实验设计论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇实验设计论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

2模型实验设计与流程

2.1模型设计制作及仪器设备

2.1.1模型舱的设计制作综合参考现有大型油船结构尺寸资料，选取单个边舱模型原型尺寸：长25.7m、宽16.1m、舱深18.9m，舱容约为7820m3。根据几何相似原理建立一个约为单个边舱1/40的模型（模型尺寸为：640mm×400mm×470mm，容积约120L）。模型舱使用有机玻璃制成，侧壁留有一个注油孔A（半径r=8mm）顶部留有一个透气孔B（半径R=12mm）和一个仪器固定孔C。同时，为了便于数据的分析与处理，整个模型舱被分为3个区：液相区、气相区和气液边界层（气液边界层是扰动的，这里取平均值）。液相区主要是液态油品，高度用L表示；气相区主要是油气与空气的混合气体，高度用V表示；气相区与液相区的交界处称为气液边界层；整个模型舱的深度为H。

2.1.2液舱晃动模拟平台的设计制作液舱晃动模拟平台是用来模拟油船的油舱受风、浪影响而晃动的实验设备，包括了传动和控制两部分。该装置利用一个液压缸提供推动力，使工作台左右摆动以模拟船体在海上的晃荡。在单片机输入指令后，信号经过数模转化器传给电源，以改变电源的输出电压，进而改变伺服阀两端的输入电流，然后在阀内改变阀芯的开口大小，控制回路的输出流量和压力，从而控制液压缸的运动，最终保证液压缸的运动速度在设计值附近，使工作台产生预期的晃荡效果。

2.1.3仪器设备主要实验仪器：一台计量泵，用于模拟加油；一套液舱晃动模拟装置，用于模拟油船在海上航行时的晃荡情形；一台DR70C系列智能线式红外VOCs检测仪，用于实时记录透气孔处排出油气的浓度；一台计算机，用于存储浓度检测仪记录的数据；两台高清摄像机，分别从正面和侧面记录整个实验过程中模型舱及液相表面的变化。

2.2晃荡实验设计

对于第一组实验，由于液相的晃荡强度与液相厚度及外来晃荡强度有关，因此，为了研究不同液相晃荡强度对透气孔处排出油气浓度的影响，设置7种气液比、5种晃荡强度的交叉晃荡实验。7种气液比分别为1％、3％、5％、25％、50％、75％及95％，5种晃荡强度分别为a（a=0）、b、c和d、e，共计进行35组晃荡实验。其中，外来晃荡强度通过调节液舱晃动模拟平台负载大小来施加。a=0，即晃荡发生装置关闭，液相处于静置状态；b为整个量程的20％；c为整个量程的40％；d为整个量程的60％；e为整个量程的80％。

2.3装货实验设计

对于第2组实验，由于不同的装货速率代表着不同的液面上升速率及液相扰动强度，因此，为了研究不同装货速率对油气产生及排出的影响，共设计7种装货速率：0.38L/min、0.88L/min、1.38L/min、1.88L/min、2.46L/min、2.96L/min及3.46L/min，其装载率都是0～95％。其中装货速率1.38L/min是根据实际油船装货速率按欧拉相似准则（压力差为注油孔内外油品的压力差）得到；装货速率0.38L/min、0.88L/min和1.88L/min、2.46L/min、2.96L/min和3.46L/min是结合计量泵的量程及最小刻度的实际情况，从而设计出0.5L/min装货速率间隔的速度。

2.4模型实验流程

晃荡实验：将浓度传感器安装在透气孔处，将模型舱固定在晃荡发生装置的工作台上，分别调节油品的装载率和模拟平台的晃荡强度，依次进行实验，通过计算机分别记录透气孔处排出油气的实时浓度。每次实验前，模型舱内都充满干净空气，舱内压力为标准大气压。实验时通过空调系统控制环境温度为26℃。装货实验：将油品通过计量泵再经过加油管注入模型舱内，浓度传感器安装在透气孔处，依次进行实验，用计算机分别记录透气孔处排出油气实时浓度。每次加油实验前，模型舱内都充满干净空气，舱内压力为标准大气压。实验时用空调系统控制环境温度为26℃。

3部分实验结果展示

3.1晃荡实验

油品装载率25％（图6），静置时间6h。在静置条件下，当装载率为25％时，透气孔处排出气体浓度规律：前600s左右，透气孔处排出气体中油气体积分数为0；600s后，排出气体中油气体积分数在短时间内迅速上升至60％，随后曲线斜率变小，排出气体中油气体积分数增加速度变慢，直至达到饱和，即油气体积分数Csat=81.6％。形成这种现象的原因：前600s左右，排出的气体主要为原来模型舱中的空气，因此排出的油气体积分数为0；600~2500s后，在模型舱气相区中，由于油气浓度差很大，油气的蒸发扩散非常快，致使透气孔处排出油气的体积分数迅速增加；2500~5000s，随着气相区内油气浓度差的减小，油气的蒸发扩散变慢，造成透气孔处排出油气的体积分数增加变慢；5000s后，气体的蒸发扩散慢慢接近充分，使得舱内油气浓度达到饱和，排出油气的体积分数不再增加。

