我优求知网实验设计方案篇（1）
半枝莲、95%乙醇、盐酸小檗碱对照品、蒸馏水、盐酸溶液、氢氧化钠溶液、碘-碘化钾试剂
仪器：
722型紫外分光光度计、电子分析天平、电热恒温水浴锅、数据超声波清洗器、微型植物粉碎机、PH计、加热板、循环水式多用真空泵
实验方法：
超生波提取法、半仿生法、正交实验、生物碱的鉴定方法
实验步骤：
一、药品、仪器的准备
二、对照品溶液的制备、波长的测定、标准曲线的制作、推算出回归方程
三、样液的制备
四、用半仿生法提取半枝莲中生物碱
1、单因素实验
(1)温度对提取效果的影响
(2)酸度对提取效果的影响
(3)碱度对提取效果的影响
(4)料液比对提取效果的影响
2、因素、水平的确定及进行正交实验设计：
由单因素温度、酸度、碱度和料液比作为正交试验的四个水平
进行正交实验以确定半仿生法中最优的提取条件
五、超声波辅助半仿生法提取半枝莲生物碱：在上述半仿生法得到的最优提取条件下进行超声波提取
1、单因素实验
(1)温度对提取效果的影响
(2)提取次数对提取效果的影响
(3)酒精浓度对提取效果的影响
2、因素、水平的确定及进行正交实验设计：
由单因素温度、提取次数、酒精浓度作为正交试验的三个水平进行正交实验以确定在超声波辅助半仿生法提取中的最优条件
六、在超声波辅助半仿生法提取的最优条件下提取半枝莲中生物碱
七、利用紫外分光光度计测定上述提取到的生物碱的吸光度，与标准曲线进行比较，计算出生物碱的量及产率。
八、生物碱的鉴定：
生物碱沉淀反应
1、碘化铋钾试剂反应 取渗漉液1ml，加碘化铋钾试剂1滴～2滴，生成棕色至棕红色者为阳性反应在。
2、碘-碘化钾试剂反应 取渗漉液1ml，加碘-碘化钾试剂1滴～2滴，生成棕黄色沉淀者为阳性反应。
3、硅钨酸试剂反应 取渗漉液1ml，加硅钨酸试剂数滴，生成淡黄色沉淀者为阳性反应。
实验方案设计范文二一、【实验题目】：
印刷条件对预涂膜覆膜质量影响探究
二、【实验设计思路】：
影响覆膜质量因素主要分为两类，即覆膜工艺的影响和印刷条件的影响。覆膜工艺的影响无疑是覆膜的温度、速度、压力三种因素。往往现在对于覆膜质量影响因素大多是考虑到覆膜工艺(温度、速度、压力)的影响因素如出现：打皱、起泡、卷曲、出膜、亏膜、搭边痕的质量因素。而很少考虑印刷条件对覆膜质量的影响。而往往有些时候就是由于印刷条件的因素才影响了覆膜的质量。基于如此这次试验研究的方向就是在规定一定的覆膜条件，通过改变样张印刷所需条件进行打样并将其做预涂膜处理。最终的实验结果是为了探讨印刷条件是如何影响预涂膜质量，是否有一定的规律可循。最后以此为依据确定印刷品覆膜所适宜的最佳印刷条件。
三、【实验仪器及材料】：
(1)IGT印刷适性仪、预涂膜覆膜机、剥离强度仪;
(2)油墨、铜版纸(确定规格，ph值)、BOPP预涂膜。
四、 【实验准备】：
在IGT印刷适性仪进行试验打样，确定一般印刷打样的印刷条件范围。(温度、速度、压力大致范围)。
五、 【实验原理及步骤】：
(1)采用覆合强度指标考察覆膜质量, 覆合强度的测量参考GB2T2790-1995标准进行测量。对于每个试样, 从剥离力和剥离长度的关系曲线上测定平均剥离力, 以N为单位, 记录下至少100mm剥离长度内的剥离力的最大值和最小值, 并计算相应的剥离强度值。
计算公式如下:
180 = F /B
式中: 180 为剥离强度(N/mm); F为剥离力(N); B为试样宽度(mm)。 利用上式, 计算所有试验试样的平均剥离强度、最小剥离强度和最大剥离强度, 以及它们的算术平均值
(2)利用IGT印刷适性仪在铜版纸上面进行打样。
1、在一定的墨层厚度、印刷速度、印刷压力的情况下进行印刷实地打样，打样后将样条放在正常的印刷环境中进行干燥(干燥时间受纸张、温度、湿度的影响)。通过对不同印刷时间间隔(0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h)的样条在预涂膜覆膜机上面进行覆膜( 覆膜的压力在6. 8mPa, 温度为90 e, 覆膜速度为100r/min)。然后在剥离强度测定仪上测试各样条的剥离强度记录数据，确定最佳覆膜时间间隔。
2、在第一步所确定的最佳印刷时间间隔的条件下，印刷压力、印刷速度一定，改变印刷墨层厚度进行印刷实地打样，对不同墨层厚度(0.5-4.0Lm)下的印刷样条进行同上覆膜处理，在剥离强度测定仪上测试各样条的剥离强度，记录数据。确定覆膜的最佳墨层厚度。
3、在前两步所得到的最佳印刷时间间隔和最佳印刷墨层厚度的情况下，控制印刷压力一定，改变印刷速度(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0m/s)进行印刷实地打样，对不同印刷速度下的印刷样条进行同上覆膜处理，在剥离强度测定仪上测试各样条的剥离强度，记录数据。确定最佳的印刷速度。
4、根据前三步的实验所得的最佳印刷时间间隔、最佳印刷墨层厚度、最佳印刷速度的情况下，改变印刷压力(200-800N)进行印刷实地打样，对不同印刷压力下的印刷样条进行同上覆膜，在剥离强度测定仪上测试各样条的剥离强度，记录数据。
六、【数据处理】：
七、【实验结果】：
八、【参考文献】：
齐晓堃, 印刷材料及适性北京 ：印刷工业出版社 20xx.1(普通高等教育印刷工程本科规划教材)
许文才，包装印刷与印后加工 北京：中国轻工业出版社 20xx.8 (普通高等教育十五国家规划教材)
冯瑞乾，印刷原理及工艺 北京：印刷工业出版社 1999-4 (高等学校印刷工程类教材)
GB- T2790- 1995,胶粘剂180b剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料[S]
实验方案设计范文三一、实训目标
毕业论文设计是学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的一个十分重要的集中实践环节。
通过这一环节的实施，指导学生掌握论文写作方法，学会调查研究，完成毕业论文设计与写作，并在论文写作实践中得到锻炼，提高分析和解决问题的能力，提升创新意识和专业素质，成为一名善调查、懂研究、能说会写的合格的毕业生。
二、论文设计指导小组
组长：徐先海、鲁伦文
组员：唐娟、李向萍、温晓琼、邓君瑞、卜剑莉
三、论文设计(写作)要求
毕业论文是学生毕业前必须完成的一个重要教学环节。要求学生能够运用在校所学的基本知识、基础理论、技能工具与方法等，研究和探讨实际工作中的相关问题。它是综合考察学生运用所学知识分析问题、解决问题以及操作能力的重要手段。在论文写作过程中要求学生做到：
1、 应在实事求是、深入实际的基础上，运用所学知识，***写出具有一定质量的毕业论文。
2、 毕业论文选题应在所学专业范围以内，其形式为学术论文、研究报告或分析报告。
3、 毕业论文应做到观点新颖、明确，有独创性;材料翔实、有力;结构完整、谨严;语言准确、通顺流畅。
4、 毕业论文按统一版式的规范化要求(参见系部统一格式)，正文字数要求10000-15000字。
四、论文设计实施环节
1、组织动员
时间：20xx年4月27日
地点：二教(501)
对象：国贸08级全体同学
方式：集体动员会
班主任(辅导员)要协助做好组织动员工作。
2、学生报名分组
毕业论文为学生必修环节，不得免修。11届毕业生要在5月1日前提交报名申请。根据报名情况对其进行分组。每位指导教师指导一组学生，原则上每组不超过18人。
3、指导教师聘任
毕业设计指导教师以对口专业，具有本科学历，且实践能力较强，有一定教学经验的专职老师来担任。指导教师负责学生毕业设计的全程指导工作。
指导教师的职责有：
(1)指导教师应认真履行职责，指导学生组织好毕业论文设计的全过程;
(2)指导教师对论文的选题方向、思想观点、结构格式及文字质量负指导责任，并负责在论文定稿的指定位置按要求签署评阅意见;
评阅意见包括的主要内容有：选题是否恰当，论文主题是否明确;结构是否合理，表述是否准确、流畅;选用资料是否恰当、充分，是否具有代表性;论述的逻辑性是否合理等。
(3)指导教师应督促学生及时与老师联系，按时提交写作提纲、初稿、修改稿和正稿。
(4)指导教师须将指导意见记录在工作纪录本上;
(5)指导教师对每学生的论文指导时间不低于5学时/周。
4、学生设计(撰写)论文
学生在指导老师指导下确定选题。选题要求：
(1)应符合专业培养目标和教学要求，不应脱离专业范围，要有一定的综合性，具有一定的深度和广度;
(2)题目大小适中，对实际工作有一定的指导意义;
(3)应结合当前的热点和难点问题进行思考，鼓励解决实际问题;
(4)选题一经确定，一般不再作变动。
在论文设计(撰写)过程中，指导教师应帮助解决学生在设计(写作)过程中存在的具体问题。论文完成后，指导教师须写出符合整个论文设计过程情况的初评成绩与评语。
5、时间安排(共5周)
布置动员、确定选题阶段：4月27-5月10日;
拟定论文大纲阶段：5月10-24日;
设计(撰写)论文初稿阶段：5月25-6月24日;
修改阶段：20XX年6月25日-20XX年6月
