科学实验设计十篇

科学实验设计篇1

实验设计时要充分考虑学生主体地位和认知特点，在探究过程中使学生能够通过自己的亲身体验，获得正确的实验结论，从而达到认识自然现象、感知科学魅力的目的。低年级的学生由于年龄特点，注意力分散，感知外部世界往往从自身兴趣出发，很难与实验目的相符合。所以在设计实验时要采取机动多变的方式，充分调动感官，有意识地引导直接观察。如:冀教版科学《根与茎》的实验设计，教师可通过提供具有代表性的实验材料──植物的根和茎，让学生观察、比较，最终归纳总结出植物的根、茎的相关特点。教师针对中高年级学生设计实验时，要根据其已经具备了动手实验的能力，以一种引导激励的方式让学生自主参与、动手动脑，通过相互合作，设计实验，验证猜想。如设计《认识浮力》的实验时，通过小组合作，亲自动手将各种不同类型的实验材料放入水中观察现象，亲身体验，直观感受，从而得出结论。之后拓展启发学生思考如何利用手中条件，改变物体在水中的沉浮。这样设计满足了学生强烈的求知欲，可达到事半功倍的效果。

二、激发探究兴趣，巧妙设计实验

兴趣是开启智慧的钥匙，小学生好奇心特别强，极易对陌生的领域产生兴趣。虽然小学生的知识单一、经验欠缺，对一些事物和现象没有具体的感知，但却有着强烈的求知欲望。作为小学科学教师要充分利用这点，精心做好准备，巧妙设计实验，激发学生的实验兴趣。创设探究情境要根据小学生的身心特点和认知规律，帮助他们建立一个有利于探究学习的环境和局面，使他们在良好的认知心理作用下产生对科学探究的需要，激发起实验探究的热情，调动起参与实验的兴趣。如在设计《空气占据空间》实验时，把一团纸巾塞到玻璃杯底，然后将杯子竖直倒扣入水中。让学生猜想，纸巾会被水浸湿吗?试着说出其中的缘由!这样的情境创设早已激起了学生的学习兴趣，而问题的提出立刻会使学生产生探究的欲望。

三、培养操作习惯，规范设计实验

科学是以实验为基础的学科。实验教学特别注重细节规范和操作习惯的养成，大多数科学实验的失败都是由于忽视细节导致的。所以在设计实验时，一定要把握相关实验中的规范和操作规程，从细微处入手，培养学生仔细认真的习惯。每个实验用具，都有一定的操作规范。这些规范有时确实看似“浪费”时间，对实验结果也无重大影响，但是在实际操作中却起到了非常关键的作用。例如，用温度计在测量温度变化时，教师时刻提醒学生温度计的玻璃泡不能碰到烧杯壁，读数时视线要与液柱顶端持平。而学生由于手持温度计的时间长了，手发酸，本来看又不方便，就把温度计斜靠在了烧杯里，把两只手彻底解放了出来，从而造成了读数不准。所以在实验设计时，一定要严格规范，有序示范，让学生看在眼里，学在心里，养成良好的实验习惯。

四、优化常态教学，创新设计实验

培养学生的创新精神和和实践能力是当前基础教育课程改革的目标之一，就科学课程而言，重视实验教学，充分挖掘探究实验的“创新点”，并加以精心设计是落实这一目标的有效方法。所谓“创新点”是指那些蕴涵在探究实验中，能够引发学生进行多角度全方位的思考从而得出新知识和新方法的潜在因素。首先更新实验设计的思路。设计实验时不能局限于课上，也可以在课下;可以使用实验室所配备的器材，也可以自备自制教具，甚至可以使用我们日常生活中的现有物品，利用学生身边的物品做实验。如探究溶解实验中，可以让学生自己从家里带来一些食盐、食用油、白糖，再利用教室里现有粉笔和实验室准备好的酒精。这些器材学生更熟悉，更有利于使学生明白科学就在身边，科学与生活联系非常紧密。而且通过课本上微型实验的探究，启发学生的创新能力，调动学生刚刚起步的创新意识和创新精神。其次改变实验教学的陈旧理念，注重引导学生观察实验的方法。在相关的实验设计中要充分利用自然环境，开展环境考察和课外科学实验研究活动。农村有得天独厚的自然环境，为带领学生走出教室到大自然中去进行考察活动提供了良好的场所。教师要注意充分利用这一有利条件，带领学生到大自然这个“大课堂”去上课，科学课中凡是适合在当地自然环境中教学的内容，如水域的污染和保护、植物与环境、能源矿产、岩石、土壤等等，尽可能让学生进行实地考察，直接与大自然接触，并注意把爱科学的思想教育和改变当地自然面貌结合起来，把科学课的教学和课外自然研究活动结合起来，从而使科学课取得了综合的教学效益。最后设计实验时要充分考虑实验评价，从而形成再创新能力，为制订下一个目标做好准备，这个环节是必不可少的。新的评价观点应该重视学生在实验中解决问题的能力，在实际操作时就应该努力避免死板、缺乏创造力的观点，这也是我们努力的方向之一。

科学实验设计篇2

关键词：小学科学教学；观察实验；设计依据；实践方法

在小学阶段开展科学课程是为了不断提高小学生的科学知识素养，观察和实验是小学生学习科学知识的主要方法和有效手段。但由于小学生的心智还在成长阶段，认知水平有限，认识事物一般先对事物的外部特征和一般的外部关系进行认知，因此教师要根据学生的认知特点进行科学教学。

一、小学生科学认识中观察实验的重要性

观察实验是科学活动开展的前提，首先需要对自然界中的客观事实及规律进行探索和认识，并以此作为科学探索的依据。在小学科学教学中，教师通过设计观察实验能够帮助认知水平、个体经验有限的小学生更加直观、深刻地认识和学习科学课程内容，发挥出辅助教学的作用。《小学科学课程标准》中明确指出：应注重加强与学生实际生活的联系，引导学生从日常学习、生活中通过观察总结分析各种科学现象，从而更好地理解和学习课程内容。由此可见，以课程标准为依据，将观察实验作为开展科学教学的环节之一是很好的思路与途径。小学生的逻辑思维、抽象思维及认知水平处于不断发展的阶段，同时其科学知识储备较少，所以在学习科学课程中难免会受限于个人条件存在迟滞性。因此，通过观察实验丰富学生的客观事实经验，使其能够有所准备地理解课本中的知识，更加有利于提高教学的时效性。首先，科学理论的科学性、合理性需要以观察实验所得的事实数据作为参考依据，教师围绕教学内容设计观察实验并指导学生亲身参与其中，使其获得经验性知识，并能够有效结合自身所具备的知识促进正迁移学习，不仅完善了学生原有相关的知识系统，对培养学生的科学精神也有显效，树立学生严谨、客观的科学态度，以所观察的事实检验书本知识更能加强印象，从而促进学生认知水平的发展；其次，观察实验是学生带着一定具体目标展开的活动，能够促进其观察、分析、总结及验证的逻辑思维能力的发展，在这一过程形成系统性认识，而不是片面、间接、单纯地接受经验性知识，既满足了小学生强烈的好奇心与求知欲，又适时培养了其实践能力与探究思维，有助于促进学生全面发展。

二、观察实验设计的依据和操作方法

（一）加强证实因果关系的观察实验

就一般证实因果关系的观察实验的验证方法来看，都是通过对实验中的现象与特点进行归纳与演绎而得出其内在的因果关系。在观察实验设计的过程中应用归纳法就可以掌握科学知识，使学生能够充分认识和理解科学知识，能够有效说明小学科学知识是具有很强的普遍性和共性，增加学生参与观察实验和科学教学的积极性。通过演绎法来对观察实验进行设计，学生通过在逐步的实验中对科学知识进行验证，可以有效地增强科学知识的可靠性和可行性。虽然归纳法与演绎法对于促进观察实验的设计有积极的促进作用，但二者之间还存在较大的差异。归纳法是通过学生的观察与实验实现其目标，从而对实验进行总结，并对结论进行归纳；而演绎法则是从科学教材中的结论出发，通过设计和实际观察实验来对该结论进行验证，看该结论是否合理。因此，在小学阶段的科学知识学习中，为了能够提高学习的有效性，使小学生掌握一定的科学知识，教师可以向学生传授一般性的科学理论，并能同实验结合起来设计和选用科学的实验设计案例，使小学生能够通过观察实验对科学知识产生正确的认识。但需要注意，教师在设计和践行实验时要保证实验案例的合理性和科学性。

（二）充分发挥学生的知觉特性进行科学教学的观察实验设计

在小学阶段对科学教学观察实验进行设计时，不仅要结合教材设置内容，还要遵循小学生认知外部世界的感觉与知觉上的特点与规律，使学生能够调动其感官系统进行认知与情感体验，从而实现良好的科学观察实验教学效果。所以教师在设计教学内容时要注意将学生的感官系统调动起来，使学生能够参与到教学活动中，对观察实验产生积极的兴趣与求知欲。在应用该方法对观察实验进行设计和实践时，教师要注意遵循以下原则：（1）对象放大化。小学生的认知水平有限，教师要将观察实验中的对象进行合理的放大化，尤其是要将关键特点采取放大化的处理方式，这样学生在观察实验中就可以准确地把握事物特点。（2）对象有机转化。小学生的认知水平较低，尚未培养起良好的逻辑思维能力，教师要注意将观察实验中不清晰的对象向清晰化转化，将抽象的概念用更加具象化的形象展示出来，使学生能够通过更加直观的形象获得科学认知。（3）对象之间和实验的对比。通过在观察实验设计中设计更具对比特征的实验，可以使事物的特征更加明显，学生更容易形成科学认知。