3.2装货实验

加油速度1.38L/min（图8），加油时间4957s。在装载率达到70％之前，透气口排出气体中油气体积分数处于较低水平，约35％，且上升速率较慢。当装载率为70％～95％时，排出气体中油气体积分数快速上升，最后达到90％，接近饱和（图9）。该实验结果与文献[4]实船所测装货过程中透气孔排气规律相同。形成这种现象的原因：在整个加油过程中，从液面蒸发出油气分子的自然扩散是从高浓度处向低浓度处进行，这使得舱内的油气浓度呈现分层现象，越靠近液面，油气浓度越大。在装载率到达70％之前，主要是进行油气分子的自然扩散，聚集形成油气浓度层。同时，舱内空间较大，油气的对流效应较弱，油气从产生至传递到透气口有延迟效应，因而使该过程中透气口排出的油气体积分数较小。随后，装载率从70％上升至95％，随着液面上升，气相区体积缩小，对流效应越来越明显，延迟效应越来越弱，并且此时油气分子自然扩散也更加充分，因而使透气口排出气体的体积分数上升得越来越快，体积分数值越来越大。

篇2

2实验应用

2.1电解硫酸钠溶液

配制1mol•L-1硫酸钠溶液，向2个西林瓶中分别加入硫酸钠溶液至体积占大部分，然后滴加紫甘蓝汁至瓶口，将盛满液体的西林瓶反倒于瓶盖中，与注射针头相接触。向饮料瓶盖中加入少量硫酸钠溶液，以保证整个装置回路，用连接导线的的鳄鱼夹各夹住2个注射针，并分别与9V的电源相连。可以发现大约1~2分钟就可以观察到下列明显的现象：阳极附近有气泡产生，溶液变红色说明阳极区显酸性，水分子失去电子，生成氧气和H+；阴极附近有气泡产生，溶液变绿色说明阴极区显碱性，水分子得到电子，生成氢气和OH-。学生依据上述的实验现象就可以写出该反应的电极反应式。随着反应的进行，阴极溶液碱性增强，由绿色变成黄色。笔者建议若本实验应用于课堂教学，只要观察到阴极区变绿色即可，若应用于综合实践活动和研究性学习，可引导学生进一步观察溶液颜色的变化。阳极反应：2H2O-4e-=O2↑+4H+阴极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-

2.2电解饱和食盐水

将上述硫酸钠溶液换成饱和食盐水，阳极电极换成铅笔笔芯，其余步骤同上。电解饱和食盐水，阴极区H+得到电子，生成氢气，因此附近溶液颜色由紫色变成绿色进而变成黄色，溶液显碱性。阳极溶液的颜色变化则由紫色变为红色，进而变为无色，并且可以闻到少量的刺激性气味，这说明Cl-失去电子，发生氧化反应，生成氯气，氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，颜色的鲜明变化可以揭示这一系列化学反应。阴极反应：2H++2e-=H2↑阳极反应：2Cl--2e-=Cl2↑Cl2+H2OHCl+HClO但该实验进行到10分钟时，阳极溶液才褪色，此时产生的气体已把阳极的溶液排得仅剩少部分，而阴极所在西林瓶中的溶液则更是被排得所剩无几（因为氢气的逸出速率比氯气大）。为了解决该问题，笔者将作为阳极的西林瓶中溶液体积减少一半，阴极溶液体积不变，可以发现大约5min内阳极就可以出现由紫色变红色进而褪为无色的现象，便于学生的自主探究。该微型实验装置也可以用于其他溶液电解实验的研究，由于不同反应的分解电压有差别，可在电源回路中串联一个合适的变阻器，用于调节电解电压，实验时逐渐增大电压，至电极上有明显反应为止。

3实验特点

宋心琦教授在“中学化学教学改革与微型实验”一文中指出，微型化学实验在中学化学中推广艰难的原因之一是很多物质在微量时和常量时给予观察者的感受可能不同，使得印象或结论因此不同。笔者认为不仅是物质本身，化学反应有时在微量和常量时给予观察者的感受也不同，而本案例中的电解质溶液虽然是“微量”（3mL），但现象并没有因此打折扣，实验现象明显。以电解硫酸钠溶液为例，阴阳两极的溶液分别呈现红色和绿色，呈现鲜明的颜色区别。

上述介绍的实验装置和相关的设计除了具有现象明显的特点外，还具有以下一些优点：

（1）时间较短，适合学生自主探究，探究电解硫酸钠溶液大约1分钟后就能观察到明显现象,而饱和食盐水的电解则可以在5分钟内看到阳极先变红后褪色的现象。

篇3

1.实验原型实验装置如图1。利用热得快分别给质量相同、初温相同的水与食用油加热相同时间（或升高相同温度）。在相同时间内，由于食用油温度升得高些，如果要升高相同的温度，加热水用的时间应延长。2.不足之处本实验用热得快做热源，由于它的功率较大、温度升高过快，很难把握，有一定的危险性。教材中的实验装置还有两个严重的缺陷，一是热得快放置方法不正确，液体没有盖住热得快的发热部分，导致热得快易损坏；二是由于等质量的水和油相比，油的体积大于水的体积，在油中的热得快被浸的体积多些，导致两种液体受热不一致，数据难以令人信服。而且教材上的实验能见度不高，读取温度数据困难。

二、实验创新与改进

1.将新型硅胶加热器固定在容器底部，使得加热均匀、精度高，实现量化实验，极易控制。如图2。教学视点2.使用温度传感器及数显温度计，读取数据方便快捷。3.用220V电压做电源，实验随处可进行；内部装有漏电保护开关，保证用电安全，便于让学生操作。

