時間：2023-06-02 09:21:20
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇實驗設計，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】探究性實驗驗證性實驗實驗設計生物
【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2014）08－0126－02
新課程改革以來，生物教學開始注重學生實驗能力的培養(yǎng)，實驗題幾乎是高考中必考的一項內(nèi)容，而在實驗考查中實驗設計題又是考查學生生物學習能力最為重要的題型之一，也是學生解答起來最為困難的題型，因此，是否做好實驗設計題的復習工作，對學生在高考中有很大的影響。通過分析近幾年的高考題，生物實驗設計題大體上可以分為三大類：一是實驗驗證題，二是實驗探究題，三是實驗評價題。所以在解題過程中，要做好以下幾點工作：
一 認真審題，了解題目要求
1．弄清楚實驗類型
要弄清楚是探究性實驗還是驗證性實驗，弄清楚該實驗的實驗目的，即要探究或驗證的內(nèi)容是什么。探究性實驗探究的是對象的未知屬性、特征，而驗證性實驗驗證的是研究對象的已知屬性、特征。
2．弄清楚實驗原理
實驗原理一般有兩個來源：（1）可以直接從題干里找到，（2）通過聯(lián)系課本里的相關知識來獲取。如2005年全國理綜中的試題：植物葉片表皮上分布有大量的氣孔，當組成氣孔的細胞（保衛(wèi)細胞）吸水后，會膨脹變形，氣孔開啟；反之細胞失水收縮，氣孔關閉。以放置一小段時間的菠菜為材料設計一個實驗，證明氣孔具有開啟和關閉的功能。要求寫出實驗材料與主要用具、實驗步驟、預測實驗結果并做出解釋。這個題目中的實驗原理就可以直接通過解讀題干獲得：當組成氣孔的細胞（保衛(wèi)細胞）吸水后，會膨脹變形，氣孔開啟；反之細胞失水收縮，氣孔關閉。
3．弄清楚實驗變量
變量是指在實驗過程中可以變化的因素，可分為自變量、因變量以及無關變量。自變量指的是實驗過程中人為改變的變量，因變量指的是隨著自變量的變化而變化的變量，而無關變量是在實驗過程中存在的一些可變因素，會對實驗結果造成影響，但對實驗結論無影響的變量。通常，自變量和因變量之間具有因果關系。實驗的目的在于獲得和解釋這種前因后果，確認自變量的方法主要有兩個：（1）可以直接從實驗目的中獲取，（2）就是通過分析實驗目的和實驗原理推出實驗變量。如上述例題中的自變量是保衛(wèi)細胞外界溶液的濃度，因變量是氣孔是否關閉。
二 細心解題，主要抓住三個環(huán)節(jié)
1．分析實驗材料用具，明確實驗條件
根據(jù)實驗所提出的問題和要求，認真分析題中所提供的器材在實驗中有什么作用，應該怎么用？在該實驗中是否一定要用到？這些都應做好充分的考慮。
通常對于題目提供的材料用具和試劑，都要充分利用，除非題目允許，否則自己不能隨意增加試劑和材料用具。如果題目明確地要求學生從題干所提供的材料用具中選擇所需的進行實驗，這時我們可以聯(lián)想課本中相關的實驗，參照課本實驗的材料用具，準確地判斷和選擇題目所需的材料和用具，防止少用或多用。只要分析判斷準確，在實驗設計時就不會有所遺漏。
還有一種題型是讓學生設計材料和用具，這類題型看似靈活，實際上更容易掌握。選擇實驗器材時要注意科學、恰當、取材方便，而且效果要好，這就要求學生根據(jù)實驗要求，聯(lián)系課本中相關的生物學原理，遷移運用教材中相關實驗的材料用具，選擇好材料用具，從而可以準確地做好實驗設計題。
2．書寫實驗設計步驟
一般分“三步走”，第一步：取材分組編號，即選擇題目提供的實驗材料用具，對實驗對象進行平均分組（分為實驗組與對照組）并編號，要注意相應的無關變量（如相應試劑的劑量、物品的個體數(shù)量、植物的長勢或健康狀況等）要保持一致。一般可采用以下方式進行表述：選擇長勢相同、大小相似的某種植物隨機等量（平均）分組，分別編號為A、B、C；或選擇年齡、體重（性別）、健康狀況相同的某種動物隨機等量（平均）分組，分別編號為1、2、3。第二步：設置對照組，并嚴格遵循單一變量原則，即有且只有自變量可以不同，其他條件都必須一樣，我們常在實驗過程中強調(diào)“在各個試管中加入等量的某種試劑”、“置于相同且適宜的條件下培養(yǎng)”、“加入等量的清水”等均是為了控制無關變量對實驗結果的干擾。第三步：觀察記錄。要觀察描述實驗現(xiàn)象或者測量記錄實驗數(shù)據(jù)。實驗結果可能有多種具體的現(xiàn)象，因此在觀察和記錄實驗結果時應選擇最適合的一種，要選擇能夠較好地體現(xiàn)與自變量之間的關系，并且容易觀察和測定。如果在數(shù)量上難以做到準確的量化描述，應盡可能用“定性”的語言表達，如：“一段時間”“適宜的溫度”“適量的”“一定量的”等。要學會利用數(shù)據(jù)表格或坐標圖等形式對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計。
在書寫實驗步驟時要注意分步描述，如第一步……；第二步……；第三步……。
這是書寫實驗步驟的一般模式，但是由于實驗設計題的開放性很強，可能存在多種實驗步驟和方法，這就要根據(jù)題目的具體要求而定，無論如何，在解答實驗題時一定要遵循實驗設計的幾個基本原則，要分析每一個環(huán)節(jié)之間的關聯(lián)性，安排好實驗的最佳步驟，防止實驗步驟不嚴密、不科學。
3．預測與解釋實驗結果
實驗結論是根據(jù)實驗結果所推出的一種結論。因此在預測實驗結果時應特別注意本題是屬于驗證性實驗還是探究性實驗。
驗證性實驗是在已知實驗結論的前提下來驗證實驗結果能否達到實驗原理所描述的結論的一類實驗。這類實驗由于已知實驗結果和結論，因而驗證性實驗的實驗結果是唯一的，結果就是實驗原理所描述的結果，所以在書寫實驗結果時的表述方式可為“A組……（注：接實驗現(xiàn)象）”、“B組……（注：接實驗現(xiàn)象）”。
探究性實驗是探索實驗對象的未知屬性、特征的一類實驗。它根據(jù)現(xiàn)有的科學理論、事實，要求對研究的對象做出一種或幾種假設，在實驗過程中努力探究實驗結論，因而探究性實驗的實驗結果不是唯一的，要注意寫全各種可能，一般有三種可能：變量對結果起促進作用，變量對結果起抑制作用，變量與結果沒有關系。所以在書寫實驗結果時可表述為“如果……（注：接預期的實驗現(xiàn)象），則說明……（注：接預期的實驗結論）”。
此外，還必須要注意幾點：一是實驗材料的選擇要科學、恰當、合理。如還原糖的鑒定，要選擇含糖量較高、顏色較淺的材料，這樣顏色反應才明顯。所選材料應該是容易獲得的，無明顯季節(jié)性、地域性，價格便宜的材料。同時還要注意操作順序的合理性和實驗方案的可操作性等。這些在實驗設計前都必須充分地考慮，才能夠準確、完整地做好實驗設計題。
【關鍵詞】重復落實探究實驗向光生長玉米胚芽鞘
植物的生命活動受到多種因素的調(diào)節(jié)，這些因素中最重要的是植物激素的化學調(diào)節(jié)。在高中生物必修3第一章第一節(jié)中，科學家對于植物向光性的研究，歷時54年，由幾代科學家通過一系列實驗完成，最終發(fā)現(xiàn)生長素。這些實驗集中了科學研究的一般方法，也體現(xiàn)了科學家發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的清晰思路，是高中生物教學中科學實驗探究方面的良好材料。本文將通過培養(yǎng)玉米種子，獲得玉米胚芽鞘，并探究玉米胚芽鞘向光生長的原理，讓學生追尋先輩的腳步，感受科學發(fā)現(xiàn)的艱辛，并培養(yǎng)學生樹立正確的科學實驗觀。
在實驗前，我們對生長素發(fā)現(xiàn)中做出卓越貢獻的科學家及其實驗，做了簡單的羅列。
1880年，達爾文父子（英國）實驗；
1913年，波森和詹森（丹麥）實驗；
1926年，溫特實驗（荷蘭）
1934年，郭葛（荷蘭）最終發(fā)現(xiàn)生長素的化學本質(zhì)――吲哚乙酸。
前后歷時54年，終于發(fā)現(xiàn)生長素。而為了讓學生感受發(fā)現(xiàn)歷程，并從中學到科學的實驗觀，我們準備了玉米種子作為材料，讓學生從培養(yǎng)玉米種子至長出胚芽鞘，然后利用玉米胚芽鞘作為實驗材料，探究其向光生長的原理。
一、培養(yǎng)玉米種子：
將沙子鋪滿托盤，然后將玉米種子置于沙子上，加以適量清水，放于恒溫箱中，培養(yǎng)一周時間， 解剖胚芽鞘。
學生查詢有關胚芽鞘知識：胚芽鞘是單子葉植物特別是禾本科植物胚芽外的錐形鞘狀結構。在種子萌發(fā)時，胚芽鞘首先穿出地面，保護著胚芽出土時不受到損傷，隨后為胚芽所突破。與實驗中的情況一致。
二、探究胚芽鞘向光生長的原理：
由于問題比較復雜，建議學生對問題進行分拆。首先，可將這一實際情況拆分成外因和內(nèi)因兩個方面，分別設計實驗進行探究；再將內(nèi)因拆分成兩個方面，先探究生長的原理，再探究向光生長的原理。由此，此探究性問題可以拆分成三步解決。
（一）、探究玉米胚芽鞘向光生長的外因。
提出問題：
如何設計實驗證明單側光是引起玉米胚芽鞘彎向光源生長的外界刺激因素？
作出假設：
引起玉米胚芽鞘彎向光源生長的外界因素是單側光。
實驗材料：
玉米胚芽鞘、燒杯、泥土、紙盒、臺燈等。
實驗過程及結果：（見右圖）
得出結論：胚芽鞘彎向光源生長的外因是單側光。
（二）、探究玉米胚芽鞘生長的原理：
此時，在繼續(xù)分析內(nèi)因的時候，需要讓學生發(fā)散思維，提出各種可能性，并利用這些問題，設計實驗，一步步探究出生長的原理。經(jīng)學生討論，主要是如下三個問題，我們分別提供相應材料，由學生自己設計實驗進行探究。
提出問題1：玉米胚芽鞘的生長是否與尖端有關？
作出假設：胚芽鞘的生長與尖端有關。
材料器具：帶胚芽鞘的玉米幼苗，光源，刀片等。
實驗過程及結果：（如右圖）
實驗結論1：胚芽鞘的生長與尖端有關。
提出問題2：胚芽鞘生長的部位在尖端還是尖端下部？
作出假設：胚芽鞘生長的部位在尖端。
材料器具：帶胚芽鞘的玉米幼苗，印記針，測距尺等。
實驗過程及結果：
1、取材。
2、用印記針在距離頂端2，15，25毫米處分別標記為a,b,c三點。
3、自實驗開始一段時間后分別測量，記錄各點到頂端的距離。
4、最終測量之后，發(fā)現(xiàn)a點到頂端距離未變，而b點到頂端距離變大。
實驗結論2：胚芽鞘生長的部位在尖端。
提出問題3：是否胚芽鞘尖端產(chǎn)生某種物質(zhì)向下運輸，促進尖端下部生長？
作出假設：胚芽鞘尖端會產(chǎn)生某種物質(zhì)，向下運輸，促進尖端下部生長。
材料器具：帶胚芽鞘的玉米幼苗，光源，瓊脂塊，刀片等。
實驗過程及結果：（如右圖）
實驗結論3：尖端確實能產(chǎn)生某種物質(zhì)，運送到尖端下部，促進尖端下部生長。
由此實驗結論1，2，3.在加上資料查閱，1934年，郭葛確定此物質(zhì)的化學本質(zhì)為生長素，由此，我們可以得出胚芽鞘尖端生長的原理：
尖端產(chǎn)生生長素，運送到尖端下部起作用，促進胚芽鞘的生長。
（三）、探究玉米胚芽鞘向光生長的原理
那么，是什么原因導致玉米胚芽鞘在受到單側光的照射時，會出現(xiàn)向光生長的現(xiàn)象呢？科學家在思考這個問題的時候，解剖了發(fā)生向光生長的胚芽鞘，結果發(fā)現(xiàn)其尖端下部，背光一側，細胞生長速度快，向光一側細胞生長速度慢。引導學生推論，是不是因為，背光側的生長素多，才生長快？
提出問題4：可能是因為背光側生長素多，生長快？
作出假設：因為背光側生長素多，所以生長快。
設計實驗證明：（溫特實驗重現(xiàn)，見教材圖）
得出結論1：玉米胚芽鞘向光生長確是因為背光側生長素多，生長快，向光側生長素少，生長慢。
那么，之前我們已經(jīng)得出，單側光是其向光生長的外因，那必然是單側光引起的生長素分布不均勻。如此，我們可以推測出，玉米胚芽鞘必然有一部分結構能夠感受到單側光刺激，那么這部分結構是尖端？還是尖端下部？
提出問題5：能夠感受到單側光刺激的是尖端，還是尖端下部？
做出假設：能夠感受單側光刺激的是尖端下部。
材料器具：帶胚芽鞘的玉米幼苗，紙盒，光源，錫箔，透明帽
實驗過程及結果：（如右圖）
得出結論5：能感受單側光刺激的是尖端。
植物在單側光照射下彎向光源生長。這個現(xiàn)象被解釋為“光線能夠使生長素在背光一側比向光一側分布多。”
