实验设计方案范例

1文献综述

国内很多研究和教学工作者都认为有必要在中国学生英语写作课上引入文化研究的最新成果，增加中西文化比较的内容。李卫清曾在《思维方式与英语写作》一文中提出，在打稳、打牢、夯实语言的同时，如何多侧面、多渠道、多方位地培养学生的英语思维，使学生有意识地理解、接受异族文化背景、价值取向、社会规范，消除自己对文化差异、思维差异的误解、尽量避免汉语思维，以培养学生的跨文化写作能力，就显得尤为重要和迫切。（李卫清，87-93）与传统的写作方法对比，刘华指出，在英语写作教学中,教师不应只关注学生的语法正误,或单纯教授英语句法、篇章结构的特点,而应把英语写作这一文化行为置于跨文化交流的背景中,通过对比中国与西方不同的文化传统、思维模式,以及由此形成的不同语言特色（必要时,要进行一些专题讲座）,以加强文化导入的力度对学生进行写作指导。只有这样,才能真正有效地提高中国学生对文化差异的敏感度,在写作教学中,增强他们的跨文化意识,帮助他们逐渐转换思维模式,或至少限制中式思维在英语作文中的体现。（刘华，61-63）国外一部分二语写作的研究者也提出了文化比较的重要性。Rivers认为在写作中，不仅要让学生们注意该语言的语意的区别差异（semanticdistinctions）和句法结构（syntacticstructures）的运用，还要让他们适应该语言思维表达的逻辑方式以及掌握段落展开的模式的不同，甚至包括写作的风格等等都要他们学会与之适应。（Rivers，317）而Atkinson更进一步讨论了如何把二语的社会和文化背景知识融入二语写作课堂中以增强学生的文化意识。（Atkinson，49-63）

2设计与方法

2.1实验对象

本实验随机抽取英语系一年级随机分班中的一个班作为实验对象，人数为40人左右。另随机选取一个班为比较班，人数要求相同。

2.2设计

实验采用前测、后测定时作文的方法。作文限制时间相同，作文类型相同，作文要求相同。前后测的作文由同一教师评分。实验进行20周，约为一学期。实验班和比较班由同一教师采用相同教学方法授课。在实验班增加有关中西文化比较的内容。具体活动包括：1）制定课外阅读书目，分组阅读，以书中所论文化现象为讨论主题，每周一次组织课外讨论，每组轮流做host，时间为60分钟。2）课堂report，每周一次，每次由2人（班内随机组合）作10分钟左右的report。Report的内容可以参考以下书目，或者由学生自己查阅，在做report前一周征询教师意见。教师务必确保report内容的连贯、非重复性以及一定的理论价值。参考书目：1.徐行言主编，2004，中西文化比较，北京：北京大学出版社。2.张从益等，编著，2004，AComparativeStudyofWesternandChineseCultures，长沙：湖南人民出版社。3.郑春苗著，1994，中西文化比较研究，北京：北京语言学院出版社。

1先做几个实验，让学生对实验过程有个初步的印象

由于学生从小学到初中做的实验并不多，学生的动手能力很弱，什么都要等待老师告诉才能操作。所以，培养学生的实验能力要从基本的、简单的实验开始，让学生先熟悉一下实验过程。我们从第一个实验“用打点计时器测速度”开始，就有针对性地指导学生进行实验设计。在实验课前进行布置，让他们思考怎么样去验证，大概写一下思路，上课时找几个同学讲一讲。例如，在观察手拉纸带的运动是不是匀速运动，事先提出“你怎么样能验证你手(拉纸带）的速度是匀速运动的？如果你能验证的话你打算怎么做？用什么仪器？”（上实验课时让同学讲一下）