三、实验器材

自制液体加热器2套，食用油、水各120克，停钟1个，天平1架，两份质量相等的水。

四、实验原理及装置说明

1.实验原理新实验使用控制变量法，通过控制使物质质量相等、吸收热量相同、升高相同温度，比较需用的时间。升高相同温度时，所用时间较长的物质吸收的热量多，则此物质吸收热量的能力更强。2.装置说明新实验采用两套完全相同的硅胶加热器，从底部直接给液体加热，并装上传感器及数显温度计，让测量结果清晰显现。当达到所需温度时，只要将红色开关关掉便可停止加热。如图3。

五、实验设计及结论

实验一：用加热器加热两份相同质量的水，将结果记入表1，并得出结论。结论：质量相等的同种物质，吸收相同的热量时，温度升高的速度相同。实验二：用加热器加热相同质量的水与食用油。将准备好的质量相等的水和食用油倒进两个加热器中，几秒后记录水与食用油的初始温度。打开电源，同时按下停钟开始计时，观察两个加热器中温度计的变化，用停钟记下加热液体每阶段所用的时间，读取相应的温度变化量，并填入表2中。当加热时间达到80s时，记下最后温度，关闭电源，停止加热，分析数据并得出结论。结论：质量相等的两种物质，吸收相同的热量时，温度升得越慢的吸收的热量较多，吸收热量的能力较强。

篇4

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

学生对前面的实验设计有了一定的基础之后，教师要进一步提高实验设计目标，让学生自己独立想办法设计实验，对物理现象进行验证。如在讲授完成安培力之后，两根平行放置的通电导线的相互作用力如何？是相互吸引的还是相互排斥的？让学生设计一个实验，对导线的相互作用力进行验证。这是一个简单的实验，让学生自己想办法进行设计。学生们根据所学习的知识，结合前面设计实验时的思路，大多数同学都能够写出较合理的设计方案。比如，实验目的、实验原理、所用设备、实验过程、方法等。经过教师指点，选择一些合理的设计让其进行验证……对于这个实验，大多数学生设计的思路是正确的，而真正能验证成功的不多。学生设计实验时，设计方法是正确的，但是很多没有效果，原因是学生没有考虑到安培力的大小，也没有考虑导线之间的距离。他们用的导线往往太粗，导线的距离放置得又太远，以至于导线间的相互作用力不明显，观察不到实验现象，这一点学生往往想不到……这时教师要对学生设计的实验进行指导。告诉学生：导线间的作用力很小，因此，导线距离不能太远；选用导线时，用细、软导线效果明显一些；使用电源时，避免过载，要用一个滑动变阻器，限制电流过载……通过教师的指导，学生就能看到实验现象，从而提高学生的兴趣，加深对物理现象的理解，同时也进一步培养了学生的实验设计能力。同样，根据电阻串并联规律，让学生设计“扩大电流表量程”“扩大电压表的量程”的实验设计方案，经过教师指导，学生也能够进行设计。除此，我们本着“尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的问题”，让学生完成了“水火箭设计与发射”“静电屏蔽”“用传感器控制温度”“用电解法测定元电荷”“研究弹簧振子的周期与小球质量的关系”等项实验设计。这样，学生们根据已学习到的知识和教师的指导，就可以设计多个物理实验了。

5建立一套激励机制，激发学生设计实验的积极性

我们有完善的制度来督促学生进行实验设计，在学生刚一入校时，就给他们介绍物理实验的重要性和我校要求很高的实验技能。要求所有物理实验的一半以上由学生独立设计；对学生的实验设计和实验完成情况要有记录，对能设计出实验的提出表扬，对不能设计的加以督促、并给与鼓励，促使他们进一步去设计实验；要求学生必须设计四个（大约学生应设计实验的一半）以上的，实验成绩才能合格，六个以上才是良好；八个以上是优秀……我们要求实验设计成绩合格的学生才能参加实验会考；实验设计达到良好和优秀的才能评选优秀班干部和优秀毕业生等，这样就激发了学生设计实验的兴趣。

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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

在介绍完实验设计基本知识后，紧接着将本实验室所有的仪器、设备、动物情况告诉学生，让学生自由组合，每5～6人一组，并让其围绕要求根据自己的兴趣选题。为避免个别学生存在依赖心理，要求每一位学生独立完成实验设计。给学生5天时间查阅文献资料，制订实验设计方案。为使学生对实验设计的基本步骤和内容有较完整的认识，给出实验设计报告内容，包括研究题目、理论依据及研究现状、研究内容、仪器与药品、研究方法、实验对象、性别、规格、数量、实验组与对照组的处理、观察指标、实验步骤、统计方法选择、预期实验结果、设计人、设计日期等。开始实验的前一天收集实验报告，教师仔细阅读批改，做到心中有数。实验第一天，首先让每一位学生上台讲解实验设计的目的和思路，汇报设计方案，预期实验结果，提出存在的问题及解决措施，并回答其他学生提出的问题，然后由教师就实验设计中方法的科学性、合理性和可行性及思维的创新性及步骤的严谨性等做出评价。讨论实验设计并进一步修改完善后，由小组成员共同选择一个可行性较好的实验设计并实施。共同讨论形式有助于拓宽学生的知识面，有助于学生由一种实验方法认识到一类实验方法，从单个药物的研究方法引申出一类药物的研究方法。在实验设计中，锻炼了学生分析问题的能力和语言表达能力，并对文献检索和统计方法的运用也有了进一步的认识和体会。

