，初步涉及中藥的提取、分離、分析知識，學生因此提前接觸了藥物分析、中藥分析、天然藥物化學等藥學專業知識，了解了藥物的質量分析和質量控制途徑和方法，提高了學生的專業知識水平，有利于對本科高年級藥學專業科目的學習。

二、化學實驗競賽促進本科生實驗能力的提高

在化學實驗競賽中，我們在化學實驗技能、化學計算、實驗設計、實驗操作、實驗現象的觀察和記錄、儀器使用和數據采集及其分析處理、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練作用，但實驗設計競賽的自主性、開放性、綜合性更強，需要我們全程控制實驗，此外還能夠獲得專家和老師專業的指導，對實驗過程順利進行有著極大的促進作用。

（一）化學實驗競賽促進本科生實驗設計能力的提高

在確定實驗課題之后、正式開展實驗工作之前，需要緊密結合專業知識和統計學知識，進行大量文獻綜述和必要的預實驗，從而制訂出完善的實驗設計方案。在文獻檢索方面，學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，輔以在預實驗中已驗證行之有效的實驗條件，在老師的指導下，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，使學生無法從實驗參考書籍上找到對應的實驗方案，從源頭上杜絕了學生懶于設計實驗這類問題的發生，使學生主動思考。在不斷修改實驗設計方案過程中，學生的設計實驗能力得到鍛煉和提升。

（二）化學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類學生必備的基本實驗技能之一，而目前存在一部分學生的實際操作能力不足的現狀，因操作失誤而產生的實驗事故也時有發生。大學生重理論輕實踐和學校對實驗室建設的管理與重視不夠是在校大學生實驗操作能力差的主要原因之一。想要改變這一現狀，首先學生自己必須端正態度，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，也發現了一些操作問題。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，但學生出現了細節上的錯誤。而在實驗競賽中，團隊在一起進行實驗，錯誤就會顯現出來，學生因此認識到錯誤并及時改正。除了糾正基本操作問題，學生還學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，學生提前接觸并自學掌握，比同年級其他同學學到了更多的知識。

（三）化學實驗競賽促進本科生實驗分析能力的提高

實驗過程中經常會出現突發性問題，想要解決這些問題首先就得學會分析。在平時的實驗課上，實驗老師會幫忙分析原因，找出對策，以至于部分學生產生了依賴性，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，但細節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，經歷了換用展開劑和提高標準液、提取液濃度的不斷嘗試，最終成功地完成了薄層層析。實驗數據分析處理能力也相當重要，在獲取化學實驗數據之后，處理實驗數據是實驗的必要環節，快速而準確的數據處理對獲得有益的實驗結論非常重要。而在這其中，計算機發揮著特別的作用，Origin是化學實驗數據處理以及科學繪圖軟件的較好選擇。綠原酸標準曲線的擬合，高效液相色譜圖的重現，標準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，復雜樣本分析實驗中的數據往往龐大而繁雜，只有借助專業的數據處理軟件才能得到精確的結果，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，使得學生的數據處理水平有了進一步的提升。

三、化學實驗競賽促進本科生思維和創新能力的提高

現在很多學生在做實驗的時候，只會一味地按照課本上或老師給定的方案進行實驗，不善于對實驗現象進行思考和深究，這也是阻礙學生提高學習水平的因素之一。而究其原因，是因為學生沒有形成良好的思維能力。思維能力并非與生俱來，需要后天的訓練才能養成。在沒有真正意義上獨立完成一個實驗之前，學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。但當學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，條件改變與實驗結果之間的因果關系，這些問題以往不需要學生考慮，是老師的問題。現在學生改變了這種僥幸心理，自己反復探索實驗條件，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。通過設計整個實驗方案，可以培養學生的邏輯性、思辨性，以及發現問題、解決問題的思維方式。

四、結語

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力學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Φ74mm直椎變截面SHPB。通過查找相關文獻，利用大直徑SHPB實驗裝置研究材料的動態力學性能，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模具的設計與制作

由于混凝土拌合物狀態的可塑性，硬化后強度繼續發展。通過查找相關文獻，利用Φ75mmSHPB試驗裝置進行混凝土力學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一，自行設計兩片式定型組合鋼模。

2低溫混凝土配比設計

低溫混凝土的力學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（如水泥的品種、骨料的種類、級配等）、配合比、含水量、養護條件等。考慮到低溫混凝土材料實驗的統一性，進行了C30、C40、C50三個強度不同強度等級，4個低溫養護條件的混凝土配合比設計。

2．1原材料的基本物理性質

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（其摻量以水泥質量的百分比計算）。以上材料質量均符合國家相關標準規定。

2．2配合比設計

分別進行了C30、C40、50三個強度等級混凝土的配合比設計。混凝土的拌合物狀態的和易性及其強度均符合設計要求。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規定，機械攪拌，裝入設計模具，確保混凝土的入模溫度，機械振搗密實，制作試塊。

3試塊制作與低溫養護制度

混凝土的低溫養護條件有恒負溫養護和變負溫養護。根據現有實驗室條件，選擇了標準養護（標準養護箱）和恒負溫養護（其中養護溫度有0℃、－5℃、－10℃和－15℃。混凝土試塊制作成型后，低溫養護24h后拆模，然后放入恒溫恒濕養護箱進行負溫養護，其中低溫箱的溫度控制為－30℃～＋30℃，溫度測試精度為±1℃。養護至規定齡期。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）。然后繼續放入相應低溫養護箱養護24h后取出進行沖擊實驗。

4沖擊實驗設計