科学实验原理十篇

科学实验原理篇1

关键词： 火控系统原理 实验教学 科研方法 教学模式

1.引言

随着电子技术、信息技术的飞速发展，涌现了大量的新知识、新技术和新思维。随着这些新知识、新技术的广泛应用，各院校对教学特别是实验教学的投入不断加大，使得仪器设备不断升级，教学模式与教学方法不断更新。在此情况下，为培养出更多的高层次创新型人才，设计性实验在各院校中普遍得到了重视。

设计性实验是一种介于基本教学实验和实际科学实验之间的、较高层次的、类科研的实验训练。它要求学生在教师的指导下自己独立选题，针对某一给定的实验题目或实验要求，查阅有关资料，提出实验原理，然后根据科学设计的原则选择最优实验方案，确定测量条件，制定实验方法和步骤，观察和记录实验现象和数据，研究实验过程中发现的种种问题，并着重对实验结果进行分析和研究，直至完成实验。在目前实验教学中，设计性实验已成为调动学生学习主动性、培养学生创新意识和综合能力的有效教学方法。而科研工作更要体现新知识、新技术的应用。因此，在高等教育中，要培养出实用型、创新型的综合性人才，将实验教学与科研结合起来不失为一个好的教学模式。

火控系统原理实验是学生在火控系统原理课程学习过程中，完成火控系统基本原理演示、验证、仿真等方面的实验，是培养学员理论联系实际的严谨学风和工程实践能力的一个重要环节。通过实验，应学会基本实验知识、基本实验方法、基本实验技能；了解工程中常见的火控系统原理实验设计项目；掌握火控系统原理实验的设计思路和一般过程；具有独立运用所学知识分析、解决工程实际问题的综合能力。

火控系统原理实验基于火力控制原理与系统实验室中的火控原理各实验模块，根据实验目的，鼓励和引导学员自行设计、独立搭建系统，进行仿真分析，使学员初步具备解决工程实际问题的能力。

2.火控系统原理实验教学中存在的问题

“加强基础、增强知识、培养能力、提高素质”的人才培养模式已得到公认，人们逐渐认识到实验教学不但要学生验证掌握已有的理论知识，而且要培养学生开拓创新的科研能力。但在实际教学过程中，我们发现实验教学中仍存在以下问题。

（1）内容安排不合理，教学方法单一化。

实验教学内容及安排上存在理论验证性。因受理论教学内容和学时的限制，一方面实验内容安排缺乏全局性，各实验之间彼此孤立，连贯性不强，综合性、设计性实验较少。另一方面，理论为先导，指导实验，实验内容通常安排在理论讲述之后，验证理论成为实验教学的目的。

（2）评价体系封闭，考评机制不健全。

教学和考核是一个互动的过程，考核评价对教学的影响不容忽视。在传统实验教学中多数实验课没有考核环节，学生一般只要做完平时的实验项目，交了实验报告就算通过，这种没有任何硬性要求的考查必然导致学生不重视实验；实验考试形式单一，教师常常只以学生的实验报告作为学生实验成绩的依据。

（3）实验教学与科研脱节。

传统的实验教学只是为了完成实验教学任务，没有将实验教学与科研有机地结合起来。目前开设了设计性实验教学，对培养学生创新能力、提高综合素质起到了一定作用。但学生真正意义上的科研创新活动也只是以开展第二课堂的形式进行，并且是穿插到个别科研活动中，参加的学生数量受到极大限制，造成了实验教学与科研脱节的现象。

（4）教学实验设备不能充分利用。

实验教学主要以火力控制原理与系统实验室为依托，实验课程的设置多，所需实验设备又不可缺乏，完成一项实验就需要建立整套的实验设备供教学使用，这些设备也只在实验教学时才得以使用，有的甚至在整个教学过程中仅能使用几次。而每台实验设备有其固有的正常使用寿命，这势必出现实验设备利用率太低，造成很多贵重仪器设备不能充分发挥效能的浪费。

（5）教学实验原始数据流失严重。

学生实验一般安排较为集中，完成实验教学后往往就结束教学任务，而学生实验所得的实验数据只体现在学生实验报告中，没有真正利用其有效的科研价值，造成了很大的实验数据资源浪费。

3.火控系统原理实验教学与科研结合的开展

（1）设计实施与教学实验相关联的科研项目。

为紧密结合实验教学，充分利用实验设备，培养学生创新能力，我们根据火控系统原理实验课程标准，选择适合开展的项目进行反复研讨论证，然后进行教学设计。实验实施前，学生查阅相关文献，获取最新进展，熟悉实验操作及注意事项，并在教师指导下展开讨论分析。针对学生多、课次少这一实际情况，将实验进一步细化，以便于获取充足、完整的实验数据。

（2）设计实验考核标准，获取科学实验数据。

为充分调动学生的积极主动性，获取科学的实验数据，同时达到督促学生的目的，我们还拟定了实验考核标准：设计性实验考核分为四个部分。

设计性实验质量：根据设计性实验方案是否具有科学性、创新性、可靠性和可行性、全面性、规范性、实用性的要求，综合评定后给分；

设计性实验答辩：由答辩专家和指导教师对答辩小组进行考核。学生、老师均可针对设计提出问题，提问内容主要包括拟定实验的知识背景、设计思路、技术方法与预期结果讨论等，根据学生的报告和答辩情况进行评分；

答辩表现：根据开题报告者的开题报告、开题过程、语言表达、幻灯片等方面综合评定；

实验论文：由指导教师，根据论文质量评定，包括文章的层次、实验结果的表达，以及讨论的逻辑分析等。

（3）数据提取、处理。

为避免实验数据收集混乱，我们对实验项目进行标记编号，分别汇总，收集实验数据后，再返回给学生进行相关统计分析，以锻炼学生对实验数据统计分析的能力，从而得出科学的实验结论。最后要求学生写出科研论文形式的实验报告，并由教师进行汇总，最终形成科研论文进行发表。

4.实施开放式教学，构建实验教学新模式

开放式实验教学是提高学生综合素质及创新能力的一种新型实验教学模式。经过初步尝试，逐步掌握了一些规律，应从以下几方面出发。

（1）转变教学观念调整教学内容。

改革开放，观念先行。开放式实验教学要在转变“实验即验证”的传统观念，深刻理解其开放的内涵意义的基础上，理顺理论与实验教学的关系，在综合考虑火控系统原理实验知识技能的完整系统性，以及火控系统原理知识重难点、教学时数、教学条件和设备及与其他学科交叉重叠等情况下，以“减少验证性内容，增加综合性、创新性、设计性、应用性内容”为基本思路，保留经典实验的合理内核，删减重复、陈旧的实验，压缩验证性实验的课时比例，针对不同的学生调整开设基础型必修实验项目、提高型选修实验项目和研究型自选实验项目等多层次的开放实验内容，努力构建一个基础实、知识新、起点高、多层次的教学内容体系。

（2）开放教学时间改革教学方法。

开放实验教学时间，首先，教学时数开放：每次实验在时间长短上没有限制，即学生在完成一些基础性的必修实验内容和综合性选修实验内容时，可根据自己对实验基本技能和基本操作的情况在实验室进行预习、复习和实验技能训练，不受固定的实验学时限制。其次，学生进入实验室的时间开放：经允许和登记学生可以在任意时间进入实验室，运用已掌握的基本知识和基本技能，独立自主地对自己感兴趣的研究型自选实验课题进行研究，平等地与教师分析探讨实验中出现的问题，修改实验方案，还可以积极参与教师的科研课题研究。

运用现代化多媒体教学手段和方法如实物投影、多媒体教学课件、影像、网络等辅助教学，让学生全方位、立体化、多渠道地感受知识信息，更形象、生动、直观地了解和掌握实验流程和技术，既活跃了学习气氛，增加了课堂的生动性，增强了火控系统原理实验教学的示范性，又满足了学生多元化的求知欲望，使实验效率和教学质量得到明显提高。

（3）严格教学管理开放教学评价。

完善的实验室管理制度和严格的学生实验考核制度是保证开放式实验教学顺利进行的必要条件。我们结合火控系统原理实验课自身的特点，制定了各项实验室管理制度，加强对学生的规范化实验室管理教育，实施仪器设备管理和措施落实到人，将学生在实验过程中的执行情况记入平时成绩。

为保证开放工作健康运行，就必须建立开放式实验教学评价制度。建立和实施以基本操作技能与创新设计能力并重的全程实验教学考核体系，以全面真实地检查学生的实验水平和教师的实验教学质量。

5.结语

（1）教学资源得以充分利用。

利用学生设计性实验，通过实验教学与科研工作结合的教学模式，进一步有效利用了高端仪器设备资源，避免了仪器的闲置，减少了设备由于重复建设而造成的浪费。由于学生分组多，可以获得大量原始资料数据，节省了人力和时间，避免了单独开展该项科研实验的重复。