2.3实验实施

通过设计实验和讨论实验，学生基本掌握了实验目的、方法、步骤。为了培养学生严谨的科学态度和实事求是的实验记录习惯，在实验进行前，首先要求学生严格按照实验记录报告的内容格式记录结果，包括实验组、实验日期、室温、实验题目、实验材料、药品和试剂的配置、实验步骤、实验结果（观察指标、动物号、时间）、初步结论、实验失败或出现意外结果的原因、实验改进的建议、实验人、记录人、日期。然后安排学生以小组为单位，独立完成药物配制、动物分组、编号、动物给药、实验操作、观察药效指标及记录结果的全过程。教师从旁指导实施，及时提醒学生注意事项，以免出现误差或实验失败，要求学生认真科学地记录和分析实验结果，使学生对实验设计的可行性有进一步的认识。

2.4实验考核

小学期制实验设计考核既不同于理论教学考核，也不同于专业实验教学考核，它是对学生实验基本技能、学习主动性、思考分析问题能力、创新能力、表达能力、团队合作精神、知识整合能力、写作能力的全面评价，是开展实验设计中不容忽视的环节。教师不能只看实验的成功与否，而应从实验的全过程全面评价学生的能力，依据学生的实验设计、实际动手能力和对实验结果的客观分析能力、论文撰写水平进行综合评定。

3药学本科小学期制药理学实验设计的效果与不足

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2教师引导

对问题进行科学猜想如果学生没有经过科学猜想就进行实验设计，学生不知道实验的目的，实验设计就难以进行下去，不能培养学生的猜想能力，经历的探究过程也不能锻炼创新思维。所以教师必须引导学生根据已掌握的物理知识、随堂实验和生活经验，把学生引入科学猜想的情景，有理有据地对问题进行猜想，明确探究的方向。在探究“影响导体电阻的因素”的教学中，笔者通过下面3个现象引导学生猜想：①滑动变阻器的滑片移动，电阻变化；②使用的是220V的灯泡，灯丝越粗越亮；③电线常用铜丝制造而不用铁丝。这样的设计给学生的探究指明了方向，学生一步一步地得出自己的科学猜想。

3教师引导

选用实验器材如果教师直接给学生提供实验器材，并介绍各种实验器材的功能，代替了学生的探究和猜想，学生没有学会遇到困难如何解决问题的方法。所以可以给学生预备多种器材，包括一部分无用器材，让学生在问题的引导下思考实验的原理，选用器材，思考有没有更好的替代器材，有没有创新，体现探究的开放性。在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，笔者陈列一些实验器材：干电池、安培表、伏特表、滑动变阻器、电阻箱、电键和导线若干根等，让学生选择器材，自行设计电路图来完成实验。笔者用下面的问题来引导学生选择实验器材：①需要什么仪器，采用什么样的电路图，原理是什么；②选择什么规格的器材，被测干电池选内阻较大的还是较小的，伏特表选什么量程，安培表选什么量程，滑动变阻器选阻值较小的还是较大的。通过这样的设计引导学生重视分析实验器材与实验目的和原理的联系，分析为什么要选用这些器材，这些器材有什么用途，把本实验的知识融合在一起，在分析问题的过程中培养学生独立思考的能力。

4问题引导

自主设计初始实验方案学生根据自己的预备物理知识，在教师的问题引导下自主设计检验猜想的实验方案，包括根据实验要求理解实验原理、先后测量哪些物理量、具体如何操作、编写实验步骤、设计实验表格等。在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，笔者用下面的问题来引导学生进行初始方案的设计。①物体的加速度与它受的力、质量这两个因素均有关，应采用什么实验方法得出加速度与力、质量三者间的定量关系？②这个实验需要测量的物理量有哪些？③怎样测量小车的加速度？需要什么器材？请同学们设计一个可行的实验方案。④我们要让细线对小车的拉力等于小车受到的合力，怎样平衡掉阻力？阻力来自哪些方面？怎样才算平衡掉了阻力？通过以上问题的引导，学生知道了实验的方法，解决了实验设计中的困难，最后大多数同学都能设计出自己的实验方案。

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2.虚拟电桥模型电桥是目前常用的电阻式传感器测量电路，整个电桥电路由四个桥臂组成，当桥臂接入应变电阻时则成为应变电桥。当有一个臂被接入应变电阻时，被称为单臂电桥；两个臂被接入应变电阻时则为双臂电桥（也称半桥）；四个臂均被接入应变电阻时则称为全桥。在桥路中均未接入应变电阻时。