提交论文及论文成绩初评、答辩阶段：20XX年6月底-7月。
五、论文设计成绩评定
毕业论文设计成绩以百分制体现，由指导教师根据学生写作态度和论文质量给出。分优、良、及格、不及格四等。
1、优(90分以上)
(1)符合***和国家的有关方针、***策;
(2)论文选题明确，能够理论联系实际，对经济工作或学术问题的研究有一定的独到性与现实性，并有一定的新意;
(3)论文中心论点突出，论据充足，论证过程逻辑性强，文章结构合理，表述流畅，层次清楚。
2、良(80-89分)
(1)符合***和国家的有关方针和***策，能够运用所学知识，理论联系实际，观点明确，分析比较深入;
(2)论文选题明确，具有一定的现实意义，能用所学知识分析现实经济问题;
(3)论文中心突出，论据较充足，论证过程较有逻辑性，文章结构合理，层次清楚，表述通顺。
3、及格(60-79分)
(1)符合***和国家的有关方针和***策，基本上能够运用所学知识去分析问题，但内容欠充实;
(2)论文的论点较明确，尚能联系实际经济工作;
(3)论文资料尚充足、具体，但比较陈旧，缺乏新意，论证不够充分，缺乏说服力。文章有一定的条理，文字尚通顺。
4、不及格(60分以下)
凡具有以下条款之一者均为不及格。
实验设计方案篇（2）
化学实验方案设计能力的培养，不可能一蹴而就，所谓“冰冻三尺，非一日之寒”，必须潜移默化，由量变促成质变，应根据学生的认知规律，由浅入深，由简到繁，循序渐进。在教学实践中，笔者结合教材中的典型实验，引导学生理解实验目的、原理，掌握实验设计的基本原则和方法，加强实验设计思维的培养。
【案例1】离子检验或物质检验型实验方案的设计
《化学必修1》第21页“活动与探究”栏目：氯化铵、硫酸铵、氯化钾、硫酸钾均可用作化肥，它们都是白色可溶于水的固体，探究这几种盐中所含离子的检验方法。
教学过程：
问题1：这些物质中有哪几种离子？
问题2：■、Cl- 、■选用什么试剂检验？有什么现象？如何把实验过程用文字描述出来？
问题3：K+用什么方法检验？具体操作如何？
问题4：检验离子应从哪几个方面分析？
拓展：四种盐如何区分？请画出流程***。
[方案]
延伸：如何验证白色固体是NH4Cl？请写出实验方案。
离子检验或物质检验实验方案的设计，要根据各种离子或物质的某些特性对离子或物质进行检验，熟练把握各种离子或物质的性质，并把握实验方案设计的技巧，进而设计合理的方案。
【案例2】物质制备型实验方案的设计
《化学选修6：实验化学》硫酸亚铁铵的制备
实验方案设计流程如下：铁屑的净化制取硫酸亚铁溶液制备硫酸亚铁铵晶体计算产率。
设计这类实验的整体思路：从原料出发，通过控制反应条件，如对温度的控制，先得到目标产物，即粗产品，接着对粗产品进行分离提纯，是这类实验的重点所在。寻找分离提纯的最佳方案，使所得产品纯度高，产率大。
【案例3】原理验证型实验方案的设计
《化学选修6：实验化学》硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素
设计方案见表1。
这类原理验证型实验方案的设计，是在明确反应原理的基础上，通过控制一定的实验条件，控制单因子变量，最终设计可行的实验方案。
从以上这些典例中，我们不难发现，化学教材中蕴含着丰富的实验设计思想方面的素材，教师应深入挖掘，在日常教学中不断渗透实验方案设计思想。每一个成功的实验其设计思想总是包含着对已有知识的灵活应用与创造性的科学构想。
二、结合课本实验，了解化学实验方案设计的一般流程和基本原则
化学实验方案设计的流程包括：知识铺垫提出问题小组讨论形成方案方案优化规范表达。“以铝为原料制备氢氧化铝实验方案的设计”，通过小组讨论，各小组形成的方案大致可以分为以下两种类型。
第一类制备方法：酸碱法
第二类制备方案：电化学法
方案8：电解法――Al为阳极，Cu为阴极，电解氯化钠溶液。
方案9：原电池法――Al、Cu为电极，浸没在通入空气的NaCl溶液中。
各小组在个人意见的基础上，对各自的实验方案进行评价，对比方案1～7，从制备1mol氢氧化铝消耗酸碱量来看，方案7消耗酸碱量最少，从实验室操作的便利性看，通入气体的操作较为烦琐。对比方案8、方案9，从反应速率来看：方案8>方案9，从能源消耗来看，方案8>方案9。综合以上这些因素，方案7为最佳方案。
由此看出实验方案设计应该遵循以下基本原则：
三、充分挖掘课本中的实验素材，加以适当的指导和训练，提高实验设计能力
1.变验证性实验为探究性实验，提高实验设计能力
验证性实验是用以验证已学过知识的正确性，学生处于被动接受知识的状态，而探究性实验是指在实验的基础上，通过科学的分析、综合等思维来获取知识，学生处于一种主动探索知识的状态，对培养学生的创新能力十分有利。因此，教师应精心安排，积极钻研，变验证性实验为探究性实验，通过探究实验来获取新知识。
在一次优质课评比中，有位教师很巧妙地将课本中的验证性实验转变为探究性实验，收到了很好的课堂效果。当时的课题是“影响盐类水解的因素”，给我印象深刻的是这位教师在处理书本中“活动与探究”这个栏目时设计了这样一张实验报告单：
实验目的：探究影响盐类水解的因素
实验方案的设计
这位教师充分利用课本资源，很巧妙地处理了“活动与探究”这个栏目的教学。既可以有效地改变学生的学习方式，调动学生学习的积极性，又能起到提高学生科学素养，培养学生科学探究能力的作用，对学生适应新课程教学活动起到很好的引领作用，达到最佳的教学效果。
2.将课本中相关结论转化为实验，提高实验设计能力
实验是人们认识和研究物质变化规律或验证某一结论的常用科学方法。书本上的知识凡是能够通过实验来验证或探究的，都应启发学生思维，认真引导学生进行实验设计，甚至还可尝试让学生亲自动手做实验，从而提高学生的探究和设计能力。
【案例】第三周期元素性质变化规律
【实验一】Na、Mg、Al和水的反应：分别取一小段钠、镁、铝，用砂纸磨掉表面的氧化膜，放入三支小试管中，加入2～3 mL水，并滴入两滴酚酞溶液。观察现象。
过一会儿，分别用酒精灯给三支试管加热至沸腾，并移开酒精灯，再观察现象。
【实验二】 Mg、Al与稀盐酸反应比较
实验设计方案篇（3）
牛顿第二定律实验是高中物理必修内容的重点实验之一，是高中物理教学中的一个“经典”实验。但由于器材条件及实验原理本身等各方面原因,做好该实验并不容易。近年来有不少关于改进该实验的文章发表,教师们提出了很多有创意的新设计。其中比较有代表意义的主要有以下3种设计方案。牛顿第二定律实验探究是探究加速度与力、质量的关系，使用的方法是控制变量法。实验的设计思路就是围绕两个关系来拟定的，即质量一定时探究加速度和力的关系；力一定时探究加速度和质量的关系。
2设计方案一
第1种设计方案是现行教材上通用的方案，其实验装置如***1所示。
2.1原理
通过适当调节带滑轮的长木板的倾斜度，平衡掉小车的摩擦力，当M和m做加速运动时，可以得到：
当M?m时，可近似认为小车所受的拉力F等于mg。
2.2设计思路
（1）保持小车的质量M不变，改变m（即拉力）的大小，测出相应的a，探究a与F的关系；
（2）保持m不变，改变M的大小，测出小车运动的加速度a，探究a与M的关系。
本设计实验装置简单,实验操作也简单,主要是实验的原理容易理解，易被学生所接受。考虑到高一学生知识水平,一般把所挂重物的重力mg当作小车所受拉力来处理,但这样不可避免地带来了系统误差。这也是这个实验设计方案中唯一的缺点，但也是很重要或者说是致命的问题。为了减少系统误差,左边悬挂的物体质量的可调整范围很小,测量的数据只能集中在一个很小的区域。在实际的学生实验中,存在系统误差与偶然误差的双重影响，这样实验的效果和可信度就大打折扣了。
笔者认为，这个实验还是有改进方法的，既然已经知道有系统误差，不妨沿着这个思路，想办法把系统带来的误差加以避免。
3设计方案二
第2种设计方案是教材课后的习题和材料上出现的，其实验装置如***2所示。
取质量相同的小车（保持M不变），放在光滑的平面上，小车的前端分别栓上细绳，绳子的一端跨过定滑轮，各挂一个小盘，盘里分别放着数量不同的砝码。小车的后端各系上一根细绳，一起用夹子夹住。打开夹子，让两个小车在不同的拉力作用下，同时从静止开始做匀加速运动。经过一段时间后关上夹子，让两个小车同时停下来。改变盘子里所放砝码的数量，可以改变小车所受拉力F的大小。由位移公式x=1/2at2可知，两小车的运动时间相同，故位移x和加速度a成正比。实验中只要测量位移x和砝码的质量(即F大小)，获得位移x和拉力F之间的关系，就得到了加速度a和拉力F之间的关系。然后在小车中放上不同的砝码（改变M），在小盘中放上相同质量的砝码（保持F大小不变），就可以获得在拉力F大小一定的情况下，加速度a和小车的质量（M）之间的关系。
方案二实验装置简单明了，实验中测量数据也较方便，但是在实验原理中有个转换，就是由位移和力的关系转换成加速度和力的关系，是学生不容易理解的地方。另外，这个实验也是用重力来代替拉力的大小，因而也有系统误差。
4设计方案三
第3种设计方案是一名中学教师设计的，并申请了专利。