提出問題6：為什么生長素在背光一側比向光一側分布多？是因為向光側的生長素在光的影響下被分解了，還是向光側的生長素向背光側轉移了。
作出假設：是因為向光側生長素向背光側轉移了。
實驗過程及結果：
得出結論6：光不會影響生長素分解及其向下運輸，在單側光照射下，向光側生長素向背光側轉移。
總結：由結論4、5、6，我們可以得出玉米胚芽鞘向光生長的原理：
［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(yǎng)學生的創(chuàng)新素質(zhì)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(nèi)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(guī)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(yǎng)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(yǎng)其學科的探究精神和良好素養(yǎng)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(jù)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(guī)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(nèi)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(zhì)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(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)，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(xiàn)。
(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(zhì)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(qū)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(qū)分，若采用加熱蒸發(fā)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(zhì)的制取過程中就應注意簡約性，提高產(chǎn)物產(chǎn)率。
(五)環(huán)保性原則
安全性原則是指從實驗者的利益出發(fā)，而環(huán)保性原則則是從我們生活的環(huán)境出發(fā)，對化學實驗設計提出要求，這是實現(xiàn)生態(tài)課堂，綠色化學的重要表現(xiàn)。
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(jù)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(jù)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(xiàn)的實驗現(xiàn)象，對要進行設計的實驗做到心中有數(shù)，并制定出實驗現(xiàn)象記錄表格，表格可以以實驗報告的格式呈現(xiàn)。
(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(guī)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(jù)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(xiàn)。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(chǎn)物產(chǎn)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(jù)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(tài)和性質(zhì)、反應劇烈程度以及產(chǎn)物產(chǎn)量大小等因素考慮在內(nèi)。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(chǎn)物———H2O，CO2，SO2，實驗設計時應先將產(chǎn)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(jù)實驗結果的要求選擇最佳的物料比
實驗設計應根據(jù)實驗結果的要求，合理地選擇實驗物料比，以確保實驗現(xiàn)象明顯。如反應原料的不同聚集狀態(tài)、不同品質(zhì)都會影響實驗現(xiàn)象。
(四)根據(jù)產(chǎn)物的不同性質(zhì)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(huán)保性的原則。其中最主要的一點就是體現(xiàn)在尾氣的處理上，對于有毒、易揮發(fā)、易燃、強腐蝕性，易氧化等物質(zhì)，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(lián)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(xiàn)實中進行的實驗，可以通過現(xiàn)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)．
高校電學實驗設計在現(xiàn)代高校電學專業(yè)的教學活動中發(fā)揮著十分重要的作用,要充分發(fā)揮實驗設計對于學生理論掌握的積極作用,并保證學生對于相關電學原理的準確掌握,就需要在加強對實驗設計的優(yōu)化的同時,注重采取措施對學生思維轉向意識進行有效的培養(yǎng),提高學生思維的靈活性,也為學生未來的學習與知識的實踐應用打下良好的基礎。基于此,本文將針對當前我國高校電學實驗的設計與學生思維轉向意識的培養(yǎng)問題展開分析與探討。
關鍵詞:
高校；電學實驗設計；思維轉向意識；培養(yǎng)
現(xiàn)代高校對于人才的培養(yǎng)更加重視學生綜合素質(zhì)與能力培養(yǎng),以電學相關專業(yè)為例,對于許多理論知識的學習多要建立在實驗的基礎上,以此來提高學生的實踐分析能力,幫助學生將理論知識與實驗進行有效的結合,與此同時加強對學生思維轉向意識的培養(yǎng)也具有著重要的意義,針對當前我國高校電學相關專業(yè)學生在思維轉向意識方面缺乏的現(xiàn)狀,從電學實驗設計優(yōu)化與有效培養(yǎng)策略的應用方面著手加強研究具有著很大的必要性。
1電學實驗設計與思維轉向意識培養(yǎng)的關系
1.1思維轉向意識培養(yǎng)是解決電學實驗設計問題的有效途徑
電學實驗設計問題由于題型種類多,題目變化性強,對于實驗的要求較為嚴格,因此在實際的解題過程中往往會給學生帶來很大的壓力,但同時,電學實驗設計問題也是考察學生理論知識掌握的扎實性、運用的靈活性與思維的發(fā)散性的一類重要題型,找到解決此類問題的有效途徑對于學生而言也具有著重要的意義。在電學實驗設計問題中學生思維模式的僵化常常是導致解題困難的主要原因,而培養(yǎng)學生思維轉向意識,在實際的解題中改變思維方向,更有利于幫助學生打破思維定勢,找到解題的新思路,提高學生解決實際問題的能力。
1.2電學實驗設計的優(yōu)化能促進學生思維轉向意識的培養(yǎng)
對于學生思維轉向意識的培養(yǎng)不能單純從理論上進行引導,還需要在實踐中予以激發(fā),在教學活動的開展過程中,教師可針對電學實驗設計的問題進行不斷的優(yōu)化,通過精心的設計引導學生思維的發(fā)散與靈活轉向,在長期的實驗設計訓練中,幫助學生養(yǎng)成思維轉向的習慣,也為學生未來的實際問題的解決打下良好的基礎,實現(xiàn)有效培養(yǎng)學生思維轉向意識的目的。
2高校電學實驗設計中對學生思維轉向意識培養(yǎng)的策略
2.1對電表測量功能的思維轉向
電表測量是一般電學實驗設計的基本內(nèi)容,一般電流表、電壓表在實際測量中都是直接針對相應的電流、電壓進行測量,而一些實驗設計問題中,常常會采取給出電流表或電壓表內(nèi)阻的情況下,要求學生利用電流表測出電壓或利用電壓表測出電流的方式對學生進行考察,這也是較為常見的需要運用思維轉向意識進行解答的問題。在學生進行此類問題的解答時,通常都要小心在題中常設的小陷阱,即給出電流表與電壓表內(nèi)阻,但在實驗設計問題中通過一定的設定使某一電表不具備測出準確電流、電壓值的能力,如通過初步計算發(fā)現(xiàn)電阻最大電流值小于電流表量程等,也就導致常規(guī)伏安法進行測量時不能有效適用,并可能產(chǎn)生較大誤差。這就需要學生思維進行靈活運轉了,在面臨此類問題時,改變思維的方向,嘗試利用已知內(nèi)阻的電壓表進行電流值的測量。通常學生需要首先認識到電壓表測量電流值具有可行性,也就是能否準確找到思維轉換的方向,之后通過對電壓表與電流表以合理的方式接入到電路當中,如采取電流表“內(nèi)接”方式,在確定連接方式滿足試驗要求的情況,以新的連接思路完成測量,解答問題。電表測量功能問題是較為基礎的電學問題,但同時以此為基礎也能夠設計出許多復雜而有趣的問題,通過這些問題的訓練,能夠幫助學生逐漸掌握思維轉向的方法,在遇到同類問題時學會轉向思考,并準確的開辟出解答問題的“蹊徑”,教師在教學活動中也應該有意識的鼓勵和引導學生進行解題思路的發(fā)散,針對同一問題嘗試找出多種解題的方法,調(diào)動學生思維的靈活性,也使學生思維轉向意識得到加強訓練。
2.2實驗設計原理的思維轉向
很多時候,我們在分析思考問題時會陷入某些思維定勢(例如,一談到測定待測電阻的阻值都會想到“伏安法”),思維定勢大大影響了我們的正確思維,并常常使我們陷入其中不能自拔。在進行電學實驗設計時,由于試題對實驗器材及實驗要求等多方面的條件限制,常規(guī)方法往往不能實現(xiàn)實驗目的,此時,我們應及時調(diào)整思維方向,敢于打破傳統(tǒng)思路的約束,從新的視角審視試題,從而實現(xiàn)問題的求解。如在無電壓表情況下測量不同溫度條件下的熱敏電阻阻值的相關問題,由于一般阻值測量的常規(guī)方法是“伏安法”,但當沒有電壓表及替代測量設備的情況下,伏安法則無法發(fā)揮效用,這也就要求學生進行思維的轉向,從其他實驗原理著手,可找到試驗中相應的不變量,或通過對現(xiàn)有試驗裝置的合理連接創(chuàng)造出不變量,利用相應條件下電阻值之間的等值關系,獲得新的可行的實驗原理電路連接方案,并按照新的方案進行實驗設計,通過嚴謹?shù)姆治?確保新方案下試驗所獲得結果的準確性與可靠性。這一過程中,往往將學生的思維定勢作為命題的陷阱,學生要想找到解題的思路,就必須要通過思維的轉向,突破思維定勢的束縛,認真把握題目中給出的各個條件與細節(jié),從加強對題目的分析著手,尋找思維轉向的突破口。通過實驗設計原理相關問題的訓練,還能夠提高學生對于不同實驗原理的掌握與靈活運用能力,而教師在教學活動開展過程中有意識的引導與啟發(fā),設置開放式試驗問題,也能夠幫助學生增強對不同電學原理之間轉換聯(lián)系的把握。
總結:
電學實驗設計還包括許多其他類型的問題,在學生進行思維轉向意識培養(yǎng)方面也發(fā)揮著不同的作用,教師應在教學的各個階段注重對學生思維轉向意識的培養(yǎng),結合實際的教學內(nèi)容,加強教學方法與技巧的創(chuàng)新運用,對電學實驗設計相關問題進行優(yōu)化選擇與編制,從不同角度調(diào)動學生思維的活躍性與積極性,通過有效的引導和啟發(fā),讓學生更加自覺的進行變向思考,面對問題嘗試去探索新的解題方向,更有效的培養(yǎng)學生思維轉向的意識與能力。
作者：賈維海 單位：遵義師范學院
參考文獻
[1]林明華.高中電學實驗電路設計與器材選擇的兩個視角[J].教學與管理,2016(04).