3.电阻属性和接桥方式设计前面板（如图1所示）上电桥部分的电阻属性分为固定电阻、应变电阻和平衡电阻三种，应变电阻的贴片方式分为受拉应力和受压应力。（1）电阻属性。图1中的电阻R1的属性只有两种：应变电阻和固定电阻。该属性通过操作“R1”设置开关进行选择。若R1为应变电阻属性，其阻值会随载荷F的增减而产生相应的ΔR1以及因温度变化产生的ΔR1t。电阻R2的属性与R1相同。通过操作“R2”设置开关可以选择R2的属性。若R2作为应变电阻，则会随载荷F的增减而产生相应的ΔR2以及因温度变化产生的ΔR2t。若操作“差动设置”开关，则可使R2的受力方式为受压应力，从而会随载荷F的增减而产生相应的-ΔR2以及因温度变化产生的ΔR2t。R3，R4需要参与调平电路的设计，因此接线也会相对复杂。通过操作“R3”和“R4”设置开关对该电阻进行属性操作。图中出现的Rr显示框为调零电路中的R5的右半部分与R6串联然后再与R3并联后的阻值。Rl显示框为R5的左半部分与R6串联后再与R4并联后的阻值。（2）接桥方式的设计。虚拟前面板上的电桥工作方式分别为：不工作、单臂工作，半桥工作和全电桥工作方式四大类型。对于半桥和全桥方式，其中应变片又分为差动和非差动两种布片方式。不工作方式指的是R1，R2，R3和R4都设置成固定电阻。该方式无论怎样施加外力，输出始终为零。单臂工作时将R1设置为应变电阻，R2、R3、R4设置为固定电阻。此时，按“R1”按钮，“R1”按钮变绿，图中应变电阻R1如果显示向上的箭头，表明该应变电阻受拉应力，对应电阻值增大；如果应变电阻R1显示向下的箭头，表明该应变电阻受压应力，对应电阻值减小。半桥非差动工作时，R1、R2设置为应变电阻，R3、R4设置为固定电阻。按下“R1”、“R2”两个按钮，两者均变绿表示接入工作臂，同时电阻R1、R2上的箭头方向一致，表示应变片受到相同性质的应力，此时电桥输出基本为零。半桥差动工作时，R1、R2设置为应变电阻，R3、R4设置为固定电阻。按下“R1”、“R2”两个按钮，两者均变绿表示接入工作臂，同时电阻R1显示向上箭头，R2显示向下的箭头，表示对应的应变片受到拉应力和压应力。全桥非差动工作时R1、R2、R3、R4属性均为应变电阻，此时，按下“R1”、“R2”、“R3”、“R4”按钮，均变为绿色。四个电阻上的箭头方向一致，表明四个电阻受相同性质的应力，此时电桥输出基本为零。全桥差动工作时，“R1”、“R3”电阻箭头向上，表示受拉应力；“R2”“R4”箭头向下，表示受压应力。

4.温度误差计算及补偿在讨论应变计的工作特性时通常是以温度恒定为前提的，但在实际应用过程中，工作温度可能会发生变化，从而导致应变电阻的阻值发生变化。设工作温度变化为Δt℃，则由此引起粘贴在试件上的应变电阻的相对变化为。将公式（11）代入公式（7）-（10），即可以计算出温度变化时的电桥输出，该输出即为温度误差。单臂工作时，采用补偿块法进行温度误差补偿，该方法利用两块参数相同的应变计R1、R2，R1贴于试件上并接入工作臂，R2贴于与试件材料相同温度环境的补偿块上，但该补偿块不参与机械应变，同时接入电桥相邻臂作为补偿臂。当接通电源并施加负载时，补偿臂产生的热输出与工作臂产生的热输出相同，则可达到温度误差补偿的目的。对于半桥差动和全桥差动工作方式，根据公式（10）的和差特性即能进行温度误差补偿。5.非线性误差计算及补偿公式（10）是对公式（9）进行线性化后的输出。对于单臂工作时，非线性误差可以通过在电路中加入补偿臂（该臂不受外加应力作用）。对于半桥差动和全桥差动工作方式，不需要外接补偿电路，因为差动工作方式具有很好的非线性补偿作用。

二、虚拟操作面板的设计

用LabVIEW软件开发虚拟仪器，用户能“量身定制”仪器的操作面板。本实验根据真实的电阻式传感器实验电路接线图作为虚拟仪器的操作面板，能直观地阐述电阻式传感器实验原理及操作方式，虚拟面板如图1所示，主要包括虚拟弹性元件选择、应变电阻布片方式选择、电桥接法选择、电桥调零模块、差动放大模块、直流电源模块。此外前面板还包括电阻、外力、温度的赋值等。

三、远程虚拟实验的演示步骤

电阻式传感器实验的远程操作分别由DataSocket技术与Web网络工具来实现。DataSocket技术以及网络化技术的结合使虚拟仪器的远程控制成为可能，可在若干计算机上对传感器虚拟实验进行操作及数据处理。这为传感器虚拟实验的互动教学提升了便捷性。电阻式传感器虚拟实验的远程操作过程如下：第一步，打开服务器网页。第二步，输入R1、R2、R3、R4的阻值。第三步，选择弹性元件类型。第四步，设置接桥和布片方式。第五步，打开电源开关。第六步，调节调零电位计，直至电桥近似达到初始平衡状态。第七步，点击“施力F”按钮。第八步，查看客户端网页，查看电桥输出曲线。第十步，点击服务器面板中的“复位键”，使所有选项、开关及输入数据均清零和初始化。第十一步，关闭电源开关。

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实验设计要遵循实验的原则。首先，实验的设计要具有科学性，科学性原则要求教师在进行试验教学的时候，要明确实验的目的性，在选择实验材料的时候，一定要选择具有科学性的材料、运用科学性的实验方法、使用合理恰当的实验原理。除此之外还要满足高中生物学实验的基本原则和原理。其次，实验设计要严谨，在生物实验进行时要保证实验设计的方案没有漏洞。最后，实验设计要简易，在进行实验的时候，要保证实验所需的材料能够容易获得，实验的操作步骤简单易懂，避免实验所需时间过长。除以上几点原则之外，还要遵循可行性原则、随机性原则、可重复性原则以及实验条件一致性原则等。