（2）培养了学生实践和创新的科研能力。

在探索过程中，我们发现学生学习积极性明显提高。在实验过程中，学生能创新地发现问题，主动寻找解决问题的办法，提出自己的观点，能对实验获取的科研数据综合利用，发现并整理出实验成果。因此，将现有科研课题中部分相对简单的研究工作或研究指标纳入学生实验中，使实验教学与科研工作结合起来，不但为学生提供了科研训练机会，了解科研领域，接触学科前沿，了解学科发展动态，增强创新意识，而且培养了学生实践和创新的科研能力，有利于提高学生的综合素质，培养其合作交流能力和团队协作精神。

总之，实验教学与科研结合的教学模式，是对传统的实验教学思想、教学体系、教学内容、教学方法的大胆探索和实践，这种实验教学拓展了教学空间，使课内实验与课外实验相结合，教学与科研相结合，使教学资源和科研资源有效的叠加起来，实现了教学和科研的融合、渗透，形成以教学带动科研，以科研促进教学的实验教学新模式。有效地激发了学生对火控系统原理实验的兴趣，充分发挥了学生的主观能动性，提高了学生的基本实验操作技能，提升了学生的科研素质，促进了学生的动手能力、创新能力、独立思考和分析问题、解决问题能力的培养和提高，更提高了实验教学的实际效率和教学质量。

参考文献：

［1］周童.改革实验教学模式培养学生实践创新能力［J］.实验科学与技术，2010，6.

［2］周文真.大学开放性实验教学的改革与探索［J］.中国电力教育，2010，36.

科学实验原理篇2

摘要:经验主义是近现代科学和西方哲学的理论基础,正确理解经验主义对科学研究和人类认识世界都具有重要意义。本文介绍经验主义在哲学及科学史中的发展历程,在揭示其内涵的同时不断将内在矛盾和问题呈现出来,以便人类能正确认识经验主义在科学研究中的作用、性质以及产生的正负面影响,从而更好的为科学研究服务。

关键词:经验主义;原则;科学研究

经验主义被认为是实证科学基础,它主要包括感觉优先原则、经验的客观性原则和经验证实原则三个方面。感觉优先原则强调感官经验是一切认知活动的起点,拥有对认知活动、经验和理论的科学资格的裁判权;客观性的经验作为实证科学研究材料的经验,是通过严格筛选及加工后获得的;经验证实原则是根据实验对理论的真理性的判定原则,由此对整个科学研究定性。正是如此,科学家们在从事科学研究的过程中,曾一度将经验主义当成从事研究的“神兵利器”,虽然经验主义在科学研究的历史中曾发挥过重要作用,但纵观科学技术史,经验主义带有不可遮掩的片面性,给科学研究带来了重重阴霾,阻滞了科学研究的进程。

一、经验主义在科学史中的发展

1.经验主义与理性主义的发生、发展

在欧洲科学技术史和哲学史上一直交织着经验主义和理性主义的斗争,它们就认识的来源和内容等问题进行了长期的争论,进而成为欧洲哲学史上两个基本的认识论派别。在科学研究未形成前,经验主义和理性主义的思想倾向自古就有了,认识论一开始就包含着矛盾,它是经验的与超验的矛盾复合体。在古希腊早期,哲人们已经表现出了经验主义和理性主义两种倾向。随着哲学的发展,这两种倾向的对立便逐渐展开,赫拉克利特的经验主义色彩比较突出,毕达哥拉斯派的理性主义色彩比较突出,从普罗泰戈拉和苏格拉底开始产生了经验主义和理性主义的直接对立。亚里士多德等人虽看到了经验主义和理性主义各自的片面性,但也未能克服这种片面性,最终表现为亚里士多德在二者之间的摇摆不定。到了欧洲中世纪,经验主义和理性主义的对立在经院哲学中以唯名论和实在论的形式继续存在。从近代的自然科学发展来说,力学、数学和天文学较其他学科发达,这就使得人们在用科学和理性认识世界时,必须付诸于当时的自然科学。不过当时人们并没有把经验和理性有机结合起来,建立科学的认识论。一部分人注重力学的实验和经验归纳法,并使之绝对化,形成了近代的经验主义;另一部分人则注重数学的理性演绎法并也使之绝对化,形成了近代的理性主义。根据当时资产阶级建立资本主义制度的需要以及当时自然科学发展的状况,在资本主义发展到一定阶段后,经验主义和理性主义作为认识论上的两种比较典型的形式全面系统地展开论争。他们在对认识论的发展作出巨大贡献同时,也暴露出自身严重的局限性。可以说16—18世纪是欧洲哲学史上一部经验主义和理性主义既相互斗争又相互促进的矛盾发展史。正是这两个认识论派别的哲学论争,也相应引发了科学研究中的认识论以及方法论的斡旋,从这个层面来说,哲学史上的经验主义和理性主义之争也是科学研究史上思维与方法论的斗争。厘清经验主义在科学研究史的脉络,有利于提升自然科学研究的思维能力。

2.经验主义在自然科学研究中外延、内涵的伸缩

经验主义强调认识对象的客观性以及感觉优先原则。在培根那,经验论仅是一个认识论原则,它的意义在于确立不同于神学知识的科学知识的来源。宗教知识来自于天启,而科学知识则来自于人的感官经验。起初人们只是要求一个科学知识应该有其经验来源,后来这个要求就演变为判定一个理论是否是科学理论的标准,即如果一个命题没有相应的经验背景支持,那么它就不能算是一个科学理论。到了洛克的时代,人们开始用科学知识来解释宗教知识。随着实证科学的发展,经验论逐渐成为解释人类知识来源的唯一理论,“经验”也仅指人通过感官获得的经验。比如一个人说“看到”上帝或“感到”上帝就在他身边等相关经验,是不能被科学家承认的。科学会判定类似经验是人类感觉器官的异常活动的表征或是观念的非科学的排列组合而否定其合法性。在这种认识论原则下,上帝、灵魂这类东西就渐渐地丧失了实体地位。正是在这种情况下,经验论逐渐越过自己的疆域,获得判定存在者是否存在的特权。也就是说,经验主义在自然科学发展中作用与职能均悄然发生了变化,一些非经验的素材将不能被其认可、真正的科学知识被拒之门外,阻碍了人类探索与认识自然的进程。

(1)经验主义在科学研究中判定的是理论是否是“科学理论”的资格问题,而不涉及是真假问题。但在现实研究中,经验主义却往往能根据经验给与那些理论以真假判断,扩大了经验主义的适用范围。且论按照经验论原则,凡是没有感官经验基础或来源的理论都不能认作是科学理论,故而在这里“科学”一词也不能称的上是真正称得科学上的正确或真理,而只能指一种归属性,隶属实证科学范畴之内的理论。佳佳网

(2)就事物的存在性来说,经验主义原本并不具有直接判定事物存在与否的能力,一个事物是否存在和人们对它们是否有感觉是不能等同的,却在研究中或是生活中具备了这种“神力”,它对事物存在性的判定资格源于人们凭着个人经验主义或者大众认可的日常的朴素经验对其的误用。但抽象的反对并不能阻止人们日常思维中的“惯性错误”,人们在无意识中,依然很自然地用经验之有无来判断事物之是否存在,听到“这个那个不存在”之类的武断判断。所有这类断言都是与科学精神是不相称的。通俗点说,经验主义者只有断定某物存在的能力,而不具备断定某物不存在的能力。

(3)经验主义中的原则作为一个理论判定原则实质上是个程序原则,它重点关注的是认识事物的方式、程序,只有通过特定认知路径获得的经验、理论才能被承认,这无疑是抹杀了其他非经验等路径获取知识的可能性,哄抬了经验主义在获取真理中的作用。这也就是所说的感觉优先原则:即只有经过感官经验确认的事物才能被接受为客观的存在,成为科学研究的合法对象;它要求感官经验在认识过程中或科学理论建构过程中具有绝对的否决权,甚至一个理论或一组经验如果没有得到其他人的感官的确认,它也不能成为“科学理论”加工的材料,进入科学领域。所以,感觉优先原则是个程序性的资格认定原则,仅仅针对一个知识产生的来源、路径进行判断。这就是经验主义影响下的科学精神和科学方法的必要组成。正是由于经验主义酿成的恶果,才有了爱因斯坦相对论的复杂坎坷的命运,导致中医的科学地位至今不能被完全承认的悲凉局面。经验主义在科学研究中外延内涵的膨胀,指定特制的科学路径,导致“只手遮天”的科学结果,其实已经悄然违背了自然科学研究的初衷。

二、经验主义对自然科学研究的种种责难

1.经验主义在科学研究中强调经验的绝对“客观性”