2在做实验时，还要让学生知道做物理实验的几个关键环节

（1）“实验目的”就是对一个现象或是一个规律（定理、定律等）进行再验证；（2）“实验原理”就是验证物理现象、规律所依据的理论根据；（3）“实验仪器”就是再现物理现象或规律时所用的设备；（4）“实验步骤”就是验证物理规律时的操作过程，做实验要按着实验的步骤一步一步进行操作；（5）“记录与计算”就是通过实验所测得的数据进行记载，根据数据进行计算或绘图，由此可得到结论；（6）“实验结论”就是通过实验得到的结论，与理论、规律应该是一致的，不一致要找原因……通过实验，使学生对物理实验过程产生一个初步的认识。让学生知道，验证物理现象、规律要有一定的理论根据，要用实验设备按照实验步骤去进行……

3引导学生对物理实验进行初步设计

首先，根据实验目的、原理，引导学生去研究、讨论，想办法设计一个实验来验证物理现象或结论。例如，我们把“验证力的平行四边形定则”“验证弹力与弹簧伸长的关系”“测定木块动摩擦因数”等简单实验，让学生根据学到的知识去设计实验，验证一下“力的平行四边形定则”“胡克定律”等规律是不是正确的……开始设计时，为了让学生有个大致的方向，我们把传统的实验报告改了一下，印刷后发给学生预习。例如，我们把原来的实验题目“验证力的平行四边形定则”改成了“设计并验证力的平行四边形定则”。把实验目的增加了一项“能设计出验证力的平行四边形定则方案”。实验仪器除原来的仪器外，增加了一些相近的或无关的仪器供学生选择。例如，（可选）“图板、木块、测力计、橡皮筋、线绳、直尺、天平、弹簧、钩码、秒表、直尺、天平”等。实验步骤改成了“实验过程与方法”，让学生填写、并写出他们设计的想法和步骤。其他的实验要根据具体情况进行适当的调整，在实验设计前发给学生，让学生按要求完成对该实验的设计。为了设计实验的可行性，我们先分小组进行设计，学生们以小组为单位进行设计。同学们各抒己见，说出设计思路和所用仪器，经过小组全体成员讨论，意见达成一致后写出设计方案，交给教师审阅。教师对学生设计的实验方案进行检查，发现问题的要给予纠正，启发他们设计出更合理、更完善的方案。对切实可行的设计方案，教师就让他们进行实验验证。经过四、五个实验设计，学生就能对实验进行初步设计了。学生通过讨论，经过交流与合作，也学会了“在合作中既坚持原则又尊重他人的合作精神”。

4进一步提高学生的实验设计能力，让学生自己独立设计实验

1药学本科小学期制药理学实验设计的必要性

开展实验设计是实现知识、能力、素质三位一体教学模式的一种改革，也是实现培养创新、创造、创业三创”人才的重要手段之一。因此，采取小学期制实验设计的实践教学活动是非常有必要的，不仅能够打破传统教学方式的局限，激发学生主动学习的积极性，而且学生也能通过实验设计学到很多科研方法，培养和锻炼解决问题的能力。当学生的想法变成现实时，他们会很有成就感，从而乐于思考问题，提出新的想法，非常利于学生创造性思维及团结合作精神的培养。

2药学本科小学期制药理学实验设计实施环节

小学期制的实验设计不同于其他学科实验教学中的设计性实验，它属于探索性实验。在药学本科生学完重要的主干课程和一些方法学课程后，已经初步具备了进行实验设计的基本知识和技能，这为开展小学期制药理学实验设计提供了有利条件。笔者承担了小学期制药理学实验设计带教任务，在实际工作中，将小学期制实验设计分为基本知识介绍、实验设计、实验实施和实验考核4个环节进行，具体步骤如下。

2.1基本知识介绍

在正式实验前5天，笔者召集实验班级学生，对其讲解实验设计基本内容，详细介绍药理学实验设计的目的和基本原则，包括科学研究中实验设计的三要素（即研究因素、研究对象、研究效应）以及应遵循的统计学的三大原则（即重复、随机、对照原则）。根据药理学学科特点，具体讲解实验动物的特性、药理学实验动物的选择、动物模型的复制、给药剂量、给药途径和观察药效学指标的确定方法以及在实验分组中如何体现随机性和对照性原则。此外，还讲解了如何利用教材和网上资源查阅文献资料以及数据统计方法的选择及应用等。

