時間：2022-05-19 02:01:48
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，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篇實驗創新設計，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
文章編號：1005C6629（2017）2C0059C03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
1 研究背景
現行人教版九年義務教育課程標準實驗教科書《化學》（九年級上冊）第138頁[實驗7-3]粉塵爆炸實驗裝置和實驗方法，以及目前絕大多數教師對該實驗的改進[1～5]中，都是用氣囊或打氣筒對裝置進行鼓氣，用硬紙板密封裝置，點燃的蠟燭引爆。這些實驗方法在裝置中產生的粉塵不連續、濃度不均勻，實驗成功率不高；當爆炸發生時，用來密封的硬紙板亂飛，存在一定的安全隱患；粉塵飛濺，污染實驗環境；這種實驗方法產生的爆炸現象具有一定的偶然性，實驗的重復性差。為此，我們通過大量的試驗，利用玩具小風扇向裝置內進行鼓氣，在裝置中獲得連續、均勻的粉塵；用半固定在塑料筒上口的汽車輪胎橡膠皮來密封裝置，避免了密封蓋亂飛所造成的安全隱患和撿拾的麻煩；在爆炸后，半固定的汽車輪胎橡膠皮又能自動復位，重新封閉塑料筒，簡化了實驗操作；用丁烷打火機或電子打火槍進行點火引爆，并用一漏斗將火焰保護在其中，提高了實驗的成功率。
2 實驗裝置
裝置各部分的功用說明：
橡膠皮：由廢棄的汽車內胎切割而成，用于密封塑料筒。半固定在塑料筒上口，爆炸后能被彈開，又能自動復位而重新密封塑料筒，避免了其被炸飛而造成的安全隱患和撿拾的麻煩。
塑料筒：通過上口的橡膠皮和下口底座進行密封，為粉塵的爆炸創造有限的密閉空間。
塑料漏斗：由塑料飲料瓶的頸部切割而成，固定在底座上。將針管和導線罩在其內，避免點火時風扇產生的風力將火焰吹滅。
底座：用于承載和固定打火機（或電子打火槍）、玩具風扇和塑料筒。
丁烷打火機：作點火的氣源。
固定鐵絲：用于固定塑料筒和底座。
玩具風扇：為塑料筒提供持續穩定的風力，能將堆放在底座上的面粉揚起，在塑料筒內形成連續、均勻的粉塵，從而提高引爆粉塵的成功率。
3 制作材料
長30cm φ10cm左右的硬質塑料筒（糖果瓶、酒盒等）1個，φ15cm左右的塑料糖果瓶蓋1個，丁烷打火機1個，輸液器頭皮針1顆，玩具小風扇1個，260mL圓柱形礦泉水瓶1個，汽車輪胎橡膠皮，502膠水。
4 制作方法
4.1 底座的制作
在φ15cm左右的塑料糖果瓶蓋中央鉆一個與礦泉水瓶蓋外徑大小相當的孔，在礦泉水瓶蓋中央鉆一個小孔，將礦泉水瓶蓋塞入塑料糖果瓶蓋中央的孔中，用膠水粘牢固定（如果孔太大，可在空隙間填少許棉花，再滴入膠水進行粘接，如圖2a所示）；然后截取一個260mL礦泉水瓶頸部（高約5cm），擰緊在礦泉水瓶蓋上即成（如圖2b所示）。
4.2 點火系統的裝配
取出丁烷打火機的壓電器，將兩根細導線的兩端除去絕緣皮后，分別與打火機壓電器上的導線和下端的金屬體相連（如圖3a所示），然后將壓電器裝回打火機原位；將一次性輸液器頭皮針剪去針頭帽，將細塑料管套在打火機的氣門柱上，用少許膠水粘牢密封固定（如圖3b所示）；將壓電器上引出的一根導線破頭去掉絕緣皮后纏在頭皮針金屬針管上，再將頭皮針金屬針管和另一根破頭去掉絕緣皮后的細導線并排著（細導線去掉絕緣皮部分和金屬針管不接觸）插入底座中央的小孔中，調節細導線頭與頭皮針金屬針管出口相距0.5M左右，用膠水將兩者與底座粘牢密封固定（如果孔太大，可在空隙間填少許棉花，再滴入膠水進行粘接固定）；在底座邊沿切開一個與氣體打火機罐體大小相當的缺口，將打火機氣罐插入缺口中固定，邊調節打火機氣體閥門邊進行點火試驗，直至能夠正常燃燒并形成2cm高左右的火焰為止（如圖3c所示）。
4.3 硬質塑料筒的加工
取長30cm φ10cm左右的硬質塑料筒，在其一端（下端）切一個2cm×2cm的缺口，另鉆三個間距相等的小孔；再在其另一端（上端）側壁上相距5cm鉆兩個小孔后，放上一塊厚度適中、φ15cm左右彈性好的汽車輪胎橡膠皮，用細鐵絲與小孔連接固定，細鐵絲與塑料筒接觸處用膠水密封（如果孔太大，可在空隙間填少許棉花，再滴入膠水進行粘接）即成（如圖4所示）。
4.4 裝置的組裝及完善
將加工好的硬質塑料筒放在裝好點火系統的底座上（缺口與打火機氣罐錯開成90°左右），再在對應塑料筒邊沿上小孔的位置的底座上各打一個小孔，用細鐵絲將硬質塑料筒和底座連接固定在一起；在底座邊沿上對準硬質塑料筒下端缺口位置切一個缺口，將一個玩具小風扇的扇葉對準硬質塑料筒下端缺口，插入底座邊沿的缺口中，用膠水固定即成（如圖1所示）。
5 使用方法
掀開塑料筒上口的橡膠片，向裝置內加入約20g干燥的面粉，使其平鋪在底座上（漏斗外），打開玩具小風扇電源，只需幾秒鐘，在塑料筒內就會形成濃度均頡⑽榷ǖ姆鄢荊按下氣體打火機打火器（電子打火槍）進行點火，就會產生響亮的爆炸聲和明亮的火光，塑料筒上口的橡膠片即被掀開，隨即又自動彈回封閉塑料筒。
每間隔幾秒鐘，再次按下氣體打火機打火器進行點火，就會重復產生上述現象。
6 創新點
（1）利用低速玩具風扇進行鼓氣，從而使得塑料筒內形成濃度均勻、穩定的粉塵。先吹風后再點火，可避免認為爆炸原因是鼓氣造成，同時也提高了實驗的成功率。
（2）利用低速玩具風扇進行鼓氣，在塑料筒內形成濃度均勻的粉塵的同時，也為塑料筒內提供了充足的空氣，增加了粉塵與空氣的接觸面，為實驗的成功提供了保障。
（3）利用固定在塑料筒口汽車輪胎橡膠皮來密封裝置，避免了原實驗中硬紙板亂飛、粉塵到處飛濺造成的麻煩，使實驗裝置實現了自動封閉的效果，簡化了實驗操作，使爆炸實驗安全可靠地進行。
（4）所有材料均為生活常備物品和廢棄物，且為塑料材質。材料易得，容易加工，制作簡單，成本低廉，容易推廣。
7 實驗說明
爆炸發生前，由于火焰處于漏斗內部，風扇形成的風力對其沒有影響，不會被吹滅。但爆炸發生后，爆炸形成的壓力會將火焰震滅。因此需要重復打火操作，才能實現連續的爆炸現象。
參考文獻：
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[3]喬金鎖.粉塵爆炸實驗的改進[J].化學教學，2016，（2）：67～69.