【關鍵詞】實驗 設計能力 培養(yǎng)
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(shù)據(jù)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(chuàng)新性思維和實踐活動。設計性實驗能全面培養(yǎng)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(xié)作的能力。因此以設計性實驗為載體，培養(yǎng)學生創(chuàng)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(chuàng)新之源
創(chuàng)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(xiàn)的基本研究方法和思考方法，這些都為我們創(chuàng)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(yǎng)學生實驗設計能力的重要基礎。
例：有兩杯不同的液體，現(xiàn)提供以下器材：（1）托盤天平；（2）彈簧測力計；（3）兩個質(zhì)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(zhì)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(zhì)量的比較用天平，此方法實質(zhì)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(shù)，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(zhì)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(yǎng)實驗中的發(fā)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(chuàng)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?shù)碾y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(fā)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(fā)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(wěn)步提高。
有的放矢作為一種創(chuàng)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(fā)我們的定向思維，在實驗目的的引領下，根據(jù)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(shù)據(jù)記錄和處理實驗數(shù)據(jù)。
例：探究不同物質(zhì)的吸熱能力是否相同的實驗設計時，如果教師不給以恰當?shù)囊龑В瑢W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(zhì)的吸熱能力強弱通過哪些物理量的變化反映出來？
（2）物質(zhì)吸熱多少與哪些因素有關？
（3）物質(zhì)的吸熱能力與溫度的變化及其質(zhì)量的大小等因素都有關，因此要研究物質(zhì)的吸熱能力與物質(zhì)的種類是否有關時，要采用什么方法？怎樣實現(xiàn)這些方法？
通過以上問題的分析，使學生認識到比較物質(zhì)的吸熱能力強弱，實質(zhì)上只需要用相同規(guī)格的加熱器材，加熱相同質(zhì)量的不同物質(zhì)，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(jù)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(shù)據(jù)，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(fā)明活動
開展課外小實驗、小制作、小發(fā)明活動，是培養(yǎng)和提高學生實驗設計能力的延續(xù)和補充。要想真正提高設計性實驗的教學效果，僅在課堂內(nèi)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(fā)明活動，才能達到最佳效果。如在學了“光的色散”一節(jié)知識后，可以增設“室內(nèi)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(fā)揮學生的潛能，激發(fā)靈感，實驗技能不知不覺中得到充分地開發(fā)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(yǎng)學生動手、動腦、勤于思考的好習慣，并且在實驗中，還培養(yǎng)了學生觀察、分析、整理、概括等能力。
四、重視科學調(diào)查
加強實驗設計能力教學，是素質(zhì)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(guī)律的理解和運用能力，能提高學生獨立創(chuàng)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(yǎng)成科學而嚴謹?shù)乃季S習慣，激發(fā)探索自然規(guī)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(diào)查來得以實現(xiàn)。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(xiàn)象進行調(diào)查，調(diào)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(diào)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(jīng)常性地指導和培養(yǎng)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(nèi)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(chǎn)品更新?lián)Q代制作。
關鍵詞：綠色化學 涵義 實驗設計
一、前言
化學教學離不開科學實驗，化學實驗更是化學教學的組成部分。在化學實驗中應用綠色實驗能夠有效控制污染。
二、綠色化學的涵義
1.綠色化學的定義
綠色化學或稱環(huán)境友好化學，是利用化學的技術與方法來降低或消除化學產(chǎn)品設計、制造與應用中有害物質(zhì)的使用與產(chǎn)生，使所設計的化學過程和產(chǎn)品更加環(huán)保友好，是一門從源頭上阻止污染的化學。
2.綠色化學的核心內(nèi)容
綠色化學主要從原料安全性、工藝過程節(jié)能性、反應原子經(jīng)濟性和產(chǎn)物環(huán)境友好性等方面評價一個化學反應的優(yōu)劣。原子利用率、環(huán)境因子和“5R”原則是綠色化學的核心內(nèi)容。
（1）原子經(jīng)濟性。原子經(jīng)濟性是指充分利用反應物中的各個原子，從而既能充分利用資源又能防止污染。原子利用率越高，反應產(chǎn)生的廢棄物越少，環(huán)境因子也就小，對環(huán)境造成的污染也越少。環(huán)境因子則是衡量生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響程度的參量，是指在一個化學反應過程中，所生成廢物質(zhì)量占目標產(chǎn)物質(zhì)量的比值。
（2）“5R”原則。就是“減量”（Reduciton），即減少“三廢”排放；“循環(huán)使用”（Reuse）；“回收”（Recy-cling），實現(xiàn)“省資源、少污染、減成本”的要求；“再生”（Regeneration），即變廢為寶；“拒用”（Rejection），指對一些無法替代又無法回收、再生和重復使用的，有毒副作用及污染作用明顯的原料，拒絕在化學實驗過程中使用。
三、綠色化學實驗設計的策略和方法
綠色化學實驗方案的構思、設計是一種開放的創(chuàng)造性思維活動，因此其策略和方法也沒有固定的模式可以遵循，下面僅僅結合綠色化學實驗設計與創(chuàng)新的類型進行探討。
1.優(yōu)選實驗項目策略
根據(jù)實驗大綱的要求，充分考慮試劑和產(chǎn)物的毒性以及整個實驗過程產(chǎn)生的“三廢”對環(huán)境的污染，盡量排除或減少對環(huán)境污染大、毒性大、危害大、三廢處理困難的實驗項目，如氰化物、砷化物的實驗，溴的制備，苯的硝化還原制備苯胺等，以毒性小的實驗代替來完成基本操作訓練。盡量選擇系列化實驗，用前一實驗的產(chǎn)物作為后一實驗的反應物，在合成實驗“苯甲酸和苯甲醇的制備”中，學生合成的產(chǎn)品苯甲酸粗品，可以為基本操作實驗“重結晶”之用，精制以后的苯甲酸純品又為基本操作實驗“熔點的測定”之用，這不僅可以大大節(jié)省試劑和原料，而且可以通過熔點檢查學生做的產(chǎn)品是不是合格，一舉而多得。設計綠色化學，盡量選擇與環(huán)境保護密切相關的實驗，如大氣中SO2含量的測定，廢干電池的綜合利用，由廢鐵屑制FeCl3，水中溶解氧的測定等，既鍛煉了學生科學實驗的能力，又讓學生了解了污染物對環(huán)境的危害，培養(yǎng)了學生的環(huán)保意識。
2.優(yōu)選反應物質(zhì)的策略