2.2实验设计

摘要：

在实际教学中《电气控制与可编程序控制器》教学质量的提升和实验条件的改善并未提高学生学习的积极性，需要对实验教学模式进行改革，以小组合作研讨为中心，进行《电气控制与可编程序控制器》实验教学改革有利于提高学生的积极性和学习效率，增强课堂互动性。

关键词：

可编程序控制器（PLC）；小组合作；实验课；研讨教学

一、引言

《电气控制与可编程序控制器》是电气工程专业一门操作性和实践性都很强的课程，学好这门课程，需要锻炼软件编程能力，实验教学占有非常重要的地位。2015年，我院对该课程实行小班化教学改革，每班30～35人，购买了10多套新型潜龙PLC实训装置并配备了SIMATICS7-300PLC以及最新的SIMATIC_STEP_7_V13组态软件、触摸屏、变频器等设备，保证每2～3人具有一套实验装置。但是在2015年的教学中，实验教学质量的提升和实验硬件条件的改善并未成正比，学生的主动性和积极性仍然不高。传统的实验教学模式亟须变革。研讨教学是源于18世纪德国大学的一种教学方法，它通过由教师创设问题情境，学生查找资料，研究、讨论、实践、探索，提出解决问题的办法，体现了学生主体性原则，已成为国外大学的一种重要教学方法。小班教学对研讨式学习的顺利实施提供了有力保障。笔者借鉴“六步式”研讨教学法，设计了以小组合作研讨为中心的《电气控制与可编程序控制器》实验教学方法。实践表明，所设计的教学方法对提高学生的积极性、创新能力和团队协作精神，以及增强师生的关系效果显著。

二、小组成员优化分配

一、高中化学探究实验的含义及实验步骤

(一)高中化学探究实验的含义

高中化学探究实验通常是指在课堂教学中，教师要把学生当作学习的主体，同时发挥自身在课堂教学中的主导作用，为学生创建一个自主学习探究的平台。探究实验的教学方式是让学生发现化学领域中的问题，提出实验假设，设计实验方案，最终让学生自主完成化学实验并得出实验结果的学习过程。

(二)高中化学探究实验的具体步骤

高中化学探究实验的具体步骤是按照发现问题—提出问题—提出实验假设—设计实验方案—验证实验假设—得出实验结论的顺序进行的。在发现问题和提出问题的阶段，由于一部分学生只把目光局限于化学课程或化学课本中，所以很难发现问题和提出问题。针对这种情况，教师应该要引导学生将目光范围扩大，从生活中、学习中发现问题，进而提出问题。教师还要从学生的实际情况以及教学内容出发，帮助学生寻找具有代表性的、可操作性的问题进行探究实验。在提出实验假设和设计实验方案的阶段，学生会对已经发现和提出的问题产生好奇，进一步引发学生对问题提出实验假设，借助教学工具书、互联网等手段查阅资料，设计实验方案。教师可以组织学生以小组讨论的形式完善实验设计方案，并对学生的实验设计方案进行适当地补充，最终确定实验设计方案。在验证实验假设和得出实验结论的阶段，学生在教师的指导和监督下，自行完成实验，认真记录实验中的现象及数据，对实验现象和数据进行归纳总结，最后得出实验结论。在实验完成后，教师要指导学生完成实验报告，并对学生的实验进行有效的评价。