如***3所示,研究斜面上滑动的滑块,当滑块在斜面上下滑时,滑块受到的合力为:
如***4所示,设BD边所在位置是滑块沿斜面匀速下滑时斜面的位置,则有:
也就是：μ=tanβ
斜面长度为AB=L,倾角为θ,则有：
改进后装置设计思路如***5，原理如***6所示。
（1）当质量不变，研究力和加速度的关系时，可以保持AB(如1 m)不变,分别放入3块直角垫块(边长分别为4 cm×6 cm×10 cm、8 cm×12 cm×10 cm、14 cm×16 cm×10 cm)。改变AD的数值,用直尺测量出其数值,就可以得到成倍增加的合外力。
（2）当力不变，研究加速度和质量的关系时，可让同一块直角垫块4左右移动,竖直高度AD的数值保持不变,改变小车的质量,只要同时移动直角垫块4,改变AB的数值,保证Mg/AB不变,就可以得到恒定的外力。
5小结
实验设计方案篇（4）
笔者认为，本题提供的参考答案存在不足之处。在测电功率的电路中，滑动变阻器的首要作用是保护整个电路，避免电流表、小灯泡、电压表等器件的损坏。所以，在开关闭合前，滑动变阻器连入的阻值都要最大，这已成了初中电学实验设计很重要的一步；第二作用是滑动变阻器移动滑片，调节电流或电压，直至灯泡正常发光。由于题目中没有告诉灯泡电阻RL和滑动变阻器最大阻值R的大小和关系，开关闭合前滑动变阻器又处于最大阻值，如果RL小于R，根据串联电路中电压的分配跟电阻成正比，则滑动变阻器两端电压在开关刚闭合时会超过3V，就将会使并联在滑动变阻器两端的电压表再次损坏。可见，上面的实验方案是不完善的。因为它没有考虑到电压表再次损坏的可能性。
在此，作如下讨论，并给出正确解决方案：（设灯泡电阻为RL，滑动变阻器最大阻值为R）
1．当R≤RL时，由串联电路中电压的分配跟电阻成正比可知，滑动变阻器两端的电压不会超过3V，在电压表0~3V挡范围内，则不会损坏电压表。在设计实验方案时电压表直接与滑动变阻器并联即可。本题一些辅导资料提供的参考答案正是适合这一种情况。
2．当R＞RL时，由串联电路中电压的分配跟电阻成正比可知，在开关闭合时滑动变阻器两端的电压超过3V，为了避免电压表0~3V挡烧坏，可设计如下实验步骤：（a）按如***2连接电路，开关闭合前，滑动变阻器滑片P放在最右端。闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，使灯泡逐渐变亮，直至电压表读数刚好为3V；（b）此时断开开关，将电压表改接到滑动变阻器两端，如***3所示，再继续向左调节滑片P，直到电压表示数为2.2V为止，记录此时电流表的示数I，此时小灯泡正常发光，额定功率P=3.8V×I。
实验设计方案篇（5）
2提高暖通空调热源及冷源系统节能性
提高暖通空调冷热源的系统节能性主要体现在冷热源的选择与实现能源的梯利用上。目前常用的冷热源系统主要有以下几类：
a.电动冷水机组供冷,锅炉供热；
b.溴化锂吸收式冷水机组供冷,锅炉供热；
c.直燃式溴化锂冷热水机组；
d.空气源热泵；
e.天然冷热源。其中，应用最多的冷热源类型是电动冷水机组供冷,锅炉供热，但这一类型能耗较高噪声也较大，属于最传统但是最不节能的一种；而天然冷热源碳排放量最低，能起到很好的降低能耗的作用，但是因技术不成熟而应用较少；综合比较，在充分考虑实验室外部环境和所在城市的最佳平衡点温度等前提下，利用空气源热泵冷热水机组能耗较低、碳排放较少、安装运行较为方便且占用有效建筑面积较小，作为实验室暖通空调的能热源较为合适。实现能源梯度利用，意味着在高级能源阶段即能耗较高的阶段，将能源的消耗而产生的功用于发电，将这一过程产生的剩余热量用于较低能耗阶段的供热制冷。这是由于两者能源品味基本完全对应。这样就可以提高冷热源系统的功效形成“一源多效”，减少了冷热源的系统能耗。此外，设计师还应该根据具体的冷热源形式，经过详尽地计算推演以及充分考虑经济指标、结合价值工程原理来为整个系统选择合理的供热供冷设计温度，实现低温供热高温供冷，达到减排的目的。
3降低送风状态点造成的运行能耗及费用
实验室暖通空调设计中，风量平衡是需要重点考虑的一项。因为风量是否平衡决定了实验室空气环境是否安全。送风量、排风量、回风量、压力风量和新风量共同影响了风量平衡。实验室洁净室的送风量与排风量要维持适宜的余风量，这部分风量差使得洁净室风量具备了合理的压差。但实时监测中发现，送风量和排风量受其他因素的影响，很难按设计情况完美的达到风量平衡，这就需要在设计师充分考虑合理的送风状态点，同时考虑送风温差大和较小的房间，利用自动控制系统尽量保持合理而稳定的压差。此外，有的项目单位在较高安全等级的实验室中进行安全等级较低的实验，一方面会在初期投资上造成巨大浪费，而且高安全等级的实验室在暖通空调运行时由于需要控制送风点，就会使用如二次电加热设备等。解决这类问题就需要设计师深入考虑、确定合适的送风点，在实验室暖通空调设计时与项目单位确定好实验室安全等级、避免采用二次电加热,同时选用合理的风阀和控制系统，将送风口和回风口设计在适当位置，避免产生剧烈变化的室内压差和各房间之间产生混乱的空气流向。4利用数据库和模拟手段“预演”设备运行随着信息技术的发展，利用信息技术手段可以有效避免传统人工计算、绘***带来的误差，提高设计水平和效率，从根本上解决设计缺陷造成的设备运转不良、能耗较高等问题。目前，除了使用Auto-CAD进行***纸制作以及基于AutoCAD进行二次开发的设计技巧这些初级的信息技术，还有SQLsever2000数据库、基于MagiCAD的BIM技术、EasyHVAC软件、DeST软件等手段可以用于进行暖通空调设计。这些信息技术手段可以实现多变量处理，将二维设计转变为三维设计，使设计师可以充分考虑影响暖通空调系统能耗的各类变量，在设计之初就充分考虑到设计方案的节能减排效果。另外，利用软件模拟和仿真模型的建立可以更加直观立体的测试设计方案的运行效果，科学地测定水系统供回水等各类参数在运行时的变化情况，充分模拟内外部环境变化对空调系统能效的影响，及时监测在冷负荷、新风量、最优送风点等条件发生变化时PID控制器的控制效果。这样就可以极大程度的避免因设计原因造成的二次施工而带来的经济损失和能源损耗。
实验设计方案篇（6）
化学是一门以实验为基础的自然科学，实验是化学的重要组成部分和教学实现途径，化学实验中蕴含着化学原理、化学反应现象和化学探索思考基本点。高中化学新课程标准要求教师优化实验教学方式，使学生在实验的基础上主动完成化学知识体系建构。在当前的教学实践中，化学教学多注重教师讲授，实验仅作为教师讲授的辅助活动，而非学生化学学习的主要途径。高中化学实验教学要进行不断的优化设计，努力打造高效率、高收获的化学课堂。本文将针对高中化学学习的初步、中级、高等及提升整合阶段的不同特征，探索高中化学实验教学的优化设计方案。
一、培养良好习惯，巩固实验基础
化学实验是激发学生学习兴趣的源泉，具有培养学生观察能力、创新能力和实践动手能力的重要作用。在高中化学学习的初步阶段，学生刚进入高中化学的情境，对于高中化学深奥知识感觉陌生，高中化学实验更是云里雾里。而高中化学实验只有在严密的实验过程和明确的实验目标指导下才能发挥出其对于化学知识学习的重要意义。在初步阶段，教师必须重视培养学生的良好实验习惯、严谨的科学态度和实事求是的精神，促使学生养成爱护实验器材、整洁有序的实验美德，为实验的顺利开展打下坚实基础。
例如化学必修一第一章“从实验中学化学”就特别注重培养学生掌握化学实验的基本方法，使学生对实验流程有清晰明确的理解。教师在此章的教学过程中，带领学生走进实验室，使学生认知试管、烧杯、烧瓶、各种试剂瓶、量筒、酒精灯等基本常用实验器材的使用方法和注意事项。而后教师组织学生进行简单的制取蒸馏水实验。在实验过程中，教师要注重培养学生有条理地进行，实验的先后顺序要清晰、步骤不能缺失，实验后要整理好实验器材和实验平台。只有实验的步骤正确、条理清晰，才能为更深入的观察实验、探究实验准备条件。
二、注重动手操作，提升实验能力
经过初步阶段的培养训练，学生已经具备了良好的实验素质和基础实验知识，观察能力、创新能力和实践动手能力都有一定的发展。在随后的中级阶段，教师首先要清楚认识学生的化学实验能力状态后进行实验教学优化设计。从以前的演示实验为主，转变为学生亲自动手实验为主。在此过程中，教师要成为学生实验的引导者和指点者，将化学实验的主动权交还给学生，使学生在实践中提升实验能力。
例如在“铁离子、亚铁离子氢氧化物的制取”实验中，教师将Fe（OH）2的制备实验设计为小组实验，合理安排实验小组成员和分工，每组配备好实验用品。实验中，学生清楚地观察到最初生成的白色絮状沉淀，但白色絮状物氧化太快，没有观察到其变为灰绿色、最终变成红褐色的过程。于是学生们动手进行实验改进，经过大量的实验后，将实验过程改进如下：首先把氢氧化钠溶液和硫酸溶液进行加热煮沸后分别装在两只试管中进行保存，用一较长的胶头滴管吸满一滴管的煮沸过的NaOH溶液；完成后把还原铁粉加入到另一只试管之中，再迅速加入稀H2SO4，同时在溶液中滴入部分植物油将其封存好，然后把准备好的胶头滴管伸入试管底部，再挤出氢氧化钠溶液。在这种情况下，进行油封能使反应在相对密闭的体系中进行，白色沉淀现象比较难以消失。学生在实际动手实验中不仅彰显了细微的现象使得学生印象深刻，而且培养了学生创新能力和实验技能，真正实现了实验能力的提升。