（三）加强探索因果关系的观察实验

科学研究的目的是为了发现自然中各种变化的因果关系，一般使用归纳法。在小学阶段的科学教学设计中，主要以归纳法为思想设置实验，发现客观的因果关系，提高学生的科学素养。根据小学阶段的科学教学特点，一般采用的方法有如下三种：（1）求异法。这种方法指的是针对某个因素的存在与否而造成特定现象的产生与消失进行观察与对比。设置观察实验时，应当在相异环境中选择差异性较大的现象进行观察。（2）求同法。这种方法指的是在相异环境中，存在共同因素的同时也存在共同的现象，就可认为此因素是这个现象存在的原因。在小学阶段的科学教学中有许多具体概念，为了发现同类事物或现象的共同因素，可采取求同法进行实验的设置，在观察、实验的过程中发现它们的共同因素。（3）共变法。这种方法指的是当某个因素的变化与否会引起特定现象的变化，就可认为这个因素与此现象之间存在因果关系。在针对小学阶段的科学教学中存在互相影响关系的概念设置观察实验时，可采取共变法。设置实验时，需要以包含特定规律的观察实例为基础，改变某个因素后研究对应的现象变化，从而发现两者之间的因果关系。归纳法中几种不同的思维模式具有着各自的特点，在设置观察实验时，应当按照科学教学的对象与目的等具体因素，选取恰当的方法。总而言之，通过对小学科学实验教学课堂的观察，可以得知开展小学实验教学课程是为了能够对其中存在的因果关系进行求证与证实。教师通过不断完善观察实验的设计与实践，对影响观察实验的设计和实践中的影响因素进行分析，并能在设计和践行观察实验活动时进行改进与干预，进而提高观察实验设计和实践的科学性与合理性，从而促进小学生主动积极地学习科学知识，促进小学生的全面发展。

参考文献

［1］孟庆伟．小学科学教学观察实验设计的依据和方法［J］．读与写（教育教学刊），2014（7）．

［2］任凤芹．有效促进学生能力发展的小学科学教学方式实验设计［J］．当代教师教育，2012（2）．

［3］周敏丽．小学科学实验教学有效性方法探微［J］．当代教育论坛（教学研究），2011（7）．

［4］岳金贵．浅谈如何搞好小学科学教学的实验设计［J］．学周刊，2015（19）．

科学实验设计篇3

培养学生能力是现代教育的主要标志和根本任务。科学成为未来世纪的中心学科，更应重视对学生能力的培养。科学实验是科学教学的主要内容，是科学老师常用的教学手段 ，也是学生学好科学的有效方法。所以，以科学实验为突破口，探索一条培养学生能力的有效途径是必要的，也是可行的。在我国，现行中学教材中的科学实验大多是照方抓药式的验证性实验，启发性、探索性不强，影响了对学生能力的培养。有些实验成功率又不高，更抑制了学生学习科学的积极性。

传统实验与设计实验

中学生所做过的绝大多数科学实验都是教材中预先设计好的实验。学生只是通过实际操作，观察一下实验现象，得出事先已确定的结论。这各实验，我们称之为传统实验。现行科学教材中安排的实验对学生形成、理解、巩固所学的科学知识有一定的作用。但由于实验安排始终处于概念理论的领队地位，仅仅作为验证科学知识的手段，而缺乏对知识信息作纵向和横向的反馈，因此有可能阻碍学生创造思维的发展，不利于能力的培养。

与传统实验相对应的是自己设计实验，这种实验只给出实验目的，由学生自己设计实验方案、选择实验器材、药品、确定实验步骤、分析实验结果。设计性实验是传统实验的延续和发展，是克服学生普遍存在的理论高分，实验低能的有效手段。实验设计是一个动手动脑、培养学生多方面能力的过程，是寻方治病的过程。在实验设计过程中常常会有出人意料的实验现象和心理感觉，学生兴趣盎然。同时也会遇到挫折和失败，这也是对学生进行挫折教育、发展学生非智力因素的一种有效手段，这也是我们现代教育中所必须的。

实验设计的定义界定和作用

实验设计是根据实验课题所提出实验目的，让学生在已有的科学知识和实验技能技巧的基础上，选择恰当的实验方案来解决问题的过程。实验设计的课题一旦提出，学生作为认识主体必定要经历思考步骤（想法）和操作步骤（做法）两个科学认识过程。即首先需要分析课题所希望得到的科学事实是什么，再依次选取欲得到这些事实应采取的正确方法，所使用的仪器设备，应控制的外界条件，对实验结果的分析评估等等，这一系列的思考步骤为认识主体指明和制定了正确的认识方向和道路，是主体顺利达到科学认识目的的主观手段和工具。而作为操作步骤则为主体提供具体的行为方法途径，是主体顺利达到科学目的的现实手段和工具。因此，实验设计这一方法的实施恰恰就是借助于问题情境下，思考步骤和操作步骤两方面的强化实践，使学生在科学知识的学习中有效地提高解决问题的能力，从而有效地落实中学科学教学大纲中所提出的“要重视能力培养和科学方法教育”的要求。

实验设计能力的培养目标

对实验原理、方法、装置的进一步完善，会提出改进意见；

对于给出的各种方案，能分析和优选出最佳实验方案； 综合运用已学过的科学基础知识和实验基本技能，根据确定的实验目的，自行设计科学实验方案，验证结论，得出规律，探索新知识，解决新问题。

实验设计推广存在的难题

1．由于仅限于现行科学教材实验进行探讨，缺乏对国内外各种有关资料的收集、验证和筛选工作，因此从培养学生素质的高度来看，尚缺乏整体研究。

2．升学率的牵制，大面积推广受阻。

3．课时安排，老师的能力及实验室的配置也存在矛盾。

尽管如此，鉴于实验设计这一教学方法对提高学生解决问题能力的实际作用，它应该是科学实验教学方法的改革方向之一。

实验设计试验的几点说明

1．在平行班中进行试验，结果是试验班与对照班相比，学生的自学能力、思维能力、观察能力、动手能力及意志品质等方面均强于对照班。中考中试验班的同学实验题失分率明显降低。

2．实验设计给学生创造了一个良好的学习氛围和最佳的学习心境，大大提高了学习效率。尤其是设计“失败实验”，经过“失败—成功”的多次反复，对学生的震撼力深刻、持久。在这一过程中，学生获得了科学知识，培养了能力，促进了身心发展，培养了良好的意志品质和实事求是、勇于探索的精神。同时使学生受到科学研究方法的训练，对他们以后的工作和学习都打下一定的基础。

科学实验设计篇4

关键词：小学科学； 实验设计； 研究

中图分类号：G623.6 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）11-083-001

小学科学实验的设计与实施实际上是小学科学正常进行的重要保障和后备力量。只有在科学实验的成功开展下，儿童才会对科学产生兴趣，从而主动的进行科学探究活动。

一、小学科学实验设计综述

1.小学科学实验设计目标

1.1传授学生科学研究方法。小学科学实验设计要求之一就是传授科学研究方法。在实际的科学实验教学过程中，教师须着重培养学生独立思维及其实验技能，使其从一开始就养成良好的实验习惯，并督促其保持下去。与此同时，在具体的实验过程中，教师须向学生详细讲解实验设备及仪器的准确操作、实验设计的方法及实验过程中的注意事项等相关知识。在实验完成之后，科学地总结并分析实验结果。如此一来，才能够保证在真正意义上启发和引导学生从直观生动的实验现象中，上升为抽象的思维理解，进而促进学生创造和创新能力的挖掘和开发。

1.2培养学生主动发现问题能力。常言道，兴趣是人生最好的导师。只有充分发掘学生对实验的兴趣，培养学生主动发现问题的能力，才能够让学生在实验过程中收获到更为印象深刻的知识。培养主动发现问题的能力，这不但能够帮助学生发挥自身的潜能，同时能够让学生在更深层次上感受到学习实质上是出自内心深处的一种自我需求，从而产生源源不断的内在学习动力。

1.3扩散学生探索创新思维。为了扩散学生探索创新思维，教师在教学活动中要通过指导学生分组实验、激发学习兴趣、启发设计实验、组织观察讨论、归纳概括总结、强化记忆、扩散思维等方式来完成学生创新思维的培养。比如为了进一步掌握一类物质的共同特征，教师可以运用投影与实物相结合的教学手段，让学生从多种物体中辨别出单一物质，既做到了新授知识与生活实践相结合，同时，也扩散了学生的思维，使学生的知识水平和认识能力得到了提高。

2.小学科学实验的具体设计

小学科学实验的具体设计基本实验、基础实验、生活实验和探究实验四种。

2.1基本实验。该类别的实验是科学实验的起步阶段，主要内容是展示小学生能够接触到的科学领域内的基本设备和仪器，通过一定的实验，要求学生能够较好地掌握基本材料、物品类别及基本仪器的操作方法。在实验结束之后，学生必须能对之前的实验目的、方法、步骤及其结论作出准确和完整的表述，记住实验过程中涉及的规范操作，最后能够对实验现象作出正确、合理的解释。

2.2基础实验。基础实验在基本实验的基础上进行，该类别实验的主要内容是引导学生对小学科学中的经典理论进行印证实验。

2.3生活实验。生活实验必须基于学生已经具备良好的基本实验和基础实验的技能掌握的基础上，具体来说，就是学生已经对实验对象的观察和研究、实验仪器的操作和使用以及实验结论的总结和概述都有了较好的提升，才能够实践生活实验。

2.4探究实验。探究实验可谓是科学实验的最高境界，同时也是科学实验的最终归宿。探究实验的主要任务便是培养学生主动发现问题的能力，观察实际生活中的环境，对生活中不明了的问题提出勇敢的猜想和假设，运用自身掌握的知识和技能，大胆地创设情境，自主设计实验方案，解释现实现象并形成具有创新性的实验结果，真正做到实践与理论的完美结合。

二、小学科学实验设计的案例分析

本文所用的是义务教育课程标准实验教科书六年级下册科学第一单元第2课――《杠杆的研究》一课时的案例，实验是加深学生杠杆知识点的理解。

1.案例

1.1实验目的。对于简单机械我们若能认识到它的规律，就能通过利用它来简化生活中的问题。通过实验，我们能够利用观察和动手操作，帮助学生更好地掌握这一课的教学重难点。