二、探究实验在高中化学教学中的具体应用

(一)高中化学探究实验应注意的问题

一、在线实验的探究设计

在线实验模拟了现场实验的场景，但却不是现场实验的简单网络化移植，实验设计本身发生了较大变化。由于在线实验的互联网支持和计算机模拟等特点可以更好地提供一个促进思考和探究的环境，系统能在线记录学生的独立操作，为评价提供科学的依据，并可在此基础上通过数据挖掘和优化，调整实验设计，充分发挥学生的能动性，能适应不同水平和能力学生的要求。基于以上特点，笔者设计了与现场实验存在较大区别的在线实验探究式学习模式。培养学生的工程思维和能力是实验设计的核心问题。由于CDIO模式继承和发展了工程教育改革的理念，系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的标准，因此，我们主要基于CDIO的理念来设计在线实验模式和方法，强调工程实践环境中探与究的学习来实现CDIO的全过程，使得学生以更多元的方式进行工程实践训练。CDIO是以构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运作(Operate)为四个主线过程，综合地考虑专业基础知识、个人和职业的技能及团队协作与沟通的技能，及在整个企业、社会环境下进行四个主线过程以达到全面提升工程实践能力的培养过程。CDIO模式中的构思和设计环节主要针对学生的工程宏观分析能力，而实现和运作环节主要针对学生的工程微观分析和操作能力。作为一个缩小版的工程实践过程，在线实验的实验方案的设计实际上就是构思和设计过程，而实验过程就是实现和运作过程。因此，探究式学习主要体现在实验方案探究与实验过程的探究两个方面。以下我们将通过远程教育高校开发的典型实验来具体说明其设计理念。

(一)实验方案探究设计

实验方案的探究主要培养学生的工程宏观分析能力。在传统的实验教学模式下，实验按照统一的方案展开，学生没有选择性。这种教学模式适用于理论验证性的实验，但在以培养学生工程能力为主的实验中，就会压制学生的想象力和主动探究的意识。因此，实验方案探究是实验教学策略的最重要部分。实验的主要目的是认识和探索理论规律，掌握工程技能，应该以问题为驱动开展实验方案的探究，学生对于老师提出的问题，以分析问题和解决问题为出发点，经过认真思考和研究，自主制定实验方案，通过搭建实验对象，准备仪器设备、测量各种工况下的数据，整理和判断实验数据和结果的正确性。这就要求实验具有基于工程的实际背景设计，学生才可能在这种开放性的实验环境下，对多种可能的实验方案展开探究。英国开放大学的实验“能量转换(EnergyConversion)”是典型的实验方案探究型实验。实验设计背景是铜的工业化生产，实验问题是如何从铜矿石经过多个环节得到电解铜。教师首先要求学生设计基本方案。学生在实验前1个月必须预习，由4人组成的实验小组需要集体制定实验方案，由于实验问题本身的开放性，实验方案也并不是确定的，指导老师只给出一些建议。从粉碎矿石到解析出铜的多步实验步骤中，有多种途径可以完成实验，学生们集体讨论得到设计方案。在实验过程中，方案根据实际情况还继续修正。完成基本方案设计以后，实验完成过程也是实验方案探究过程。学生在实验室边实验、边观察、边记录、边讨论，每个实验环节都要求去解答或解决一些相关的问题，如粉碎的效率、溶解浓度以及电解效率等，部分环节还要到计算机上进行数学模型的求解。实验过程中进行观察记录和模型预测，最后对实验结果进行验证。实验结束后，学生还必须根据本星期实验情况，做口头报告(Presentation)，教师根据学生预习和作业情况、实验过程的表现以及口头报告，给出实验课程的最终评价。可以看出，整个实验过程就是针对如何从铜矿石得到电解铜的这个具有工程背景的问题，在不断探究的过程中制定和实施实验方案的过程，这对学生工程宏观分析能力的培养大有裨益。