三、增加设计实验，实现能力飞跃
教师在优化设计高中化学实验教学的过程中，学生经过初步和中级阶段的严格训练，实验能力得到了切实提升。基于学生的能力发展阶段，进入高等阶段后教师要不断改善化学实验，促进学生的创新精神的提升和创新能力的提高，并且通过实验教学，巩固深化基础理论知识。高中学生在具备了一定的化学素养之后，已经有了一定的创新能力，通过高中化学实验培养学生的创新能力，可以说是一种捷径。例如“铜与浓稀硝酸”的实验，铜与浓硝酸的反应产物NO2可直接被NaOH溶液吸收，即2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O，从而避免了室内空气的污染，而铜与稀硝酸反应所产生的NO，不是成盐氧化物，是不可以直接被NaOH溶液吸收，必将逸出造成室内环境污染，且无法避免装置中的残留空气对反应生成NO的干扰，于是教师要求学生自主设计改进实验。学生们通过激烈的讨论，提出了许多设计方案，大部分学生从生成物的性质入手：既然NO为非成盐氧化物，NaOH溶液不能直接吸收，不过可以按照NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O和2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O实现绿色化设计。学生通过提出假设、设计实验、检验假设的过程真正实现了知识的活学活用，实现了能力的飞跃式发展。
四、全开放实验室，助力主动学习
经过初步、中等、高级三个阶段的化学实验教学优化后，学生的化学实验能力已经进入质的飞跃阶段。但在传统的高中化学实验教学中，学生只能在课堂上进行实验，课下实验室的封闭性使得学生无法在课下进行自主学习。为了贯彻因材施教和循序渐进的教学原则，教师可以全面开放学生实验室，为学生创造良好的课余实验条件，增加学生动手、动脑，***完成实验的机会。开放实验室，让实验室成为一个学生验证问题的场所，学生对于课堂上的困惑，可以在实验室里得到验证，并且学生自己去探寻答案要比在教师的引导下亦步亦趋的学习效果还要好。
例如在学习盐类水解时，很多学生误以为像Na2CO3溶液中的CO2-3都发生水解。部分学生在课下进入实验室进行自主实验学习时，自主探究增加了以下实验：用试管盛取2到3毫升的 Na2CO3溶液，滴入1、2滴酚酞试液，观察记录现象并进行解释；然后再往试管中滴入1、2滴BaCl2溶液，观察记录现象并进行解释。学生在随后的课堂上提出了自己的想法，Na2CO3溶于水只有少量的CO2-3发生水解，大多数CO2-3仍存在于溶液中，该想法获得了其他学生的高度认同。
参考文献：
[1]刘成坤.高中新课程化学实验教学的变革[J].化学教育，2005.1
[2]王延芳、石辉.浅谈新课程理念下的高中化学实验教学[J].第20卷第二期，2006.4
[3]施广琰.合作学习在化学实验教学中的尝试[J].新课程（教师版），2007. 5
实验设计方案篇（7）
首先，原方案是基于首先把Al用稀H2SO4和浓NaOH溶液转化成Al3+和AlO2-
2Al+3H2SO4(稀)=Al2(SO4)3+3H2
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2
然后设计出了三种制备Al(OH)3的方案：
第一种， Al3++3OH-=Al(OH)3
第二种， AlO2-+2H2OAl(OH)3+OH-
第三种， Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3
笔者认为，教材提供的三种设计方案并不完美，实验过程的许多细微与末节，很值得进一步讨论。
1 Al和稀H2SO4反应制Al2(SO4)3(提供Al3+)的方法很不可取
5个试管中都注入5mL水，如下表所示实验、观察Al跟稀H2SO4反应的现象。
实验者注意，以下几种情况严重影响实现方案的可行性。
①无论是用小刀刮去了铝屑锈迹的光亮铝条，或是用热碱液去锈的铝条，抑或是用CuSO4溶液浸泡过的Al条，Al在常温下和不同浓度的稀H2SO4的反应都非常缓慢(准确地说反应是处于停滞状态的)。
②在加热条件下，尽管Al跟H2SO4的反应会明显加快，但温度降低到室温，反应又趋于停滞状态。
③即使把Al条，用汞盐溶液处理后放入稀H2SO4中，反应倒是明显加快了，但是待一会反应又会变得异常缓慢，甚至趋于停滞。一句话，Al跟稀H2SO4不能稳定持续反应。
根据Al跟H2SO4的反应关系，不难算出1g Al需要5.44g H2SO4(即3mL, ρ=1.84, 98% H2SO4)。实验表明，按教材72页实验步骤2：“在烧杯2中放入1份铝，再加入适量稀硫酸，要使铝屑完全反应”是不可能的(即使是持续加热煮沸也不可能使Al完全溶解)。 基于用Al跟稀H2SO4不能及时， 定量， 有效地提供Al3+， 所以用实验设计方案一， 设计方案三制Al(OH)3都是不现实的。
2 Al跟H2SO4的反应何以如此迟钝
大家知道，Al(E=-1.66V)有比Zn(E=-0.763V)更强的还原性。Al跟稀H2SO4反应何以如此迟钝？一种极普遍的解释认为是表面有一层结构特殊的氧化膜起了保护作用。如果事实果真如此，那为什么用多种去膜方法――砂光的Al条，热碱液洗过的Al条，汞盐处理过的Al条与稀H2SO4作用，反应一会也都会处于一种停滞状态呢。再有，Al跟热的稀H2SO4有明显的反应(当然Al表面的氧化膜已被洗去)，一旦冷却，反应速度迅速变慢，到了室温，反应也会处于停状态。
同样，一个有趣的事实引起笔者注意：用滴管向三个试管中分注1、2、3滴管的水，再分注1滴管浓H2SO4，配成体积比为1∶1、1∶2和1∶3的热的稀H2SO4。当加入适量的Al粉，反应就会激烈发生，特别是Al在体积比为1∶1的稀H2SO4中的反应特别激烈，很像处于剧烈的沸腾状态；但是，当把热的试管放入流动的水中冷却时，反应速度瞬时变慢，很快就会处于停滞状态。
所有这些事实都不能用金属钝化膜的理论(学说)来解释的。值得注意的是，我们不能因为在别处用金属钝化膜理论解释了某些事实是成功的，而在这里也一定适合用钝化膜理论来解释。清华大学宋心琦教授曾经指出：“在研究物质世界时，更着重于物质Al的个性”。或者说物质的个性比物质的共性更有价值。笔者认为，Al跟稀H2SO4反应的这种特殊性，正是这种金属的个性使然，而不是什么Al表面的氧化膜(钝化)所致。也正因为如此，所以教材72页实验步骤1是不妥的。
3 Al与盐酸反应是提供Al3+的最佳方案
如果是以铝屑为起始原料，提供Al3+的最佳方案莫过于是用Al跟盐酸反应。
称取4g从铝导线中剥取下的Al条，按其长度均分成4段(每段1g)。将其中一段放入31mL体积比为1∶2的稀盐酸中。
根据2Al+6HCl=2AlCl3+3H2
不难算出1g Al需HCl的质量是36.5×6÷54=4.1g
再根据试剂浓盐酸的ρ=1.18/cm3，HCl的质量分数是36%，所以溶解1g Al所需要浓盐酸的体积约是10mL。这样, 1g Al跟31mL过量体积比为1∶2的稀盐酸作用，能迅速将Al屑反应完全成无色澄清的AlCl3溶液。
另外三段(3g)Al跟计算量含有4.4g NaOH的浓溶液反应制NaAlO2。
实验者注意，Al跟1∶2的稀盐酸反应和Al跟NaOH浓溶液反应都非常激烈和迅速，显著放热，并不需要外部加热。特别是Al跟试剂浓盐酸，或者是1∶1的稀盐酸反应非常激烈，搞得不好很容易失控！
4设计方案二值得一议
教材设计方案二指出：“将铝屑跟浓NaOH溶液反应，再用稀硫酸中和过量的碱液”，这没有异议，紧接着说这酸是“促进AlO2-水解，以得到Al(OH)3”。笔者认为这种说法欠妥。
Al跟适量(实际是过量)浓NaOH溶液反应的实际结果是相当于得到了NaAlO2和NaOH(过量)的混合物。当NaOH被H2SO4中和完之后，溶液中实际是c(AlO2-)>c(OH-)，所以之后加入的酸的作用，就像在Na2CO3、NaHCO3溶液中加酸一样，反映这种实际过程的具体表达似应下式才近乎逻辑和常理。
CO32-+H+=HCO3-
HCO3-+H++=H2O+CO2
AlO2-+H++H2O=Al(OH)3
而AlO2-+2H2O Al(OH)3+OH-， 仅表示NaAlO2与水的反应性(水解)， 而不是表示稀硫酸在本实验过程中的作用。
5关于方案的选择
任何实验方案的设计，有三点是必须把握的：一是理论上要站得住脚，二是原料试剂用量上要力求经济，三是操作方法上要简便，要符合实际。
据此，我们认为只要有方便可行提供Al3+(Al跟盐酸)和AlO2-的方法，设计方案一，设计方案二也是可供选择的。比如用酚酞试液作指示剂，把设计方案一用NaOH溶液(或氨水)滴定；设计方案二用稀H2SO4溶液(或稀HCl)滴定， 前者当滴定到酚酞刚好显粉红色，后者当滴是到酚酞红色刚好消失即为反应终点， 这时就会析出大量白色Al(OH)3沉淀，然后再进行后续实验。