以感觉优先原则作为实证科学基础的经验主义并不盲从直接的感性经验,它对“经验”有着特殊的要求,即必须是客观的绝对的经验。所谓客观的经验就是“可公共感知的”的普遍经验。

(1)在科学材料的对象选择上,经验主义设置外在的壁垒,对其加以筛选。“可公共感知性”是指某一经验必须是所有的人都可能感知到的,它强调的是“可能性”而不是现实性。即如果某经验是某人用身体感官直接感知的,那么它必须是其他人用感官也同样能够直接感知的。否则,该经验就不能成为科学研究的材料。如神话中的牛鬼蛇神的经验历来都属于个别人的经验,是不可公共感知的,是非普遍的,所以,它不能被科学承认为合法的研究材料,不能进入科学领域。即所谓的“可公共感知的”,才能成为科学研究的合法材料。只有这样的经验才能满足实证科学研究所要求的“可重复性”要求,并且成为最受实证科学欢迎的加工材料。这就是在实证科学中经验主义对科学研究中材料的限制。事实上一些“非可公共感知性”的事物依然可以成为科学青睐的对象,只是没有得到应有的重视而已。

(2)在自然科学研究领域,在科学材料的处理程序上,经验主义强行添置复杂筛选工序,对其进行取舍。经验主义认为一个具有普遍感知性的经验虽然获得进入科学领域的资格,但由于经验的相对性,它还必须被进一步处理,把和主体有关的因素都过滤之后才能成为科学研究的对象。可公共感知的经验必须依托具体主体的感官、凭借一定的感觉方式、依赖于主体的感觉能力。我们知道人的经验受人的身体和感官的状态、心理状态、观察视角等多种个体因素的影响,它导致人的经验具有“可变性”。在同一环境中,不同的人对于相同的物体的感觉会是变化不一的。如何使参差不齐的具体经验达到齐一、使之能够相互交流、相会认可从而成为科学研究的“客观”材料呢?人们采取的方法主要通过对经验的非主体化或外在化处理实现的。通过设立一个外在于所有人的衡量尺度,比如人们用气压计来衡量对象或环境的气压大小,而不再使用和人体感觉有关的压抑和舒张这类主体性较强的概念。这种经验就不再是传统意义的经验,而演化成一组数据。这样的数据既摆脱了具体个体,又可以在不同的参照系之间换算。这样的“数据”才是真正客观的经验。相关仪器以及参照系的发明成了科学发展的最重要的条件和成果。这正是经验主义对科学探究中科研工序的第二层限制。数据固然重要,固然客观理性,但理性的处理与非理性的遐想,也是伟大的科学发现必不可少的。

(3)经验主义在自然科学研究中对科学或是经验主体的特殊处理。忽视特殊群体(如极少数感觉特别敏感的人、感觉特别迟钝的人)所获得的别人或非感官性感知能力获得的经验,假设人的感知能力相同,经验的来源、渠道相同。这实质上是把普通人的感官能力作为衡量一切人的感官能力的尺度。这样主体之间的差别以及个体的特殊性被抹平了。这也使主体的因素被从经验中抽出,从而也使经验成为 “与主观主体无关的”成分。这是经验主义对经验主体第三层限制。所以,在近现代科学和哲学的主体必然是以普通人为基准的抽象的人,人们相互之间没有任何差别,仅仅像一符号,经验的主体因素被彻底抽象掉了。实证科学中盛行的经验主义通过对科学和经验主体的限制,使普通经验论上升为科学经验论:实证科学所研究的经验是可公共感知的、与任何主观因素无关的被抽象的数据及符号。看似客观,却在无形中丢失了“被遗忘的角落”中的科学以及科研中关于人自身的意义。

科学实验原理篇3

一、问题提出

化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验是化学教学的重要内容，是化学教师常用的教学手段，也是学生学好化学的有效方法。

改革后的新教材在实验编排上得到加强，《普通高中化学新课程标准（实验）》中必修Ⅰ模块的内容标准要求学生初步认识实验方案设计、实验条件控制、数据处理等方法在化学学习和科学研究中的应用。《普通高中化学教学大纲》也明确提出：化学是一门以实验为基础的学科。加强实验教学是提高化学教学质量的重要一环。培养学生的实验能力有助于学生学好化学，提高科学探究的水平。教师应通过实验教学和开展有关的课题研究，培养学生的实验操作技能和实验设计能力，引导他们综合运用知识和技能解决一些简单的化学实际问题。

二、化学实验设计的原则

1.目的性原则：在整个实验设计过程中，如实验装置、实验步骤等的设计都应围绕实验目的和要求进行。

2.科学性原则：科学性是化学实验设计的核心原则。在整个实验设计过程中，实验原理、装置原理以及操作原理都必须与化学理论知识、实验方法论和实验研究过程相一致。简单来说就是实验设计应该具有合理性。

3.安全性原则：化学实验设计中应当尽量避免使用有毒药品或反应生成有毒气体物质，以及具有一定危险性的实验装置和实验操作。

4.可行性原则：可行性是化学实验设计的根本原则。主要包括两个方面：一是实验原理、装置原理和操作原理以及实验方法切实可行；一是所选用的仪器、设备和药品在现有条件下能得到满足。

5.简约性原则：实验设计方案越简单越好。

6.创新性原则：创新是实验设计的灵魂。化学实验设计要敢于突破陈规，能反映新事物、新观点、新理论、新方法和新思路，体现新颖、独特的特点。

7.最优化原则：在化学实验设计中，对所运用的反应原理、装置原理、操作原理和实验方法等进行全面优化，或是在多个实验设计方案中选取最佳实验设计方案。

三、化学实验设计能力的培养策略

1.讲清实验原理，挖掘经典实验的设计思想

实验原理是化学实验的核心部分，它不仅贯穿于化学实验的始终，而且还影响化学实验的方方面面，在一定程度上决定着实验的方法和步骤，因此，充分理解实验原理是形成实验设计能力的基础。化学实验设计思想是化学理论和化学实验之间的桥梁，是化学实验设计的灵魂，是根据相关的化学实验课题，以化学理论为依据，思考、指导怎样进行化学实验的理性认识。任何化学实验，都有其各自设计思想，一个成功的实验，其设计思想包含着对以有知识灵活运用与创造性的科学构思。引导、启发学生挖掘、继承前人的实验设计思想，是培养学生实验设计能力的有效途径。

2.挖掘化学实验教学资源，在教学过程中有计划地让学生参与或设计相关实验

中学生的化学基础知识体系还不够健全，一般不可能实现像科学家那样运用科学方法，通过探究的途径去发现人类尚未认识的科学事物及规律。在这种情况下，探究性实验教学在内容的选择上，应立足于教材、贴近生活的情景素材，以具体的化学问题为载体，挖掘教材、生活中的素材，创设学习情境。将科学探究的方法渗透于某一具体的课题内容教学之中，实现培养学生实验设计能力的目标。

3.改验证性实验设计为探究性实验

在化学教学中要有计划的指导学生将验证性实验设计成探索性、研究性实验，为学生探索和创造提供广阔的实践活动空间和思维分析空间，让学生积极探索的过程中不断发现问题、提出问题、调整实验设计方案，使自身的探索过程不断趋向科学、合理，从而使学生充分体验探索性实验的魅力，提高实验设计能力。

4.重视生活情景中的科学探究实验体验

化学是与日常社会生活、生产实际联系紧密的自然科学，这就决定了自然现象、社会生活、生产实践都能为化学教学提供丰富而有效的科学探究素材。如食品袋中常放的脱氧剂，可以利用这一日常社会生活中学生熟悉的情景，去引导学生对脱氧剂成分进行探究，观察其颜色。根据其脱氧原理及颜色进行假设与猜想，进行实验探究，将粉末分别加入水、碱、酸中，观察到前两者没明显变化，后者冒气泡，反应后一段时间加硫氰化钾溶液，发现变红即存在铁离子，逐步引导学生抽象出脱氧剂粉末中存在铁粉这一结论。在这一实验探究体验学习过程中，学生不仅实验设计能力提高，也提高了分析问题、解决问题的实践能力。

5.分析实验设计方法，拓宽实验设计思路

在实验教学中，要培养学生实验设计能力，就必须引导学生认真分析实验设计方法，拓宽实验设计思路，进行同一实验问题多个实验方案并优选的设计方式，使学生从中体会实验设计思想，掌握实验设计方法，从而达到培养实验设计能力的目的。

6.对实验方案设计提供咨询

由于中学生的知识水平参差不齐，在实验设计的过程中，遇到的问题肯定很多。所以，这就需要教师要一一给予帮助，提供必要的咨询服务。在整个设计过程中，要采取边扶边放的政策，切不可包办代替，要逐步培养学生独立设计实验方案的能力。