化學反應原理是實驗設計中的核心要素。化學實驗中反應物的優(yōu)選、操作過程的優(yōu)化、實驗裝置的改進都與反應原理密切相關，因此研究反應原理，依據(jù)反應原理對實驗進行綠色化改進和創(chuàng)新，就是抓住了實驗的本質(zhì)和成敗的關鍵，是化學實驗改進和創(chuàng)新的重要策略。例如在乙酸乙酯制備實驗中，目前常用的硫酸催化酯化法存在用酸量大、副反應多、過程復雜、產(chǎn)品損失多、環(huán)境污染嚴重等不足。對此實驗的改進與創(chuàng)新可以從酯化反應的實驗原理入手：
由反應原理可知，酯化反應的實質(zhì)是在路易斯酸催化下，酸和醇反應成酯，溫度過高或催化劑氧化性過強時易發(fā)生副反應。作為優(yōu)良的酯化催化劑必須滿足在非水介質(zhì)中酸性要足夠強，氧化性要弱，以減少副反應。因此，對這個實驗的改進就可依據(jù)上述實驗原理，選用綠色催化劑，以取代濃硫酸。可分別利用H2SO4、FeCl3、PW12、PW12/SiO2催化合成乙酸乙酯。結果表明，用自制的新型催化劑PW12/SiO2代替硫酸催化酯化，不僅產(chǎn)率高，反應溫度低，操作簡單，無污染，而且催化劑能重復使用，適應綠色化學發(fā)展趨勢，取得了良好的實驗效果。
3.實驗裝置改進策略
實驗裝置是實驗的載體，是影響實驗的又一個重要因素。一套好的實驗裝置，不僅能減少實驗可能產(chǎn)生的污染又能給人以美的享受，因此對化學實驗綠色化改進與創(chuàng)新自然離不開實驗裝置。實驗裝置的改進一般有如下策略：
3.1簡約化策略（微型實驗）。在不影響實驗效果的前提下，盡量采用用藥少、裝置簡單或微型的實驗裝置。微型化學實驗具有污染小、節(jié)約經(jīng)費（其試劑用量為常規(guī)實驗的1/10或1/100）、縮短實驗時間（大約為常規(guī)實驗的40%）的優(yōu)點，同時降低了水、電資源的消耗。微型化學實驗的開設對毒性大、藥品貴、耗量大、污染嚴重、操作復雜的化學實驗尤為必要。微型實驗除了可以用已經(jīng)研制成功的井穴板等微型儀器外，還可以把容量瓶、燒瓶、冷凝管等微型化。在微型化帶來實驗現(xiàn)象不明顯時，可以借助現(xiàn)代化教學手段把結果放大。微型化學實驗還要努力減少實驗對玻璃儀器的依賴性，例如，對有些顏色變化明顯的定性實驗可以放在點滴板中進行，如指示劑與酸堿作用實驗和Fe3+的顯色實驗等，而有些定性實驗可以放在定性濾紙上完成，如檢驗醛基、MnO4-離子存在等。
3.2設計封閉實驗裝置策略。封閉的實驗裝置應包括氣體發(fā)生、收集裝置，氣體性質(zhì)實驗裝置，尾氣的收集、處理裝置和導氣裝置等。對于氣體發(fā)生裝置可以從密閉和控制反應兩方面著手。
四、創(chuàng)新實驗方式
1.微型處理
即在保證實驗現(xiàn)象明顯的前提下，對實驗進行重新設計與探索，實驗藥品微量化或實驗裝置微型化。例如：在研究氯化鋇和硫酸鈉反應時，應在試管中加硫酸鈉，然后用膠頭滴管逐滴加入氯化鋇溶液（可溶性的鋇鹽是有毒的），邊加邊觀察實驗現(xiàn)象。這樣可以減少氯化鋇的使用量，防止過量的氯化鋇對環(huán)境造成的污染。
2.多媒體演示
有些實驗成本昂貴、容易造成浪費；有的實驗必須采用有毒、有害的試劑，實驗時會排放出有毒氣體和有毒廢液，或容易引起爆炸，對于中學生來說，存在很大的安全隱患，不便于在普通學生實驗室中進行。為了讓學生對實驗原理、過程、現(xiàn)象和結果有直觀的感受，又能規(guī)避實驗風險，可以利用多媒體技術進行模擬演示。事實上，在國內(nèi)外已有不少學校采用這種方法進行實驗教學，效果很好。
五、結束語
綜上所述，綠色化學實驗設計具有很大的環(huán)保性，但是我國基礎化學實驗綠色化的道路還很漫長，需要我們持之以恒的探索，才能推動我國綠色化學事業(yè)的快速發(fā)展。
參考文獻
題型一：相對性狀顯隱性關系確定的實驗設計
例1（2005全國卷Ⅰ）已知牛的有角與無角為一對相對性狀，由常染色體上的等位基因A與a控制.在自由放養(yǎng)多年的一群牛中（無角的基因頻率與有角的基因頻率相等），隨機選出1頭無角公牛和6頭有角母牛，分別，每頭母牛只產(chǎn)了1頭小牛.在6頭小牛中，3頭有角，3頭無角.
（1）根據(jù)上述結果能否確定這對相對性狀中的顯性性狀？請簡要說明推斷過程.
（2）為了確定有角與無角這對相對性狀的顯隱性關系，用上述自由放養(yǎng)的牛群（假設無突變發(fā)生）為實驗材料，再進行新的雜交實驗，應該怎樣進行？（簡要寫出雜交組合、預期結果并得出結論）.
解析這是一道考查綜合分析、推理能力的開放性實驗題目.根據(jù)題意分析可知，有角和無角是一對相對性狀，是由一對等位基因控制的，遵循基因的分離定律，要鑒定有角與無角之間的顯隱性關系，可通過雜交的后代是否發(fā)生性狀分離來加以分析確定（植物還可以通過自交的方法）.
（1）假設無角為顯性，則公的基因型為Aa，6頭母牛的基因型都為aa，按每頭母牛只產(chǎn)了1頭小牛計算，每個組合的后代為有角或為無角，概率各占1/2，所以6個組合后代合計很可能會出現(xiàn)3頭無角小牛，3頭有角小牛的情況.假設有角為顯性，則公牛的基因型為aa，6頭母牛可能有兩種基因型，即A A和Aa.A A的后代均為有角，Aa的后代或為無角或為有角，概率各占1/2，由于配子的隨機結合及后代數(shù)量少，實際分離比例可能偏離1/2.所以，只要母牛中具有Aa基因型的頭數(shù)大于或等于3頭，那么6個組合后代合計也很可能會出現(xiàn)3頭無角小牛，3頭有角小牛的情況.綜合上述分析，此雜交結果不能確定有角為顯性，還是無角為顯性.
（2）從牛群中選擇多對有角牛與有角牛雜交（有角牛×有角牛），如果后代出現(xiàn)無角小牛，也就是說，雜交親本中沒有“無角性狀”，而后代出現(xiàn)了“無角性狀”，即無中生有，則可以確定有角（或親本性狀）為顯性，無角（或新性狀）為隱性；從牛群中選擇多對有角牛與有角牛雜交（有角牛×有角牛），如果后代沒有出現(xiàn)性狀分離即全部為有角小牛，則有角為隱性，無角為顯性.但如果從牛群中選擇2對或幾對有角牛與有角牛雜交，后代沒有出現(xiàn)性狀分離，能不能判斷有角一定為隱性性狀呢？答案是否定的，因為全部純合顯性的幾對有角牛雜交或幾對純合顯性有角牛與雜合子雜交，后代也沒有出現(xiàn)性狀分離.由此看來，許多考生解這類題型時由于沒有特點注意“一對、幾對”和“多對”的區(qū)別、“限制性群體”和“自由群體”的區(qū)別，造成此題失分的主要原因.
答案見上述分析，第2問還可以從牛群中選擇“多對有角牛與有角牛雜交”得到另一答案.
題型二純合體、雜合體鑒定的實驗設計
例23支試管內(nèi)分別裝有紅眼雄性和兩種不同基因型的紅眼雌性果蠅，還有1支試管內(nèi)裝有白眼果蠅.請利用實驗室條件設計最佳方案，鑒別上述3支試管內(nèi)果蠅的基因型（顯性基因用B表示）.
解析
果蠅的紅眼和白眼為一對相對性狀，紅眼為顯性性狀，白眼為隱性性狀，控制這性狀的基因位于X染色體上.雄果蠅的基因型有兩種：XBY（紅眼）、XbY（白眼）；雌果蠅的基因型有三種：XBXB（紅眼）、XBXb（紅眼）、XbXb（白眼），雌果蠅和雄果蠅可直接通過觀察成體第二性征的差別來鑒定.通過以上分析可知，唯有紅眼雌果蠅的基因型（有XBXB和XBXb兩種基因型）需要鑒別.可以直接用紅眼果蠅與白眼果蠅，若后代有白眼果蠅，說明該紅眼雌果蠅是雜合體，基因型為XBXb；若后代全為紅眼果蠅，說明該紅眼果蠅是純合體，基因型為XBXB.至此，的實驗方案也就出來了.
答案：先根據(jù)第二性征鑒別四支試管內(nèi)果蠅的性別，若為紅眼雄性果蠅，則該試管內(nèi)果蠅基因型為XBY，再用白眼雄性果蠅分別與另兩管的紅眼雌性果蠅，若后代中出現(xiàn)性狀分離，則該管中果蠅的基因型為XBXb；若后代中不出現(xiàn)性狀分離，則該管中果蠅的基因型為XBXB.
題型三根據(jù)某一性狀辨別生物雌雄的實驗設計
例3（2001年上海高考變式題）果蠅的紅眼（B）對白眼（b）是一對相對性狀，基因B、b位于X染色體上.請設計一個實驗，單就顏色便能鑒別雛蠅的雌雄.
解析根據(jù)題意分析可知，雌果蠅含有兩條同型的性染色體XX，雄果蠅含有兩條異型的性染色體X、Y，控制眼色的基因位于X染色體上.很顯然，雄果蠅的基因型有兩種：XBY（紅眼）、XbY（白眼）；雌果蠅的基因型有三種：XBXB（紅眼）、XBXb（紅眼）、XbXb（白眼）.要辨別雌雄唯有讓某一性別表現(xiàn)出為單一的眼色.可以通過上述六組親本雜交結果分析得到，只有雜交親本組合“XBY×XbXb”的后代從眼色性狀可以直接判斷出性別：紅眼為雌性，白眼為雄性.
答案：讓白眼雌果蠅（XbXb）與紅眼雄果蠅（XBY）雜交，后代中凡是紅眼的都是雌果蠅，白眼的都是雄果蠅.
題型四：育種過程的實驗設計例4（2003江蘇）現(xiàn)在三個番茄品種，A品種的基因型為AABBdd，B品種的基因型為AabbDD，C品種的基因型為aaBBDD.三對等位基因分別位于三對同源染色體上，并且分別控制葉形、花色和果形三對相對性狀.請回答：
（1）如何運用雜交育種方法利用以上三個品種獲得基因型為aabbdd的植株？（用文字簡要描述獲得過程即可）
（2）如果從播種到獲得種子需要一年，獲得基因型為aabbdd的植株最少需要幾年？
（3）如果要縮短獲得aabbdd植株的時間，可采用什么方法？（寫出方法的名稱即可）
解析根據(jù)題意可知，三對等位基因（A、a，B、b和D、d）遵循基因的自由組合定律，實驗設計要求培育出純合體（aabbdd），即培育出能夠穩(wěn)定遺傳個體.由于a、b、d基因不在同一個個體上，因此先由兩個親本通過雜交，得到F1（含a、b或a、d或b、d）；再通過F1與第三個親本雜交，得到含有a、b、d雜合體F2；最后通過F2自交可以得到aabbdd的基因型個體.從時間上來看，若A與B雜交得到雜交一代，雜交一代與C雜交，得到雜交二代，雜交二代自交，可以得到基因型為aabbdd的種子，aabbdd的種子發(fā)育成為aabbdd基因型植株需要一年.共需4年.