相比较而言，设计方案一，设计方案二会多消耗些碱和酸，但反应终点易于把握；设计方案三所用的酸碱相对要少，但是当把“烧杯2(1份铝，再加入适量稀H2SO4)和烧杯3(3份铝，再加入适量浓NaOH溶液)中的溶液混合”时，能确保溶液呈中性吗？那过量的酸碱对目标产物Al(OH)3能不产生影响吗？如果有影响，这种设计方案的负面影响最终也得靠用酚酞，酸、碱来滴定(或反滴定)才能确定反应终点。这能说设计方案三是十全十美的吗？
综上所见，教材对Al(OH)3制备实验方案的设计，不难看出以下三个问题：
第一，用Al跟H2SO4反应提供Al3+，是设计这个实验的硬伤；
第二，刻意推荐的设计方案三从原理上又无法确定反应的终点；
第三，教育思想和教学方法上的僵化和刻板是显而易见的。
笔者认为，化学教学上像物质的检验、鉴别、鉴定，以及实验方案的设计，建议教师有必要向学生提供一种多元化的思想方法和思维方式。以本实验为例，应该更开放、灵活一些，比如在原教材上将稀硫酸改成盐酸，再添一种酚酞指示剂。这样，三种实验设计方案可以做到基本不变，只须稍加改造就会变得既在理论上站得住脚，又符合实际。
6教育教学思考
通过“化学实验方案设计”的案例探究，笔者想说：
实验设计方案篇（8）
传感器的输出信号一般幅值较小，需要经过相应的放大滤波电路。在实验中，心电、脉搏、呼吸等信号频率不同，而且相应传感器输出的幅值也不同，因此放大滤波电路的参数指标也要求不同，如放大倍数、滤波带宽、截止频率等。对学生而言，在实验中设计3个不同参数的放大滤波电路需要花费大量时间，考虑到有限的实验学时数，我们采用现有的放大倍数可调、滤波参数可调的专用集成模块来完成相关信号的放大滤波处理。该模块主要侧重培养学生电路调试及信号测试能力。
2．信号调理电路
在实验过程中会遇到放大滤波后的信号电压与单片机集成的A／D转换器要求的转换电压不匹配的问题［9－10］，需要对放大滤波后的医学信号进行信号调理，使其符合A／D转换器转换电压的要求。信号调理电路是模拟电子技术的一个重要的知识点，通用的信号调理电路较多，如采用电阻分压及电压跟随器组合进行信号调理［11－12］。具体实验中，我们选用由OP07与INA114组成的电路来完成信号调理，如***2所示。***2中的IN＋和IN－表示经过放大滤波后传感器信号正端和负端，OUT1输入到dsPIC30F4011单片机集成的A／D转换器进行转换。通过调节R2的阻值来改变INA114第5脚REF的电压值，随着REF电压的变化，OUT1输出势必会有一个电压的抬升，来满足A／D转换器输入的要求。同时，要充分考虑上一级专用放大模块的放大倍数，放大倍数过大，信号调理就失去了作用，放大倍数过小，则不能充分发挥A／D转换分辨率的优势。例如：经放大滤波后的心电信号幅值范围为－1．5～＋1．5V，在理想状态下，调节REF电压为1．5V时，OUT1输出范围为0～＋3V满足dsPIC30F4011单片机A／D转换输入的要求。
3．dsPIC30F4011单片机处理电路
结合实验条件及学生所学的单片机类型，实验中，选用dsPIC30F4011设计单片机处理电路。dsPIC30F4011是Microchip推出的一款16位的自带DSP引擎的单片机，内部集成了10位高速A／D转换器、UART模块、30个中断源及7个中断优先级设计模块、I／O复用等功能［13］。
3．1单片机硬件电路设计
实验中完成单片机硬件电路设计、焊接调试需要花费大量的时间，为此学生可在现有的开发装置上利用跳线的方式完成硬件电路设计。***3为本实验系统所用的单片机硬件电路，IN1、IN2、IN3分别连接心电、脉搏、呼吸信号，经过放大滤波模块、信号调理模块处理后的信号。单片机利用UART模块经串口电压转换芯片MAX3232与上位机进行命令的解析及数据的传输。
3．2单片机软件程序设计
dsPIC30F4011单片机软件设计在Microchip为其所有的开发工具研发的MPLAB集成环境中完成［13］。实验中，学生设计的单片机软件应实现以下功能：单片机通过通信协议接收上位机传输的数据，同时对传输的数据进行命令解析，当解析到开始进行数据采集命令后，启动A／D转换子程序；A／D转换子程序中，依次对心电、脉搏、呼吸信号进行A／D通道选择、采集、标志并存储到相应的通道缓存区中，例如在对心电信号采集时，通道缓存区中的16位数标志为“000001”（通道数）＋10位A／D转换后的有效数据。在A／D转换完成且转换后的数据填满相应的通道缓存区后，单片机根据数据传输协议将3个通道缓存区中数据依次发送到上位机，上位机在接收完成数据后同时发送下次采集命令或停止命令。单片机软件实现的功能是唯一的，但实现的编程思想是灵活多样的，如软件设计采用中断嵌套或采用优先级由高到低或采用查询等待，每种软件编程思想都能实现系统要求的同一功能。这样设计实验，有利于挖掘学生软件编程潜力，充分发挥学生的主观能动性，锻炼学生的自主学习和创新能力。
以下采用中断优先级由高到低编程思想为例作具体说明。系统的软件设计主要由：主程序、A／D转换子程序、串口通信等程序构成。（1）主程序。整个系统的运行需要对单片机一些资源进行初始化，如I／O初始化、系统时钟选择初始化、中断优先级初始化等。初始化中，串口通信中断、A／D转换中断、CPU内部中断三者中断优先级由高到低。主程序控制流程如***4所示。（2）A／D转换子程序。实验设计中要求对心电，脉搏、呼吸3种信号完成数据采集，考虑到3种信号的频率（分别为0．05～100Hz、0．3～3．33Hz、0．3～10Hz）相对较低，可采用适当的A／D数据采样率。本例A／D数据采样率为75kS／s，采样方式为三通道逐次采样，即每个通道理论采样为25kS／s。每个通道A／D转换后数据缓存区设为16个字长，每个通道填满相应的数据缓存区视为1次采集的结束。***5所示为A／D转换流程***。（3）串口通信子程序。为了让单片机及时地接收到上位机发送的指令，以及将A／D转换后的数据有效地上传上位机，本实验系统中上位机与单片机采用全双工异步串口通信，程序命令接收、数据发送流程如***6所示。本例中指令作为控制系统有效运行的唯一识别条件，同时缓存区数据能否及时上传将影响A／D采样率及整个系统的协调运行，因此将串口通信的中断优先级设置为最高级，通过串口中断来完成命令解析及采集数据的上传。
二、实验系统测试结果及扩展
本实验系统要求采集的心电、脉搏、呼吸3种信号在上位机显示，为此需设计相应的上位机软件来配合单片机实现数据的接收显示、命令的传输等功能。学生需要对计算机编程语言有深刻的理解才能完成上位机软件编程。考虑到学生掌握程度的差异，在实验中，一般提供具有通行协议的现成软件来配合完成，学生只需按照提供的通行协议来完成单片机串口通信编程便可实现上位机与单片机的数据交互。本实验系统经过适当的变换和扩展还可以用于其他课程设计或实验中。本实验是在固定采集频率下对3种信号进行采集的，在具体实验中可扩展为通过上位机发送命令的方式改变数据采集频率，达到可调采样频率的目的。
实验设计方案篇（9）
1.实验方案的设计内容与类型
（1）实验方案设计内容
从题例中的五个小问可以看出，实验综合探究题方案的设计内容包含了实验目的与原理、用品与步骤，方法与现象、结果与讨论等.就实验方案设计的内容来说，虽然看上去较多，但高考题很少出现让考生设计一个完整的较为复杂的实验方案.如题例中的第 （5）小问，仅要求考生以简答的形式补充其中的两个实验步骤节点.这是由于考虑到中学生能力发展和认知水平.新课程强调，科学探究的学习方式不等于科学家的科学探究，它是在某种程度上学习科学家研究和解决问题的思路来进行学习.所以，一般情况下，实验综合探究题实验方案设计与题例相似，原理与问题大多是现成的.如题例中，由绿矾制备柠檬酸亚铁的反应原理、相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH等都作为信息直接呈现，让考生去识别与加工.实验具体操作方法的设计，有的是现成的，有的是开放的，如题例中的第（1）（2）（3）三个小问，让考生去整合与联想.实验探究过程的设计，绝大多数是开放的，有弹性的，如题例中的第（5）小问，虽然是补充其中的两个实验步骤节点，但这种补充简答的设计，是开放的、富有弹性的.要求考生在平时的实验探究学习过程中，注重实践、注重操作、注重交流与体验，才能用扎实的化学基础知识和基本实验技能，对综合实验方案作出正确的判断.
（2）实验方案设计类型
题例从绿矾制备柠檬酸亚铁的综合实验中给出五个小问题，基本涵盖了目前中学化学综合探究实验设计的主要类型，即：物质的组成与性质，物质的制取与性质、分离与提纯.就此实验方案设计的类型来讲，题例是物质的制取、分离与提纯的探究设计.然而，命题专家考虑到中学生的认识水平和能力，在题例第（3）、（5）这两小个小问中分别设计了台阶，让考生的思维既聚焦在设定的问题中，又具有一定的发散性，可能有一个或多个解答途径；既降低了难度，又使考生的思维得到充分的发展.