物理學是一門以實驗為基礎的科學，所有得物理知識，包括物理概念、定律和理論的發現與確立大都依賴于實驗，同時實驗也是研究和發展物理學的基本手段。它不僅是技術的操作過程，而且包含了豐富的物理思想、物理方法以及創造原理和創新技法。因此，物理實驗的教學是培養與訓練學生的創新能力最有效的途徑，但要達到理想的效果，必須對教材中的演示實驗和學生分組實驗進行創新設計，并在課堂教學中科學實施。
1、通過改變實驗目的和要求進行創新
教師在原有實驗的基礎上，改變原有實驗的目的與要求，提出新實驗課題，要求學生利用原有的實驗器材（甚至可適當增減），對原有實驗進行創新改進，設計完成新實驗課題的實驗方案。從而培養學生改進原實驗、設計新實驗的創新能力。例如：學生在完成凸透鏡的焦距測定時，我要求學生將光具座上的蠟燭（光源）取走放上手電筒（如圖1），并讓學生在不拆開手電的情況下測出小燈泡s（可視為點光源）到燈罩玻璃（玻璃厚度不計）前表面的距離d。雖然使用的器材、實驗原理都相同，但改變了目的要求，該如何操作？先做什么，后做什么，先測什么物理量，后測什么物理量，就完全需要學生創設出新的適宜的實驗操作步驟，并確定所測物理量。
2、通過改變實驗原理和實驗方法進行創新
每個實驗都依據一定的理論提出來的，這個理論就是實驗原理。為達到同一實驗目的，可依據不同原理設計出不同的實驗方案。因此可以通過改變原有實驗的原理或實驗過程中使用的具體方法進行創新，依據新的實驗原理、實驗方法提出新的實驗方案。例如：在顯示微小形變的演示實驗，原實驗中應用了光學放大法，也可以根據機械放大的原理設計出如圖2所示的實驗方案。桌子發生微小形變，由于鐵架臺的豎直桿及水平鐵夾的杠桿作用，對形變進行了兩次放大，而右邊滑輪上固定的輕蘆葦桿在重物下降的帶動下，順時針旋轉，又進行了一次放大，其演示效果相當顯著，且比教材中的演示裝置簡單，器材易找，故而更方便。
3、通過改變實驗器材進行創新
這種創新情形需改變原有實驗的使用器材（包括測量對象）提出了在新的實驗器材基礎上測量原有的物理量或新的物理量的新實驗課題，一般學生應用原有的實驗理論和方法無法解答新的實驗課題，必須重新設計實驗方案或實驗步驟，這些都要求學生創造性地提出解決方法。例如：學生在做完《用單擺測定當地的重力加速度》實驗后，我給每個同學一把鐵掛鎖，要求每組同學利用它替代小球重新測出重力加速度g，然后再與用金屬小球測出的g值作比較。器材改變了，如何測量呢？經同學們積極思考，動手實驗，最終自行設計出合理的實驗方案。
4、通過增設或改變實驗情景進行創新
現成的實驗裝置往往不能滿足教學的需要，課本上還有許多內容沒有現成的儀器配備，若不做，則學生缺乏感性認識，很難對學生講清楚，且內容顯得枯燥乏味。真所謂“千言萬語道不清，一看實驗便分明”，為此教師應開發一些新的實驗。例如：電容器充放電的演示，本裝置采用低壓直流電源，小直流電動機D1、D2，大容量電解電容器C，電路圖如圖3所示。當S置于1時，構成充電回路，對未充電的電容器C充電，此時D1迅速轉動，電流計迅速反向偏轉至最大，然后D1轉動逐漸變慢，電流計偏轉逐漸變小；當充電完畢，D1停止轉動，電流計示數為零。當S置于2時形成放電回路，電容器C通過D2放電，此時D2迅速轉動，電流計迅速反向偏轉至最大，然后D2轉動逐漸變慢，電流計偏轉逐漸變小；當充電完畢，D2停止轉動，電流計示數為零。本裝置的另一最大優點是可以通過S斷續控制對C充放電，當將S斷續地置于1時，可以看到D1斷續地轉動，當充電完后，D1不再轉動，然后將S斷續地短時置于2時，可以看到D2斷續地轉動，當放電完畢，D2不再轉動，這一現象生動有趣。
教師也可以創設一種新的實驗情景和應用情景來改變原來的實驗，要求學生運用學過的實驗理論、方法及實驗技術來設計新實驗課題的新方案，處理新數據，解決新的實際應用問題，從而培養學生把所學的實驗理論、方法和實驗技術移植應用于新領域的創新能力。
5、通過改變觀察的感覺手段進行創新
關鍵詞：燃燒條件；白磷燃燒；探究實驗；改進設計
文章編號：1005C6629（2016）11C0076C03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
實驗教學是初中化學教學的重要組成部分，強化實驗教學是提高學生學科素養、探究能力的突破口。在實驗過程中，學生可以通過觀察、思考來獲取知識，使實驗結論與探究過程有機地融合起來，使知識與能力得到和諧發展，感受到化學學習的樂趣。因此，教師要致力于教材經典實驗的改進，使實驗更易操作、更易觀察到現象，使學生更能體會到實驗的趣味，同時能科學地推演結論。本文以“燃燒條件”探究實驗為例，淺談筆者在教學實踐中對經典實驗的創新設計。
1 問題的提出
“燃燒與滅火”是人教版《化學》（九年級上冊）第七單元的課題，為引導學生理解可燃物的燃燒必須同時具備“與氧氣充分接觸”和“溫度達到可燃物著火點”的條件，教材設計了如下的演示實驗，見圖1。
在進行上述實驗時，存在以下問題：
第一，實驗甲（見圖1）中白磷和紅磷均處在敞口開放體系，銅片上的白磷燃燒會產生大量白煙，白煙主要成分為五氧化二磷，逸散到空氣中，易與空氣中的水蒸氣結合，生成有毒的偏磷酸，危害師生健康，所以該實驗需要在通風櫥中操作。由于不便在課堂上演示該實驗，實際教學中，教師通常采用講授與多媒體視頻相結合的方式，弱化了這一經典實驗的教學效果。
第二，白磷固體遇熱水熔化，用導氣管通入氧氣后，熔化的白磷會在氣流的作用下，四處游動，使氧氣不能和白磷充分接觸，實驗成功率較低[1]。