2．高中生物实验设计的方法

高中生物实验设计属于探索性的教学活动，任何的探索都是从问题开始出发的，因此，教师在进行实验教学的时候一定要重视引导学生去发现问题。在实验开始之前，教师首先要确定就是要通过实验来提出问题的假设，用实验来解决问题，用实验来得到正确的结论。由此可见，高中生物实验的设计是高中生物学科的难点。教师在设计实验的时候一定要引导学生去发现问题，让学生对实验感兴趣，并且不断的提出问题，在引导的过程中，激发学生的探索精神和学习兴趣，集中学生的注意力，激发学生的求职欲望，以及鼓励学生自我提问、学生与学生之间相互提问、学生与老师相互提问。除此之外，教师在实验设计的时候，还要不断地优化创新生物实验的设计，在设计的时候教师一定要利用控制单一变量的原则来不断地调整实验的进行，这样才能有效地培养学生的辩证思维和创新思维。只有做到了以上几点，才能有效地保证高中生物实验设计的科学性和有效性。

二、高中生物实验的分析

高中生物实验中，实验结果的分析占有很重要的位置。教师在进行实验分析之前，一定要给学生充分的思考时间，让学生进行讨论交流，使学生尝试着去分析实验的结果。将学生以小组为单位进行讨论，让学生自己去探索实验的原理、步骤以及对实验结果的分析。如此一来，不仅能够提高学生的学习兴趣，还能够使得一些有困惑的学生能够得到其他同学的解答后恍然大悟。对于学生一些较好的想法和提议，教师要给予及时的鼓励和支持。实验结果一般都可以观察和测量的实验现象，在生物实验中出现的真实状况，是获取实验结论的重要依据。假如教师所做的生物实验属于验证性实验，那么结果是唯一的，同样结论也是唯一的。假如教师所做的生物实验属于探究性实验，那么结果就不再唯一，且每一个结果都将得到一个结论。一般高中生物实验结果的分析，问题出现最多的实验就属探索性实验，通常表现的情况有以下几种:首先，实验的结果与实验的结论不一致;其次，教师在进行实验分析的时候不全名，没有正确且准切的分析实验结果出现的各种可能性;最后，教师在实验分析时语言表达不准确，甚至出现结果与结论颠倒的现象。通常生物实验结果分析使用的语句都是“如果……那么说明……”首先阐述实验的结果，然后再阐述得出的结论。

三、结束语

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二、微型化学实验的特色和实施的必要性

微型化学实验仪器具有不易破碎、小巧便携、使用方便等特点，使得无论是学校还是个人都有能力去创建自己的“微型实验室”，这就为化学实验课堂教学的改革提供了方便与可能。实践证明，微型化学实验在教学中的实施概括来说主要有以下特点：过去的课堂实验基本上被演示实验所占据，学生们处在一种“被动接受”知识的状态中，而微型实验使得大多数学生都有机会自己动手参与，使得启发式的教学方法能够得以实现；微型化实验具有安全性和节约性的特点，教师可以放心地让每一个学生独自动手实验，亲自动手实验的方式可以促进学生理解和形成化学概念，帮助培养学生实验观察和动手能力，同时，极大地促进了学生对于化学实验兴趣的培养；方便了实验室分组实验、家庭小实验尤其是随堂实验的展开，培养了学生既动手又动脑、理论联系实际和解决实际问题的能力，尤其是对于资源条件较差的农村中学，微型实验的实施对其影响颇深；有利于减少废气、废液以及固体废品的排放，改善实验室环境、降低空气污染，减少对师生健康的损害。具体来说，微型实验可以：

（一）改进演示实验，激发创新

演示实验是课堂教学中最直接、最便捷的一种的实验教学方式，是探索新知识、学习实验操作和技能的最基本途径。因此教师在做课堂演示实验时，对课本的中实验进行了合理的微型化改进。如：做“木炭还原氧化铜”实验时，常常会出现现象不明显，反应时间较长的现象，影响观察和判断，其中碳和氧化铜的质量比需要控制在（9~13）：1的范围内，倘若比例过高，氧化铜不能完全反应；比例太低，碳粉的量遮盖了铜的颜色，现象不易观察。对于此实验，可以做如下改进：为了减少实验时间，可以在实验开始之前将碳粉和氧化铜粉末混合均匀，调成糊状。取少许均匀涂抹在试管底部内壁上，待晾干后，进行还原实验操作。因为反应物的量非常少，所以加热较短时间就能观察到试管内壁紫红色铜镜的出现。改进后的实验节约药品、现象明显，有利于激发学生的创新能力，培养其创新的意识。

（二）设计分组实验，培养学生的创新、合作精神

设计分组实验不仅可以帮助学生形成概念、巩固知识、培养技能，更能训练其团结、合作、互助的精神。在实验课堂上，一个合理有效的分组实验，能帮助大家节约资源、节约时间。如”二氧化碳气体的制取“实验，教师可以将实验分为4个小组：通过上述分组实验探究，学生可以找出二氧化碳气体制取的最佳方案，并且能够举一反三，了解到其他制取方案的优劣性。

（三）展开家庭兴趣小实验，培养学生实验兴趣和实践能力

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基础医学是医学教育与研究的基石，基础医学研究生课程教育教学是国家培养高层次医学人才的必由途径。研究生基础医学阶段创新性人才培养的目标是：培养具备扎实的基础理论功底、具备自主进行医学科学研究和技术创新的能力、具备在交叉学科领域进行广泛探索的能力的研究生［3］。然而与创新性人才培养的要求相比，基础医学研究生培养却面临着诸多问题。