1.2教学片断

（1）创设情境，提出问题。教师无意间把笔丢到了讲台下就试着搬动讲台来找，并邀请学生来进行帮忙。在学生用尽力气还没办法的情况下提出问题：能不能利用工具来完成？用吊机吊、把桌子、用滑轮吊……（请学生出谋划策）

（2）实验步骤。①教师给学生介绍一种非常简单却能轻松完成工作的工具――杠杆。解释杠杆的含义：在一根棍子下面放一个支撑物就可以用它撬起重物，人们称这样的棍子为撬棍，科学名称即杠杆；②示范用杠杆来撬起讲台，拿起掉下去的那支笔；③出示提前制作好的图片：一个杠杆，并标出支点、用力点阻力点。并附三个部分的定义；④再出示生活中利用杠杆的工具图：压水井、跷跷板，请大家在上面画一画，标出三个点的位置。再展示给学生一些并不是利用杠杆的工具图，让学生来分辨哪些是杠杆，哪些不是杠杆？并说出自己的看法。让学生体验杠杆的组成和变化，并说出自己的看法。

（3）归纳总结。

师：大家的观察都很细心，下面我们就要进行讨论：什么是杠杆，为什么要利用杠杆？

生（回答）：依靠支撑物能够撬起重物的木棒就是杠杆，用杠杆能够省力。

师：这位同学杠杆的定义是没错的，但是同学们，用杠杆都能省力吗？

生：讨论发言。

2.分析

很显然，每个步骤环环相扣，步步深入，使得学生的认知由浅入深，由表象认识到内在掌握。在教学活动过程中，教学目标和实验设计要求是相互渗透，同时完成的，而非按照先后顺序依次完成。

实验过程都是当堂完成，整个教学活动过程中，学生手脑合作，对于素质教育的全面开展起到了很好的促进作用。

三、结语

简而言之，小学科学实验教学是科学教学的重要组成部分。作为一名科学老师，必须保持“终身学习”精神，努力提高自身的科学素养和教学水平，致力于小学科学实验教学有效性的不断提高，在真正意义上实现科学教学质量的提高，实现素质教育的贯彻和实施。

参考文献：

科学实验设计篇5

摘 要 就如何开发利用实验资源、开展小组合作实验以及利用信息技术辅助实验等，对小学科学实验教学进行探究。

关键词 小学科学；实验教学；信息技术

中图分类号：G623.6 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）11-0133-02

1 前言

科学是一门以实验为基础的学科，科学实验是科学教学的重要组成部分[1]。通过科学实验不仅可以强化学生对科学知识的理解和认知，激发学生学习科学的热情和兴趣，也是培养学生实验技能的有效途径。因此，小学科学教师必须要重视实验教学，提高小学科学教学的质量。

2 开发利用生活材料作为实验资源

为了提高小学科学实验质量，发挥科学实验教学的效能，教师要坚持“废物利用，一物多用”的原则，在立足环保、方便的情况下，使用生活中的物品来代替。教师要有发展的眼光，多思考，即便是一个矿泉水瓶、一张废纸，在创造力下也会变成实验的“材料”，从而为实验服务。这样一来，实验的效率和质量会得到大大的提升。如在大多数人眼中，一张白纸并没有什么作用，但是在实验中如果使用恰当，那么它便能发挥巨大的作用。

如在教学“声音的产生”时，就拿一张纸做文章，首先让学生思考：如何让手中的这张纸发出声响？这个问题难度并不大，学生很快就想到许多种方法，比如用力吹纸、将纸撕开、手指用力弹纸、抖动纸片等。这时首先对学生的回答给予肯定，表扬学生的聪明才智，然后又提出问题：“同学们，你们所说这些方法的共同点是什么呢？”通过思考这个问题，学生自然而然地就会得到声音产生条件。由此可见，即便是一张普普通通的白纸，只要用之恰当，也能够成为一种实验的材料，帮助学生动脑思考，获得知识，达到教学的目的。

再如简易实验中的烧杯、漏斗、量筒等仪器，潜水艇模型、闭口浮沉子、土电话等装置，都可以用废旧塑料瓶来代替，不仅可以锻炼学生亲手制作道具的实践能力，节省器材费用，而且是锻炼学生观察能力、勇于探究、提高生活实践能力的有效方法。充分利用生活中的资源，拉近与生活的距离，引导学生将眼光从课本转向生活，培养学生在遇到难题时主动与所学知识建立联系和运用所学知识解决问题的能力，活学活用，实现科学来源于生活又作用于生活的目标。

3 开展小组实验以发挥学生主体性

瑞士著名心理学家皮亚杰曾经指出：“只有儿童自我发现的东西，才能积极地被同化。”他还提出“活动法教学”，认为让幼儿在活动中学习才是儿童教育的根本[2]。为此，小学科学实验教学要注重培养学生的动手能力，鼓励学生参与各种实践活动，在学生脑海中形成他们自己的假设，并给予相应的鼓励，树立学生的自信心，让学生真正成为学习的主人。教师演示实验的过程实际上是为学生提供感性材料的过程，但是无法取代学生的自我活动，所以要让学生接触实验器材，鼓励学生自己动手创造，让学生充分感受实验的原理与目的，并按照实验规则进行操作。

小组合作实验可以很好地实现这一目标。如在做“改变浮和沉”的实验时，先把班级学生分为若干小组，每个小组4～6人，小组内分工明确，有的收集资料，有的设计实验，有的记录实验过程，有的汇报总结。然后在课堂上小组之间进行交流讨论，由教师给小组评分：第一个正确完成实验的小组获得5分；第二个小组获得3分；第三个小组获得1分；能够准确描述实验过程和实验现象的小组另外加8分。每周对小组的得分结果进行统计，对于优胜小组提出表扬。通过这一方式激发学生的参与热情，促使学生相互学习、取长补短。值得注意的是，要指导学生做好相关记录，锻炼学生的观察能力和分析能力。

4 合理运用信息技术增强实验效果

信息技术具有快速灵活性、资源大容量、可控制性强、交互性等特点，能够快速有效地生成生活化、生动鲜明的问题情境，从而刺激学生感官意识，激发求知欲，提高学生科学实验学习的热情和兴趣，让学生以饱满的热情投入科学实验教学活动中。

呈现真实场景，调动学生感官 美国著名教育学家布鲁纳曾经说过：“学习的最好刺激，乃是对所学材料的兴趣。”[3]兴趣是最好的老师。要想促使学生积极主动地参与学习活动，就必须想方设法激发与调动学生浓厚的学习欲望。在教学过程中，教师要努力挖掘教材中的兴趣因子，用多样化方式展示物理学科的独特魅力，让学生在学习物理知识的过程中感受快乐。为此，在信息技术背景下，教师要充分运用信息技术手段，创设轻松愉悦的教学氛围，吸引学生的注意力，激发学生的求知欲，充分发挥学生的主观能动性，达到寓教于乐的目标。

实践证明，在科学实验教学中呈现直观形象的教学情境，可以充分调动学生的各个感官，帮助学生对所学知识进行全方位把握。如在教学“声波的发生与传播”这一课时，教师可以借助多媒体展示生物的发声方法――振动，但是不同的动物有不同的振动方法：蜻蜓依靠双翅的振动来发声；青蛙依靠鼓动的肚子来发声；人类依靠声带的振动来发声；等等。此外，教师可以利用学科特点组织学生进行科学小实验，用多媒体播放相关视频软件，通过反复播放、回放、慢放等方式，让学生仔细观察实验过程和实验现象，促进学生对实验本质的理解。通过直观形象的展示加深学生对知识的印象，激发学生的学习兴趣，提高学生的联想学习能力。

借助模拟实验，增强实验效果 在传统实验室教学中，由于害怕发生意外，或者对实验仪器的要求比较高，因此限制了对学生自主创新能力的培养。由于受到传统实验的约束，导致实验结果和教学效果不尽如人意，甚至出现相反作用；还有的实验在选材上不够环保，容易产生有毒有害物质，不利于学生身心健康。这些都是传统实验的弊端，为了解决这些问题，教师可以利用网络技术创建虚拟实验室，在Web中设计可视化的三维环境，每一个可视化物体都代表一种实验对象，让学生通过点击鼠标进行操作。这样的虚拟实验不但可以提供全方位、立体化、开放性的实验环境，而且能够进行所有现实世界中无法实际操作的实验；不但可以帮助学生建立科学的世界观，而且可以实现人机对话，提高学生的自主学习能力。

如“雾和云形成的模拟实验”中，通过实验物品进行的模拟实验效果并不明显，这时候就可以通过虚拟实验，让学生通过点击鼠标操作来更加直观生动地去观察雾和云形成的过程，从而帮助学生更好地掌握所学的知识。因此，对于一些实验器材比较难准备，或一些转瞬即逝、反应非常迅速的、不易观察现象的实验，都可以通过信息技术进行模拟操作或演示，从而激发学生探究意识，增强学习效果。

5 结语

实验对小学科学教学至关重要。教师要迎难而上，真正投身于新课程教学改革的浪潮中，重视实验教学，在课堂上经常组织学生做实验，或采用信息技术进行演示实验或模拟实验，从而提高小学科学课堂教学效率。

参考文献

[1]花建英.如何进行小学科学的实验教学[J].学周刊，

2013（1）：122-123.