第三，實驗結束后，水中殘留的白磷有劇毒，須小心進行后續處理，否則會引起白磷自燃或中毒等安全隱患。
第四，白磷在水下燃燒通入的是氧氣，和白磷在空氣中的燃燒對比，沒有嚴格地控制變量，實驗缺乏嚴謹性和科學性。
經查閱文獻，發現針對上述問題，已有不同角度的改進方案[2～6]，例如圖2，甲實驗在密閉裝置中進行，解決了白煙逸散造成污染的問題。乙實驗在導氣管末端連接一倒置的漏斗，能將熔化的白磷局限在漏斗內，但在實際操作中發現，通入氧氣的量不易控制，若通入的氧氣不足，無法排盡白磷表面的水，氧氣和白磷不能充分接觸；若通入的氧氣過量，由于漏斗內壓強過大，氧氣從漏斗下端逸出，實驗效果仍不佳。
源于教學的創新應永無止境，該實驗的簡約性、可操作性、環保性、科學性等方面仍存在改進空間。在尊重教材原實驗的教學意圖的前提下，力求盡可能采用簡單的裝置或方法，用較少的實驗步驟和藥品，在較短的時間內能觀察到明顯的現象。經過反復實驗，對該實驗進行了創新設計，取得了良好的實驗效果。直接通過注射器抽取空氣，使用注射器、球型干燥管和橡膠塞，利用反應前后壓強的變化，使白磷的燃燒發生在密閉裝置內，大大提高了實驗的安全性和可操作性。無需紅磷作對照，僅用白磷這一可燃物，學生即可通過對兩組對比實驗的歸納分析，科學地得出燃燒的條件。
2 實驗的改進
2.1 實驗儀器和試劑
500mL燒杯兩個、注射器兩支、球型干燥管兩支、橡膠塞兩枚（大小與球型干燥管口徑相匹配）、鑷子、膠皮管、白磷、80℃左右的熱水、冷水、5%氫氧化鈉溶液
2.2 實驗操作方法及現象
2.2.1 實驗一
在500mL燒杯中加入300mL 80℃左右的熱水，將橡膠塞倒置于燒杯內，用長鑷子將一綠豆粒大小的白磷放置在橡膠塞上。此時，溫度雖達到白磷的著火點以上，但浸沒在水中的白磷不燃燒（如圖3）。用膠皮管連接注射器和球型干燥管，拉動注射器活塞，在注射器中預留20mL空氣，將球型干燥管插入水中，倒扣在橡膠塞上方。推動注射器，緩緩鼓入空氣，熱水從球型干燥管和橡膠塞的縫隙中流出，輕輕下壓，使球型干燥管和橡膠塞之間形成一氣室，白磷和空氣中的氧氣充分接觸，立即可以觀察到白磷燃燒，發出火光，并產生濃厚的白煙（如圖3），實驗現象十分明顯[7]。由于白磷燃燒消耗氧氣，裝置內氣壓減小，在大氣壓的作用下，球型干燥管和橡膠塞緊密連接在一起，形成密閉裝置，直至白磷燃燒結束，整個過程白煙都不會逸散到空氣中。
2.2.2 實驗二
在500mL燒杯中加入300mL冷水，將橡膠塞倒置于燒杯內，用長鑷子將一綠豆粒大小的白磷放置在橡膠塞上。此時，水中的白磷不燃燒（如圖4）。在注射器中預留20mL空氣，將球型干燥管插入水中，倒扣在橡膠塞上方。推動注射器，緩緩鼓入空氣，白磷雖然接觸空氣中的氧氣，但因溫度沒有達到著火點，冷水中的白磷不能燃燒。
觀察到實驗現象并不是最終目的，通過現象分析，探究出燃燒必需的條件才是實驗的根本所在。教師應引導學生對實驗結果進行剖析（見表1），學生可以清晰地得出結論：可燃物要發生燃燒，“與氧氣充分接觸”和“溫度達到著火點”這兩個條件缺一不可。
3 改進后實驗的優點
第一，利用反應前后裝置內壓強的變化，使熱水中的白磷燃燒發生在密閉裝置內，避免了白煙逸散造成的污染，提高了實驗的安全性，不僅可以實現課堂演示，還可以在教師指導下開展學生分組實驗。實驗過程中，白磷燃燒充分，幾乎無殘留；若有殘留，在使用氫氧化鈉溶液處理生成物五氧化二磷后，再加入適量硫酸銅溶液消除可能存在的微量的白磷液滴[9]，體現了實驗的環保性，教師也可適時利用該實驗對學生進行環保教育。
第二，改進前，白磷在熱水中熔化，隨通入的氧氣流四處游動，偶爾看見火光一閃，白磷又跑開了，較低的實驗成功率降低了學生觀察實驗的積極性。改進后，白磷被局限在球型干燥管內，不會四處游動，而且能與空氣充分接觸，學生能明顯地觀察到熱水中的白磷發生燃燒，增強了實驗感受，體會到實驗的樂趣。待冷卻后，教師還可引導學生觀察生成物五氧化二磷的顏色和狀態，從而增強學生的感性認識。
第三，改進前，實驗時需組裝氧氣的制取裝置，不僅占用了有限的課堂時間，而且操作步驟繁瑣。改進后，直接利用注射器抽取空氣，使實驗步驟簡潔明了；同時實驗儀器簡單易得，無需進行特殊處理，提高了實驗的可操作性。
第四，改進前，銅片上的白磷和水中的白磷燃燒實驗，對比不明顯，學生得出結論有一定的困難。改進后，僅用白磷一種可燃物，就實現了燃燒條件的探究，通過改變水溫、有無空氣兩個因素，體現了實驗設計中的“控制變量”的思想，提高了實驗的科學性。冷水和熱水中的兩組實驗同時進行，更加有利于學生理解燃燒的條件。
成功的實驗設計是體現化學教學魅力的有效手段，它能化枯燥為生動，化抽象為具體，化平淡為神奇，既提高了課堂效率，也讓學生對化學學習保持著濃厚的興趣。在實驗過程中，教師應引導學生積極開展思維活動，啟發他們對現象進行分析，經過總結和歸納，使學生的思維從表象到本質，從感性認識上升到理性認識。
教師只有在日常教學中，時刻以優化課堂效果、提高學生科學素養為目標，促進教師深耕教材、不斷探究，繼而在探究中發現問題、解決問題，才能不斷提高教師的專業素養，讓課堂多一些精彩。
參考文獻：
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[關鍵詞]電容器；儲能；實驗電路；創新設計；應用
中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）33-0395-01
電容器是電力系統、電工電子技術中的常用元件，也是電路的基本元件之一，同時學好電容器也為中等職業技術學校電專業的學生今后學習相應專業課建立必要的基礎知識，電容器能夠充電和放電是學習電容器的重點。