7.在化学考核中渗透探究性实验方案设计的内容

对学生进行化学考核时，要尽量改变过去重知识轻能力的考核方式，要求命题标准不仅要具有代表性和充分的知识覆盖面，而且要符合实验能力考核的目的要求。通过考核，真正能体现出学生掌握知识和技能的情况。化学考核的命题，应注重对学生探究性实验设计方面考核。

8.及时指导学生总结，不断提高学生实验设计水平

科学实验原理篇4

关键词：动物外科 教学 伦理学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）08（b）-0030-02

外科手术学基础教学是医学生进入外科临床实习的基础，在我校五年制临床医学本科及临床医学八年制的外科手术学基础的教学中，动物外科操作是这项教学中采取的最主要的教学方法，我们通常所选用比格犬作为实验动物指导学生进行手术学基础的实践，动物外科操作仿真度高，在很多项操作上，具有教学模具所无法比拟的优点，同时，这样直接面对生命的操作练习也使学生在学习的过程中接触到类似医疗活动中的一些生命伦理问题。目前，我们感觉在动物外科的教学中普遍存在着两方面与有关伦理学问题相关的现象，其一，有些学生因为过度同情实验犬而不忍动手，练习时缩手缩脚，影响教学效果；其二，有些学生而将实验犬当做教学模具，操作练习增加了很多随意性和不正规性，既使实验犬遭受到更大的伤害，也同样影响教学效果。究其原因主要是在医学生基础阶段的学习中，伦理学教育内容不够全面，主要表现为“重人轻物”。进入外科手术学基础的动物外科操作课程时，多数学生对实验动物的伦理学方面要求的理解和认识是片面的，甚至是模糊的，因而导致了在教学过程中出现以上问题。因此，我们认为动物外科教学既具有专业技能教学职能，也具有动物伦理学教育职能。在动物外科的教学中贯穿必要的动物伦理学教育既是健全学生伦理学意识的需要，也是学习好外科手术学基础的实际需要。医学生学习过程中动物外科不仅是提高外科手术学基本操作实践性和综合性的重要途径，也应当是完善医德伦理教育，培养医学生伦理素养的重要途径。

1 外科手术学基础教学中动物伦理学教育的背景

人类为了避免自身受到痛苦或伤害，获得研究数据而利用动物进行科学实验，据统计，全球现在每年大约有两千万只动物被当作实验对象，其中3/4被用作医学目的。在人类进行动物实验的同时，实验动物也不可避免地受到了生理或心理的伤害，甚至死亡。很多哲学家和医学工作者把思考和争论的焦点集中到动物实验特别是利用高等哺乳类动物的实验的伦理学合理性[1]。尽管哲学家和医学工作者的思考和应用的注重点以及善待实验动物的目的、方式和程度的不同，随着社会经济、人文发展和社会文明进步，最终都统一到了应该善待动物，尊重动物的权利以及福利的观点。

医学动物实验在整个人类生物医学发展事业中占据了重要地位。所以，世界各国的医学动物实验的研究者们都遵循医学动物实验伦理道德，制定了相关法律、法规，英国首先在1822年通过了一部禁止虐待动物的马丁法案，1876年通过了《禁止虐待动物法》，1986年通过《科学实验动物法》。自1980年以来，欧盟及加拿大、澳大利亚、日本、菲律宾等国家和地区先后都进行了动物福利方面的立法。当前世界上大概100多个国家和地区制定了比较完善的动物福利法规。WTO的国际贸易规则中也写入了有关动物福利的条款。我国直到1988年10月31日才批准通过了《实验动物管理条例》，在这部条例中有关动物福利的内容只是占据了部分章节，所以并不算是一部完整的动物福利法规[2]。

从动物伦理学的立法进程来看，动物伦理学在中国的发展还是相对滞后，在这样的形势下，对于作为未来医学工作者的主力军的医学生，在课程学习的动物实验阶段必须完善相关的伦理学知识，增强动物伦理学的概念。以规范动物实验、推动医学科学发展起到积极作用，同时也为加快动物伦理学在国内的发展和立法进程创造必要的条件。

2 外科手术学基础教学中动物伦理学教育的基本内容

既然动物伦理学教学的内容贯穿动物外科教学全过程，那么在这样的教学中，我们应该以什么作为动物伦理学教育的基本内容呢？这就是牵涉到动物伦理学的几个基本原则。

科学实验原理篇5

1.1原电池

在高中阶段对电池的研究是化学和物理科目的相同研究项目，其中化学科目的主要研究内容是：电极反应、溶液中粒子的定向位移、溶液成分变化、电子流向、电流方向。物理科目对电池的研究主要集中在：电流、电阻、电量、电功、输出电压等。

1.2原子结构与核反应问题

原子是高中化学和物理科目都有深入研究的对象，在具体的学习实践中基本上可以认为两门科目对原子组成的认识是相同的，只不过物理科目中的原子结构模型更加侧重于放射性、核反应类型并有一个特殊的波尔理论。在相对原子质量、元素的原子量、同位素问题上，化学科目的主要内容是对其含义的解释，要求学生能够掌握原子质量的定义，并能够在此基础上进行计算。在物理课程中对原子质量、元素的原子量和同位素问题的学习要求主要有，了解其基本的概念、知道同位素核反应性质的不同、同位素示踪的运用。

1.3热力学问题

热力问题在高中化学和物理科目中都占有很大的内容份额，其中化学科目中涉及的热力学问题主要有气体摩尔体积、阿伏伽德罗定律、反应热、燃烧热和生成热等。在物理科目中的热力学问题知识主要涉及到分子运动论、理想气体状态方程、热力学第一定律等还包括有分子运动论中的分子间距问题；气体化学反应与环境压强和温度之间的关系；超导材料等化学实验活动中客观实在的化学实验现象都与物理知识脱不开关系。

2化学变化中的外在物理表现

2.1物质颜色的变化

在化学实验活动中化学实验的很多活动都是根据反应物的物理现象来进行判断的，其中典型例如在苯酚溶液中加入浓溴水，会有白色的沉淀物生成，经过充分的震荡之后白色沉淀就会消失。在实验的第一阶段有白色的沉淀物生成说明苯酚与浓溴水发生了反应。在实验的第二阶段经过震荡程序之后产生的白色沉淀物——三溴苯酚与过量的苯酚产生了溶解反应，溶解于苯酚溶液之中，在这一化学实验中实验物质的反应与否通过物理知识反映出来。其后白色沉淀物的消失又证明了溶解反应的存在。在对化学物质的酸碱性进行鉴别的时候，主要是通过化学物质在酸碱指示剂中显示出的颜色来反应。

2.2物质状态的变化

在化学实验中化学反应往往会伴随着气体或者沉淀物的生成，具体而言也就是说在化学实验过程中，伴随着实验的进行，实验物质的状态会发生变化，在石灰融水实验中，向澄清的石灰水中吹入CO2气体，澄清的石灰水中首先生成白色沉淀，继续吹入CO2，白色沉淀消失，溶液又变得澄清。在这一过程中化学实验的实验进程和试验现象都是以物理知识的形式呈现的。反应的方程式为Ca（OH）2+CO2→CaCO3↓+H2OCaCO3+H2O+CO2→Ca(HCO3)2

2.3反应能量的变化

在化学反应活动中，往往会伴随有一些典型的物理现象，其中包括有吸热、放热、发光等，在高中化学实验活动中很多趣味实验都是依据这一原理设计的，其中典型的是彩色烟火实验，用4gKCIO3、4gC12H22O11和2gSr（NO3）2就可以制作出红色的烟火，用6gKCIO3、1.5g明矾、1.5gK2CO3就可以制作紫色烟火，在实验活动中加入不同的金属，在其燃烧过程中就会产生不同的烟火特征。红色烟火的反应方程式为2KCIO3→2KCI+3O2↑+热量C12H22O11+12O2→12CO2+11H2O+热量4Sr（NO3）2→4SrO+8NO2↑+2O2↑+热量

3在化学实验教学中凸显物理知识的途径

3.1在化学实验活动中渗透物理知识

随着新课程标准的推广普及，在现代的高中教学活动中，学科之间的壁垒已经被打破，学科和学科之间融合的趋势已经逐渐明朗，在化学实验活动中化学知识与物理知识的融合已经成为一个必然的趋势。物理知识在化学实验中的应用已经形成一种广泛而深入的形态，在化学实验中用液面差法来检查化学实验容器的气密性、用杠杆原理来解释天平的使用原理，这些都是在化学实验活动中的物理知识应用，由此可见物理知识在化学实验活动中的应用已经占据了较为重要的位置。鉴于在高中阶段学习活动中化学实验活动与物理知识的高度相关性，在学习活动中可以将物理知识渗透在化学实验活动中来进行学习。新版本教材上的内容规定了相应的化学和物理学科应该完成的基本学习任务，并不是要求学生在学习活动中教条的严格按照教材的内容和形式来进行学习，所以在学习活动中可以将物理学科的知识与化学学科的实验活动结合起来进行综合性学习。从化学和物理学科的本质来说，物理学科是化学学科的基础，物理知识为化学实验活动开展和顺利进行提供了必要的物质条件和理论基础，很难想象如果实验者不了解大气压强和连通器原理如何应用化学实验设备进行化学实验。