科学实验设计篇6

关键词：实验经济学 经济学实验 实验设计 货币报酬 变量

上世纪50年代经济学家张伯伦在课堂上进行供给和需求的试验标志着实验经济学的诞生，1962年费农•史密斯的经典论文《竞争市场行为的实验研究》确立了经济学实验方法在主流经济学中的地位，为此后实验经济学的发展奠定了基础。实验经济学是研究如何在可控制的实验环境下对某一经济现象，通过控制实验条件、观察实验者行为和分析实验结果，是检验、比较和完善经济理论或提供决策依据的一门学科。

实验经济学的发展现状

当今，实验经济学已经逐渐科学化和规范化，成为经济研究的一种成熟工具，并且取得了丰富的成果。成功的经济学实验需要具备很多条件，而其中最重要的就是科学合理的实验设计。目前，我国开展经济学实验的尝试还不是很多，如何把经济学实验科学方法与我国的具体实验环境相结合，探讨适合我国实验条件的经济学实验的一般设计步骤以及需要注意的问题，已经成为实验经济学领域迫切需要研究的课题。本文把这个课题作为研究目标，力争在前人研究的基础上有所突破和创新。

为便于表述，本文需定义如下术语：被试，指实验经济学中所进行的实验的实验对象；主试，指实验经济学中实验的主持者。

史密斯倡导实验经济学应该建立一个与主流经济学研究相衔接的体系，并将该体系总结为：环境、制度和行为。环境，即促使当事人行动或交易的初始禀赋、偏好及行动成本。制度，即对市场交流(买方出价、卖方出价)进行的定义，明确信息交流规则和行动规则，确立从信息或行动而导致某一结果的内部控制机制。行为，指在既定环境和制度条件下，参与人的决策或行动。史密斯认为，实验经济学主要检验和研究的是：在不同的环境和制度下，参与人的行为。为实现上述目标，笔者将以上三方面相融合提出一般的实验设计步骤（见图1）。

实验设计步骤

实验总体要求

首先，应该澄清一个认识误区，不是所有的经济问题都是可以做实验的。在经济学实验方法可以实现的研究问题和研究目标范围内，可以根据研究问题，在整体上给出实验的目的、要求和预期目标。这是实验设计的总依据。

制定相应的实验室交易制度

在经济实验中，被试按怎样的规定进行交易是很重要的，因为实验室交易规则看起来很小的改变可能对博弈论的预测和观测的行为产生重大影响。为解决自己的问题，应作出尽量单纯的经济环境。经济环境越单纯，被试越易理解自身行动与报酬的关系，实验更易受控制，实验结果的解释就越清晰。而复杂的经济环境则可能造成实验结果解释的困难。

常用的实验室交易制度大体有14种，如：明码标价拍卖、双项式拍卖、分散谈判、清算拍卖、折扣制度等。根据所要研究的目标，可以对这些制度在某一方面或者某几方面加以改变或者改变实验室制度中的某一或某些参数，形成适合该研究目标的新的实验室制度，也可以把两种或两种以上的拍卖制度加以结合，形成一种新的实验室制度。例如：“列举/折扣制度”就是明码标价制度的变形。

被试的选择及报酬支付

被试对象的选择 与物理、化学实验等自然科学实验不同的是，实验经济学把社会中的人作为实验对象。实验对象的差异，即人的差异会对实验结果产生巨大影响。

因此，在选择被试时，就要尽量注意减少被试的差异或选择被试差异对实验目的无关或者影响极小的被试。对于我国来说，选择在校本科生或者硕士研究生比较合适。由于我国高校学生所处环境比较单纯，相互差异较少，学习领会能力较强，因此用于对实践经验没有要求或者要求较小的经济学实验效果更好，更易接近现实。

被试数量的选择 被试的数量与实验的质量有很大关系。由于预算经费、实验设备等限制，被试人数不宜过多，应视实验所要描述的实际经济系统而定。一般来说，实验只要接近最小数的被试即可。例如，讨论竞争市场中合理预期模型的适用性、可能性时，若利用3类交易者和两种信息上的约束。为保证任何一个组合均有最小限的竞争，把全部的交易者分为6组，每组至少有2个人，这个市场实验计划至少要用12人的被试。实际上刚好用12个人就可以了。

在绝大多数的实验中，同一状况下配置2～3个被试，实验室市场中达成竞争均衡是足够的。如果被试数目过多，则需重复的实验次数越多，且过多的被试使实验不易控制，结果实验效率并未提高太多反而耗时耗资；被试数目过少，虽然省时省资，但是实验质量较差，不易达到实验目的。

被试的报酬支付 为在实验中做出受控的经济环境，必须给被试支付现金，因为真实的货币更易给被试提供激励，减少被试行为的变异性，降低甚至排除随机行为带来的干扰。这是实验设计的一个关键环节。

对于我国的实验环境和条件，支付大笔的现金显然难以做到。因此探求合适的现金支付数量是经济学实验的重要课题，也许寻找现金的替代品作为实验的支付手段更为实际。本文设想：如果被试是在校学生的话，用学分代替真实货币可能也是可行的。实验经济学研究表明，采用报酬手段作为诱发经济主体（即人）的特征需要满足三个条件：

其一，单调性（Monotonieity）。即被试认为报酬越多越好而且不存在饱和状态。最满足这个条件的就是货币报酬。因此，经济学实验中被试的报酬通常是真实的货币报酬。其二，突显性（Saliency）。被试所得的报酬，必须与被试（以及其他被试）的行动有关，它必须由被试所理解的制度所决定。即被试的行动与报酬的关系，应该能突出显示实验主持者所希望的制度，被试应理解这种关系。其三，优超性（Dominance）。在实验中被试的效用变化来自实验报酬，除此之外的其他原因可以忽略不计。显然，现金可以基本满足以上三个条件，因此通常情况下，实验报酬多数使用的是现金。

学分虽然不完全能够满足上述三个条件，但至少相当接近这三个条件，作为现金的替代品也是一个较好的选择。尤其是在价格层次不多的经济学实验中，学分的这种替代性可能更好。本文可以通过一个简单的实验来考察用学分替代货币报酬的可行性。这时，需要重复同一个实验，第一个方案采用真实货币作为报酬支付；第二个方案采用学分作为报酬支付，然后比较分析实验结果，看其是否存在显著差异，若无显著差异，则说明学分代替真实货币是可行的；反之亦然。

处理好主试与被试间的关系 最重要的就是不可以欺骗被试。因为被试一旦被欺骗就会对实验中已说明的行动和报酬之间的关系产生怀疑，那么实验的积极性就会降低，甚至可能采取一些防御措施，这样就损害了实验的突显性和优超性。即使这种欺骗行为在该次实验中未被发现，那么在以后的实验中也会被发现，这样被试的后续招募就很难，即使能招募到，也可能因被试的抵触和防范使实验结果难接近真实。

但是，不欺骗被试并不等于一切信息公开。在某些特殊的情况下，对被试隐瞒一些信息也是必要的。比如，被试的报酬属于私人信息，应该直至实验结束也不公开，同时规定不可互相询问，这是模拟经济现实的需要，也是经济学实验的需要。如果被试对其他人的货币报酬都了如指掌，那么可能由此产生妒忌或利他主义心理，从而无法使被试自身的利益实现最大化，而无法控制激励的效果，实验结果就会产生偏差。

实验指导语的正确编写与宣读

实验指导语的正确编写 实验指导语是具体指导被试如何参加实验的文件，应包括实验的重要信息。如实验的目的、实验室交易制度、各被试可能采取的行动等，特别重要的是要明确说明被试的行动与报酬之间的关系。还应包括主试为使被试理解实验的若干问题，必须注意主试不要在问题中有意无意地把自己的意图告诉被试。要避免指导语中关于实验目的的叙述成为某种期望效果的暗示，而应叙述的简明具体，容易被试理解。指导语的编写可参考前人已做过的类似的实验说明书，在此基础上根据实验需要加以修改而成。编写出的指导语关键要做到正确、明确及易于理解。

实验指导语的宣读 在实验时，主试或助手应大声朗读实验指导语或播放录音。即使应用计算机在被试的终端屏幕上已有实验指导语文字，主试也应朗读以提高被试的注意力，以期让被试完全理解实验指导语中的内容。

尚需研究和探索的问题

一般来说，经济学实验的报酬远远小于现实的经济报酬。因此，从某种意义上而言，经济学实验的报酬与被试的切身利益并无太大关系。因此，被试可能抱着一种好奇的心态来参加实验，从而影响实验结果。尤其在我国开展经济学实验，报酬可能较少，如何设计更能激发被试积极性的实验方案，是一个亟待解决的问题。

实验经济学主要研究和检验的是参与人的行为，而参与人的行为同参与人的心理有极大关联。社会和经济系统的规则，能影响参与人所受到的激励和参与人的决策。不同国家有不同的政策法规、经济制度、传统风俗，不同国家的被试经济行为的差异不可避免。因此，研究同一经济现象或理论问题，在选择不同国家，或不同人种参与实验所得结果会不同。笔者认为，这一问题也是在我国开展经济学实验所必须面对的一个复杂且具有挑战性的问题。

参考文献：

1.高鸿祯.实验经济学导论[M].中国统计出版社，2003

2.李增刚.行为经济学和实验经济学的基础[J].经济评论，2002 (11)

科学实验设计篇7

关键词：艺术设计；实验室；

管理艺术设计实验室是高校教育教学中的重要组成部分，对于艺术教育和艺术专业学生的学习具有重大意义。随着教学结构和教学内容的不断改进与创新，高校的艺术设计专业学生数量逐渐增多，且计算机新技术等设计复制课程也在不断的改进与完善，给高校的艺术设计实验室的发展与管理带来了一定的压力。高校需要建立起科学的艺术设计实验室管理机制，不断完善管理中存在的问题，使高校的艺术设计实验室能够有序运行，能够促进高校艺术设计专业学生实践操作技术的不断完善和发展[1]。

一、艺术设计实验室建设和管理中存在的问题

虽然我国的艺术设计发展较快，但是起步较晚，而且随着近年来市场中对设计人才的需求不断增长，在高校中对艺术设计专业学生的招生和录取规模也在逐年扩大，但是高校的教学设施和教学空间以及师资力量却没有变化，这导致高校教学资源远远不能满足艺术设计专业人才发展的需要，因此在艺术设计实验室的建设管理中也就相应的存在一些问题。

（一）地域条件阻碍实验室的建设和管理

大多数高校在选址的时候，会选择远离市区环境较好的郊区，这虽然可以营造舒适的校园环境，但却不利于艺术设计实验室的建设和管理。因为艺术设计需要紧紧抓住市场的需求，学生艺术设计的产品需要在市场中接受检验。但是高校离市区的距离较远，学生就缺乏实习和实训的环境，不能及时对学生的实际操作技术和设计水平进行检验[2]。