1.原電容器充放電實驗電路簡介
我們現在所使用的教材中提供的電容器充、放電電路如圖1所示，分析過程是：當開關S置于“1”時，構成充電電路，開始時燈泡HL較亮，然后逐漸變暗，從電流表可觀察到充電電流有大到小的變化，而從電壓表觀察到電容器上的電壓UC由小到大的變化，即UC ≈ E；當開關S置于“2”，就構成了電容器的放電電路，燈泡HL逐漸由亮變暗，最后熄滅，從電流表可觀察到電流由大變小，而從電壓表可觀察到電容器上的電壓也逐漸下降，直至UC=0，表示放電結束。
以上這個電路是電容器充、放電電路的原理圖，只適合純理論性的分析學習，這樣的電路已經不適應如今職業技術學校教學理念的要求，所以在實際教學中筆者盡量讓學生在做中學，通過直觀的實驗現象將知識點展示出來，以降低學生的學習難度，提高其學習興趣，因此，筆者對教材中提供的電容器充、放電原理圖進行了創新設計，這樣重新設計后的電路就比較適合于學生實驗操作之用了。下面就介紹一下電容器充、放電電路在實際教學中遇到的問題及重新設計后的電路。
2.原電路存在的問題
在選用圖1時，經過分析發現存在如下問題：
（1）這個電路中所有電器元件都沒有標注具體參數，學生真正地去做實驗，沒有選用元器件規格的依據，也無法實際實驗。
（2）實驗現象不夠直觀，此電路要求充、放電過程中要觀察燈泡的亮暗程度，同時還要觀察電流表中電流的大小變化情況和電壓表中電壓值的大小變化情況，太復雜。
（3）原理上分析，電容器在充放電時燈泡的亮暗程度是逐漸變化的，但實際上電容器充放電的速度很快 ，燈泡會突然亮或滅，導致人用肉眼觀察不到燈泡的亮暗變化。
（4）親自做過此實驗的人會遇到這樣的問題，就是電容器通常會出現充不滿電的情況，結果導致電容器兩極板間的電壓UC不能約等于電源電壓E。
3.實驗電路的創新設計
根據上述分析，筆者經過大量的理論推導和多次實際實驗解決了上述電路存在的問題，在原電容器充、放電電路基礎之上做了如下創新，實驗電路如圖2所示。
（1）電路參數的設定為使學生在實驗中保證操作安全，電源采用10V直流穩壓電源；該電路中電容器用耐壓高于電源電壓且容量較大的電解電容或油浸紙介電容，容量為470μF，接線時要注意極性，不要接反，如果接反會損壞電容器，甚至引起爆炸；燈泡選用與電源電壓相符的即可（如果身邊沒有相應規格的燈泡用額定電壓稍高于電源電壓的指示燈也可）；電阻R1和R2所用規格分別是10K 0.5W和20K 0.5W。
（2）充、放電現象的創新。教材中所提供的電容器充、放電原理圖中，讓學生觀察燈泡的亮暗變化的同時還要觀察電流表和電壓表上數值的變化情況，這樣對于初學電知識的學生來說還不具備那么復雜的分析能力，所以筆者將電路中所使用的電流表和電壓表撤去，只觀察燈泡的亮暗程度。亦能說明電容器充、放電現象，這樣實驗現象變得更直觀、內容也更加簡單易懂。
（3）充、放電速度的創新。理論上分析電容器充、放電時，燈泡是逐漸變亮或逐漸變暗的，但實際在操作時，燈泡的亮暗變化很快，操作者觀察不到實驗現象，誤認為實驗是失敗的，所以筆者根據能夠反映電容器充、放電時間長短的參數τ=RC做了定性分析和理論性推導，再結合筆者自身的實踐經驗可知，實際上t=（3～5）τ時，充電或放電就已經結束，最后確定出限制充電時間的電阻R1的值選用10K，限制放電時間長短的電阻R2的值選用20K最為合適，這樣充電或放電的時間限制在3～5S內，實驗現象就具有一定的可觀性，且能夠有力的說明電容器具有充電和放電的特性。
4.實驗中常見問題的處理
電容器充電實驗時，電容器經常會出現充不滿電的現象，電容器充電實驗電路如圖2所示，1和3相連時為充電；2和3相連時為放電。充電和放電時用萬用表觀察電容器兩端電壓時，電容器兩端的電壓就等于電源電壓減去電阻R1兩端的電壓，為了使充電時間延長，R1要有一定的阻值，阻值太大，電容器兩端電壓與電源電壓相差太大；如果太小，電容器兩端電壓是與電源電壓近似相等了，但是充電過程太快實驗現象就沒有了可視性，所以，筆者經過大量的實驗得出結論，電阻R1的值取如圖2中的數值比較理想，這樣既能是實驗充電過程具有一定的可觀性，且能是電容器兩端電壓是與電源電壓近似相等了。
5.設計后電路在教學中的應用
實際教學中，在介紹電容器之前，可以讓學生先觀看實際使用中的電容器元件，例如：計算機內部顯卡電路板上的各個元件，從感性上認識到電容器與電阻器一樣也是電路中的常用元件，這樣就可以很自然地引出電容器的概念，此時學生肯定會具有很強的好奇心，很想知道電容器在這個電路中有什么作用呢？實際上這也正是我們要向學生傳授的內容，在這一環節中我們一定要打破傳統的教學方式---教師給學生做純理論性的分析講解，因為這樣的教學方法已經不再適用現代學生的學習要求，那我們教者怎么辦呢？此時教師可以通過一段過渡性的語言引導學生：“你們是不是想知道電容器這個元件在電路中有什么作用嗎？現在就讓我們一起動手做一做，從實驗中尋找答案吧”，在學生動手做的過程中，老師要圍繞本次課的知識點提出幾個相關的引導問題，讓學生帶著問題去做實驗，通過實驗現象就能自行回答出引導問題，從而也就把我們要學的內容掌握了，在實際教學中應用本文重新設計后的電容器充、放電電路，讓學生先動手做一做，同時結合上述的教學方式，確確實實收到了非常好的教學效果。
總之，電工基礎課的教學內容目前還存在理論性強、概念多、公式復雜、知識點分散、內容抽象等客觀問題，所以通過對電容器實驗電路的創新設計，使直觀的現象和抽象的理論結合，讓學生親自動手操作，這樣比較容易接受和理解，印象深刻，記憶牢固，從而真正地實現了在做中教、在做中學，這也正符合當今中等職業技術院校所提倡的一體化教學的理念。