2.实验方案的评价
（1）实验方案评价原则
对实验方案的评价，无论是对哪一方面的探究内容进行评价，都应根据探究实验设计的原则来进行，即从科学性、安全性、可行性和简约性等方面进行分析，评价正确与错误、严密与疏漏、规范与随意等.要分析是否合理、是否经济高效、是否有干扰因素、是否符合安全环保化学的思想.
像题例中第（1）小问，制备FeCO3时，选用的加料方式及其原因，应从反应物的性质即科学性的角度进行评价.题意中表格所列出的相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH已提示，因Na2CO3溶液碱性较强，为了避免生成Fe（OH）2沉淀生成，所以应将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中.
对于第（3）小问，将制得的FeCO3加入到足量的柠檬酸溶液中，再加入少量的铁粉，80℃下搅拌反应.对于加入铁粉的作用，应从生成的产物亚铁盐溶液的性质来评价，因为溶液中的Fe2+易被氧化，加入铁粉可以防止+2价的Fe元素被氧化；对于除去过量铁粉的方法，不少同学用加入稀硫酸的方法除去铁粉，这是不对的.只要我们分析一下，此时反应的进程已陈述为“反应结束后”，不是反应开始或反应过程中，反应物柠檬酸溶液呈酸性，目标产物是得到柠檬酸亚铁.从这几个节点上来看，既反映了科学性的评价原则，又反映了可行性、简约性的评价原则，过量的铁粉无需过滤而除去的方法，很容易联想到柠檬酸呈酸性，应加入适量的柠檬酸达到除去过量的铁粉的目的.
在第（4）小问中，反应后溶液经浓缩、加入适量的无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体.这时加入无水乙醇的目的，只有从无水乙醇对柠檬酸亚铁溶解性的影响这个角度来评价.因随着无水乙醇的加入，水的浓度降低，柠檬酸亚铁在水中的溶解量减小，有利于柠檬酸亚铁晶体的析出，这也是实验评价简约性原则的具体体现.所以，综合探究实验的评价，要分析每一步实验方案的目的，抓住探究实验方案设计的评价原则，一定能得到有针对性的评价结果.
（2）实验方案评价内容
实验设计方案篇（10）
高考化学实验设计型题目所考查的内容主要有下面所列的一个或几个方面：
1.确定实验原理。要求学生在认真审题、明确实验目的的基础上，综合运用学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而确定（选择或拟出）实验原理。
2.选择实验用品。根据实验目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件等，合理选择实验所需的仪器和药品。
3.设计装置步骤。根据实验目的和原理，以及选用的实验仪器和用品，设计合理的实验装置和实验操作步骤，并绘制或识别相应的实验装置***。
4.观察现象和数据。根据实验目的、实验原理和过程，预测实验将观察到的现象，以及实现实验目的将要记录哪些数据等。
5.分析得出结论。根据实验观察得到的现象和数据，通过分析或计算、审读***表、推理论证等处理，得出正确的实验结论。
6.对实验方案作出评价。根据题目所要求的实验目的，对实验所采取的原理、实验装置、实验现象、实验过程、实验结果等作出优与劣、好与坏等的分析和评价，并在评价的基础上作出改进等。
二、实验设计与评价试题的类型
（一）物质制备实验方案的设计
【例1】孔雀石主要含Cu2（OH）2CO3，还含少量Fe、Si的化合物。实验室以孔雀石为原料制备CuSO4・5H2O及CaCO3。
步骤如下：
请回答下列问题：
（1）溶液A中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为（填代号），检验溶液A中Fe3+的最佳试剂为（填代号）。
a.KMnO4b.（NH4）2S
c.H2O2d.KSCN
（2）由溶液C获得CuSO4・5H2O，需要经过加热蒸发、、过滤等操作。除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是。
（3）制备CaCO3时，应向CaCl2溶液中先通入（或先加入）（填化学式）。若实验过程中有氨气逸出，应选用下列装置回收（填代号）。
（4）欲测定溶液A中Fe2+的浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时视线应，直到。用KMnO4标准溶液滴定时应选用滴定管（填“酸式”或“碱式”）。
参考答案：（1）cd
（2）冷却结晶引流
（3）NH3 （或NH3・H2O）b
（4）平视凹液面（或平视刻度线）凹液面的最低处与刻度线相切酸式
启示：制备实验方案的设计，对巩固元素化合物知识和掌握各类有机物之间的相互转化关系，全面训练实验技能，培养分析问题和解决问题的能力是非常有益的。
制备实验方案的设计，应遵循以下原则：①条件合适，操作方便；②原理正确，步骤简单；③原料丰富，价格低廉；④产物纯净，污染物少。即从多种路线中选出一种最佳的制备途径，合理地选择化学仪器与药品，设计合理的实验装置和实验操作步骤。
（二）物质性质实验方案的设计
【例2】已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用下***中的装置可以实现该反应。
回答下列问题：
（1）A中加入的物质是，发生反应的化学方程式是。
（2）B中加入的物质是，其作用是。
（3）实验时在C中观察到的现象是，发生反应的化学方程式是。
（4）实验时在D中观察到的现象是，D中收集到的物质是，检验该物质的方法和现象是。
参考答案：（1）固体NH4Cl和Ca（OH）2
2NH4Cl+Ca（OH）2 CaCl2+2NH3+2H2O
（2）碱石灰（或CaO）除去NH3气流中的水汽（或干燥NH3）
（3）黑色粉末部分逐渐变为红色
2NH3+3CuO N2+3H2O+3Cu
（4）出现无色液体氨水用红色石蕊试纸检验，试纸变蓝；用无水CuSO4粉末检验，无水CuSO4变蓝
启示：对于物质性质实验方案的设计，主要是从物质的结构特点或从物质的属类去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计出合理的实验方案，去探索它可能具有的性质。该类试题的关键是设计出简洁的实验方案，要求操作简单，简便易行，现象明显，且安全可行。
解答物质性质实验方案的设计题的基本流程为：研究物质结构预测可能性质设计实验方案（方法、步骤、仪器、药品、操作要点、现象及分析、结论等）实施实验结论。其基本思路如下***所示：
（三）物质（离子）检验探究实验方案的设计
【例3】三草酸合铁酸钾晶体K3［Fe（C2O4）3］・3H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解，对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。
限选试剂：浓硫酸、1.0 mol・L-1 HNO3、1.0 mol・L-1盐酸、1.0 mol・L-1 NaOH、3% H2O2 、0.1 mol・L-1 KI、0.1 mol・L-1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。
（1）将气体产物依次通过澄清石灰水（A）、浓硫酸、灼热氧化铜（B）、澄清石灰水（C），观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊，B中有红色固体生成，则气体产物是。
（2）该小组同学查阅资料后推知，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是，现象是。
（3）固体产物中铁元素存在形式的探究。
①提出合理假设
假设1：；
假设2：；
假设3：。
②设计实验方案证明你的假设。
③实验过程根据②中方案进行实验。按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。
实验步骤预期现象与结论步骤1：步骤2：步骤3：……参考答案： （1）CO2和CO
（2）焰色反应透过蓝色钴玻璃，观察到紫色火焰
（3）①假设1：铁元素的存在形式为Fe单质
假设2：铁元素的存在形式为FeO
假设3：铁元素的存在形式为Fe与FeO的混合
③
实验步骤预期现象与结论步骤 1：取适量固体产物于试管中，加入足量蒸馏水，充分振荡使K2CO3完全溶解。分离不溶固体与溶液，用蒸馏水充分洗涤不溶固体固体产物部分溶解步骤2：向试管中加入适量CuSO4溶液，再加入少量上述不溶固体，充分振荡（1）若蓝色溶液颜色及加入的不溶固体无明显变化，则假设2成立
（2）若蓝色溶液颜色明显改变，且有暗红色固体物质生成，则证明有Fe单质存在步骤3：继续步骤2中的（2），进行固液分离，用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。取少量固体于试管中，滴加过量HCl后，静置，取上层清液，滴加适量H2O2，充分振荡后滴加KSCN结合步骤2中的（2）：
（1）若溶液基本无色，则假设1成立
（2）若溶液呈血红色，则假设3成立启示：解物质（离子）检验实验方案的设计试题的思维程序如下：（1）先对试样进行外观观察，确定其颜色、气味、状态等。（2）准备试样，并进行检验。当试样是固体时，应先取少量配成溶液，同时观察试样是否溶解，在溶解时有无气体产生等，以初步判断试样可能含有哪类物质。（3）根据实验现象得出结论。
（四）综合探究实验方案的设计
【例4】乙二酸（HOOCCOOH）俗称草酸。某研究小组为探究乙二酸的部分化学性质，进行了下述实验：
（1）向盛有少量乙二酸的饱和溶液的试管内滴入用稀硫酸酸化的KMnO4溶液，振荡，观察到的现象为溶液紫红色褪去，说明乙二酸具有（填“氧化性”、“还原性”或“酸性”）。