3.2进行跨学科的迁移训练，培养迁移能力

物理知识在化学实验活动中的应用有两个必要的条件，其中之一是对化学知识和物理知识的足够了解，第二点也是关键的一点是化学实验活动的操作者要有较强的知识迁移能力，才能够在充分化学知识和物理知识的支持之下，对物质知识进行迁移应用。能够根据化学实验的特点从已有的物理知识体系中选择合适的物理知识点结合应用到化学实验中去，只有这两点都充分的实现才能保证物理知识在化学实验中的应用效果。所以在日常的化学、物理知识学习活动中，要注意对化学、物理知识相关性的梳理，同时注意对自身知识迁移能力的培养。化学、物理知识的相关性的梳理，能够为我们提供知识迁移的基础，具体而言在化学实验活动中物理知识的应用，一定程度上依赖于学生的主观能动性，只有学生主体本身积累了一定程度的化学和物理知识以及其间的相关性知识，在具体的化学实验活动中才能关联出相应的物理知识，实现物理知识在化学实验活动中的应用。

4结语

科学实验原理篇6

P键词 实验室 绩效评估体系 原则 构成

中图分类号：G642 文献标识码：A

实验室建设的绩效评价体系是开展实验室建设的重要依据，科学、合理的评估体系可推进实验室科学合理使用，提高实验室建设的军事效应和经济效应。

1制定实验室绩效评价体系的基本原则

针对目前实验室绩效评估体系存在的问题，设计、制定科学、合理、可操作性强的实验室绩效评价体系应坚持一下基本原则：

（1）简明科学性原则。指标的选择必须以科学性为原则，能客观真实地反映实验室建设的方方面面。同时，每个领域可供选择的指标很多，但关键是要选取具有高度代表性的指标，指标不要过多过细也不能过少。

（2）系统性原则。各选取指标彼此之间要有一定的逻辑关系，互相补充，能够从不同的方面来评价反映出实验室建设各系统的主要特征和状态，而且还要反映各系统之间的内在联系。评价体系要抓住实验室的共性部分，又要突出特色。

（3）科学性原则。考核评价指标要有科学性，计算方法要符合实际劳动付出，考核程序应简单易行，尺度把握适当，制定的考核评价指标体系要系统、全面、合理，有通用性。指标体系的结构设计要规范化、标准化，要易填报和审核，并便于统计分析。

（4）指导性原则。绩效评价的目的不在于评估本身，而是通过指标体系的评价来促进实验建设，促进实验室绩效的不断提高。

2实验室建设绩效评估体系的构成

评价体系应包含队伍建设与人才培养、实验室建设与管理、研究水平与科技创新能力、实验教学能力、开放交流与运行管理5个结构变量。

（1）科技研究水平与科技创新能力。科技研究水平是指实验室具备较强的承担省级、空军级以上重大科研任务的水平。科技创新能力是衡量一个实验室创新能力最重要的指标，可从实验室最终的创新成果、产出高水平科技成果来衡量。与此同时，实验室要建立创新机制，不断提升创新能力。

（2）队伍建设与人才培养实验室的建设。需要以人才队伍建设为基础。没有一支优秀的科研人才队伍，硬件再好的实验室也难以承担重大科研任务，无法生产优秀的科研成果。实验室应积极引进和聘请国内外高级研究人才，特别是吸引优秀的青年专家参与研究开发工作，提供必需的工作环境和后勤保障。这方面的指标包括专业学术带头人、优秀青年人才、高级职称人员等指标。

（3）实验室建设与管理。实验室的建设与管理是实验室建设的重要组成部分，直接影响到一个学校的教学水平和科研水平，实验室应统筹仪器设备的使用和管理，保障科研仪器的高效运转和开放共享，提高设备利用率。它包括仪器设备、实验设施及环境、仪器设备管理、仪器设备完好率、制度管理及安全卫生等方面。

（4）实验室教学。实验室的首要任务是承担科研任务，除此之外，实验室还要承担各种各样的实验教学工作，通过教学任务，将科技创新成果和科研过程融人到教学环节，提高学生的科研动手能力，激发学生的科研兴趣，为社会培养高素质人才多做贡献。

（5）实验室开放交流与运行管理。开放交流反映了实验室对外交流与合作的开放程度。这方面可以通过设置开放课题，对外开展各种技术和人才培训，开展国际国内合作与学术交流等，举办科普交流和宣传活动，开放共享大型科学仪器设施，提高实验室开放运行管理水平。

3结语

实验室建设绩效评估体系是实验室建设中的重要工作，如何合理科学地建立绩效评估体系是关系到实验室建设成功的关键。

参考文献

[1] 李五一，滕向荣，冯建跃.强化高校实验室安全与环保管理建设教学科研保障体系[J].实验技术与管理，2007，24（9）：1-3.

[2] 赵永俭，汪春华，朱西桂.论高校实验室建设与管理[J].实验室研究与探索，2003，22（3）：105-106+112.

[3] 殷曦敏.专业实验室建设的思考与实践[J].实验室研究与探索，2006，25（6）：1153-1156.

科学实验原理篇7

【关键词】生物学高考 实验教学 复习策略

【中图分类号】G424 【文献标识码】A 【文章编号】1006-5962（2013）03（b）-0179-01

由于生物学是一门以实验为基础的学科，其中的概念、原理和规律大多数是通过实验推导和论证的。因此，生物实验成为历年高考的重头戏，也就不足为奇。2009-2012年实验试题立足于教材，实验情境在教材中能找到原型，但又不是教材内容的简单重复，突出对教材内容的加工与提升，注重考查学生对所学知识的迁移能力及结果处理与分析、判断和推理能力。目前高中学生的实验能力距离高考要求仍有一定的差距。因此在高三教学中如何有效的实验复习已经成为高中生物学教师的重要任务之一。

1 重视课本实验。挖掘实验内容

近几年高考实际上为素质教育指明了方向，理综生物实验考查突出对教材内容的加工与提升，注重考查考生对所学知识的迁移能力。所以倡导生物教师要高度重视《考试说明》“生物知识内容表”所列的生物实验，挖掘教材实验素材，加强课本基本实验的变式教学，使学生真正理解课本中实验的原理和方法。

1.1挖掘教材中隐藏的实验内容，培养学生科学思维能力

生物学教材中的不少内容是通过实验来介绍生物学知识的，如细胞膜的流动镶嵌模型的探究、酶的发现、光合作用的研究、DNA半保留复制的证据等等。这些实验内容，可以通过对教材的处理，进行深度挖掘，发展学生的实验分析能力和实验思想，培养学生的科学思维能力。

例如，在DNA半保留复制的证据教学过程中，不是立即呈现科学家的实验结论，而是由学生讨论DAN复制有几种可能，学生讨论出两种DNA复制的方式，半保留复制和全保留复制。再由学生讨论如何设计实验来探究DAN的复制方式。在本节课的教学实践中我没有给学生直接呈现科学家们的思维过程和实验方法，而是给学生留出充分的思考想象时间，让他们的思维随前人一起参于到探索过程中，从而使他们更深切地体会到科学家们富有创意的思维过程和巧妙的工作方法，并从中感悟探索的艰辛和乐趣。在探索过程中同时要帮助学生从中总结生物学研究的一些规律性的方法。

1.2验证性实验变式为探究性实验，培养学生浓厚的兴趣

美国当代认知心理学家布鲁纳主要成就之一就是反对视人为知觉、概念的获得、推理等方面的消极感受体。所以生物学实验教学应对课本实验适当加以拓展，将验证性实验变式为探究性实验，发挥实验探究性，以便于学生掌握和发现科学的新概念，培养科学探究能力。

例如，“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”可改成“探究植物细胞的吸水和失水”。教师为学生准备分析材料（白菜、蔗糖溶液、蒸馏水等），引导学生大胆提出探究的问题，小组讨论后确定有价值的探究问题，从而小组共同制定实验方案。

在这个实验中所用的溶液是0.3g/mL的蔗糖溶液。针对这个实验，我们还可以提出蔗糖溶液的浓度为什么是0.3g/mL呢？能否用其它浓度的蔗糖溶液代替呢？这个问题，萌发了我们进一步探究质壁分离和复原最佳浓度选取的想法。教师还可以提出“能否用其它浓度的蔗糖溶液代替0.3g/mL的蔗糖溶液？”等一系列问题。