1．1实验创新能力基础薄弱

研究生生源情况堪忧，实验创新能力基础薄弱，自主设计和不断修订完善科学研究实验计划的能力欠缺。随着当前研究生招生规模不断扩大［4］，导致生源质量下降，特别是很多研究生实验能力欠缺，综合利用多学科知识的意识和能力不足，在较短的基础阶段学习之后，许多研究生自主设计和不断修订本完善科学研究实验计划的水平不强，难以独立完成课题论文设计或设计水平不高。另外，近年来由于就业压力和收入差距，许多优秀毕业生更多地选择了临床学科，选择基础医学专业的研究生数量不断下降，同时其它医学专业研究生在基础阶段课程学习中也普遍存在着“轻基础、重临床”的观念，这在很大程度上不仅极大地削弱了医学基础学科研究生的生源质量，也显著地影响了基础医学课程的教学效果。

1．2课程设置、教学内容和方式不合理

（1）课程设置和教学内容不合理。研究生阶段的课程与本科阶段部分课程类同，内容重复，各课程之间的交叉互通不足。例如：为研究生开设的生物化学课程、计算机基础等课程，讲述的内容许多都与本科阶段学习的内容相似。基础理论课教学占据的时间较多，研究生培养需要的实践教学训练时间很少，且课程各自独立，不能融汇成实验体系，不利于学生综合运用各学科知识和方法进行研究。另外，课程内容较为陈旧，更新较慢，吸收学科新进展、新成果、新技术不够。这些课程对学生缺乏新鲜感，不能吸引学生产生学习兴趣，这实际上造成了极其严重的时间和精力浪费。（2）研究生教学的方式和手段单一，研究生仍处于被动学习。研究生教学方式与本科阶段类同，仍然以灌输为主要形式，师生互动很少，无法体现研究生在学习中的主体地位。研究生的学习始终是比较被动的，这就无法为学生提供深层次思考的空间，不利于培养研究生独立思考和进行实验设计的能力。大多数教学内容局限于课本，书本以外的知识涉及不足，引导学生充分利用网络进行自我学习的能力仍需加强。（3）对研究生的科研和实验能力训练不足。设计和完成研究生毕业论文是研究生在校期间必须经历的学习过程。由于研究生自身的原因、学位课程设置、科研平台、导师队伍、学术氛围等各方面因素的影响，大多数学生的实验能力、科研素质得不到培养，独立设计和完成研究任务的能力得不到提高。因此，若要提高研究生培养质量，必须使研究生科研素质和科研水平得到训练和提高。（4）缺乏满足学生实验和科研能力培养的实验平台和师资队伍。创新型研究生培养的核心内容是提高研究生的实践和科学研究水平，这些都离不开高层次的研究实践平台和高水平的师资队伍。目前，基础医学教学由于课程设置的缘故，多数实验教学工作仍然依托本科生阶段的教学中心完成，受实验平台和师资队伍的限制，大多数实验内容仍以验证性实验为主，缺乏设计性实验内容，很难达到培养学生科研创新能力的效果。（5）教学效果考核评价制度不科学。对基础医学课程学习情况的考核还不完善，大多数课程的考试依然沿用本科阶段的纸面考试为主的终结性考核模式，真正能够检验学生自主设计实验和解决问题能力的形成性考核方式还没有形成。没有一套科学合理的考核制度，就难以调动学生的积极性，实现基础医学的教学目标。因此非常有必要建立一套能充分调动学生积极性，发挥其主观能动性的考评机制。（6）研究生团队意识和学术道德规范的教育效果不佳。良好的学风和高尚的学术道德，是研究生必备的思想素质。近年来，学术界抄袭、剽窃、造假的事件屡屡发生，给研究生培养带来了很大的负面影响。教育研究生自觉维护学术道德，杜绝学术不端行为，强化学术诚信意识，已经成为研究生教育不可或缺的重要内容。如何在基础医学教学中有效的将学术道德规范教育与研究生实验技能培养相结合，使研究生学术诚信教育真正生效，是我们应着力研究的内容。

2．基础医学专业硕士研究生基础医学课程体系改革与实践

研究生教育改革要整体设计，分步推进。充分调研，综合分析当前教育培养模式中方面存在的主要问题及其成因。通过对当前各高校在校研究生、管理人员等面对面访谈，征求他们对当前的基础医学教育培养的看法，了解他们对目前教育模式、课程设置和内容选择上存在异议的方面，收集对相关内容的意见和建议，发现存在的主要问题，并进行深入的原因分析；在此基础上，对研究生培养过程进行系统的改革；要加强产学研合作，与科研机构和就业单位建立多渠道、多形式的紧密合作关系。

2．1改革基础医学教学的课程设置

总体设想是，以当前社会发展对高层次人才需求为出发点，在强化研究生自主设计实验和科研创新为目的，改革现有的基础医学教学课程体系。课程体系建设中，逐步优化研究生课程学习时间，优化理论与实验教学时间分配，缩减理论授课课时，增加实验学时。探索按照学科门类相近的原则集中授课节约授课时间的新方式，缩短基础医学课程学习时间为8个月，使研究生尽早完成基础医学课程学习，将更多的精力投放科研实践中，实现研究生早进实验室、早完成实践培训，多出成果、多出人才的培养目标。在基础课程教学中，以问题教学为主，注重各专业知识的横向联系，突出知识的高、精、深。定期进行调研分析，对于今年来选课人数少或学生评价差的课程逐步取消，同时根据最新进展及时开设部分前沿性课程，如：蛋白质组学技术、生物信息学、分子生物学技术、免疫学技术等重大技术的实验技能课程，为学生进入科研阶段打下扎实的知识和技能基础。