（二）师资结构不合理，管理缺乏约束

在高校中由于具有丰富的教学经验的中年教师较少，青年教师较多，教学师资结构不平衡。青年教师虽然观念新颖，但是教学管理的经验不足，在艺术设计实验室的管理中，往往不能妥善处理出现的突发性问题，这就使得实验室管理缺乏实际的约束性。中年教师虽然教学经验比较丰富，但是在设计实验室的一些新的设备以及掌握全新的教学理念方面就显得比较欠缺，这就严重影响高校的艺术设计实验室作用的发挥。

（三）教师的压力较大，疏于管理

艺术设计专业的教师，尤其是主任教师不仅要负责学生的教学工作，还要负责招商引资以及设计实验室的基础设施等工作，且在高校的实验室建设中的一部分经费需要教师自行筹措，这就给教师带来了巨大的压力。这就使得教师很难平衡设计实验室管理和其他工作之间的关系，从而对教学质量产生了严重的影响，不利于学生提高艺术设计实践水平[3]。

二、艺术设计实验室对高校艺术设计教学的重要性

（一）有利于同时展保持一致，满足商品经济发展需要

一般在高校的艺术设计专业中,会开设平面、动画、陶艺以及装饰教学为主要教学内容的课程，具体包括书籍、广告、家具、展示等平面设计课程，印刷、玻璃、金属等装饰设计课程，以及平面动画、多媒体、影视、虚拟立体动画等动画设计的课程。这些课程主要是以工作式教学为主的，即把艺术设计实验室教学作为主要的教学手段。学生在大学阶段会学习到各个方面的知识与内容，这些教学内容是与商品经济发展紧密相连的。开设艺术设计实验室可以有效的提高学生的实践操作能力，满足商品经济发展需要。

（二）校企联合，实现互惠互利

高校的艺术设计实验室可以加强同企业之间的合作，来实现企业与学校的双赢。一方面，学校可以解决师资队伍建设不够合理和问题，并给学生提供了丰富的实习体验机会。学生在实习的过程中，就可以检验自己在学校所学的与艺术设计相关的知识，并可以获得一定的资金收入。另一方面，企业通过和学校合作，向学生提供实习工作岗位，可以应用学生新鲜的艺术设计创意，还可以有效的控制企业用于招聘雇佣艺术设计工作人员的成本。通过校企联合既能解决学校建设管理艺术设计实验室资金匮乏的问题，也能缓解企业的用人问题，同时也可以提高学生的实践操作水平。

（三）使学生、教师向更加专业化的方向发展

艺术设计实验室不仅是学生学习专业知识的地方，还是学生不断参与实习与实践的场所。高校建设发展中加强艺术设计实验室的建设与管理，教师可以通过设计实验室，在自己的空余时间只有的进行艺术创作，学生也可以积极的参与到其中，不仅可以提高教师的专业水平，还可以增进师生之间的情感。

三、建立科学的艺术设计实验室管理机制

（一）加强校企合作，有效提高教学质量

为了能够不断的提高高校艺术设计实验室的整体教学水平与教学质量，使学生的设计水平和实践操作能力不断提高，学校就有必要谋求更高层次的合作与发展，将一些优秀的企业引进来[4]。引进优秀的企业，加强同企业之间的合作。学生可以通过在企业的实习经历获得宝贵的艺术设计的经验，有效的反馈艺术设计实验室的教学成果。同时，艺术设计专业的学生不应该只局限于在学校的艺术设计实验室中检验自己的操作技术，应该从校园设计实验室中走出来，走到企业和社会中去。学生可以在与学校合作的企业中实习，参与到实际的设计中，不仅可以为企业创造出经济价值，还可以在潜移默化中提高自己的设计能力。企业同学校的设计实验室进行合作，为学校实验室提供一定的资金、项目支持。另外，企业为学生提供岗位的同时，也可以深入了解学生，从中选拔出一些对企业发展有利的人才。

（二）完善设计实验室管理规章制度

要想能够建立起科学的艺术设计实验室管理机制，就需要建立和完善设计实验室的管理规章制度。明确的规章管理制度可以使设计实验室的管理更有依据，这样才能把每项管理措施落实到实处，这样才能建立起艺术设计实验室良好的管理和使用秩序。学校可以根据自身的实际情况和课程的特点，制定类似于《艺术设计实验室管理办法》、《艺术设计实验室贵重设备使用管理办法》等相关的管理细则[5]。在制定了详细的管理制度后，要坚定不移的执行下去，这样该细则和规章制度才有现实意义。因此，就要严格执行这些规章制度，使用设计实验室的学生和教师不仅要充分的了解其中的内容，还要能够做好自己的本职工作。教师要保证在课堂教学的过程中，学生能够遵守使用守则，实验室的管理员要进行及时的检修与升级，保证设备可用于教学。另外，还可以让学生参与到实验室的管理中来，增强其管理意识和维护意识。

（三）合理配置实验室教学资源

在高校中艺术设计专业的学生课堂教学所需的设计实验室较多，如果各个实验室在设计和建设的时候没有进行及时的沟通，就会出现实验室重复建设的现象，就会造成严重的教学资源浪费。这就需要高校在进行设计实验室的建设和管理时，能够对各实验室的功能、所需设备等因素进行考察与分析，对艺术设计实验室进行长期的、可持续的长远规划。学校应该组织相关的教师对本校的实际情况进行调查，考察本校对艺术设计实验室的设备、功能的具体需求，同时还要到其他学校进行考察，学习其先进的管理经验。当学校的设计实验室建成后，教师就要对教学设备、教学资源等进行统筹，并优化其配置，这样就可以有效的减少实验室资源闲置和实验室效益不断下降现象的发生。艺术设计实验室的管理人员要定期对实验室的设备、器材进行及时的维护与检修，还要及时升级系统，使实验室的系统能够满足市场中对艺术设计的需要。

（四）提高设计实验室的管理人员专业素养

设计实验室是否能有序的运行，在很大程度上要依赖于实验室的管理人员管理水平的高低。他们不仅负责安装和调试实验室设备，还要负责其日常维护检修和指导学生上机实践操作。因此，要想在高校建立科学的艺术设计实验室管理机制，就要不断提高实验室管理人员的专业素养。可以针对实验室管理人员开展相关的培训，使他们能够具备处理实验室常见和突发使用故障的能力；并鼓励他们积极的参与到相关的科研和竞赛活动中，通过实践来不断提高其专业素养；还要建立起完善的奖惩制度，通过经济手段等途径对管理人员的管理工作进行评价，这也会刺激他们主动提高自身的专业素养，从而促进科学的艺术设计实验室管理机制的建立。

（五）加强艺术设计实验室师资队伍建设

教师在设计实验室开展艺术设计实验教学中起主导作用，因此建立起科学的艺术设计实验室管理机制，在很大程度上是对实验室的师资队伍建设提出了严格的要求。高校要加快对艺术设计教师的培养，消除教师理论与实践相分离的教学观念，要尽可能的组织各种形式的活动，促进艺术设计理论教学教师和实践教学教师之间的沟通与交流。还要有针对性的派出相关的教师到有优秀的管理经验的其他院校去学习、考察，学习外校先进的管理经验，并根据本校的实际情况，制定相关的管理办法，提高艺术设计实验室的管理水平，建立起科学的设计实验室管理机制，促进学生艺术设计水平的不断提高。

结束语

总而言之，我国的艺术设计教育在商品经济和市场经济的发展下呈现出一种蓬勃发展的态势，因此各个高校的艺术设计专业要加强对艺术设计实验室的建设与管理的探索，建立起科学的艺术设计实验室管理机制，使实验室的各个因素都能和谐有机发展，从而有效提高学生的实践操作能力。

参考文献：

[1]黄华明,吴傲冰,王萍,白汶灵.当前艺术设计专业实验室建设与管理的难点和对策研究[J].实验技术与管理,2010(05).

[2]张方杰.高校艺术设计专业实训室的建设与管理探讨[J].时代教育(教育教学),2011(02).

[3]徐凯歌.医高校艺术设计实训室科学管理的几点思考[J].现代装饰(理论),2013(4).

[4]卢梅英.高职院校艺术设计类专业实验室的建设与管理[J].文教资料,2011(5)

科学实验设计篇8

基于传感技术的科学实验的设计思路

科学教育领域的传感技术系统由传感器、数据采集器、计算机及工具软件构成。其中传感器是该系统的核心，计算机及工具软件为辅助设备。若将该系统比做人体，那么传感器就是人体的五官，其功能的多样性直接决定了传感技术在科学实验系统的应用范围。同样，实验中能否引入传感技术，关键在于传感器能否直接或间接测定待测量，即仪器的支持作用是该类实验开发首先考虑的因素。

1.确定实验选题

根据教材、课程标准、学生的知识背景、传感技术的功能等选择合适的学习内容，确定实验主题。

2.选定实验观测量

(1)直接测定。根据实验的研究对象和特点，选择合适的实验观测量，依据对传感器功能的认识，初步寻找合适的传感器，进行直接测定。例如利用溶解氧传感器可以直接测定水体中溶解氧气的浓度，用压强传感器监测一天内大气压的变化，用温度传感器研究化学变化中的温度变化等。

(2)“转化”后再检测。若无法找到直接支持的传感器，则必须将待观察量转化为可直接检测的物理量进行实验，我们把这一环节称作“转化”。转化是科学实验中的重要思想，自然科学的研究正是将内隐的、微观的和具体的变化外显化、宏观化和抽象化的转化过程，基于传感技术的实验活动更能揭示科学活动这一转化的本质。