若想縮短育種年限，可選用單倍體育種的方法：雜交二代AaBbDd可產(chǎn)生abd型的配子，將花藥離體培養(yǎng)成單倍體幼苗，再用秋水仙素處理，用二年時間可得到aabbdd基因型植株.
答案：（1）A與B雜交得到雜交一代，雜交一代與C雜交，得到雜交二代，雜交二代自交，可以得到基因型為aabbdd的種子，該種子可長成基因型為aabbdd植株
一、驗證化學原理和反應規(guī)律的設計
例1（2013年廣東高考題） 化學實驗有助于理解化學知識，形成化學觀念，提高探究與創(chuàng)新能力，提升科學素養(yǎng).
（1） 在實驗室中用濃鹽酸與MnO2共熱制取Cl2并進行相關實驗.
①下列收集Cl2的正確裝置是.②將Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 . ③設計實驗比較Cl2和Br2的氧化性，操作與現(xiàn)象是：取少量新制氯水和CCl4于試管中，.
圖1（2）能量之間可以相互轉化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉化為化學能，而原電池可將化學能轉化為電能.設計兩種類型的原電池，探究其能量轉化效率.
限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導線.①完成原電池的裝置示意圖（見圖1），并作相應標注.要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素.②以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極 .
圖2③有鹽橋的原電池（圖2）和在同一CuSO4溶液中的Zn-Cu電池，哪個轉化電能更有效 ，原因 .
（3）根據(jù)犧牲陽極的陰極保護法原理，為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕，在（2）的材料中應選 作陽極.
解析（1）Cl2是有刺激性氣味、密度比空氣大、有毒的黃綠色氣體，在制備和收集Cl2時必須有尾氣吸收裝置.A沒有排氣管不能用于收集氣體；B用于收集密度比空氣小的氣體；C用以收集密度比空氣大的氣體，且有尾氣吸收裝置；D不能收集氯氣.氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸，次氯酸為弱酸部分電離，所以有氧化性的含氯粒子是Cl2、HClO和ClO-.比較Cl2和Br2的氧化性，可以利用置換反應.所以其具體操作是：取少量新制氯水和CCl4于試管中，用膠頭滴管向試管中滴加NaRr溶液，振蕩靜置，溶液下層呈橙色. （2）由題給試劑，結合原電池的形成條件可知可以組合的原電池可以是：鋅銅、鋅鐵、鐵銅原電池.由圖示所給電子移動方向可知左邊為負極（活潑金屬）、右邊為正極（不活潑金屬），則組裝的原電池可以如下：
由所給的電極材料可知，當銅片做電極時，銅片一定是正極，則負極是活潑的金屬（失電子發(fā)生氧化反應），反應的現(xiàn)象是電極逐漸溶解.以Zn和Cu做電極為例，如果不用鹽橋則Zn與CuSO4反應，置換出的Cu附著在Zn表面，阻礙了Zn與CuSO4的接觸，不能提供穩(wěn)定電流.（3）根據(jù)犧牲陽極的陰極保護法，可知被保護的金屬作陰極，即Zn作為陽極.
圖3答案:（1）C；HClO和ClO-；取少量新制氯水和CCl4于試管中，用膠頭滴管向試管中滴加NaRr溶液，振蕩靜置，溶液下層呈橙色（2）(裝置如圖3)；電極逐漸溶解；圖2電池；可以避免活潑金屬如Zn和CuSO4的接觸，從而提供穩(wěn)定電流（3）Zn
二、實驗操作順序的設計
例2 （2009寧夏卷 ）堿式碳酸銅可表示為：xCuCO3?yCu(OH)2?zH2O,測定堿式碳酸銅組成的方法有多種.
（1）現(xiàn)采用氫氣還原法，請回答如下問題：①xCuCO3?yCu(OH)2?zH2O與氫氣反應的化學方程式 ；② 試驗裝置用下列所有儀器連接而成，按氫氣流方向的連接順序是（填入儀器接口字母編號）：
（a）（ ）（）（ ）（ ）（ ）（l）
③稱取23.9 g某堿式碳酸銅樣品，充分反應后得到12.7 g殘留物，生成4.4 g二氧化碳和7.2 g水.該樣品的結晶水質(zhì)量為 g，化學式為；
（2）某同學以氮氣代替氫氣，并用上述全部或部分儀器來測定堿式碳酸銅的組成，你認為是否可行？請說明理由.
解析（1）只要把它理解為CuCO3和Cu(OH)2受熱分解后產(chǎn)物CuO再與氫氣反應，第①問便可以解決；對于②要分析出測定反應后CO2和H2O質(zhì)量.因此，對于氫氣發(fā)生器后儀器的選擇是除氯化氫和水蒸氣，防止對后續(xù)測定影響就可以了，因為測定H2O和CO2分別用濃硫酸和堿石灰是固定的.③ 根據(jù)生成CO2和H2O的質(zhì)量計算，可知結晶水的質(zhì)量為1.8 g，化學式為：CuCO3?Cu(OH)2?H2O
（2）其實在分析（1）①方程式的書寫，便得到了堿式碳酸銅受熱分解的方程式： xCuCO3?yCu(OH)2?zH2O=(x+y)CuO+xCO2+(y+z)H2O，稍加分析可知，依據(jù)堿式碳酸銅、CuO、CO2和H2O質(zhì)量（或其中任意三個量），可計算其組成.
答案:（1）①xCuCO3?yCu(OH)2?zH2O+(x+y)H2=(x+y)Cu+xCO2+(x+2y+z)H2O;② akjgf(hi)de(ed)hi(gf)bc(cb)l;③ 1.8, CuCO3?Cu(OH)2?H2O
（2）可行 根據(jù)反應xCuCO3?yCu(OH)2?zH2O ＝ (x+y)CuO + xCO2+ (y+z)H2O,依據(jù)堿式碳酸銅、CuO、CO2和H2O質(zhì)量（或其中任意三個量），即可計算出其組成.
三、確認混合物成分及提純的實驗設計
例3（2011年安徽高考題）MnO2是一種重要的無機功能材料，粗MnO2的提純是工業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié).某研究性學習小組設計了將粗MnO2（含有較多的MnO和MnCO3）樣品轉化為純MnO2的實驗，其流程如下：
（1）第①步加稀H2SO4時，粗MnO2樣品中的（寫化學式）轉化為可溶性物質(zhì)
（2）寫出第②步反應的離子方程式并配平
+ClO-3+MnO2+Cl2+
（3）第③步蒸發(fā)操作必需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、、、， 已知蒸發(fā)得到固體中有NaClO3和NaOH，則一定還含有（寫化學式）.
（3） 若粗MnO2樣品的質(zhì)量為12.69 g，第①步反應后，經(jīng)過濾得到8.7 g MnO2，并收集到0.224 L CO2（標準狀況下），則在第②步反應中至少需要_______mol NaClO3.
解析樣品中含有MnO和MnCO3的質(zhì)量為12.69 g-8.7 g=3.99 g，其中MnCO3物質(zhì)的量為0.01 mol即質(zhì)量為1.15 g，MnO的質(zhì)量為3.99 g-1.15 g=2.84 g(即0.04 mol).所以經(jīng)第 ①步過濾后的濾液中含有0.05 mol Mn2+，根據(jù)得失電子守恒，則有：5n(NaClO3)=2×0.05 mol=0.10 mol，n(NaClO3)=0.02 mol.答案:（1）MnO和MnCO3（2）5Mn2+24H2O518H+（3）蒸發(fā)皿酒精燈玻璃棒NaCl（4）0.02
四、有關物質(zhì)制備的實驗設計
例4（2013年天津高考題）FeCl3在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛.某化學研究性學習小組模擬工業(yè)生產(chǎn)流程制備無水FeCl3，再用副產(chǎn)品FeCl3溶液吸收有毒的H2S.
Ⅰ.經(jīng)查閱資料得知：無水FeCl3在空氣中易潮解，加熱易升華.他們設計了制備無水FeCl3的實驗方案，裝置示意圖如圖4（加熱及夾持裝置略去）及操作步驟如下：
圖4①檢查裝置的氣密性；②通入干燥的Cl2，趕盡裝置中的空氣；③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應完成;④……;⑤體系冷卻后，停止通入Cl2，并用干燥的N2趕盡Cl2，將收集器密封.
請回答下列問題：（1） 裝置A中反應的化學方程式為;（2）第③步加熱后，生成的煙狀FeCl3大部分進入收集器，少量沉積在反應管A的右端.要使沉積的FeCl3進入收集器，第④步操作是;（3） 操作步驟中，為防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步驟序號）;（4） 裝置B中的冷水作用為；裝置C的名稱為；裝置D中FeCl2全部反應完后，因為失去吸收Cl2的作用而失效，寫出檢驗FeCl2是否失效的試劑：（5）虛線框內(nèi)畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑;
Ⅱ.該組同學用裝置D中的副產(chǎn)品FeCl3溶液吸收H2S，得到單質(zhì)硫；過濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液.（6） FeCl3與H2S反應的離子方程式為;（7） 電解池中H+在陰極放電產(chǎn)生H2，陽極的電極反應為;（8） 綜合分析實驗Ⅱ的兩個反應，可知該實驗有兩個顯著優(yōu)點：①H2S的原子利用率100%；②;
解析（1）A中反應的化學方程式：2Fe+3Cl22FeCl3
（2）要使沉積的FeCl3進入收集器，根據(jù)FeCl3加熱易升華的性質(zhì)，第④的操作應該是：在沉積的FeCl3固體下方加熱.
（3）為防止FeCl3潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl2，⑤用干燥的N2趕盡Cl2，
（4）B 中的冷水作用是冷卻FeCl3使其沉積，便于收集產(chǎn)品；裝置C的名稱為干燥管，裝置D中FeCl2全部反應完后，因為失去吸收Cl2的作用而失效，檢驗FeCl2是否失效就是檢驗二價鐵離子，最好用K3［Fe(CN)6］溶液，也可以用酸性高錳酸鉀溶液檢驗.