2．2强化实验实践课程体系建设

没有高水平的科学研究，要培养出高质量、高层次的人才是难以想象的。因此，建立创新的研究生实验课程体系，突出对研究生实验技能和自主设计实验能力的培养成为改革探索的重要内容。研究生教育要体现应有的宽广度和纵深度，我们将探索建立三个层次的实验教学平台。第一层次的实验为基础性实验内容，关注PCR、细胞培养、SPF动物饲养、实验动物处置、大型仪器设备操作等基本技能训练。第二层次的实验为整合性实验，依托机能学、形态学、分子医学等教学中心开设，综合性实验打破单一课程界限，按照学科相近的原则上重组实验内容，由教学团队给定研究内容，学生自主设计，导师组修订完善后，采用小班制历经2－3月由学生以自组团队方式完成，实验里程和最后结果由实验室监督并给出成绩。第三层次的实验主要依托研究生科技计划项目、省校级重点学科（实验室）开放基金项目等进行，由研究生组成团队自主设计研究内容、寻找合作导师联合申请，获批后按照项目管理模式进行，研究主要依托省校级重点学科（实验室）完成，须提交研究结题报告和发表文章，成绩纳入实验成绩。为了达到培养研究生自主创新能力，研究生实验内容设置以整合性和设计、创新性实验为主，两者实验内容分别占到40％和30％。

2．3改革教学模式与方法

为了达到锻炼研究生科研综合能力的目的，将在教学中改变以往教师主动授课，学生被动参与的情况。课程教学由以传授己有知识和成果为主要内容的传授性教学方式，向以培养学生创新能力为主要特征的研究性教学方式转变。变课程教学的单向灌输方式成为研究生主动学习和教师课堂讲授相结合、以学生为主体的教学方式。在压缩理论教学学时的同时，鼓励各课程采用启发式、讲座式、研讨式的教学方式，基础教学密切联系临床实践和学科前沿进展。各基础医学课程教学在侧重于传授式教学方式的同时，注重激发学生的创新思维。各课程均开设一定比例的讲座式、研讨式教学内容，鼓励研究生为组织者和主体参与课堂讨论。在课程教学的同时，学院还集全院师资力量开设一系列学术前沿讲座和文献综述类课程，以计算学分和成绩的方式使研究生更广泛地参与拓宽学术视野的讨论，不断提高研究生的学术水平。在介绍课程最新研究进展时，在介绍常见实验方法的基础上，重点培养学生如何追踪国内外本学科的研究进展，如何有效阅读中外文文献。此外，研究生科研能力重要的环节还包括对实验结果的分析。因此我们在教学中也将非常重视以实验结果中表格和图片为导向的教学，在专题讲座和论文汇报中强调实验结果中表和图片解读的重要性，引导研究生如何分析这些表和图，并反追踪这些表和图中所使用的方法的原理和应用范围，在学习如何解读实验结果的同时，逆向式培养研究生对实验方法的了解。总之，只有通过调动研究生学习和研究的主动性与积极性、促进研究生科研认识与实践能力的提高，才能使课程教学成为训练研究生创新思维与创新能力的舞台，实现研究生课程教学的目标。

2．4加强师资队伍建设

课程教学质量高低，与研究生教师的学术水平、科研能力和教学方法有着重要的关系。项目进展期间，我们将围绕课程教学加强师资队伍建设，提高教师的学历层次、学术素养、教学和研究水平；严格研究生授课教师的遴选，把研究生教师的遴选、培训、考核、聘任有机结合起来，选用有经验的教师承担研究生课程的教学，提高教师队伍的教学水平；通过课堂教学质量考核，促进教师教学水平和教学效果的不断提高；引进激励和竞争机制，充分调动教师的教学和科研积极性，保持研究生教师队伍的生机和活力［5］。

2．5完善和建立研究生学习效果的综合考评体系

深化基础医学研究生教育教学的改革还应包括灵活选择考核方式。改变单一评价方式，建立多维考评方式，改变以往的终结性评价一锤定音为关注学生发展的形成性评价。根据课程性质选择包括卷面考试、研讨报告、实践项目报告、自学作业、论文、答辩等在内的多种评价方式。考试方式可采取闭卷或开卷考试、课程论文和文献综述等，闭卷考试应与其他考核方式有机结合。如通过课程论文、研讨报告、文献综述等的考核方式，促使研究生查阅大量的文献资料，了解本学科及相关学科的国内外的学术前沿，拓宽知识面。利用技能实验考试验证学生的实践能力，通过答辩的方式培养学生汇报、做图、应对挑战等综合素质。

2．6强化研究生的学术道德规范和科研诚信意识

在基础医学教学和实验的每一个环节都注重突出对研究生加强学术道德规范和科研诚信意识的引导，将遵守学术道德规范纳入研究生理论与实验课程学习的每一个考核环节中，通过在科研素质培养中加入典型案例，使研究生认识到坚守学术道德规范在事业生涯中的重要作用，从而坚定不移地以严谨的科学态度对待和处理科学问题。