针对转化本身，不同的实验对象存在不同的转化模式。我们可以通过分析实验对象本体的性质和特点，列举其中变化的物理量，然后选择变化明显、测量简便的物理量为实验观测量，再选用合适的传感器进行实验。比如植物的呼吸作用，在这个过程中，伴随着热量的释放、二氧化碳浓度的升高、氧气浓度的下降等等物理量的变化，我们便可以借助这些变化量来监控植物的呼吸作用。再如，盐度是土壤质量的一个重要指标，由于盐可溶于水，发生电离，盐度不同，那么土壤溶液中的离子浓度不同，电导率不同，因此，可利用电导率传感器进行测定。

3.设计实验方案

根据已确定的观测量，考虑相关影响因素，形成实验方案，并预设实验条件和仪器参数（主要指传感器和数据采集器）。

4.实施实验

实施实验方案，根据实验实施过程中遇到的问题，对实验用品的种类、用量及测定时间等进行调整，以得出较理想的符合科学性的实验数据，并对数据处理方法进行优选。

科学实验同时具有“可预见性”和“不可预见性”的特点。可预见性是指科学、合理的实验设想是实验成功的基本保证，可以使实验研究过程顺畅、有条理。而有时实验原理尽管看似完美，但在实施过程中可能会遇到各种各样的问题，这就是科学实验的不可预见性，科学实验的不可预见性有来自实验仪器的问题，也有来自实验设计的问题。

例如，初中化学实验向烧杯中倾倒二氧化碳气体，阶梯形烛台上的蜡烛从下向上熄灭，以说明二氧化碳比空气重且不支持燃烧，也许我们很容易想到用二氧化碳传感器来监控这一过程，但如果实际实施实验就会发现，倾倒的二氧化碳会超过二氧化碳传感器的量程，实验失败。由此必须将观测量进一步“转化”，转化为其他可检测的物理量。考虑到二氧化碳的增加会引起氧气浓度的减小，用氧气传感器代替二氧化碳传感器进行实验，可取得成功。如装置图1所示，用氧气传感器监测氧气浓度的变化，用光强传感器监测光强度的变化，会发现在倾倒二氧化碳的过程中，氧气浓度逐渐减小，光强度减小（蜡烛变暗），这样有力地说明了二氧化碳密度比氧气大且不支持燃烧这一性质。

再如，植物呼吸的实验研究，如前文所述，可以根据这一过程中热量的释放、二氧化碳浓度升高、氧气浓度下降等物理量的变化进行监控，但在具体的实验过程中，还要考虑热效应是否明显容易测量、热效应是否受环境温度变化的影响、二氧化碳和氧气浓度是否受光合作用的影响等等影响因素，考虑到这些因素，我们便会采取保温避光的实验条件。

科学实验这些“不可预见性”的特点可能导致实验的失败，但也会让我们发现许多值得研究的问题，这也正是科学探究的乐趣和魅力所在，那种用“思维实验”、“黑板实验”替代探究实验的做法很难增进学生对于科学的理解。

5.反思总结

反思实验过程的关键或异常环节，进行实验再设计和拓展性研究。总结实验的注意事项，提出供学生交流讨论的问题。

由上述讨论可见，从实验手段上讲，基于传感技术的实验可以分为直接测定和间接测定（转化后测定）两大类；从实验过程来讲，预见性强的实验相对简单，预见性弱的实验则有更多的影响因素需要考虑，往往需要重复设计。基于传感技术的科学实验研发的思路可以用图2表示。

基于传感技术的科学实验示例

1.污水排放对水体中溶解氧浓度的影响――直接测定法

水体污染和水体质量是初中科学课程标准和科学教材中的重要课题，而水质标准有多项内容，溶解氧浓度是其中之一，且学生对水体中溶解的氧气的作用已有了解，因此可以选取氧气浓度作为实验观测量，使用溶解氧传感器直接测得。

根据不同的教学要求，本实验活动可以有不同的设计。如果作为真实情景的综合实践活动，可由学生携带溶解氧传感器亲自到河流或湖泊进行检测；但并非所有的学校都具备靠近水体的条件，有时也没有充裕的课时支持。在这样的条件下，可以通过实验室模拟进行。例如有机污染物等还原性物质，会消耗水体中的氧气；含氮磷的物质，引起水体富营养化，经过一系列变化，导致水体溶解氧浓度降低。由于上述生化过程所需时间较长，我们可以借助还原剂Na2SO3代替污染物消耗氧气模拟上述过程。

如图3所示组装实验装置，向烧杯中加入一定量的水样，将溶解氧传感器浸没于水中，启动磁力搅拌器，搅拌。加入2M的Na2SO3溶液，每次加入5滴，充分搅拌并测定溶解氧的浓度，分析溶解氧浓度随Na2SO3溶液加入量的变化。

在未加入Na2SO3之前，随着搅拌的进行，水样中溶解氧浓度不断增加，直至达到饱和；加入Na2SO3后，水体中溶解氧浓度急剧下降，达到一定数值后趋于稳定。

传统的溶解氧滴定测定，只能测定某种状态下的溶解氧浓度，且操作比较繁琐。引入传感技术的实验，不仅实现了水体中溶解氧浓度的实时监测，将变化的过程记录了下来，且操作简单，更有利于低年级学生进行探究活动。

2.植物蒸腾作用的测定――间接测定法

植物的蒸腾作用是中小学科学课程中的一个核心概念，关于蒸腾作用的下级内容有很多，我们选取测定蒸腾作用的速率为实验主题。目前为止，没有开发出能够直接测定蒸腾作用的传感器，因此需要进行转化。

蒸腾作用具有过程属性，在此过程中，植物体内不断有水分通过气孔散失到空气中，根或茎部不断从周围的生存环境中吸收水分，以达到植物体内水分的相对平衡。因此，蒸腾作用的特性是失水和吸水，倘若将植物根或茎浸入一个盛水的密闭容器中，由于植物吸水，导致水量减少，液面上方空间变大，一定质量的空气体积变大，压强变小。可通过压强传感器进行测定（如装置图4），从而实现蒸腾作用测定的转化。实验观测量由蒸腾作用的速率转化为密闭体系中的压强。

在实验实施过程中发现，用传统的玻璃仪器如密闭的锥形瓶，由于其体积大，因蒸腾作用而减少的水的体积相对于容器的体积太小，导致压强变化不明显。笔者通过改进实验装置，用装满自来水的乳胶管代替锥形瓶，实现压强变化的放大化；数据采集器的设置中，由于蒸腾作用中水的减少是一个渐变过程，需要一段时间的积累才能完成，因此采样时间要长；另外，植物的选取，考虑到价格以及蒸腾作用强度的问题，选用花店出售的旺盛的花枝，如（约1元/朵），降低了实验成本，从而完成实验本体的开发。

科学实验设计篇9

[关键词]】 三优教学 辅助实验 初中科学

一、三优课堂：科学辅助实验融入教学的新视角

科学新课程标准的教学建议部分指出：“探究活动的设计应当符合学生的心理特点，注意从学生熟悉的事物出发，设计学生喜爱的活动，提倡用自制教具和低成本实验进行探究活动，注意将课内与课外、校内与校外的探究活动结合起来，努力开发并鼓励学生参与开发各种层次的、以小型为主的探究性课题。”课标的要求凸现了三优课堂的实验开发。但是，科学新教材中已有的实验方案与它所应该承担的功能之间出现了很大的裂痕。有些实验在实验材料的选择上有较大的困难，成本过高，资源匮乏；有些实验的起点不符合学生水平特点，生动性、探究性与生活化的特点不足；有些实验所需的时间与空间要求过高，操作难度大，效果也差，直接影响了实验的教学辅助功能。同时教材已有的实验重在典型，教学实践中实验的多样性仍有很大的空间。这些因素对三优课堂的辅助实验的开发运用提出了现实的要求。

二、三优教学：科学课堂辅助实验的设计与实施

目前，根据初中科学课程标准编写的新教材（浙教版）中已经安排了许多课堂实验栏目，这些实验以生动、多样、探究的特点，直接承担了教学的辅助功能。可是由于在教材与教学方式的传承发展中，实验室原有的器材配备与教学需求之间产生了一些偏差，现有的实验条件已经不能满足教学的需要。特别是农村学校，由于受经济条件的约束，面临实验器材短缺的现状更为突出。所以，依托实验室已有器材，开发三优课堂教学辅助实验显得十分必要。

（一）移用，优化成本

【现状】：实验室有大量库存的专用实验设备，这些设备大多一学年只用到一次，有些由于教材的变动已经不适用，造成器材的闲置。

基于“迁移”的科学思想，将实验室具备的某一套专用设备，它的整体或主要部件（有局部变化）运用于其他知识的实验探究。一件器材可以有多种用途，新教材中已经有较为明显的体现，如矿泉水瓶被应用到感悟力的作用效果、浮力的存在、二氧化碳与水反应、影响重力势能大小的因素等实验。所以对于一些闲置的专用设备，我们要去挖掘其本身的多样功能，关注相通的知识，开发出一些辅助实验，帮助我们突破教学的难点。

[案例1]移用光具座研究平面镜成像规律。

只需将凸透镜换成透明玻璃（粘贴半透膜效果更好），光屏位置可以换放未点燃的蜡烛。

通过半透明玻璃，观察虚像，借助光屏，认识虚像。

固定玻璃，移动未点燃的蜡烛与像重叠，观察物距与像距。

改变物距，移动未点燃的蜡烛与像重叠，观察物距与像距。

转动玻璃观察像的位置的变化，认识像与物对称的特点。

光具座有利于器材的固定，有标尺刻度，蜡烛位置的移动方便准确，能在某一个状态下保持较长的时间，不会因玻璃的晃动等原因影响观察效果，教师可以方便的指导学生观察思考。同时，在后续的“凸透镜成像规律探究”中，因为学生已对光具座的结构特点有所了解，很容易理解研究的方法，清楚物、镜、像的位置关系，并且把两个实验加以联系，用光屏对比能方便的区别认识实像与虚像。本实验还存在些不足，蜡烛只能前后位置上移动，不能左右等任意位置移动摆放，研究比较片面，所以还可以直接换成一块大的平板玻璃和大张白纸来做实验，能更好全面地研究平面镜成像规律，更有说服力。