（2）向***甲的A试管中加入一定量的乙二醇、浓硫酸和乙二酸，用酒精灯小火均匀加热该试管3~5 min，在B试管中有油状液体产生，若反应中生成了六元环状化合物，该反应的化学方程式为，其中B试管中的导管不伸入液面下的原因是，饱和碳酸钠溶液的作用是。
（3）已知：草酸在约157℃时升华，在175℃时受热分解可生成H2O、CO2和CO；草酸钙是难溶于水的白色固体。该研究小组设计了一套验证草酸受热分解并检验产物中有CO2的实验装置，如***乙所示。请回答：
①从环境保护的角度看，应增加尾气处理装置，你如何进行尾气处理。②依据题给数据，请分析根据D试管中澄清石灰水变浑浊的现象，能否确定草酸分解产物中有CO2（填“能确定”或“不能确定”），理由是。
参考答案：（1）还原性
（2）COOHCOOH+CH2HOCH2HO浓H2SO4COOCH2COOCH2+2H2O防止加热不均匀而使碳酸钠溶液倒吸入加热的A试管中除去酯中混有的乙二酸和乙二醇，同时减小酯在水中的溶解度，便于酯分层析出
（3）①在装置的尾端放一个点燃的酒精灯（其他合理答案均可）
②不能确定因草酸升华后可能有部分进入D试管，与澄清石灰水反应生成草酸钙沉淀，从而对CO2的检验造成干扰
启示：对于综合探究实验方案的设计类试题，其解题思路一般为:
（1）巧审题，明确实验目的和原理。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情境（或题首所给实验目的）并结合元素化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循可靠性、简洁性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。
（2）想过程，理清实验操作的先后顺序。根据由实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。
（3）看准***，分析各项实验装置的作用。有许多综合探究实验题***文结合，思考容量大。在分析解答过程中，要认真细致地分析***中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。
（4）细分析，得出正确的实验结论。实验现象（或数据）是化学原理的外在表现。在分析实验现象（或数据）的过程中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式，绘制一定的变化曲线等。
根据对以上试题的分析可知，解化学实验设计方案类试题时必须特别注意以下几方面：（1）原理恰当；（2）效果明显；（3）装置简单；（4）操作安全；（5）节约药品；（6）实验步骤简单；（7）误差较小等。换句话说，就是要符合“绿色化学”的要求（注：“绿色化学”研究的中心问题是使化学反应以及其产物具有以下特点――采用无毒、无害的原料；在无毒、无害的反应条件下进行；减量、循环、重复使用；具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物、甚至实现零排放；产品应是对环境友好的；满足价廉物美的传统标准）。以上几个方面不仅在实验设计过程中必须充分注意，同时这些标准也是对实验设计优劣进行评价的相关要素。
三、常用解题策略及思想
（一）类比思想
不同物质的属类、结构、性质、制备等诸方面可能有某些相似甚至相同之处。类比是学习中常用的一种科学思维方式，可将不同物质进行由此及彼的联系，可以简化思维过程，提高思维效率。
【例5】某校化学研究性学习小组的同学在学习了金属的知识后，为了解Cu的常见化合物性质，运用类比学习的思想提出如下问题，进行探究。请你协助该小组的同学完成下列研究。
【提出问题】
①Cu的金属活泼性小于Al，Al（OH）3具有两性，Cu（OH）2也具有两性吗？
②通常情况下，+2价Fe的稳定性小于+3价Fe，+1价Cu的稳定性也小于+2价Cu吗？
③CuO能被H2、CO等还原，也能被NH3还原吗？
【实验方案】
（1）解决问题①需用到的药品有CuSO4溶液、（填试剂），同时进行相关实验。
（2）解决问题②的实验步骤和现象如下：取98 g Cu（OH）2固体，加热至80~100℃时，得到黑色固体粉末，继续加热到1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末A。冷却后称量，A的质量为72 g。向A中加入适量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在。据此可推得，A的化学式为 。
（3）为解决问题③，设计的实验装置为（夹持及尾气处理装置未画出）：
实验中观察到CuO变为红色物质，无水CuSO4变蓝色。同时生成一种无污染的气体。
【实验结论】
（1）Cu（OH）2具有两性。证明Cu（OH）2具有两性的实验现象是。
（2）根据“实验方案（2）”，得出的+1价Cu和+2价Cu稳定性大小的结论是；。
（3）CuO能被NH3还原。该反应的化学方程式为。
【问题讨论】
有同学认为NH3与CuO反应中生成的红色物质是Cu，也有同学认为NH3与CuO反应中生成的红色物质是Cu和A的混合物。请你设计一个简单的实验检验NH3与CuO反应中生成的红色物质中是否含有A：。
解析：（1）类比Al（OH）3的实验室制法和两性的检验方法，可以利用CuSO4溶液和适量的NaOH溶液制得Cu（OH）2，把制得的Cu（OH）2分成两份，一份加盐酸，另一份加NaOH溶液，观察蓝色沉淀是否溶解。
（2）98 g Cu（OH）2固体受热分解可以得到80 g CuO，CuO在高温条件下继续受热分解如果全部生成Cu，应得到64 g Cu，但实验中A的质量为72 g，且加入硫酸溶液变蓝，说明有Cu2O的存在，Cu2O在酸性条件下发生反应生成Cu2+和Cu，由此证明A应为Cu2O，质量恰好为72 g。该实验说明在高于1000℃时，+1价Cu比+2价Cu稳定；在溶液中+2价Cu比+1价Cu稳定。
（3）NH3通过加热的CuO应生成无污染的氮气和水蒸气；CuO被还原，还原产物可以根据（2）的实验现象进行验证。
参考答案：
【实验方案】（1）盐酸、NaOH溶液
（2）Cu2O
【实验结论】（1）Cu（OH）2既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液
（2）在高于1000℃时，+1价Cu比+2价Cu稳定；在溶液中+2价Cu比+1价Cu稳定
（3）3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O
【问题讨论】取NH3与CuO反应中生成的红色物质少许，加入稀硫酸，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有A，反之则无
（二）控制变量思想
控制变量法是化学实验设计类试题中的一种常用思想方法。当影响实验某项内容的变量有多方面（个）时，往往先控制某些变量不变化，而只改变某个变量，弄清在其他几个量不变的情况下，这个变量对实验结果的影响，进而总结出相关规律，然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。
【例6】 某研究性学习小组在网上收集到如下信息：Fe（NO3）3溶液可以蚀刻银，制作美丽的银饰。他们对蚀刻银的原理进行了如下探究：
【实验】制备银镜，并与Fe（NO3）3溶液反应，发现银镜溶解。
（1）下列有关制备银镜过程的说法正确的是（填序号）。
a．边振荡盛有2%的AgNO3溶液的试管，边滴入2%的氨水，至最初的沉淀恰好溶解为止
b．将几滴银氨溶液滴入2 mL乙醛中
c．制备银镜时，用酒精灯的灯焰给试管底部加热
d．银氨溶液具有较弱的氧化性
e．在银氨溶液配制过程中，溶液的pH增大
【提出假设】
假设1：Fe3+具有氧化性，能氧化Ag。
假设2：Fe（NO3）3溶液显酸性，在此酸性条件下NO-3能氧化Ag。
【设计实验方案，验证假设】
（2）甲同学从上述实验的生成物中检验出了Fe2+，验证了假设1成立。请写出Fe3+氧化Ag的离子方程式：。
（3）乙同学设计实验验证假设2，请帮他完成下表中内容（提示：NO-3在不同条件下的还原产物较复杂，有时难以观察到气体产生）。
实验步骤（不要求写具体操作过程）预期现象和结论①
②
……若银镜消失，假设2成立；若银镜不消失，假设2不成立【思考与交流】
（4）甲同学验证了假设1成立，若乙同学验证了假设2也成立，则丙同学由此得出结论：Fe（NO3）3溶液中的Fe3+和NO-3都氧化了Ag。
你是否同意丙同学的结论，并简述理由：。
解析：本题是一道探究类试题，以日常生活中的蚀刻银制作美丽的银饰为情境，以探究Fe（NO3）3溶液中何种因素蚀刻银为研究课题，考查学生运用相关化学反应原理、元素化合物知识及化学实验基本知识，并运用控制变量思想进行实验设计的能力，同时也考查了对实验现象和结果进行分析、解释和科学举证的能力，以及用正确的化学术语及文字进行表述的能力。
第（3）问，考查学生运用控制变量的科学方法设计实验，是该题的核心。本题中有两个变量，如下表所示：
实验变量Fe3+的氧化性NO-3的氧化性能否蚀刻银能不确定现象或结论银溶解无法测定还原产物由于NO-3的氧化能力随着溶液pH的变化而变化，那么在验证假设2即Fe（NO3）3溶液中的NO-3能氧化Ag时，就要求学生必须严格控制溶液的pH进行实验，这是考查单一变量控制法。解决本题的关键就是需测定上述实验用的Fe（NO3）3溶液的pH，然后配制相同pH的稀硝酸溶液，再将此溶液加入有银镜的试管内。显然，这是该实验的最佳设计方案。
参考答案：（1）ade
（2）Ag+Fe3+Ag++Fe2+
（3）
实验步骤预期现象和结论①测定上述实验用的Fe（NO3）3溶液的pH；
②配制相同pH的稀硝酸溶液，将此溶液加入有银镜的试管内（4）不同意。甲同学检验出了Fe2+，可确定Fe3+一定氧化了Ag；乙同学虽然验证了此条件下NO-3能氧化Ag，但在硝酸铁溶液氧化Ag时，由于没有检验NO-3的还原产物，因此不能确定NO-3是否氧化了Ag