參考文獻
《電路》第四版 邱關源 高等教育出版社
《電工學》第六版 秦曾煌 高等教育出版社
中圖分類號：G633.8
文獻標識碼：C
1問題的提出
現行高二化學教材設計的“加熱銅絲插入”實驗，銅絲的紅一黑一紅顏色變化鮮明，裝置簡單，操作簡約，銅絲可以多次重復實驗，但難于檢驗乙醇氧化產物而降低了實驗的價值。事實上，學生聞試管中液體產生的氣味既不明顯，并有相當多學生將乙醇的氣味與乙醛的氣味混淆而難于分辨，如做銀鏡反應等，則因乙醛含量太少而現象不佳。
鑒于此，對教學中乙醇在Cu(或Ag)催化下氧化為乙醛的實驗是許多從教者長期研究的重要實驗，由劉正賢主編的《中學化學實驗大全》就提供了多個范例。從近階段許多雜志發表的文章看，許多實驗者都設計在裝入銅片的試管中加熱氧氣和乙醇蒸氣來彌補教材實驗難于檢驗產物等不足。華東師范大學蔡晶、陳磊磊分析了一些乙醇在銅催化下與氧氣反應生成乙醛的實驗中氧氣和乙醇來源的情況，并利用氣等從空氣中獲取氧氣和利用棉花團蘸取無水乙醇獲取乙醇蒸氣。但這樣一些改進思路，仍然存在裝置、操作復雜化；反應不易控制，不能提供充足乙醇蒸氣使反應持續進行等某些缺陷。一些實驗甚至將作為催化劑的單質銅直接改為CuO，使用希夫試紙檢驗產物乙醛，但這又無法對教材中Cu(或Ag)的催化作用作出合理說明，同時超越了學生的知識基礎和認識水平。
我們認為，高中學生已經知道酒精燈火焰就是乙醇的燃燒，焰心是乙醇的蒸氣，空氣中約1／5體積是氧氣等知識。如果能巧妙地通過獲取酒精燈焰心乙醇蒸氣和空氣中的氧氣完成這一實驗，這既能很好地幫助學生理解反應原理，又能有效發展學生的創新思維。對此，我們設計了一個裝置簡單，操作簡便的“酒精燈焰心蒸氣進行乙醇催化氧化”的實驗，達到了較為理想的效果。
2乙醇催化氧化實驗的創新
2.1實驗目的
實證乙醇在加熱和銅催化條件下被氧氣氧化為醛，深化對乙醇催化氧化原理的認識。
2.2設計思路
為使裝置簡單，采用酒精燈焰心提供乙醇蒸氣，用空氣提供氧氣，并使二者可控制地與催化劑接觸反應。
2.3實驗裝置
課堂演示實驗裝置：
(1)將玻璃管彎曲為U形，與一球形管(或干燥管)構成反應器，反應器中裝適量小銅片或銅絲。
(2)用一橡皮塞做成一旋轉器，旋轉器一端連反應器，另一端連玻璃管，此端可通過玻璃管旋轉。
(3)用注射器作乙醇蒸氣和空氣的吸人裝置和反應后氣體的收集裝置。為方便氣體注入銀氨溶液檢驗產物，可用膠頭滴管將注射器口加長。
學生分組實驗裝置(圖2)：
省去了反應器中的球形管或干燥管。使實驗微型化，僅將U形玻璃管的一端留長，放入小銅片或銅絲即可。
實驗裝置的特點：
(1)利用注射器可控制吸入乙醇蒸氣和空氣的量，以及收集反應產物進行有效檢驗。
(2)旋轉器的巧妙設置，使乙醇蒸氣和空氣能交替進入反應器，使實驗現象鮮明。旋轉器制作簡單，材料為普通橡皮塞，將橡皮塞打孔，一端連反應器，一端連一導出反應后氣體的玻璃管并可旋轉即可。
2.4實驗步驟
(1)按圖1所示裝置連接，固定在鐵架臺上，點燃酒精燈加熱。
(2)轉動旋轉器15～20度度角，使U形管口離開酒精燈焰心處火焰，同時緩緩拉動注射器。現象：管內銅片由紅變黑。又轉動旋轉器，使管口重新插入酒精燈焰心處，繼續拉動注射器，現象：管內銅片由黑變紅。
(3)將開始收集的少量氣體水洗后排空(開始反應時乙醛量少，主要為未反應的氮氣等)，繼續上述操作(2)并使注射器收集滿氣體。現象：球形管內銅片紅、黑現象交替出現。
(4)將收集的氣體注入銀氨溶液，用銀鏡反應檢驗氣體中含有醛(或用新制Cu(OH)2檢驗醛的存在)。
注：多次收集后，注射器中有無色刺激性氣味的液體。
2.5結果與討論
該實驗明顯地達到了乙醇催化氧化實驗理想的效果。
(1)簡潔地證實了乙醇在銅(或銀)做催化劑的條件下，可以被空氣中的氧氣氧化為乙醛的結論。實驗對反應產物的檢驗效果明顯。
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(2)實驗現象鮮明，特別是銅片由紅變黑，由黑變紅交替出現的現象。對學生理解乙醇催化氧化過程中Cu的催化作用極為生動。
為激發農村學生學習物理的興趣，提高學生的綜合素質，物理實驗創新改革勢在必行。教學中，要巧設趣味實驗，激發學習興趣；創新演示實驗，優化課堂教學；加強探究實驗，提高學生能力；開展課外實驗，深化課堂教學。
關鍵詞：
農村物理實驗；創新；趣味；演示；探究；課外
新課程理念之一就是讓學生學會學習，成為學習的主人。物理學科的一個重要特點就是擁有大量的實驗，教師要不斷改進實驗教學方法，注重實驗的創新和探索，激發學生的學習興趣，培養學生的創新能力，提高學生的綜合素質。對于農村物理實驗教師來說，更是一個挑戰。因此，我利用農村特有的資源和環境，與物理實驗教學相整合，做了如下創新：
一、巧設趣味實驗，激發學習興趣
好奇是學生的天性，興趣是學生學習的動力。因此，教師要充分結合教學內容，從教學目標出發，千方百計地挖掘趣味因素，巧妙設計趣味實驗，以激起學生的興趣。比如，在“大氣壓強”的教學中，教師可尋找合適的玻璃瓶，做“玻璃瓶吸雞蛋”，或“如何從瓶中完整地取出雞蛋”（把瓶子倒過來并向瓶里吹氣,雞蛋就“自動”出來了）。相信學生會驚訝于實驗“表現”，真真切切地感覺到大氣壓強的作用的。在輕松愉快的情境中掌握知識，達到了較好的教學效果。
二、改進演示實驗，培養創新能力