从案例中我们发现，探究性实验教学使学生成为知识的探索者，而不是消极的接受者，充分体现了学生是学习的主体，同时有利于开发学生的智力和培养实验、观察、思维能力。

1.3精选个案实验，培养学生应用实验理论设计实验的能力

通过选择课本中典型的实验，使学生掌握一些基本的生物学实验理论知识，例如关于变量的控制、实验设计的基本方法与步骤、科学探究的一般步骤等等，帮助学生形成科学的实验思想，从而提高高考中的实验解题能力。如在“酶的催化效率”实验教学中，指导学生对实验原理、操作步骤的分析，使学生形成科学、严谨的实验设计思想。通过比较实验组和对照组在实验过程中的重要作用，学会运用实验设计对照原则――设立对照组；通过实验内容的分析，使学生掌握实验设计单因子变量原则――设立单一变量。从而使学生了解实验设计的基本方法和步骤，以逐步提高学生的实验设计能力。

2 掌握实验设计思路和原则，以不变应万变

加强中学生实验能力培养，既要重视分析推导能力，也要重视实验设计能力。实验设计具有综合性、灵活性和创造性。它一般要求考生根据给定的问题和条件设计实验方案，选择使用材料用具，预测分析实验结果。学生只有在掌握了实验设计思路和原则的基础上应用，才能以不变应万变，立于不败之地。

科学实验原理篇8

1.社区干预试验中的伦理学问题

社区干预试验是一种在社区范围基础上加人干预措施的试验，它以人群作为整体进行实验观察，常用于评价某种预防措施或方法的效果。

1.1 知情同意原则知情同意原则是医学伦理学的基本原则之一。干预措施实施之前必须向被干预的人群充分阐明研究的目的、方法、步骤以及干预可能产生的结果，使其对干预措施有清楚的了解和认识，以取得他们的支持和配合，激发他们的自愿参与意识，获得较好的干预效果。绝不能强人所难，任何强加于研究对象而又不告知其试验的事实及可能结果，甚至采取欺骗和隐瞒的手段来达到研究目的的做法都违背了知情同意原则，是一种不道德的行为。

1.2 有利与无伤原则干预措施对被干预人群应该是有利的，应尽量避免干预措施给人群带来有害的影响。这就要求干预措施必须在科学依据的指导下进行，应该有足够的理论或实践依据表明干预措施对人群是有益的，并以科学的、周密的和可靠的研究设计为前提。当然，任何诊疗手段或措施都有可能对研究对象产生不同程度的损伤。因此，这里的有利与无伤原则实际上是要寻求一种最优化原则，即以最小的损伤为代价获取最大的收益。所以，对于干预措施的利弊应有足够的估计并提出有效的预防弊端的方法，如果某项干预措施的有利作用与伤害作用均衡或难以确定其利弊关系时，则应该谨慎从事。总之要做到干预措施的安全和有效性。

1.3公正与公益原则社区干预试验涉及的人群广泛而复杂，社区中的每个对象都应该有同等的接受或拒绝干预的权力，而不应该以研究者的主观意愿决定干预措施的实施对象。此外，干预措施应遵循公益原则，实验后的结果应使公众普遍受益，即应该一切从人群的健康和利益出发，从当前的卫生资源及存在的重大卫生问题出发，努力追求最好的社会效益和最大的经济效益。

2.临床试验中的伦理学问题

临床试验是以病人作为研究对象的试验，属于流行病学实验的范畴，其目的是检验和评价某种药物或治疗方法的治疗效果，事实上就是一种涉及人体的试验。因此，极有可能存在一般人体实验所具有的某些伦理学问题。1964年第18届世界医学大会上通过的《赫尔辛基宣言》阐述了在人体实验中应遵守的道德准则，对医务卫生工作者从事包括以人体作为试验对象的生物医学研究起到了指导作用。

2.1知情同意原则知情同意是人体实验中受试者的一项最基本的权利。《赫尔辛基宣言》指出除非受试者已被说服同意参加，对在实验工作进行过程中所遇风险或出现偶然性事故是可预报的情况有所了解。否则，参加这项研究计划的医药卫生工作者就应弃权。”这就要求实验前使受试者清楚地了解试验目的、方法、过程及试验中可能遇到的危险或后果，甚至包括试验所致损害的赔偿及其治疗方法，并签订受试者知情同意书。如果受试者因年幼或病情严重而没有能力签订同意书可由其监护人或人代签。即使如此，受试者仍拥有中途退出试验的权力，而不应因此影响其原来的治疗措施的执行。

2.2 有利无伤原则即维护受试者利益的原则。《赫尔辛基宣言》指出科学研究的正义性服从于他或她的完整，这个原则必须永远受到重视。”研究者所采取的试验措施必须是对受试者有利的，实验过程中要有充分的安全措施，保证受试者身体上与精神上受到的不良影响减少到最低限度。实验过程中如査明或发现研究因素有可能给受试者造成损害，则应及时停止试验。

2.3 科学性原则所谓科学性原则是指试验前应该进行严密的实验设计，符合普遍认可的科学原理，并以充分的科学的动物实验结果作为依据，同时对受试者要有周密的医学监护和对意外事故的应急措施。《赫尔辛基宣言》明确规定包括以人作为受实验者的生物医学科学研究工作，必须符合普遍认可的科学原理，应该建立在足以胜任地履行实验室任务和动物实验的基础上；并且，对于有关的科学文献，要有详尽的了解。”一种缺乏科学性、有效性和可行性的临床试验无异于随意将人体当作实验品的非人道行为；同样，未经严格动物实验就直接实施临床试验更是一种对研究对象极不负责任的不道德行为。况且，由于人体与动物之间不可避免地存在种属差异，一种新的药物虽然已经过多次动物实验，仍有可能在人体试验中产生不同的作用。倘若不经过小范围的临床试验，而贸然将其直接广泛地应用于临床，势必给人类带来极大的损失和严重的灾难。历史上有很多这样的教训。如美国在1937年将用二甘醇配制的磺胺酏直接用于临床，结果导致353人发生急性中毒而至肾功能衰竭，其中107人死亡。另外还有大家熟知的反应停药物中毒，都是未做动物实验而产生灾难性后果的例子。此外，还有做了动物实验而未做人体实验的例子。1942年美国西部军营中由于接种黄热病疫苗而引起传染性肝炎流行，但之前已通过动物实验表明不会引起肝炎，原因是多种动物对肝炎病毒不敏感，所以未能发现问题。另外如国内曾盛行一时的“鸡血疗法”、西欧的“反应停”事件都使广大群众深受其害。因此，动物实验绝不能代替人体实验，只有经过严格的动物实验及临床试验验证确实无害而且有益于人类疾病的治疗时，才被认为可以正式推广应用。

2.4 安慰剂的使用问题在严格的临床试验设计过程中，应遵循的两个极为重要的原则是双盲法和安慰剂的使用，其目的是为了消除病人主观感知和心理作用对试验结果的影响，以客观地反映药物或治疗方法的治疗效果。

双盲法是临床评定疗效时常用的观察方法，即指受试者和观察者均不知道受试者所试何种药物。这种情形表面上似乎与知情同意原则相矛盾，但从保护病人、维护更大范围人群的根本利益上说又是不相矛盾的。另外，为了解决上述问题，有学者提出可采用1979年Zelen提出的临床分组方案，即Zelen设计。首先将合格受试者随机分为两个大组，第一大组不征求患者意见而直接给予常规疗法（A组），第二大组则征求受试者意见，让他们自己在常规疗法与新疗法两者中选择，选择用常规疗法者为B组，选择新疗法者为C组。Zelen设计既可比较新疗法（C)和常规疗法（A+B)间的差异，又可比较常规疗法A与B之间的差异，进而评价心理因素对疔效的影响，较好地解决了知情同意与双盲法之间的矛盾。

安慰剂是一种外表形态与所试药物相似，但不含药物有效成分的中性制剂。使用安慰剂对照可以保证对照组保持其固有的特征，从而清楚地看出处理因素的作用。但是，在危重病人和病情发展变化较快的患者中使用安慰剂显然存在伦理学问题。因此.安慰剂的使用应严格掌握适应症，不宜将重症、危症病人作为安慰剂对照。所研究的疾病应是目前尚无特效治疗或有明显自愈趋势，而病情又相对稳定，短时间内不治疗对预后无明显影响的疾病。凡不符合上述条件者，则不宜采用安慰剂对照。若两组的效果已达到统计学显著性意义，则可终止安慰剂的使用，当受试者的利益与科学研究发生冲突时，应以病人的健康为重。

总之，在进行临床试验时应遵循目的性、科学性、知情同意、维护病人根本利益等伦理学原则。

3.现场调査研究中的伦理学问题

流行病学以人群作为研究对象，现场调査是重要的流行病学研究方法之一，是获得准确、真实的科研资料的重要途径，是保障研究质量的重要前提。现场调查中常存在如下伦理学问题。