(二)实验过程探究

实验过程探究主要培养学生的工程微观分析与操作能力。传统工科专业的实验操作基本是按部就班地完成，对于故障分析与解决、规范操作等重要技能以及如何培养学生的工程意识、工程能力、创新能力还较少涉及，这显然不能满足工程应用型人才的培养需求。实验过程探究式是在实验过程中，教师给学生一定的引导和提示，让学生自己通过观察、思考、动手实施等途径去独立探索和研究，自行实现实验过程的教学策略。概括起来，在实验过程探究中，学生需要在实验过程中自主发现问题，分析问题，实施和运行，真正实现探与究的学习过程。在工程实际环境中，观察与发现各种现象、分析现象之间的联系。因此在线实验系统会较为真实地模拟这些现象，学生经过现象分析，确定现象发生的内因与外因；结合理论进行讨论，明确调节目标与调节手段，形成解决方案。实验系统设计必须便于讨论和方案设计。华东理工大学DCS实验是较为典型的实验过程探究型实验。实验主要培训学生DCS操作能力和故障处理能力。由于DCS系统本身的大多数操作都是基于计算机的操作，因此网上实验课程的界面仿真DCS系统的计算机控制部分操作的界面(如图1所示)。以下用一个简单的故障处理实验来说明实验过程探究的实验。在实验中，设计了一个常见的故障处理，在图1的界面中，学生观察到粗丙酮塔T-601顶温度仪表TI-6006出发异常过高报警，系统要求学生调节至正常运行温度73.0-80.0℃。在观察到异常过高报警后，学生将按照所学知识和工程常识，作出如下分析：粗丙酮塔顶温度上升可能有4三个工艺方面的原因，分别是加水量过大、回流量过小或再沸器回水量过小，也有可能是仪表自身故障因素。既然存在这三种可能，就必须通过其他观察和分析来确定故障原因，因此学生首先需分别检查相关三个仪表，即加水量仪表FRC-6015，回流量仪表FR-6019，E-601再沸器回水仪表FRC-6014，以确定仪表正常工作。学生观察到回流量仪表FR-6019读数偏小，就可以判断出是因为回流量不足造成塔顶温度升高。在通过观察分析找到故障原因后，学生根据工艺理论，确定解决方案，即增大塔顶回流量，需要调节FR-6019仪表。在工程环境中，不能进行一步到位的调节，以免造成大的扰动，需逐步小范围调整，边调边等。因此学生在实施解决方案，必须仔细阅读操作守则，将温度调节至正常运行温度的整个操作过程必须符合现场操作规范。操作实施时，首先将LRC-6023改为手动控制，每次增加调节阀阀位必须小于2%—这是操作守则要求的，如果学生超出这个阀位标准进行调节，训练中系统将给出警告，在考试中则行为将被记录，作为扣分依据。每次调节后系统会根据数学模型的计算将相应仪表调至相应位置，学生一边观察表显示情况一边调解，直至塔顶温度恢复到73.0-80.0℃，最后将LRC-6023设置为自动控制。可以看出，此实验在整个故障处理过程中，并不像普通课程实验制定严格的步骤，而是让学生根据工程实际情况，通过自主观察分析来制定解决方案，然后根据操作规范来一边观察一边操作运行，整个课程设计与教学过程较好地体现了探究式的教学策略。

二、基于过程考核的在线评价体系

摘要：污泥作为一种特殊固废，因其含水率大、易获得等特点，在脱水、热解处理等科研课题方面被大量研究，在高校科研平台开展广泛实验。如何基于高校对于污泥脱水及热解处理的众多科研平台及人才资源优势，搭建适宜于本科教学实验的创新平台，具有重要意义。本论文对搭建基于污泥处理科研平台的本科教学实验设计思路进行研讨和分析，并提出具体实施路径。

关键词：污泥处理；科学研究；本科教学；实验设计

污泥是一种较为特殊的固废，为废水净化过程产生的、富含水分的、具有流动性或塑性的废物[1]。目前，随着废水处理技术的推广应用与发展，污泥的产生量越来越大，种类和性质也变得愈加复杂[2]。污泥中浓缩了废水中有毒有害物质，所以污泥是影响环境较为严重的固体废弃物[3]，污泥的合理化处理和处置是目前研究的热点和难点。近年来关于“污泥”主题发表的论文呈逐年增加的趋势（如图1所示，见知网），且对于污泥的研究多集中在污泥脱水。国内实验室对污泥处理进行科学研究的平台大量建立，同时也有一大批研究污泥处理的高校教师及工程师。若能基于目前较大量的关于污泥处理的科研平台和科学研究人员开展与“污泥处理”相关的《固体废物处理与处置》（以下简称《固废》）本科教学实验，具有较大优势。