在演示實驗方面，要求實驗現象明顯、準確。課前教師必須做好充分準備，不能有任何微小的疏漏，對于現象不清楚的演示實驗，必須想方設法加以改進，如“研究浮力產生原因”的實驗：用一只可樂瓶和一個乒乓球。用一只塑料可樂瓶剪去底部（瓶頸的截面直徑略小于乒乓球的直徑）把一只乒乓球放入瓶內，從上面倒入水，觀察到有少量水從乒乓球與瓶頸縫隙中流出，但乒乓球并不上浮，這是因為水對乒乓球只有向下的壓力；用手堵住瓶的下部流水處，可觀察到乒乓球浮起，這是因為水對乒乓球向上的壓力大于向下的壓力。這樣，學生既學習了知識，又培養了創新能力。
三、加強探究實驗，提高學生能力
通過引導學生根據實驗目的和原理自行設計實驗方案，可以有效地培養和鍛煉他們的實驗能力。如為了說明飛機升空原理，實際顯示“凸弧形的地方流速大”，我與學生合作制作了一個顯示器：把長約12cm的透明膠管正下方開孔，與大號注射器筒連通,把泡沫塑料球平分為二，把凸弧面與平板面分別連接在兩個水平膠管口，在注射器筒內點燃檀香。當室內空氣不流動時，檀香白煙從膠管兩端凸弧面和平直面同時流出，冉冉上升；若人拿著裝置向前勻速走動，或正對微風放置時，白煙只會從凸弧型半球一端流出，直觀地顯示了流體壓強規律和飛機升空原理，提升了學生的實驗探究能力，并使學生在探究學習中獲得成功的喜悅。
四、開展課外實驗，深化課堂教學
教材中有好多的家庭實驗室，它是課堂教學的延伸，有利于提高學生的綜合素質。可以結合教材內容讓學生到垃圾堆里找寶，利用周圍容易找到的可樂瓶、細鐵絲、鐵片、玻璃片、彈簧、乒乓球、硬紙板、小木板等材料，制作“水火箭”“彈簧秤”“熱風車”“針孔照相機”“潛望鏡”等，加深了對課堂教學的理解，并且活學活用，學生的觀察思維能力和動手能力得到進一步強化，其分析和解決問題的能力得到了充分鍛煉，其創新能力也得到了相應發展。
在人教版高中化學（必修1）第四章第四節有關硝酸的性質教學中，銅與濃、稀硝酸反應是其非常重要的化學性質之一。在實際教學中，不少教師在講解銅與濃、稀HNO3反應時，依然沿用著舊教材上的裝置進行演示實驗，結果產生的有毒氣體不僅容易外泄，同時又難以控制反應及時地停止，造成了藥品的浪費和環境的污染，嚴重影響了教室內師生的身體健康；而做銅與稀HNO3反應時，由于試管內存在空氣，又不能很好地觀察到生成的無色的一氧化氮氣體。
鑒于實驗中存在的以上缺陷，筆者在借鑒他人的創新成果的基礎上，經過反復研究和多次探索改進并實驗，設計出了這套簡單易行、安全環保、隨用隨停、還可以反復使用的實驗演示裝置，有效地解決了上述問題，極大地方便了教師進行課堂演示。整套實驗裝置儀器簡單，操作簡便，環保安全，實驗現象非常明顯。利用這套裝置進行實驗演示只需5-6分鐘左右的時間，就可以完成銅與濃﹑稀硝酸的反應及一氧化氮與氧氣的反應、二氧化氮與水的反應等多個實驗，并且把銅與硝酸的反應從傳統的敞開體系改為了封閉體系中進行，最大限度地吸收了多余的尾氣，有效地控制了環境污染問題。
二、制作實驗裝置所需材料及藥品
5mL注射器一支，洗耳球一個，380mL礦泉水瓶一個，具支試管一個，銅絲一根（下端繞成螺旋狀），橡膠塞2個，止水夾2個，橡皮管兩小段，導管兩根，白色泡沫板一塊，濃硝酸、NaOH溶液，蒸餾水。
三、實驗演示裝置組裝說明及實驗步驟
（實驗演示裝置實景圖）
1.將一廢舊礦泉水瓶從中上部剪成兩截，做好一個鐘罩式的尾氣吸收裝置。
2.按上圖所示連接好儀器，并檢查裝置的氣密性。
3.向具支試管中加入約2mL濃硝酸，注射器中吸入5mL蒸餾水，礦泉水瓶中裝好適量的NaOH溶液。
4.實驗開始時，先關閉止水夾1，打開止水夾2，將可抽動的銅絲插入濃硝酸溶液中，可以觀察到反應迅速開始，很快就能看到產生的紅棕色NO2氣體充滿了整個試管。
（銅與濃硝酸的反應現象）
5.此時，把注射器中的水全部注入到試管中，將濃硝酸稀釋成稀硝酸繼續進行反應，注意觀察整個過程中試管內氣體的顏色變化。
（向試管中注入水時的現象，證明了NO2與H2O的反應）
（銅與稀硝酸的反應現象，能很清楚地觀察到有無色氣體產生）
6.當試管內的氣體全部變為無色時，把銅絲抽離液面停止反應，關閉止水夾2，打開止水夾1，用洗耳球向試管中鼓入空氣，注意觀察試管內氣體的顏色變化。
（向試管中鼓入空氣時的現象，證明了NO與氧氣的反應）
四、本套實驗演示裝置改進后的意義
1.這套實驗演示裝置的改進和創新，構思巧妙，取材方便，裝置簡單，操作簡便，耗時短，節約環保，現象明顯，便于觀察，隨用隨停，非常適合學生分組實驗和教師上課演示實驗。
2.改進后的實驗演示裝置真正實現了在隔絕空氣條件下銅分別與濃、稀硝酸的反應，讓學生能夠非常清楚地觀察到了NO氣體的真實顏色。
科學的本質在于創新，創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力.現代教育觀認為：科學教育除了科學知識的傳授和技能的訓練外，還應重視培養學生的探究興趣、探究能力、良好的思維習慣以及創新意識，從強調知識內容的獲取向科學過程的轉變.從強調單純知識積累向探索知識轉變現行教育中，學生創新精神不足和實踐能力不強的問題已成為目前正在推進的基礎教育課程改革所要著力解決的一個現實而又緊迫的問題.由于學生的創新精神和實踐能力的形成和發展有賴于學生親身參與的實踐活動的培養和鍛煉，科學探究能力表現在學生進行的探究性學習的活動中，物理實驗作為物理教學的基本手段，有其特殊的教學功能：不僅能夠為學生提供學習的感性材料，驗證物理規律，而且能夠提供科學的思維方法，培養創造性思維能力、創新精神和探究能力.作為教師，應當在課堂上把探究實驗教學作為學生思維探究與創新的載體，來培養學生的創新精神和探究能力.