3.1知情同意原则在某些情况下，为了保证现场调查研究的质量，避免某些社会心理因素对被试者的干扰，以便获得真实可靠的原始资料，研究者不得不将真实的研究目的隐藏起来，这就产生了欺骗问题。研究者应当正确看待和恰当处理这种“欺骗”问题。首先，课题所研究的问题应对保护人民健康有重大意义，即具有较髙的研究价值。其次，这种“欺骗”的目的必须只是为了获得真实的资料，而不应对被调查者的身心健康产生有害的影响，并应将其他无损于资料真实性的事实尽可能告知被调查者。同时，为了避免不必要的麻烦，应尽力取得被调查者单位领导及组织的理解和积极配合，这样才能在不违背知情同意原则的情况下获得更真实可靠的研究资料。

3.2 保密原则流行病学现场调查的目的就是要尽可能详尽地获得调查对象的个人资料，这样才能保证研究结果的可靠性，这就必然涉及到被调查者的隐私问题。尤其是向被调查者询问诸如性知识、性行为等敏感问题以及个人婚姻、家庭状况等问题时，很可能由于被调査者的刻意掩饰而使研究的事实被歪曲，这就要求研究者遵守科学研究的保密原则。首先，应向被调查者充分说明研究的目的、内容和意义，使其解除不必要的思想顾虑。其次，在与被调査者交流的过程中，应持和蔼、热情、坦诚的态度，以取得其信任。同时，可采用一定的技术措施如无记名问答的形式，并向被调査者言明将对其姓名及个人身份进行保密。这样既避免了对隐私的侵犯，又保证了所获信息的可靠性。

4.队列研究中的伦理学问题

队列研究将特定人群分为暴露与非暴露于某因素两组，追踪观察一段时间，比较两组人群中某病的发病率或死亡率的差异，以检验暴露因素与疾病之间的因果联系。显而易见，队列研究所选择的起始人群并未患所研究的疾病，若研究肆意或强行将研究人群暴露于某病的可疑病因来研究疾病的病因学则是极不道德的。因为大多数暴露因素都具有一定的危害性，这就违背了有利与无伤原则。而在现实生活中，有时候人们已不自觉地暴露于许多潜在的危险因素之中，如吸烟、饮酒和职业接触等。前苏联核能废料泄露后附近的居民即可能暴露于相应的危险因素，通过队列研究即可达到探寻这些危险因素的有害作用的目的。因此，在进行队列研究时，暴露的分配与确定应遵循相应的道德准则，绝不能为了达到研究目的而人为地使研究人群暴露于危险因素之中。

科学实验原理篇9

1　对物理学的文化意义的认识

物理学是一种知识体系，更是一种文化体系，物理文化“是古代哲学家、近现代物理学家和物理工作者，历经数千年逐步创造的物理知识体系、观念形态、价值标准及约定俗成的工作方法的总和，”物理文化跟人类的其他文化一样，可以“分为器物、制度、观念三个层次，”物理文化的器物部分是物理学发展的物质基础，包括观察和测量器具、相关的实验设备等，物理文化的制度部分包括从事物理学活动的各种建制，主要有研究机构、学术团体、出版部门、法规章程等，物理文化的观念层次，是物理文化的内核，包括物理学知识、物理学思想、物理学的方法以及所蕴含的科学精神等。

物理学是一种生动和重要的人类文化活动，德国哲学家恩斯特·卡西尔指出：“科学是人类智力发展中的最后一步，并且可以被看成是人类文化最高最独特的成就，”物理学具有鲜明的文化品格，因此，物理文化本身就是一种教育力量，物理教学要注重对学生物理文化的熏陶，促进学生掌握科学的方法论、建立科学的价值观。

2　原子和原子核的内容概述

人教版高中新课标物理教科书，为了突出人类对原子内部结构的逐步深入地认识过程，将原子结构和原子核的内容分编为两章，其内容包括：电子的发现；原子的核式结构模型；氢原子光谱；玻尔的原子模型；原子核的组成；放射性元素的衰变；探测射线的方法；放射性的应用与防护；核力与结合能；重核的裂变；核聚变；粒子和宇宙等内容，课程标准要求学生在“学习中，注意体会其中的科学方法、科学思想，感受科学的和谐美。”

3　文化视野下原子物理的教学策略

爱因斯坦曾指出，教科书中的科学结论“几乎总是以完成的形式出现在读者面前，读者体会不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程，也很难达到清楚地理解全部情况，”为了让学生感受物理文化的精神和智慧，笔者将“原子和原子核”这部分内容，放在20世纪初到21世纪初这一跨度为100年的背景上进行审视，把教学活动转变为历史上文化创造者与今天学习者之间的对话活动，与此同时，还将其视为一个开放性的系统，在不变更其主体结构的前提下，教学活动中，渗透“科学、技术与社会”的思想，突显这部分内容在方法论上的价值，对“原子和原子核”的教学笔者主要从以下三个方面展开。

3.1强化基础，将凝固的文化激活，引领学生进行探究性学习

“强化基础”是指对重要的基础知识的阐述力求准确清楚、层次分明、严谨扎实，以充分体现高中物理课程的基础性，“将凝固的文化激活”是指让学生置身于历史背景下，经历一次次的“发现”之旅，通过前人的探究活动学习科学探究。

下面以“玻尔的原子模型”教学片断为例，谈谈我们的做法，粒子的散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，为原子核式模型的建立奠定了基础，但是经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分裂特征，玻尔把量子概念引入原子系统，提出了三条假设，解决了卢瑟福模型的困难，把原子理论向前推进了一大步，具体教学的线索如下：

为了消除学生的神秘感，教学过程中，笔者强调玻尔原子理论的三个假设，并不只是源自玻尔的灵感进发，而是在玻尔的信念、实验、思考的共同作用下结出的智慧之花，首先，玻尔作为卢瑟福的学生，1912年3月到6月，他曾在卢瑟福的实验室工作过4个月，并参加了粒子散射的实验工作，对卢瑟福的核式结构模型的正确性坚信不疑，其次，1900年，普朗克提出的量子论，1905年，爱因斯坦利用光子说解释光电效应现象，也给玻尔以启迪，第三，1913年2月，哥本哈根大学的H·M·汉森提示玻尔，要注意光谱的实验数据和巴耳末的氢谱线的经验公式，巴耳末公式独特的级差结构，使玻尔茅塞顿开，原子结构的图景一下子清晰地呈现在玻尔的脑海中，这个被称为“二月转变”的事件，使玻尔很快整合了卢瑟福、普朗克、爱因斯坦的思想，写出了被后人称为“伟大的三部曲”的著名论文《原子结构和分子构造》，爱因斯坦为此给予玻尔高度评价，他写道：“当后代人来写我们这个时代在物理学中所取得的进步的历史时，必然会把我们关于原子性质的知识所取得的一个最重要的进展同尼尔斯·玻尔的名字联系在一起。”

经过这样的处理，教材静态的文本就成了活的载体，这时展示在学生面前的物理学“不是一般定律汇编，也不是一本把各种互不相关的论据集合在一起的总目录，它是用来自由地发明观念和概念的人类智力的创造物。”

3.2渗透方法，让学生了解科学源流，在追溯科学嬗变的历史轨迹中，理解科学方法

“渗透方法”是指在展现具体的物理知识的过程中，贯穿着物理研究方法、思维方法这条暗线，“把科学过程和思维方法，引入物理教学，不仅能使学生有身临其境之感，而且能领略前辈大师的研究方法、物理思想及科学精神。”

人们对原子和原子核的研究，为我们展示了一条非常清晰的科学研究的途径：实验(事实)——理论假设——实验(提供新的事实)——修正理论(甚至建立新的假设)，人们在不断修正错误的过程中逼近事物的本质，获得真理性的认识。

1895年发现X射线，1896年发现天然放射性现象，1897年发现电子，连续出现的三大发现在科学界和哲学界产生的影响是十分巨大的，给整个物理学界带来了困惑和论争，法国著名物理学家彭加勒、路·乌尔维格、意大利的奥·利希、奥地利的马赫，甚至革命导师列宁也加入了这场讨论，马赫将这称作为“原理的普遍毁灭”(原子的不可分割、不变性被打破了，物质不灭和能量守恒的规律受到新的检验等等)，唯心论者认为“原子非物质化，物质消失了”，我们用今天眼光审视这段历史，不难发现，物理学此时显然“进入一个浓雾密布，但已透过微光的领域，而且有幸展望令人激动的新远景”，物理学确实在这些发现后达到了一个新的高度。