（5）吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸
（6）2Fe3++H2S2Fe2++S+2H+
實驗教學是物理教學實施創(chuàng)新教育的重要基礎和手段，在做實物實驗時，教師往往只按照教材中規(guī)定好的步驟和方法進行實驗，教師很少去進行創(chuàng)新。其實在物理教學的實驗中，教師可以不拘泥于教材或教參的安排，進行一些創(chuàng)新設計，通過大膽的創(chuàng)新實驗，讓學生始終保持對物理的學習興趣。更重要的是通過實驗提高實踐能力，而且也是學生創(chuàng)設創(chuàng)新氛圍，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力，提高科學素養(yǎng)的有效途徑。
如何使實驗教學充滿生機和活力，使之成為學生學習的推進器？筆者通過《大氣壓強》這節(jié)課的實驗設計，收到了良好效果。
一、精心設計，大膽改進演示實驗
由于氣體是看不見的，大氣壓強的知識相對于前面所學過的固體壓強、液體壓強來說更加抽象。所以，本節(jié)課我把重點放在了“大氣壓強的存在”及“大氣壓強的大小”這兩個內(nèi)容上。這兩個問題我通過設計新奇的演示實驗給學生直觀的感受，使學生學習富有新鮮和實在的氣息。
在證明“大氣壓強的存在”這一教學環(huán)節(jié)時，我精心選擇了2個演示實驗：“巧斷筷子”和“瓶吞雞蛋”。課前在辦公室做“巧斷筷子”這一實驗時，旁邊同事們認為筷子能斷是理所當然的，如果學生也有同樣的感覺，那我的實驗就沒有了讓學生新奇的效果。于是為提高實驗的難度，我將一根筷子換成了一雙筷子，為了提高實驗成功率，我將報紙的面積增大，砸筷子的速度加快。果然這個“不可能”的實驗極大地吸引了學生的注意，學生們都對成功產(chǎn)生質(zhì)疑，但實驗成功了，給學生很大的震撼，對大氣壓強的存在有了深刻的認識。
適合“瓶吞雞蛋”實驗的雞蛋很難找，而且一個雞蛋只能做一次實驗，每個班都做此實驗的話，需要4個雞蛋，成功率也不高。實驗成功后如何把雞蛋取出也是比較麻煩的問題。我將雞蛋換成水氣球，水氣球的尺寸可以根據(jù)瓶口的大小隨意調(diào)節(jié)，而且可以重復使用，克服了雞蛋難以選擇和不易取出的難題，實驗成功率達到了100%。
大氣壓強是很大的，但我們平時生活在大氣的環(huán)境中，感受不到大氣的壓力，如何能讓學生意識到大氣壓的力量呢？在準備“覆杯實驗”時我突然想到：既然大氣壓能托住水，那么究竟能托住多少水呢？我在辦公室找來個大杯子裝滿水做“覆杯實驗”，并給同事演示，但同事的反應比較平淡。我突然間想到托住水的紙片下端如果能負重，那么效果會不會更好？根據(jù)F=PS杯口面積越大，能承受的拉力也越大。于是我將本實驗的紙片改裝成能掛鉤碼的塑料板。并選擇了口徑較大的玻璃杯，通過計算發(fā)現(xiàn)塑料板能掛5kg的重物，也就是說能掛100個50g的鉤碼！我反復試驗并改進實驗器材和細節(jié)，增加試驗的成功率，課堂上做此實驗時覆杯下掛了26個500g的鉤碼，鉤碼一直從杯口垂到地面，驚險的場面給學生很大的視覺沖擊力。接下來的“大氣壓的大小”進行得極為順利，這個實驗使學生對大氣壓的大小有了非常直觀的感受。在整個初中階段，學生對這個實驗印象最深刻。
二、創(chuàng)設環(huán)境，啟發(fā)思維
本節(jié)課剩下的時間，我利用生活中常見的器材合理設計了探究實驗，增加了教材中沒有的“合作探究”環(huán)節(jié)。將學生分成實驗小組利用準備好的吸盤、針筒、氣球、熱水、光碟、試管等器材，讓學生自己設計實驗，證明大氣壓強的存在，為學生創(chuàng)設一個相對開放的環(huán)境，對其探究形式不要求得過死，開放實驗的必然結果會帶來百花齊放的局面。學生合作設計出了“氣球提試管”、“自動喝水的杯”、“吸不起來的光碟”、“針筒掛重物”等。還有一組同學，通過對本組失敗的“覆杯實驗”分析，總結出了失敗的原因，與其他小組交流使實驗成功的細節(jié)，學生通過自主探究，對大氣壓強的認識有了升華。
總之，初中生正處于從經(jīng)驗型抽象邏輯思維向理論型抽象邏輯思維的轉變過程中，經(jīng)驗型抽象邏輯思維在很大程度上仍然是直接與感性經(jīng)驗相聯(lián)系的，仍然需要由直觀的形象來支持，因此需要眼觀、手動獲得他們所需要的經(jīng)驗。
(1)加熱煤油實驗時間很長，一般在課堂上完成該實驗大約需要八到十分鐘，學生注意力很容易分散;(2)由于瓶塞與瓶口、瓶塞與溫度計之間存在縫隙，煤油受熱膨脹后很容易從瓶塞和瓶口處溢出，造成實驗不準確，也造成實驗室的污染刺鼻性氣味，而且現(xiàn)在的煤油也很難購買，實驗結束后也很難清洗;(3)由于本實驗是演示實驗，教師在講臺演示，而下面的學生對溫度計示數(shù)根本無法看清，無法收集確鑿信服的數(shù)據(jù);(4)在探究電流的熱效應與電流的關系時仍然用這套裝置，只要求學生調(diào)節(jié)滑動變阻器后觀察B燒瓶的溫度計示數(shù)的變化，對初中學生而言很容易與前一個實驗混淆，不知道觀察什么，因為A燒瓶中溫度計示數(shù)也在變化對學生影響很大．而且第一次實驗結束后為了對比電流大小對電熱的影響，往往要讓煤油冷卻到原來溫度，那么需要的時間更長．根本無法完成本節(jié)教學任務．為了使學生獲得探究學習的體驗和感受，使課堂緊湊順利，就必須對實驗進行改進．
2針對實驗缺陷進行的改進思路
針對教材實驗中的不足，筆者自制了一套焦耳定律演示儀．在錐形瓶中放一段電阻絲(在電爐絲上截取)，固定在兩根硬銅絲上，瓶中裝少量(約2cm的深度)的已經(jīng)染紅的水，用一個長約40cm直徑約為8mm帶有橡皮塞的玻璃管塞住，玻璃管的下端要插入紅水中，橡膠塞與瓶口壓緊，以防漏氣．原理:電阻通電后產(chǎn)生的熱量加熱瓶中空氣，瓶中空氣迅速升溫而膨脹，使得細玻璃管中紅水柱迅速上升，紅水柱上升的高度就可以清楚地顯示電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少．
3改進后實驗器材的制作與安裝
制作時在同一根電爐絲上截取不等長的兩段分別為30圈和15圈，用萬用表測得電阻大約為R1=5．1Ω和R2=2．5Ω．再剪四段長約25cm的硬銅絲作為支架和接線柱穿過橡皮塞，按照圖2制作兩套裝置，并在玻璃管的背面設置一個刻度板，以利于觀察紅色水柱高度的變化．選擇學生電源、滑動變阻器(20Ω2A)、電流表、開關、導線若干串聯(lián)起來，組成如圖3裝置．
4改進前后實驗對比
(1)在探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系實驗中，按照教材上的編排完成實驗需要四分鐘，筆者在改進后選擇電源電壓8V，閉合開關調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表示數(shù)為0．4A，10秒鐘后的圖片如圖4所示，有電阻絲R1加熱的錐形瓶中的玻璃管中的紅水反應更為迅速，紅色水柱上升很快，一下子抓住了學生的眼球，給學生留下深刻的印象．看完這個實驗學生很容易得出:電阻對電流產(chǎn)生的熱量的影響．
(2)探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關系時，按照教材上的編排還是用串聯(lián)的那套裝置，閉合開關要求學生只看其中一個燒瓶的溫度計示數(shù)的變化，首先有另外一個燒瓶的干擾，影響學生專致的觀察;其次是加熱時間長，學生會想到了這次實驗的答案而失去了興趣和耐心，實驗效果全無．而筆者改進后:只把有電阻絲R1的錐形瓶串接在電路中，如圖5所示．根據(jù)控制變量法的設計思路，保證電阻不變，主要是通過改變滑動變阻器來改變兩次電流的大小．學生電源調(diào)至4V，紅色水柱調(diào)節(jié)至零刻線處，第一次閉合開關調(diào)節(jié)滑動變阻器將電流表示數(shù)調(diào)至0．22A，實驗記錄55s后的情況如圖5所示，紅色水柱上升了6格;斷開開關，冷卻8秒后，紅色水柱又回到原位零刻線處，第二次閉合開關，迅速調(diào)節(jié)變阻器使電路中電流為0．6A，10s后，紅色水柱迅速升至13格，如圖6所示．學生驚呼雀躍，氣氛達到．學生容易得出:同一根電阻絲在相等時間內(nèi)，電流越大產(chǎn)生的熱量越多．斷開開關，學生興趣依舊，乘熱打鐵，對電流熱效應的理解更上一層樓．
(3)改進的優(yōu)點:①由于氣體的熱膨脹現(xiàn)象比液體熱膨脹現(xiàn)象迅速明顯，紅色水柱上升快速，學生興趣盎然，大大縮短了實驗時間，使課堂緊湊，流暢，符合初中學生的年齡特點和理解力;②實驗過程可視性強，對學生感官尤其是視覺沖擊力強，觀察粗玻璃管中紅色水柱的上升比觀察溫度計示數(shù)清晰，抓住學生的眼球和性格特點，有助于形成直觀的效果，形成視覺上的刺激;③實驗過程簡化，實驗裝置簡單，效果卻更明顯;
(4)實驗真實、客觀，震撼，學生心服口服．
5總結
【關鍵詞】微型；實驗；功能；設計
微型化學實驗，就是以節(jié)約原料簡化裝置為前提來取得化學信息，其效果要求達到現(xiàn)象明顯、安全環(huán)保、操作簡便為目的的實驗方法和技術。20世紀80年代初，微型化學實驗起源于美國，是一種被認可的、并以體現(xiàn)“綠色化學”理念為核心的、化學實驗新技術和新方法。被贊譽為化學實驗里的一場革新。本文對微型化實驗的功能和微型化實驗設計進行研究分析以順應新課程教學改革對化學實驗課的要求。
一、微型化實驗的功能
1.微型化的實驗教學，是對化學實驗課的發(fā)展和補充，是培養(yǎng)學生實驗能力、提高實驗技能的重要途徑，也是對教師傳統(tǒng)實驗課的實施和實驗技能的挑戰(zhàn)。