1課堂探究實驗教學的問題創新設計
傳統的物理演示實驗教學的目的是幫助學生獲取物理知識，缺少學生的實踐與探究，在課堂教學中教師應當給學生設計一些探究實驗的問題，激發學生的求知欲，引導學生獨立的、自主地通過自己的探究發現問題.如：在初中學生學過部分電路的歐姆定律后，怎樣講解高中物理中閉合電路的歐姆定律才能激發學生進一步學習的愿望呢？
首先拿一節干電池直接用電壓表測兩極間的電壓，然后再將它連入圖1所示的電路中，再用相同的電壓表測其兩端電壓，會發現讀數減小了，設計問題：為什么讀數減小了？減少的那一部分電壓到哪里去了？如何測出這一部分電壓？然后讓學生分析圖1所示的實驗，初中學生曾經分析過這個電路，知道當電壓一定時，先后閉合S1、S2、S3后三盞燈的亮度不發生變化.
然后做圖1所示的實驗，問：先閉合S1，再分別閉合S2、S3，燈L的亮度是否會發生變化？
（學生幾乎都認為燈的亮度不發生變化）教師閉合S2，然后問：怎么樣？（學生驚訝）
再閉合S3，學生更驚訝，燈的亮度一次比一次暗.
實驗現象本身就引出了問題，學生已有的經驗無法解釋，從而產生學習的需要，思維被激活.
此時教師畫出圖2所示電路，啟發學生分析這個電路是否跟實驗電路有相似的地方.學生經過分析討論，得出結論：實驗電路與圖2相似.教師由此引導學生猜想：是否電源內部有電阻？教師適時肯定學生的猜想，并引出初中物理研究的是一部分電路，本節課要研究的是包含虛框內為可調內阻電池源的全電路.用什么實驗方案來測出另外一部分電壓？由此引導學生用可調內阻的化學電池圖3通過分組實驗來測出電源的內外電壓，然后通過多媒體展示學生測出的結果.于是學生在強烈的學習愿望下開始探究學習，在探究的過程中得出結論.
這個用學生分組實驗的探究過程，以學生已有的知識和能力水平為起點，通過對問題的設計分析和巧妙地演示實驗使學生的理論分析和實驗現象之間發生矛盾，從而激發學生探究矛盾產生原因的興趣，很自然地將學生帶到了新課學習的入口，并由學生的分組實驗得出結論.
2課堂探究實驗教學的思路創新設計
實驗的過程是探索新知識，發現新問題的過程.要創新，思想是行動的先導，為了使實驗設計出更多的創新思維成果，教師要充分調動主體的科學文化知識沉淀和教學過程及社會實踐經驗的積累，引導和幫助學生努力擺脫和突破常規的定勢思維的束縛，進而激發和促進各種創新設計思路的產生.
如：在豎直面上做圓周運動的小球，在軌道最高點和最低點對軌道的壓力的變化我們只能用公式進行理論分析，這樣學生就沒有直接的感性的認識，能不能通過實驗的手段來讓學生直接看到壓力的變化.在課堂上我們可以把豎直的軌道與一測力傳感器相連接，傳感器接到計算機上，通過多媒體就把小球在做圓周運動時對軌道的壓力隨時間變化而變化的關系曲線顯示出來了.很多演示實驗只要我們教師能夠進行創新設計，不僅可以增強實驗效果，同時伴隨著創新設計，不僅激發了學生的學習熱情，也使學生接受了一番創造性活動的“洗禮”，更有利于培養學生的探究精神和探究能力.
3課堂探究實驗教學的非常規操作方法設計
實驗操作方法對實驗現象的顯示及實驗結果的獲得有著直接的影響，在有些實驗中，用尋常的方法所帶來的通常也是尋常的結果，而實驗過程中一些“前所未有”的“發現”、及“意料之外”的“收獲”往往是建立在非常規方法運用的基礎上的.因此，改進實驗的操作方法，往往能收到不同凡響的效果.
如：在《電阻定律》一節的教學中，導體的電阻率與溫度有關，我們在教學中通常是采用如圖4所示的電路，在A、B之間接一根日光燈的燈絲，用火給燈絲加熱，隨著溫度的升高，金屬絲的電阻率增大，金屬絲的電阻增大，燈泡的亮度減弱.這樣效果比較明顯，但是如果我們加以改進；事先讓電路通電，調節好電路中的電流，讓日光燈絲工作發熱到微紅狀態，這時日光燈絲的電阻較大，燈的亮度很暗，或幾乎看不出亮度（如圖4）.在操作中，我們可以告訴學生，給大家變一個魔術，吹一口氣就可以使燈亮起來，然后對著日光燈絲吹氣可以發現小燈泡馬上變亮了，學生感到很神奇，這樣就激發學生的學生興趣和求知欲望，然后讓學生思考討論，分析其中的原因，進而得出結論.這一反其道而行之的非常規操作.既能使實驗現象明顯，又收到了理想的教學效果.