人类在认识微观世界的进程中，实验仍然是探索的基础，在对“原子和原子核”探索中就有卢瑟福粒子散射实验、查德威克发现中子的实验、哈恩的裂变实验、费米建立第一个核反应堆……，但是，如果只是实验而缺少思考，实验就没有方向，物理学就不可能有今天的辉煌成就，教学活动中，我们不仅要让学生知道科学家做了什么实验，观察到什么现象，更要突出科学家据此进行的富于想像力的猜想以及大胆的理论构建过程，卢瑟福发现质子后，人们明确了质子是原

子核的组成部分，但是实验数据表明，绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子质量与电荷量之比，据此，卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着中子，查德威克在此思想指导下发现了中子，类似的案例还有很多，我们要有意识地加以展示，让学生感悟到科学家为什么要这样去做、为什么会这样去做。

人们认识原子的历程中方法论的因素非常丰富，科学理论的发展并不是新理论毁灭了旧理论的成果，而是新理论既指出了旧理论的优点也指出它的局限性，从而使我们对物质运动规律的认识提高到更高的理论高度，比如，卢瑟福的原子核式结构模型可以很好地解释粒子散射实验，但是无法解释原子的稳定性和原子的分立光谱，玻尔的原子模型，就保留了它的合理内容，即有原子核存在，而摈弃了其他不合理的内容，所以说，玻尔的原子理论和卢瑟福的核式结构模型之间有一种继承和发展的关系，不仅原子和原子核理论如此，任何物理学的变化，无论看起来有怎样的革命性，则都是如此。

若想预见科学的未来，正确的方法是研究它的历史和现状，《美国国家科学教育标准》指出，“历史实例的介绍可以帮助学生看到，科学事业是富有哲理的，是社会性的活动，是充满人性的，”科学活动的成果无论是多么抽象，它的起源和发展的本质却是人性的，是人的满怀激情的活动。

3.3拓宽视野，让学生品味科学成就，体验科学家的心路历程，把握科学精神的精髓

“拓宽视野”主要是拓宽知识面，一方面力图反映一些当代粒子理论的新成果、新应用，另一方面展示新理论建立过程中科学家的心路历程，让学生体验科学家探索未知的信心、勇气及抉择。

教学中，安排一些中学生能够接受又符合课程标准要求的新内容、新知识，如，四种基本相互作用、夸克模型、磁约束和惯性约束、恒星和宇宙的演化以及微观世界规律的统计性等，在“放射性元素的衰变”中，渗透夏商周断代工程和碳14测年技术在其中的重要作用，“重核的裂变”中，介绍当前朝鲜、伊朗核问题的相关资料，引导学生向窗外的世界望一望，不仅可以使高中物理教学呈现当代色彩，更重要的意义在于学生科学素质的培养。

教学中渗透一些相关理论建立过程中科学家的心路历程，有助于培养学生对科学的正确认识，有助于学生理性怀疑意识的建立和批判精神的形成。

1909年，卢瑟福在做a粒子散射实验时，发现大约有八千分之一的a粒子发生超过90°的大角度散射，卢瑟福后来提起这件事时曾说：“这是我一生中最不可思议的事件，这就像您对着卷烟纸射出一颗15英寸的炮弹，却被反弹回来的炮弹击中一样地不可思议，”这促使卢瑟福去思考他的老师J·J·汤姆生原子模型的正确与否这一问题，本来，汤姆生为β散射建立一个多次碰撞的理论，可以解释大角度散射，但用到a粒子，由于a粒子比电子质量大太多，故两者多次碰撞几率趋于零，而实验结果却是八千分之一，这是一个极大的矛盾，一边是恩师的理论，一边是千真万确的实验结果，卢瑟福陷入了极其矛盾的境地，经过长时间思考，1910年底，卢瑟福终于作出决断，放弃汤姆生模型，承认原子有核，建立原子核式结构模型，为原子物理和核物理的发展奠定了最主要的基础。

科学实验原理篇10

【关键词】高中生 实验教学 引导探究

【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）12-0195-01

生物学是一门实验性学科，它比其它学科更易触及学生的科学思维及探究能力。生物实验中解决问题的基本技能、基本方法和基础理论直接或间接源于教材，通过生物实验，既能培养学生解决问题的能力、方法和思维，还能让学生在问题解决过程中主动获取知识。对学生而言，实验过程中问题的解决不仅是一个知识输出的再现过程，更是一个知识信息重组和整合的获得性过程。根据新大纲规定的能力目标和态度观念目标，生物新教材教学内容中增加了实验的数量和类型。通过这些活动，期望学生能参与完整的探究过程，形成基本科学探究能力。我们在生物实验中如何引导学生在科学探究方面不断实践和思考，开发科学探究实验项目，适应学生的心理需要有效地刺激学生的学习动机，激发学习兴趣，让学生自主地参与观察生命现象，探索生命本质，从而获得生物学知识，培养学生对生命科学的探究能力和对生物世界的积极探究态度。

一、从实验原理出发，引导自主探究

“细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验原理是：一个成熟的植物细胞，放在一定浓度的溶液中，就可构成一个渗透系统，从而可以发生渗透现象。通过对实验原理的分析，我们从渗透系统建立的条件上思考，设计实验，自主探究。

对外界溶液的改变：要求学生利用此实验原理，对现有的3种不同浓度的溶液进行排序。学生使用的方法是多种多样的：有每种溶液各制一张装片，比较细胞的质壁分离的数量与程度的；有通过引流方法，观察细胞有无质壁分离或质壁分离复原现象的；我们从中可以看出学生主动研究的精神。课堂小结时请学生分析自己实验成功与失败的原因。

对内部溶液的改变：要求学生测定某植物细胞的细胞液浓度。这一问题提出后，学生设计的方法必然涉及利用已知浓度的外界溶液，通过观察植物细胞的质壁分离的程序来估测细胞液的浓度。在实践过程中，学生提出了两种外界溶液的配制方法，即配制具有一定浓度梯度的溶液或先配制一个较高浓度的溶液和较低浓度的溶液，观察细胞质壁分离的情况，然后用取中值的方法逐步测定细胞液浓度。虽然，实验中某些步骤不断重复，可以说有点“枯燥”，并且最后得到的结果又是一个近似值，但学生从中体会到实验设计的严密性以及科学研究需要的耐心。

生物实验原理是生物学知识高度的概括和应用，是实验设计的核心。我们可以引导学生从教材知识点和实验原理出发，大胆猜想，多观察、多参与、多动手，鼓励学生从课堂探究延续到课外课题研究，通过理论联系实际，深化课本知识的理解；学生通过自主实验探究不仅学习更加主动，而且获得了科学探究的方法，体验实验成功的乐趣，更深入的认识科学的本质特点，加深对生物学知识的理解，培养了学生科学探究的能力。

二、从实验困难出发，引导解决探究

三、从实验过程出发，引导改进探究

现行高中生物新教材内容及编排上作了较大调整，尤其增加了多个实验。这些实验方案是否都合理，我们可以引导学生从实验过程（步骤）出发，通过头脑风暴法，拉网式改进实验过程。如实验中材料的选取关系到实验成败，对于实验材料的挑选我们可设计成实验探究活动，还可从观察时间及材料处理和材料观察部位的选择方面探究；并鼓励学生在实验过程中使用不同方法，通过对比实验来研究哪种方法能达到最佳的实验效果。

“叶绿体中色素的提取和分离”实验改进尝试：

以上改进后的实验优点显而易见，既减少了有毒物质对学生的毒害，保护了师生身心健康，也缩短了实验时间（省去用铅笔画线和吹干滤液线的过程，收取色素液用纱布挤捏，易收集到滤液，时间又快），并且实验取材方便，而色素带齐全清晰明显，极大提高了学生的实验兴趣。在实验改进中探究，学生探究目标明确，学生积极性与主动性得到充分体现，相互之间主动交流实验的结果与体会。同时，教师根据学生的实验对比结果，对实验的方法进行了一定的改进，学生的研究直接参与教学的研究，这对参与实验的学生是一种激励，反过来可以成为他们进一步学习的动力。

四、从实验结果出发，引导深化探究

综上案例分析，生物实验中引导学生科学探究是在学生熟悉生物实验的基础上，在理解实验原理的前提下，遵循基本的实验操作程序，通过生物实验的改进和深化，组织学生课内外探究学习；引导学生探究辅导中可以为学生提供多种可供选择的方案，也可以让学生自己提出探究的课题，自己设计和进行实验寻找答案，寻求最佳的实验方法，或证明某些观点或探求某些结论。

实践表明，学生探究精神的培养是引导学生科学探究的前提和基础。因此，生物课堂教学中要求教师和学生把学科课程研究化，即用质疑和研究的习惯对原有的学科课程中的内容进行恰当的处理，变被动接受式学习为主动探究式学习，创设有效的探究活动载体，训练学生的创新思维，培养学生自主探究的学习习惯和解决问题的能力。这也是青少年科技教育的根本点和出发点。

参考文献：