2.微型化的實驗教學，能充分張揚學生的個性，激發(fā)學生的潛能。
3.微型試驗不僅能滿足學生的求知需求，而且微型化學實驗儀器具有容易攜帶、不易破碎、經(jīng)濟環(huán)保等優(yōu)點，使每個學生都有條件實現(xiàn)自己的實驗設計，體驗化學的樂趣。
4.微型試驗更能體現(xiàn)啟發(fā)性、探索性教學。
5.化學實驗的微型化可以讓更多的學生參與到化學實驗的操作體驗中來，通過準備階段、設計方案到實驗的實施及產(chǎn)品的獲取、結論的得出，培養(yǎng)了學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。
二、微型化實驗設計
1.微型化實驗設計的原則
型化實驗設計的原則不僅遵循化學實驗的原則還有自身的特點。
（1）科學性是實驗設計的首要原則。微型化實驗設計過程中雖然要求簡捷，但仍然要符合客觀事實，不能憑空設計。
（2）其次是安全性原則。安全性要求對環(huán)境無污染，對人身無傷害。
（3）微型化原則。實驗設計能夠體現(xiàn)微型實驗儀器小巧便攜、不易破碎、經(jīng)濟環(huán)保、操作易行等優(yōu)點。
2.微型化實驗設計的方案
實驗設計的方案的形式有多種，內(nèi)容主要包括實驗名稱、實驗目的和實驗設計的思路等八個主要方面。
（1）實驗名稱：明確驗證物質(zhì)的制備、性質(zhì)或者用途。
制備SO2并驗證其性質(zhì)實驗
（2）實驗目的和實驗設計的思路。明確實驗的目的，設計合理、科學，選擇最佳途徑。通過實驗，實現(xiàn)哪些實驗的微型化。
①對SO2制備、性質(zhì)、及尾氣處理實驗進行微型化改進，經(jīng)濟環(huán)保、操作易行。
②培養(yǎng)培養(yǎng)了學生的環(huán)保意識、資源意識、安全意識、創(chuàng)新意識。
（3）實驗原理：運用了哪些實驗原理，驗證哪些性質(zhì)。
運用SO2氣體的制備及檢驗SO2性質(zhì)漂白性、氧化性、還原性、酸性氧化物性質(zhì)。
（4）實驗器材和用品：根據(jù)實驗目的和實驗設計的思路選擇恰當?shù)膶嶒炂鞑暮陀闷贰?/p>
水槽一個、100mL小燒杯、250mL大燒杯、濾紙條
（5）實驗步驟：體現(xiàn)微型化實驗的要求，更加簡便，節(jié)約原料，環(huán)保及實驗過程中有關注意事項。
步驟：
①把20.0克亞硫酸鈉固體放入100mL的小燒杯里，把100mL的小燒杯放在裝適量濃度約為5moL/LNaOH溶液的培養(yǎng)皿里（可用水槽代替）。
②將一個250mL的干燥大燒杯底部粘上一條濕潤的PH試紙（可用藍色石蕊試紙代替），一條浸有品紅溶液的濾紙條，一條浸有高錳酸鉀溶液的濾紙條，一條浸有硫化氫溶液的濾紙條。
③向小燒杯中的亞硫酸鈉固體上滴加濃硫酸， 立即蓋上250mL的大燒杯（NaOH溶液應封閉250ml燒杯下口），多余的SO2被培養(yǎng)皿里的NaOH溶液吸收。
注意事項：步驟②中將一個250mL的干燥大燒杯底部粘上三條紙條時，操作不能太慢，濾紙條上的溶液不能太多也不能太少，否則實驗現(xiàn)象不佳。
（6）實驗現(xiàn)象：通過現(xiàn)象驗證了什么性質(zhì)，與預期的效果怎樣。
現(xiàn)象：
①通過PH試紙變紅色不褪色，證明二氧化硫是酸性氧化物。
②通^使浸有品紅溶液的濾紙褪色，證明二氧化硫有漂白性。并能與①對比說明二氧化硫漂白性的局限性。
③通過使浸有硫化氫溶液的濾紙表面產(chǎn)生淡黃色固體說明二氧化硫有氧化性。化學反應方程式：SO2+2H2S=3S+2H2O
④通過使浸有高錳酸鉀溶液的濾紙褪色，證明二氧化硫有還原性而不是漂白性。
化學反應方程式：5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4
+2H2SO4
⑤多余的SO2被培養(yǎng)皿里的NaOH溶液吸收。有害氣體不會外泄，保護了工作環(huán)境。化學反應方程式是：2NaOH+SO2
=Na2SO3+H2O
效果：顯色效果明顯，課堂效果較好。
（7）實驗裝置：新舊實驗裝置對比，清晰直觀展現(xiàn)微型化實驗的功能。
（8）與傳統(tǒng)實驗相比的創(chuàng)新點：運用對比的方法，寫出實驗的創(chuàng)新點。
與傳統(tǒng)SO2實驗原理（如圖）對比：通過對SO2性質(zhì)實驗進行改進，打破常規(guī)思路中，該裝置中不僅有SO2的制取裝置、性質(zhì)檢驗裝置、還要有尾氣處理裝置，該設計的創(chuàng)新點是裝置簡單，藥品用量少，操作易行，便于攜帶，低碳環(huán)保。
通過微型化實驗的設計，學生們不但需要熟練掌握實驗操作技能，還需要對知識靈活變通；既要動腦又要動手，甚至還要查閱資料，從設計實驗到實驗的實施，學生綜合實驗能力逐步提高，并真真切切體會到化學的神奇，從而帶動學生對化學的熱愛，激發(fā)潛能，培養(yǎng)出素質(zhì)人才。這正是新課程教學改革對化學實驗課的要求。
【參考文獻】
[1]劉貴銀.化學實驗教學中創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，《化學教學》
論文關鍵詞：經(jīng)濟學實驗，實驗教學，實驗設計
傳統(tǒng)觀點認為，經(jīng)濟學不同于物理學和化學，是無法進行實驗的，它主要靠觀察提煉、邏輯分析推理、統(tǒng)計和實證檢驗，比較接近于天文學或氣象學。受上述觀點的影響，實驗對經(jīng)濟學教學而言幾乎毫無用處或難以實現(xiàn)。多年來經(jīng)濟學的教學大多采用理論演繹推導的模式，這種理論的高度抽象和滿堂灌式的教學方法，使經(jīng)濟學幾乎成為一門空洞的理論，而且這種以理論教學為中心的方式嚴重制約了經(jīng)濟學專業(yè)學生的判斷能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高。相反，經(jīng)濟學教學中的實驗教學方式把學生置于模擬的經(jīng)濟環(huán)境中并要求其作出決策，它是一種深化教學改革和培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的有效途徑，也是高等學校經(jīng)濟學教學手段及方式改革的方向之一。
一、實驗經(jīng)濟學的發(fā)展及經(jīng)濟學實驗在經(jīng)濟學教學改革中的意義
（一）實驗經(jīng)濟學的產(chǎn)生與發(fā)展
傳統(tǒng)經(jīng)濟學假設市場的參與者是理性人，在此假設前提下建立起宏偉的經(jīng)濟學帝國大廈，并發(fā)展了許多日趨精致的經(jīng)濟學理論與經(jīng)濟計量模型，其嚴謹?shù)姆治鲶w系極大地促進了經(jīng)濟學的發(fā)展，甚至出現(xiàn)了“經(jīng)濟學帝國主義”現(xiàn)象。然而，這種事先假定的方式回避了人類在復雜環(huán)境條件下的決策行為特征，導致經(jīng)濟理論預測結果往往不能與現(xiàn)實經(jīng)濟情況的吻合，由此引起了人們對經(jīng)濟學基本假設的質(zhì)疑。這種質(zhì)疑的直接后果是在20世紀后半葉引發(fā)了實驗經(jīng)濟學的產(chǎn)生。實驗經(jīng)濟學是從驗證經(jīng)濟學中理性人假設出發(fā)，通過可控制和重復性的實驗方法揭示人在行為決策中被傳統(tǒng)經(jīng)濟學所忽略的其它特征，以促使經(jīng)濟學的理論假設更加貼近現(xiàn)實的一門科學。經(jīng)過幾十年的發(fā)展實驗設計，實驗經(jīng)濟學不僅從方法論上為經(jīng)濟學理論構建了科學和規(guī)范的研究手段，而且在多個經(jīng)濟學領域取得了豐碩成果，對以新古典經(jīng)濟學為主導的現(xiàn)代經(jīng)濟學產(chǎn)生了強烈地沖擊和挑戰(zhàn)，其代表人物史密斯和卡奈曼榮獲2002年諾貝爾經(jīng)濟學獎，引起了經(jīng)濟學教育領域的廣泛關注[1]。實驗經(jīng)濟學的方法已形成了一套相對完善的方法論體系，這為經(jīng)濟學實驗在課堂解教學中的引入提供了必要的理論基礎條件。
（二）經(jīng)濟學實驗在經(jīng)濟學教學改革中的意義
1．有利于激發(fā)學生學習經(jīng)濟學的興趣。經(jīng)濟學是一門理論性較強的學科，其每個理論都是在一定假設條件下形成的，常常要用到大量的圖表和數(shù)學論證，所涉及的眾多概念、原理讓學生感到抽象枯燥和難以掌握。俗話說：“告訴我，我忘了；演示給我看，我記住了；讓我參與，我理解了。”將經(jīng)濟學中的基本理論通過動手實驗觀察，或通過參與加以體驗，會給學生留下深刻印象，進而引起學生的深厚興趣，吸引其主導思考、積極討論，變被動學習為主動學習。
2．有利于增強學生把握經(jīng)濟學基本理論和研究方法。相對于經(jīng)濟學傳統(tǒng)教學中利用經(jīng)濟數(shù)據(jù)建模方法或純粹的理論演繹推導模式，經(jīng)濟學實驗能夠彌補學生對經(jīng)濟行為現(xiàn)象的感性認識不足的缺陷，加深學生對經(jīng)濟學理論的理解，更好地把握經(jīng)濟學的基本理論和分析方法。
3．有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐技能。傳統(tǒng)的課堂教學是以“灌輸式”、“填鴨式”為主要教學方式，教師機械地滿堂灌，學生被動地聽，其結果就是學生死記硬背，考試結束后統(tǒng)統(tǒng)忘掉，無法形成系統(tǒng)的經(jīng)濟學理論體系論文格式模板。而通過實驗教學，將學生置于可控環(huán)境中，能鍛煉其分析及解決實際問題的能力，同時，還可通過小組討論或對抗方式鍛煉學生的口頭表達能力、臨場應變能力和集體協(xié)作能力等綜合素質(zhì)，有助于解決所謂“黑板經(jīng)濟學”和高分低能的問題，有助于培養(yǎng)技能型、應用型人才。