[案例2]浮力教学，移用“气体也会产生浮力的实验装置”认识在水中上浮与下沉的物体都受到浮力的作用。

本实验中不需要用到小气球。

用一只装水的水槽，让杠杆上的篮球慢慢浸入水中，观察杠杆的平衡。

让杠杆上的钩码慢慢浸入水中，观察杠杆的平衡，此时的杠杆失去平衡与前一步操作形成了强烈的对比。

在浮力知识的学习中，因为受生活经验的干扰，学生有下沉的物体不受浮力的作用的思维误区，让学生信服下沉的物体也受到浮力的作用的事实，是有效认识阿基米德定律与物体浮沉条件的先决条件。本实验，通过对比观察篮球与钩码浸入水中都能使杠杆失去平衡，能很好帮助学生克服思维的误区，在冲突中激发出进一步学习探究的欲望。同时，在后续的“气体也会产生浮力”的探究中，学生很自然的应用了类比的方法，从液体延伸到气体。

【效果】：一材多用，可以提高专有设备的利用率，开发出的辅助实验突破了教学难点，更有利于一些知识的贯通。

（二）替换，优化探究

【现状】：由于使用中的损坏或配置不合理，有一些实验器材部分零件缺损或相互型号不符，造成这些器材丢用两难的境地。

基于“等效”的科学原理，灵活运用一些功能相近的器材加以替换进行实验，更深层次上可以通过相似的实验方案，突破器材的限制，用一些简单的操作替换解决原有问题。开发这类辅助实验，目的是解决实验室器材不足的困难，确保实验的正常开展。

[案例3]测定小石块的密度实验。实验室缺少大号量筒。

换用较小石块。

将石块浸入烧杯中排水，在烧杯壁上作好记号，取出石块，用小量筒中的水辅助至记号所示位置，根据量筒中水的体积变化替换测出石块的体积。

使用溢水杯，用小量筒测量石块排出的水的体积。

不使用量筒，增加刻度尺，用刻度尺测量排水后烧杯中液面上升的高度，再利用细线绕烧杯一周，由周长换算得面积，并根据数学公式计算小石块的体积的方案。

几个方案方法设计简单，操作方便，很好解决了实验室无大量程量筒的困难，又开拓了学生的思维能力和解决问题的能力。从这个教学机智中可以获得很大的启示。即使在器材条件具备的情况下，也可以通过增减或替换器材故意设置障碍，把问题交给学生，让学生自主的思考解决办法，训练培养学生设计新实验的能力。

[案例4] “物体的惯性实验”， 实验室专用设备是用钢片弹飞木片，木片上小球落入木片下的凹槽。

专有设备在保存过程中，很容易丢失小球或木板，可以用玻璃球、乒乓球、加以替换。

新课程教材实验是玻璃杯上盖一卡片，卡片上放鸡蛋，用手指弹飞卡片。这个实验取材更适合家庭实验，课堂上也可以将鸡蛋替换成玻璃球、乒乓球等。

桌上堆叠象棋，用直尺快速打飞最下面的棋子。

一支钢笔竖直放置在桌面边沿的白纸上。如图所示。一手握住白纸A处，另一手飞快地向下打纸条，由纸条被快速拉出，钢笔依然不倒。

上述几个辅助实验，既有实验器材的替换，也有实验方案的替换，有效的演示了物体的惯性。特别要指出的是实验为教学而服务，学生的学习兴趣，直接影响教学质量。因此要求在实验设计上尽量增加趣味性。这几个实验以“险”和“惊”引得学生注意，实验的成功促使学生对实验原理的解释，有效地激发了学生的学习兴趣。这种思想拓展到课堂教学，可以替换选取一些选材方便，数量不受限制的小实验，让每一位学生实践体验，活跃课堂氛围。

【效果】： 对比替换，开发出的辅助实验保障了实验的正常运行，也在替换中渗透了迁移的科学思维。

（三）整合；优化智慧

【现状】：专有设备局限于经典实验的研究，而科学问题情景丰富多彩，大多数生活问题情景，实验室缺少配套的专有设备，造成以讲代做的境况。

基于“建模”的科学思想，利用各个常规小器材功能的独特性，如乒乓球的“浮与弹”、注射器的“抽与射”、气球的“胀与缩”等，把较多的小器材整合起来实验。对某一个问题情景加以模拟，实验室虽然缺乏专有的设备，但这些模拟部件在实验室却选材容易。开发这类辅助实验，用其情景具有STS的鲜明特点，使课堂学习具有更大的实践性。

[案例5]研究水流的压强变化，模拟两艘并排行驶的船只相撞情景。

用水槽装水，用乒乓球模拟轮船，用注射器形成水流。

观察两只乒乓球是否向中间靠拢。

两只乒乓球打孔注水增加重量，重复实验。

换用两块小木块进行研究 。

探究实践中，并没有观察到预期的乒乓球向中间靠拢的现象。同学们通过讨论，分析出可能是乒乓球太轻，浸入水中体积太小，引起水平方向的压力太小，造成实验的失败。提出给乒乓球打孔注水增加重量或换用方形木块的改进方案，并进行了实验操作，取得了成功。

[案例6]物体浮沉条件应用，潜水艇、鱼的工作原理模型制作。

用洗气瓶模拟潜水艇，用注射器加减水。

用气球和导管组合模拟鱼，用注射器充抽气。

观察对比实验，作出思考。

运用学生所熟悉的洗气瓶具有贮气排水的功能模拟潜水艇，解决了排水加水的难题，揭开了一个高科技的产品神秘的面纱，有效的促进了知识的形成。

这些实验，情景的模拟体现了STS的思想，突破学科界限将化学器材运用到物理学，蕴涵了科学新课程整合的特点。事实上，因科学学科本身的STS特点，此类情景资源比比皆是，建模研究有着不可替代的地位。右图（模拟香水雾化器）又是一例。

【效果】：整小为大，开发出的辅助实验用小器材直观的模拟大场景，以做代讲。重要的是真正在教学中有机融合了STS。

（四）改进，优化课堂

【现状】：教学中许多可行的实验方案，实验室具备研究这些问题的器材，可是实验操作的实际效果不佳，不能发挥应有的说服力，造成有器材而不敢用的尴尬。

基于“科学归因”的特点，方案没有较大的缺陷而实验效果不好，究其根源，是由于这些实验器材太小，或者实验过程中的一些变化现象过于细微、呈现时间较短，又或者操作上的一些不准确等原因影响了观察效果。可以针对原因，通过改进放大现象或简化操作使实验更加明显直观。用现象征服学生。

[案例7] “水滴入浓硫酸飞溅的实验”，由于水和酸液本身无色的原因，实验中酸液的飞溅现象并不明显。

大漏斗一个，内壁贴上几条湿润的蓝色石蕊试纸，倒扣在培养皿上，培养皿内加浓硫酸，在大漏斗的颈中插入一根细长吸管，吸管下端接近浓硫酸液面。通过吸管滴加水，观察试纸颜色变化，作出思考。

锥形瓶内加浓硫酸，插入漏斗，通过漏斗滴加紫色石蕊试液。

本实验利用酸能使蓝色石蕊试纸变红的性质加以改进，试纸颜色的变化使飞溅显得十分直观。用颜色对观察者产生视觉上的冲击，在科学实验中是一种重要的手段，如分子运动教学中红墨水的扩散、氨气扩散使沾有无色酚酞棉花变红，液体对流中红墨水的运动，压强计U形管内红墨水的液面差等实验，均是相似运用。同样，在前文中提到的香水雾化器的模拟实验中，后排学生难以观察到雾化的水雾，也可以将锥形瓶中的水改成红墨水，前面放一张白纸，实验对比。

[案例8] “氢氧化钠溶于水放出热量的实验”。

触摸容器壁感受温度的变化。

由于只是有触摸机会的几个同学的体验，其他同学仅仅是听说温度的变化。实验观察范围受到较多限制。

使用温度计对比测量。

用温度计进行演示，将触觉转变为视觉，在思维上这是一个重要突破。但用温度计演示实验，一方面由于温度计体积太小，影响观察效果，另一方面学生对温度计较为熟悉，反而显得过于平淡。

示意图，通过U形管内液面变化，认识放热的事实。

使用接近沸腾的热水，加入氢氧化钠，观察到水的沸腾。

这两个实验，实验的器材较大，获得的视觉效果明显，有较强的说服力。实验方案也颇为新颖，符合学习者的心理特点，能很好激发起学生的兴趣，有利于在记忆上留下深刻的烙痕。这个辅助实验也给了我们很大的启发，课堂演示实验采用大模型器材和新颖的实验方法，可以有效的冲击学生的感官。

[案例9] “影响物体滑动摩擦力的因素”的探究实验，将弹簧秤加以固定，物体下面增加较光滑的滑板，抽动滑板使物体相对运动。

抽动滑板，观察物体的运动状态，分析平衡力，观察指针的刻度。

在物体上增加砝码，重复实验，观察指针的刻度并加以对比。

在长方物体的上下两个面上，粘上不同粗糙程度的材料：毛巾和棉布，在侧面也粘上毛巾和棉布，实验对比表面粗糙因素与面积因素。

直接用手拉弹簧秤，使物体滑动，由于手对弹簧秤拉力的不均匀，难以保持物体匀速直线运动与弹簧秤指针位置的固定。很难对摩擦力的大小作出准确定量。本实验的改进，很好的克服了这个操作的难题，同时又将几种因素集中在一起，利于控制变量进行对比，简化了操作却增加了数据的准确度和说服力。操作中，我们又发现本实验中的弹簧秤处于水平状态，指针与外壳的摩擦过大，同时学生的观察视角也受到限制。第二次改进中，通过定滑轮将弹簧秤竖立了起来。