变量探究实验因为能够考查学生对于***表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在高考试题中屡屡出现。解答此类题时，要认真审题，弄清实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。然后分析题给***表，确定一个变化的量，弄清在其他几个量不变的情况下，这个变化量对实验结果的影响，进而总结出规律。然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。但在分析相关数据时，要注意题给数据的有效性。
（三）分析、推理思想
当实验设计类试题涉及结构与性质的关系，特别是利用有关化学反应原理（如氧化还原反应、离子反应、酸碱反应、水解等反应原理）来解释有关过程或现象时，我们可利用相关原理进行分析、推理得出相关结论。
【例7】食盐中含有一定量的镁、铁等杂质，加碘盐中碘的损失主要是由于杂质、水分、空气中的氧气以及光照、受热而引起的。已知：
氧化性：IO-3＞Fe3+＞I2；还原性：S2O2-3＞I-
3I2+6OH-IO-3+5I-+3H2O
KI+I2KI3
（1）某学习小组对加碘盐进行如下实验：取一定量某加碘盐（可能含有KIO3、KI、Mg2+、Fe3+），用适量蒸馏水溶解，并加稀盐酸酸化，将所得试液分为3份。第一份试液中滴加KSCN溶液后显红色；第二份试液中加足量KI固体，溶液显淡黄色，用CCl4萃取，下层溶液显紫红色；第三份试液中加入适量KIO3固体后，滴加淀粉试剂，溶液不变色。
①加KSCN溶液显红色，该红色物质是（用化学式表示）；CCl4中显紫红色的物质是（用电子式表示）。
②第二份试液中加入足量KI固体后，反应的离子方程式为、。
（2）KI作为加碘剂的食盐在保存过程中，由于空气中氧气的作用，容易引起碘的损失。写出潮湿环境中KI与氧气反应的化学方程式：。
将I2溶于KI溶液，在低温条件下，可制得KI3・H2O。该物质作为食盐加碘剂是否合适？（填“是”或“否”），并说明理由。
（3）为了提高加碘盐（添加KI）的稳定性，可加稳定剂减少碘的损失。下列物质中有可能作为稳定剂的是。
A．Na2S2O3B．AlCl3
C．Na2CO3D．NaNO2
（4）对含Fe2+较多的食盐（假设不含Fe3+），可选用KI作为加碘剂。请设计实验方案，检验该加碘盐中的Fe2+：。
解析：（1）①加KSCN溶液后显红色的是Fe3+，它与SCN-的配合物有多种，中学阶段一般写Fe（SCN）3；I2的CCl4溶液显紫红色。
②应用信息“氧化性：IO-3＞Fe3+＞I2”，说明IO-3和Fe3+均能氧化I-生成I2，由题意，加碘盐中可能含有KIO3、KI、Mg2+、Fe3+杂质，故此处反应有两个。
（2）据题意“由于空气中氧气的作用，容易引起碘的损失”则可推断KI被潮湿空气氧化，但反应不能写成“I-+O2+H+…”形式（因此处没有酸性环境）。若联系金属吸氧腐蚀的电极反应，则能顺利写出有关反应。
KI3・H2O作加碘剂问题，可由题中“加碘盐中碘的损失主要是由于杂质、水分、空气中的氧气以及光照、受热而引起的”进行分析推理。因为加碘盐受热时，KI3・H2O不稳定生成KI和 I2（这一性质可从题中“将I2溶于KI溶液，在低温条件下，可制得KI3・H2O”分析推得），KI被氧气氧化，I2受热易升华。
（3）根据信息“还原性：S2O2-3＞I-”，可判断Na2S2O3能作稳定剂； C中 Na2CO3水解呈碱性，能实现“I2+OH-I-”的变化，故也可作稳定剂。B中AlCl3水解呈酸性，使I-易被氧气氧化，D中NaNO2能氧化I-。
（4）实验方案简答要注意规范性。
本实验中I-对Fe2+的检验有干扰（因还原性：I-＞Fe2+，加氧化剂时应先氧化I-，所以应加入适量氧化剂），因过量氧化剂可能氧化SCN-，所以后加的检验试剂KSCN溶液应加至过量。
参考答案：（1）①Fe（SCN）3∶I・・・・∶I・・・・∶
②IO-3+5I-+6H+3I2+3H2O 2Fe3++2I-2Fe2++I2
（2）4KI+O2+2H2O2I2+4KOH否KI3在受热（或潮湿）条件下产生KI和I2，KI易被O2氧化，I2易升华
（3）AC
（4）取足量该加碘盐溶于蒸馏水中，用盐酸酸化，滴加适量氯水（或H2O2），再滴加KSCN溶液，若显血红色则该加碘盐中存在Fe2+
综上所述，化学实验方案设计的一般方法或思路为：
（1）明确目的原理
首先必须认真审题（如要求采用最简单或最佳的方案，制取纯净的某物质等），明确实验目的要求。弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。
（2）选择仪器药品
根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器或橡皮，反应是否加热及温度是否控制在一定范围，给出的药品、仪器或装置是否足够，需要补充还是筛选，仪器药品的规格等。从而选择合理的化学仪器和药品。
（3）设计装置步骤
根据上述实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计出合理的实验操作步骤、实验装置。学生应具备识别和绘制简单的实验装置***的能力，实验步骤应完整而又简明。
（4）记录现象和数据
根据观察，全面准确地记录实验过程中的现象和数据。
实验设计方案篇（11）
0 引言
在信号与系统课程开设初期，国内外各院校就已经意识到，要深刻理解这门课程，必须在理论授课的同时，让学生通过实验建立直观概念。因此，在这个时期，许多大学开发了实验箱。随着算法工程化思想与技术的逐步成熟，人们越来越重视在MATLAB下进行的仿真实验。在九十年代，国外一些一流大学，如麻省理工大学、牛津大学、斯坦福大学等将信号与系统课程与计算机紧密结合，采用计算机完成信号与系统课程实验教学，并将其称之为计算机实验，即利用MATLAB软件进行仿真，做到了基本原理可视化和基本运算可操作化。在2000年初期，我国向国外高校学习，并逐步引入基于MATLAB的仿真实验平台。本文根据我国此课程的教学现状，进行了信号与系统仿真实验平台研究。
1 现有实验方式以及存在的问题
目前国内高校信号与系统实验完成情况大致可以分为四类：1.采用MATLAB软件仿真 2.采用软件仿真和实验箱结合；3.采用实验箱；4.没有开设实验。做的比较好的就是将传统实验与MATLAB仿真结合，针对课程设置应用实例进行综合性、自主设计性等实验。但是由于学校条件等限制，我国多数高校信号与系统课程实验教学通过自主开发硬件设备或购买实验箱来完成，甚至一些三本院校由于投入经费不足而不能完成实践教学。
传统实验方法虽然在一定程度上锻炼了学生的动手能力，但是还存在一些缺陷：
（1）学生不了解实验原理的情况下，只要接线正确且实验仪器工作正常就能完成 实验，这样就无法达到预期实验教学的目的。
（2）学生在教师或实验指导书的帮助下较好的完成接线或者实验数据记录，但是由于对实验原理不够了解，缺乏对实验结果的思考和分析，无法真正掌握所学知识，实验过程一旦出现问题，无法及时排查，依赖老师解决，增加了老师的工作量。
（3）受硬件条件的限制，实验箱得到的实验结果不理想。此外，使用实验箱可进行的实验有限，试验参数也只能在一定的范围内选择，不利于培养学生的积极性和创造性。
2 系统方案
本系统是以信号与系统课程为出发点的学习和科研引导性的实验仿真平台，主要包括以下四个模块。
（1）信号与系统课程实验模块。这一模块以课程内容为主，建立相应的实验仿真平台，不仅可以弥补教学和硬件设备实验的不足，也有助于解决实践教学经费投入不足的情况下，实践教学活动的正常开展。
（2）实际信号与理论知识的对应分析模块。由于信号与系统这门课特别抽象，学习者在长时间的枯燥课堂教学之后， 特别渴望知道：这门课用在哪里？ 如何应用？ 信号与系统的物理概念究竟体现在哪里？显然在验证性的实验中不能找到答案。 如果针对生活场景中的信号、系统问题开展趣味扩展实验，如单频信号的频谱、音叉的频谱、人声与乐器的频谱、***像信号的幅度与相位等，不仅可以满足学习者的求知欲望，又可以激发学习者继续研究探索的欲望。
（3）与相关专业课程的联合建设模块。信号与系统内容涉及到两大系统三大变换，是数字信号处理、自动控制原理的前导课，数字信号处理是对信号与系统教学内容的扩展， 也是DSP技术与应用的前导课。因此，我们以信号与系统、数字信号处理这两门系列课程的基本理论为核心，通过对信号与系统、数字信号处理两门课程内容重新规划、设计， 并将DSP 技术与应用课程纳入其中， 以开发DSP系统的实践教学填补信号与系统仿真建模和实际应用的空白，目的在于使学生从被动学习转为主动探索， 有效培养学生获取新知识、应用新知识的能力， 从而全面提高学生的素质。
（4）工程应用问题模块。信号与系统课程介绍的信号分析方法具有很强的实践应用性，传统的实践环节中往往深入的不够，一般在课程设计中完成诸如滤波器设计等任务，但即使学生设计了再复杂的滤波器，仍不知其有何与实际应用的关联，造成理论方法学习与应用实践之间的割裂，难以激发学生学习兴趣，一门十分重要的基础课往往被学生错误的定义为难学的、不知何用的课程。因此，本模块从实际出发，建立语音信号检测识别、处理与合成等工程问题。
3 系统在教学中的功能
在此实验平台上，首先可以完成信号与系统课程实践教学，其次可开展针对生活场景的信号与系统的趣味扩展实验以及语音、乐音的信号检测、处理与合成等工程问题研究与实践，再其次可以开展信号与系统在后续专业课程中的应用实验，最后还可以作为一些本科毕业设计的仿真平台。
4 结束语
此实验平台设计方案利用最新的信息技术成果服务教学、用常见生活实例验证理论知识、用最前沿的科技发展作为“需求牵引”引导专业建设。不仅可以满足信号与系统课程教学需要，而且还可以激发学生学习兴趣，培养学生提出问题、分析问题以及解决问题的能力。
参考文献
[1] 高强，戚银城等， 信号与系统基础教程（MATLAB版）[M]。北京：电子工业出版社， 2007， 4。
[2] 黄元福，林宁等， 信号与系统（第二版）[M]。北京：电子工业出版社， 2006。