4．有利于提高教師的教學、科研水平。經(jīng)濟學實驗教學給教師提供了全新的教學和研究模式，讓教師面臨更大的機遇和挑戰(zhàn)。一方面教學模式的創(chuàng)新，可以產(chǎn)生新的教學研究成果；另一方面采用現(xiàn)代研究模式得到的經(jīng)濟研究成果，也可應用于經(jīng)濟學實驗教學中。這種教學科研相長，相互促進的過程，歷練了教師的教學和科研能力：第一，如何依教學內(nèi)容編撰典型的經(jīng)濟學實驗項目，要求教師既要有扎實的理論功底，又要對實驗經(jīng)濟學研究成果有較強的敏感度，并對理論成果的應用了然心中；第二，教師在實驗教學中的“導演”角色對其教學組織能力提出了挑戰(zhàn)；第三，及時通過書面報告或其它形式對實驗教學進行對照總結實驗設計，有助于教師不斷提高教學科研水平。
二、經(jīng)濟學實驗課堂教學中存在的主要問題
（一）實驗教學內(nèi)容難以形成完整的體系，確定的教學內(nèi)容也難以保障完整實施
并非所有的經(jīng)濟理論都能進行實驗，經(jīng)濟理論的自身因素也影響其可實驗性。有些經(jīng)濟理論具有高度抽象的假設前提，實驗室環(huán)境無法全部滿足這些條件，因而相關經(jīng)濟學命題也就無法實驗。因此，在經(jīng)濟學實驗教學的初期，可供實驗的項目是比較有限的，且難以形成完整的內(nèi)容體系。開設經(jīng)濟學實驗課堂教學方式有兩種：一是實驗課程。這是獨立設置的經(jīng)濟學實驗課程，實驗教學貫穿于課程教學全程；二是課程實驗。這是在課程教學全程中穿插若干實驗項目。就經(jīng)濟學基礎理論教學而言，采用第二種方式比較可行。這樣就要對原有課程教學計劃進行調(diào)整，由于這種調(diào)整具有一定的機動性，教學管理部門一般不作硬性規(guī)定。另外，考慮到實驗教學工作量比理論教學工作量要大，一般情況下授課教師都傾向于盡量少做或不做實驗，實驗教學內(nèi)容也難以保障完整的實施，結果導致經(jīng)濟學實驗教學還是紙上談兵。
（二）實驗條件的不完備和實驗設計的不完善
經(jīng)濟學是一門研究人的行為決策的社會科學，其實驗對象是具有復雜思維和特征的人類本身，這導致經(jīng)濟學實驗不同于化學實驗或物理實驗的顯著特征。經(jīng)濟學實驗有兩種方式：一是人類行為決策實驗，具體分為實驗室實驗和現(xiàn)場實驗兩類。二是計算機模擬實驗。同所有實驗教學一樣，經(jīng)濟學的實驗課堂教學也需要在一定的環(huán)境條件下進行，包括硬件設施和軟件兩方面。硬件方面的實驗場地、實驗設備等比較容易實現(xiàn)，但實驗教學軟件相對缺乏短期內(nèi)難以滿足，主要原因是市面上的經(jīng)濟學實驗教學軟件量少價高而自主開發(fā)難以跟上；軟件方面主要是實驗的設計。按照諾貝爾經(jīng)濟學獎獲得者史密斯等人的觀點并結合課堂教學的實際，經(jīng)濟學實驗應用于課堂教學的關鍵在于實驗目的、實驗方法以及“游戲”規(guī)則的設計工作[2]，課堂實驗設計的完善與否直接關系到實驗教學的質(zhì)量高低。目前，經(jīng)濟學的實驗目的、實驗方法以及“游戲”規(guī)則的設計還不太完善和規(guī)范，制約了經(jīng)濟學實驗教學的實施。
（三）實驗教學師資教學水平不高、能力不強
經(jīng)濟學實驗教學對授課教師的教學、科研水平提出了較高的要求，但是，由于部分教師對經(jīng)濟學實驗教學的重要性認識不足，加上科研水平不高及實踐經(jīng)歷和實踐能力的欠缺，導致當前從事經(jīng)濟學實驗教學的師資，存在素質(zhì)不高、知識更新慢、隊伍欠穩(wěn)定、積極性不夠等問題，影響了經(jīng)濟學實驗教學水平的提高和高水平經(jīng)濟學人才的培養(yǎng)。
三、進一步推進經(jīng)濟學實驗課堂教學的實施對策
經(jīng)過近幾年的教學質(zhì)量工程建設，許多高校都建立了經(jīng)濟管理實驗教學示范中心，為全方位地開展實驗教學活動奠定了良好的基礎。然而所開設的實驗多為管理類實驗，經(jīng)濟學實驗課堂教學與人才培養(yǎng)的目標存在較大差距，必須從以下幾點進一步推進經(jīng)濟學實驗課堂教學工作。
（一）合理選擇經(jīng)濟學實驗項目
由于多數(shù)高校經(jīng)濟學實驗教學才剛剛起步，因此，在這方面要合理規(guī)劃，逐步推進。可以從實驗項目入手，通過實驗項目構造實驗單元，進而形成實驗課程。實驗項目的選擇必須考慮兩個因素：一是要與教學內(nèi)容緊密相關。通俗易懂的經(jīng)濟理論不一定安排實驗實驗設計，過于抽象的經(jīng)濟理論，開通過實驗來加深學生的理解；二是要考慮實驗環(huán)境及實驗軟硬件條件。優(yōu)先開展那些對軟硬件環(huán)境條件要求不太高、已具備相應條件的實驗項目。
（二）重視經(jīng)濟學實驗項目的引進和開發(fā)
經(jīng)濟學實驗教學軟件的使用主要有兩類：一是社會流行使用的軟件。其使用方向單一，價格昂貴，遠超硬件建設成本，且來源單一，難以公開招標采購；二是專為經(jīng)濟學實驗項目設計的軟件。它對相當一部分經(jīng)濟學理論配套實驗，要通過計算機模擬現(xiàn)實經(jīng)濟環(huán)境，以提高學生對復雜經(jīng)濟環(huán)境的應變能力。學校可以投入一定資金進行自主開發(fā)，不僅能滿足自身教學需要，也能將之商品化，以獲得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
（三）不斷規(guī)范和完善經(jīng)濟學實驗的教學設計
1．提供清晰的實驗講解或實驗手冊。經(jīng)濟學實驗的一個重要特征就是實驗者必須盡可能地簡化實驗對象的決策環(huán)境和控制實驗條件，以便在課堂上再現(xiàn)一個可操作的環(huán)境，以及較易在此環(huán)境中觀察實驗對象的反應，從而達到實驗結果與預期效果的一致性。為此，實驗之前，實驗設計者（實驗教師）要提供清晰的實驗講解手冊，告知每個參與者（學生）游戲的規(guī)則及游戲的情景，確保每個參與者明白自身所扮演的角色論文格式模板。清晰的實驗手冊主要包括：實驗的講解，回答問題的準則，貨幣或其他報酬的性質(zhì)，被試對象的選擇、個數(shù)及經(jīng)驗水平、角色匹配，實驗地點、日期及持續(xù)時間、環(huán)境要求，使用實驗助手情況，是否需要對被試者有意隱瞞或欺騙，需要說明的其他事項。
2．盡可能避免非相關因素的影響。由于經(jīng)濟學實驗的目的是以參與者的反應來檢驗某種經(jīng)濟理論，為此，須控制非相關因素對實驗結果的干擾。如進行“市場拍賣機制”實驗時，學生間的平常關系會影響到實驗結果。因此，要考慮如何匹配參與者的角色，將人為誤差的影響減到最低程度。此外，整個實驗的設計和進行，應力圖避免給學生任何暗示，即避免讓學生感到某種行為模式是正確的或是被預期的。其原因在于經(jīng)濟學實驗是以人為對象的，學生或許會揣摩實驗者的意圖，并按其想象中的實驗者所希望的行為改變自身的選擇。甚至必要時，在實驗設計中還可以“欺騙”方式迷惑學生，避免其揣摩到設計者的意圖，以確保實驗結果的合理性。
3．提供必要的“貨幣”激勵。經(jīng)濟學實驗的另一個重要特征就是實驗對象具有各自的偏好。因此在幾乎所有的經(jīng)濟學實驗中，要對所探討的經(jīng)濟理論進行檢驗都不可避免地要求控制參與者的偏好。由于偏好影響著人的行為，如在市場交易模型中，人的不同偏好會導致實驗結果的不一致，而這種心理行為又無法被實驗設計者所觀測到實驗設計，因此控制偏好異常困難。據(jù)史密斯等人的研究，對實驗的參與者提供必要的報酬有助于減少被試者行為的變異性，減低甚至排除隨意性行為對實驗結果的影響[2]。因而，為參與者提供一定的報酬激勵有助于調(diào)動學生的參與積極性，能更好地模擬真實經(jīng)濟環(huán)境下參與者的決策行為。
4．加強實驗預演及實驗結果分析。為保證經(jīng)濟學實驗課堂教學效果，實驗設計者可預先組織部分學生或其他教師組成小組來預演實驗，從中發(fā)現(xiàn)和改善實驗設計的不足，當然，參與預演的學生必須保密并不再參與正式實驗。另外，實驗設計者要對實驗數(shù)據(jù)進行分析，處理實驗誤差來源及結果，并引導學生利用相關經(jīng)濟理論進行對比分析和討論，使學生加深對經(jīng)濟理論和分析方法的理解和掌握。
（四）加快經(jīng)濟學實驗教師教學能力的培養(yǎng)與提高
由于條件所限，目前各高校不可能全面配備專職實驗師資經(jīng)濟學實驗教學，只能依賴理論教學師資采用與理論教學配套的方法來安排經(jīng)濟學實驗教學內(nèi)容。這樣，要提高經(jīng)濟學實驗教學師資水平可以采取如下措施：一是有計劃地選派相關教師到實際部門掛職鍛煉，讓教師深入了解經(jīng)濟的真實運行過程，以提高教師的專業(yè)實踐技能和勝任實驗教學的水平；二是分期分批組織教師到財政、稅務等經(jīng)濟管理部門調(diào)研，篩選、驗證經(jīng)濟學實驗項目；三是更新教師的知識結構，經(jīng)常組織對現(xiàn)代教育技術、計算機技術、統(tǒng)計軟件和實驗經(jīng)濟學等的知識培訓；提高實驗教學工作量系數(shù)，在職稱評聘、教研項目立項、教材立項等方面向實驗教師傾斜，鼓勵更多的教師開展實驗教學。
[參考文獻]
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