【效果】： 归因改进，开发出的辅助实验用事实摧毁学生的疑惑，而不是教师的诸多借口与权威的掩盖，捍卫了实践是检验真理唯一标准的科学真理。

三、三优教学的收获

三优科学辅助实验正有效地融入到我校的科学教学中，并日渐成为提升科学教学时效的一种重要策略，有利于降低实验材料、实验时间、实验空间成本；有利于提高实验的生动性、探究性与生活化的特点；有利于丰富实验教学资源，从教材的单一性向实践的多样性发展；有利于充分发挥实验的教学辅助功能。具体收获如下：

（一）突破瓶颈，彰显智慧

提高了实验室器材的利用率。有效解决了实验室原有的器材配备与教学需求之间产生偏差，现有的实验条件已经不能满足教学的需要的矛盾。克服了实验时间与空间的限制，深化教学目标。开发运用家庭实验，辅助课堂教学的实践，是对这个教学瓶颈的一个有效突破。丰富了课堂实验操作的资源。宽泛取材于玩具、生活用品等，开发课堂低成本小实验。

（二）手脑结合，领悟方法

提高了学生动手实践能力。家庭实验的开发给了学生一个实践的机会，从而激发他们认识科学运用科学的热情。发展了学生的实验创新能力。让她们从不愿动手实验，缺乏动手能力，到自觉的动手动脑开展科学实践活动。

（三）推动开发，独具特色

为了促进实践活动教学的深入开展，我校积极结合学校教学的实际开发校本科学活动，使动手动脑，科学创新默化到每个学生中。将学校科技节的开展作为一项重要的传统活动。通过这种大影响，大效果，更加激发了师生爱科学、学科学、用科学的热情。将活动深入到科技教育的层面，将科技教育成为我校特色教育的发展方向。并在实践中努力贯彻这种理念，从而为教师和学校的和谐发展获得了持续性的力量，而致于推动学校特色化的进程。

主要参考文献：

[1]傅国亮.新课程优秀教学设计与案例（初中科学卷）[M].海南出版社，2003.9

科学实验设计篇10

【关键词】实验设计 客观因素 定量 探究

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）03-0157-02

近年来中考科学卷中都有实验设计的题型，它体现了考查学生的实验能力，开发学生的智力。设计实验并独立完成科学实验，不仅能巩固和熟练操作技能，而且能排除一般学生在操作和结果的局限性，更大限度地发挥实验教学所承担的特殊任务，即培养学生的观察能力、分析能力和解决实际问题的能力。笔者从初中化学的教学中，采用以下几种方法来培养学生的实验设计能力。

一、加强实验中客观因素的认识

随着新课程的发展，越来越强调科学实验中的实际性问题，面对初中阶段在实验册上规定的实验大都是实验条件理想条件的实验，考虑客观的因素比较少。学生对中考中出现了实际性实验问题时，往往出现不能很好处理的现象。实际随着学生的年龄的增长，也为了过渡到高中的学习，如果一味把实验的内容或条件的实际问题理想化，将对学生思维对细节的考虑，充实及校正等品质的形成产生负面的影向。所以实验中的客观因素的正确的把握，将有利于学生思维的发展。如实验室制取H2、CO2、O2等气体时，让学生讨论在气体中还可能混有哪些成分，并且让学生设计实验来证实它们的存在。这无疑是增加了学生设计实验的能力。在初中化学中，气体中可能混入杂质的分析和净化方法及防止有毒气体、物质，而设计的收集和引入装置及对加热系统防止爆炸及倒吸，而设计的安全措施都应予以在学生实验中正确的认识。这些即为客观因素的认识，在学生实验中应适当适时贯穿。

二、加强实验的定量性研究

从量的角度去进行实验研究，做出实验结论是实验研究的高层次。初中阶段，一般进行定性实验而较少进行定量研究。但这样有时学生会把一些不完全正确的认识默认下来，造成认识的错误。如CO2通入Ca（OH）2溶液中，看到浑浊。实验只做到这里，会使学生引起认识上的偏面。如果CO2再多一会儿，浑浊变澄清，这样可使学生导致更全面的掌握知识，不至于有些时候认识的偏面而导致错误的结论。

再如用还原性物质去还原金属氧化物对其成分的测定，混合物中的某种成分的质量分数的测定，测定某元素的式量，测定某物质的组成等等。这种定量或半定量演示实验的引入，会使学生认识到完全可以用学过的知识来解决此类问题，并能使学生在认识的基础上起到深化。这无疑也是提高学生设计实验能力的一种方法，但在做定量实验时要握好“度”，为高中的学习起抛砖引玉的作用。

三、加强实验中的探究性要素

探究性学习是近年来学习的主流，如果把探究性过程引入培养学生的实验设计中，将起到很好的作用。它是对某个问题提出假设，由假设来设计实验，以实验结果来验证假设是否正确性的一个过程。在初中化学实验教学中，引入探究方法着重应把握提出假设和设计实验的过程。如盐酸溶液中分别加入Zn、CuO、NaOH溶液、AgNO3溶液等物质对其酸性强弱的影响的研究。教师设计教学过程中引导学生分三个步骤完成这个实验。首先要求学生课前提出酸盐酸性强弱变化的趋势分析（假设过程，分组完成），并设计出实验过程；再次课堂上交流实验设计的方案，确定最好的方案；最后，实验实施，得出结论。在此类实验中让学生了解探究性实验的一般过程，加强学生实验设计的能力。在初中阶段中，如钢铁的锈蚀及酸、碱、盐的性质的得出等等问题都可以开展探究性进行实验。

四、加强实验方法的多样性的训练

具有一定量开放性的实验设计题，是培养学生实验设计能力很好的手段。故教师在进行教学时，一定要注意思维的开阔，进行多种方法的尝试。对于实验方法的多样性的训练，笔者认为主要是实验思路的多样性和仪器装置组合选择多样性把握。这里所述的实验思路不涉及实验仪器的物质变化过程达到结果的过程。如，测定Fe2O3和Cu粉中Cu的质量分数的实验设计，其思路：

1.称取一定量混合物，与足量HCl或H2SO4充分反应，过滤，滤渣洗净，干燥称取质量，即可知Cu的质量分数；

2.称取一定质量混合物，把混合物在空气中充分灼烧，冷却再称量即可知Cu的质量分数；

3.称取一定质量混合物，把混合物放入足量的AgNO3 溶液中充分反应，过滤。洗净干燥，称量，即可知Cu 的质量分数；

4.称取混合物质量，把混合物用充足的CO或H2充分还原，冷却再称量，即可知Cu的质量分数。

作为以上思路，平时学生在学习过程中是零散的接触到的。教师可以在复习时把它们有机结合起来，以加强知识的联系，使学生能触类旁通， 以点带面， 学生的设计能力就提高了。另外还要培养学生对多种实验方法优劣的判断，从中选择最容易的， 最符合实际的操作方案。在初中化学教学中， 在研究金属活动性顺序强弱等问题时，可以用实验思路多样性的训练。

另外，实验方法多样性是指使用仪器装置组合的多样。如制取氢气可以用启普发生器，也可以用简易装置，也可以根据实际需要来自行设计仪器， 再如CO2和NaOH 形成喷泉的实验，可以根据NaOH 和CO2反应气压减小形成喷泉的原理，设计出不同的喷泉实验装置等等。自行设计装置的前提是搞清楚原理，它是无形中培养学生实验能力的方法。

五、加强实验装置组合及实验规律的总结

实验装置中，涉及最多的是某气体的制取，除杂，干燥，收集或性质的验证的装置。下面对这一问题进行分析，教师应加强规律性的总结。

如，对于实验装置处理的方法，一般按从下到上，从左到右，从大到小的顺序依次进行。一般气体制取装置顺序及气体进行性质给证时的顺序应为：气体发生装置气体除杂气体干燥气体收集或性质验证尾气处理。

1.气体发生装制首先分清楚是什么类型，O2型、H2型、Cl2型；O2型指固体和固体，需加热反应；H2型指固体和液体反应，不需加热；Cl2型指液体和固体反应需加热型。

2.气体除杂装置：其中仪器选择洗气瓶或干燥管（球型或U型），里面的试剂要根据杂质气体来选择。注意被除杂的气体不能跟除杂剂反应的原则。

3.气体干燥装置：其中仪器洗气瓶或干燥管（球型或U型）；干燥剂分类：酸性干燥剂：H2SO4（浓）、P2O5；中性干燥剂：CuSO4、CaCl2；碱性干燥剂：碱石灰、NaOH。一般酸性气体可以用酸性或中性干燥剂干燥，碱性干燥剂和中性干燥剂可以干燥碱性气体，中性气体既可以用酸性干燥剂也可以用碱性干燥剂以及中性干燥剂干燥。

4.气体的收集：排水法，难溶于水。排空气法，密度和空气相差比较大的气体（只要比较空气的平均式量29，也就是和29相差比较大式量的气体）。

5.尾气处理：污染环境或有毒气体的处理。方法是可以点燃或收集或被碱液吸收，注意倒吸的处理。

以上规律掌握外，还可以让学生画实验的装置图，加深印象。并让学生清楚装置中的“气密性”、“液封”、“安全性”等细节性问题的考虑，这样就会大大提高学生的设计实验能力。

以上是笔者在化学实验教学中采用的方法，在培养学生的实验设计能力中，还要注意加强科学方法的运用。如在探究性实验中，要使学生学会设立对照实验，及学会如何去控制实验的变量和条件；在定量实验中要培养学生运用数学方法，如用表格或函数表达方式或函数图形，去处理实验所得的数据及误差的处理方法；在实验的客观因素认识上培养学生的观察能力、分析能力；在实验方法多样性中培养学生的综合能力；在实验装置组系和实验规律总结中培养学生的归纳和演译能力。当然科学方法应灵活的应用，不能拘泥一格，以上只不过是根据实验的特点有所侧重，平时加强对学生的基本实验操作的训练，尽量给学生提供做实验的机会。这是笔者教学过程中的一些心得，有不足之处，望斧正。

参考文献：

[1]王祖浩《中国中学教学百科全书》化学卷 学生实验能力培养 1990年