一、基于污泥处理科研平台进行本科教学实验的优势

（一）污泥的处理和处置囊括“固废”课程的多个知识点。污泥的处理包含污泥浓缩、污泥调理、污泥脱水、污泥消化、污泥干化及污泥热解等，同时污泥处置主要包括污泥堆置、卫生填埋等，以上内容已涉及固废的特性分析、预处理、物化处理、生物处理、填埋处置等“固废”课程主要章节内容。污泥的处理与处置明显由多个环节组成，而每个环节又可与实验方法的选择或实验平台的搭建一一对应。以各学校最常开设的“污泥的真空脱水过滤实验”为例，虽实验装置简单，所需购置的耗材数量也较少，但通过该实验的设置使学生系统地掌握污泥特性分析、污泥调理及脱水过程操作及基本原理。

（二）污泥研究科研平台与教学实验平台无缝对接，节约装置购置及人员配置成本。部分学校存在本科实验教学平台严重欠缺的问题，造成实验教学工作的正常开展存在一定阻碍。而目前在高校较为丰富的污泥处理科研装置及研究人员的配置，为其延伸为本科教学实验平台提供了良好的硬件及人才条件。可通过学院的统筹安排，协调好科研平台及本科教学之间的时间及空间安排，进而实现污泥处理相关科研平台直接用于本科教学实验。

（三）有助于基于污泥处理的创新实验设置及安排。在《工程教育认证标准》中明确提出，“学校能够提供达成毕业要求所必需的基础设施，包括为学生的实践活动、创新活动提供有效支持”。同时也要求“培养学生的实践能力和创新能力”，很明显，教育部门在加大对创新人才的培养力度，而基于科研平台的本科实验教学而明显更有利于创新人才的培养。以前期文献阅读准备、实验方案设计、实验方案讨论、预实验论证、系统开展实验、结果讨论与分析等环节均可融入学生的创新思维。

摘要:

为了满足国家社会转型和经济结构调整的要求，加强应用型人才培养成为地方本科高校的中心工作。突出“以学生为主体，自主学习策略”的教学理念，培养学生综合实验能力，有利于提高学生的科学素质。针对目前地方高校化学实验教学中存在的教学内容、教学组织与学习评价等方面的问题进行分析，提出了相应的教学策略，如实验教学内容系统化、调动学生自主学习的主动性、学生学习考核过程化等，有效促进了高素质应用型人才脱颖而出。

关键词:

化学实验教学;实验教学现状;教学策略

目前，我国正处于社会转型和经济结构调整的重要时期，正面临从传统社会向现代社会、从封闭性社会向开放性社会的发展和变迁，就业形式发生了急剧的变化，不仅需要一大批科学家、工程师和经营管理人才，更需要数以亿计的高技能人才和高素质劳动者。为了满足国家社会转型和经济结构调整的要求，2014年，国务院颁布的《关于加快发展现代职业教育的决定》指出，采取试点推动、示范引导等方式，引导一批普通本科高等学校向应用技术类型学校转型，重点举办本科职业教育。应用型人才应具有较系统的理论基础和扎实的工程实践能力，是具备可持续发展潜力和创新精神的应用型科技人才和行业技术骨干或领军人物［1］。应用型人才培养强调淡化知识传授、重视学生实践能力的培养，其核心环节是实验教学和实践教学［2－3］。实验教学是巩固学生理论学习和加深对理论认识的有效途径，是规范基本操作、培养科学处理问题的方法和技巧、树立安全意识的一个重要环节，是有效实施实践教学环节的保障［4－6］。2013年许昌学院成为河南省地方本科院校转型发展的首批试点单位，2015年确立为河南省高校转型示范单位。教育部将许昌学院转型探索赞誉为“许昌模式”，同年4月，全国人大委员长张德江到校调研，对许昌学院应用型本科院校转型的思路与实践，以及学校主动融入地方经济社会发展的办学模式给予了充分的肯定，这条路子很好，要继续走下去。为了落实各级领导的嘱托，学校大力推进应用技术型大学改革试点、示范工作，采取了一系列举措，鼓励教师积极投身教学改革，加强实验教学改革是许昌学院应用型人才培养教学改革的重要举措之一。实验教学是化学教学的最基本特征［7－8］。针对基础课实验教学中存在的问题进行分析，探讨基于应用型人才培养的化学实验教学策略，对于提升化学专业应用型人才培养质量具有积极的现实意义。

1基础实验课程教学现状

1．1实验教学内容开设现状