4課堂探究實驗教學環境的創新設計
1實驗研究的過程
我們知道，活潑金屬與酸在常溫下能夠進行反應生成氫氣。但是，在常溫下氫氣難與其他物質反應。碳酸鹽可以與稀鹽酸在常溫下反應產生二氧化碳氣體，二氧化碳能夠在常溫下與水、堿等反應。但是二氧化碳是無色的，對比性不強，現象不是很明顯，效果并不理想。如果能夠讓反應在常溫下生成一種有色氣體，這種有色氣體在常溫下又能夠與其他物質反應就好了。化學反應產生的有色氣體主要是紅棕色的二氧化氮和黃綠色的氯氣。銅與濃硝酸在常溫下反應就得到二氧化氮了，比較方便。二氧化氮又能夠與水和堿在常溫下反應，鏈鎖反應解決了。通過多次實驗探索，選取5mL塑料注射筒作銅與濃硝酸反應容器比較方便，再把這個反應容器放到錐形瓶里密封就可以了。
2裝置制作
把一根粗鐵絲的一端錘打扁平，做成一個小彎鉤。取5mL塑料注射器把它從3mL處截斷。將注射端的注射孔在酒精燈火焰上燒熔封住成塑料筒。把鐵絲鉤燒熱，讓塑料筒熔附在鐵絲鉤上，再燒熔一些塑料封住塑料筒上的鐵絲鉤，使塑料筒在鐵絲鉤上固定好。取打了孔的橡膠塞插入膠頭滴管與帶塑料筒的鐵絲鉤。鐵絲鉤上部彎曲成一個直角鉤，便于轉動塑料筒位置方向。將上述橡膠塞插入錐形瓶口，即組成了反應的裝置。
3裝置的使用方法與現象
在錐形瓶里放入大約10mL蒸鎦水，滴入幾滴紫色石蕊試液，再滴加幾滴氫氧化鈉溶液調成藍色。用橡膠塞上的膠頭滴管吸入濃硝酸，在塑料筒里放入幾小片銅。轉動鐵絲鉤，使膠頭滴管對準塑料筒上方后，用上述橡膠塞塞緊裝有氫氧化鈉與石蕊溶液的錐形瓶，即得到反應前的裝置，如圖1a。把圖1a的裝置放在天平上稱量，記錄數據。把圖1a的錐形瓶從天平上取下后，分幾次擠壓膠頭滴管，讓濃硝酸與銅片反應。可以看到，錐形瓶內有紅棕色氣體產生，塑料筒里有藍色溶液，如圖1b。紅色變淡后再擠壓膠頭，讓濃硝酸流下來再與銅反應，最后紅棕色氣體全部消失，藍色石蕊溶液變成了紅色，如圖1c。把錐形瓶重新放回天平上稱量，天平平衡。說明反應前后質量不變。
4實驗設計的創新點
使用常見的幾種物質在一個簡易的裝置里，讓多個化學反應在常溫下連續發生，以檢驗質量守恒定律能否適用于多步鏈鎖反應。反應產生的現象非常明顯，很容易觀察到。讓學生觀察到了多步復雜的化學反應發生后，質量仍然是相等的，從而對質量守恒定律有了進一步的理解。
5實驗設計的優點
使用本實驗設計的優點是非常明顯的:①制作裝置所使用的物品易得，制作過程簡單，一次制成可以作為固定儀器長期使用。②反應在常溫下進行，反應速率快，能夠用于課堂演示。③實驗操作方法簡單，現象明顯，有利于學生觀察。結果準確，有助于學生理解化學定律。④裝置使用安全、環保，可以用于學生的實踐探究活動。
作者：潘國榮 劉芬 單位：貴州省雷山縣第三中學 貴州省雷山縣民族中學
隨著教育改革和素質教育的發展，創新教育已成為現階段工程教育的核心內容，要求各大院校培養出具有創新意識、創新能力以及創新精神的高素質人才。開展機械創新設計教學是工科院校進行素質教育實踐的基本要求，同時也是加強學生創新設計能力培養的根本途徑。學校作為人才培養的重要場所，如何接近同企業之間的距離，提高學生的就業率，加強創新人才的培養尤為重要。這些都需要學校對現有的機械創新實驗模式進行改革，將學校的實驗教學課程同工廠的實際操作相聯系，加強學生創新意識的培養，這對現代教學改革具有非常重要的意義。
二、機械創新設計教學開展的策略
1.更新傳統教學觀念
隨著高新技術的發展，機械工程以及機械制造等行業也發生了較大變化，以計算機為代表的高新技術向機械行業滲透，現代的機電產品向著機電一體化的方向發展，這就需要對傳統的機械課程進行調整。所以，課程設置方面需要建立以科學技術應用為輔助的科學體系，加強機械類專業教學的系統規劃。在機械創新設計教學中，不同學校在系統教材的編寫方面都做了大量的工作。從理論教學到實踐教學，從課內教學到課外教學，都需要編寫相應的教學大綱。在課程內容、課程設計、課程實驗等方面創新內容，改變傳統的教學思想和教學方法，將傳統教學中以理論知識的傳授為主的教學方式改變為以創新能力培養為主的教學方式。
2.加強學生創新能力的培養
學生創新能力的培養是機械創新設計教學的關鍵，也是提高教學質量的基本條件。一方面，學校實驗室的規劃要以機械類應用型人才培養為依據，加強實驗設備經費的投入，可以通過為企業服務的方式獲得企業的支持，加強資源共享。另一方面，在實驗內容的安排和選擇方面，改進陳舊的實驗內容和實驗手段，加強創造性實驗和綜合性實驗。實驗教學中發揮學生的主動操作能力，教師對學生的實踐操作進行指導。同時，廢除由教學人員包辦，學生觀察記錄式的教學方法，加強現代教學方式的應用。
3.建立創新設計教學實驗室
對于學校普遍存在的機械創新設備缺少的現狀，應該加強虛擬儀器技術的應用，建立機械創新虛擬實驗室。虛擬實驗室不僅能夠幫助學生消除因實驗設備缺乏帶來的影響，還能夠減少學生因盲目操作對機械設備造成的損害。采用機械仿真運動分析方法能夠獲取重要的實驗信息。
4.加強機械設計教學成果的創新
在機械創新設計教學中，創新理念、創新思維以及創新設計方法都是教學的重要環節，學生只有參與創新設計實踐，才能夠加強基礎理論知識的應用，以此解決實際生活中的問題，培養學生的創造能力。因此，機械創新設計實驗教學對學生理解課程教學內容，學習教學知識有重要作用。學生只有自己動手進行機械拆裝和創造設計，才能夠根據自己的思維方式和設計理念設計出不同結構形式的作品，使同一類型的作品擁有不同的運動功能和運動性能。由于學生之間的個體差異性，每個人的設計作品都具有獨創性，其設計作品也有多種形式。教師在完成課程教學任務的同時也必須完成設計創作工作任務，需要對學生的作品給出相應的考核成績。
加強機械創新設計教學改革對創新型人才的培養有很大幫助，能夠鞏固學生的專業知識，增強學生的學習興趣，有利于挖掘學生的創新設計潛能，最終培養學生分析問題和解決問題的能力。為此，教師應該更新傳統的教學觀念，加強現代科學技術在教學中的應用，通過多樣化的教學方式提高學生的實踐能力和工程意識，使機械實驗教學取得良好的教學效果，使學校工科教學上升到一個新的臺階。
參考文獻：
[1]金 鑫，李倩文，杜新武，等.《機械創新設計》教學改革與實踐[J].農業工程，2015，5（5）：105-107.
關鍵詞： 機構組合創新設計 《機械設計基礎》 理實一體化
一、引言
高職高專課程教學改革的方向是加強實踐教學環節，理論教學應與實驗、實訓、實習等實踐環節有機地結合起來。《機械設計基礎》課程是高職高專機械、機電類、近機類專業的重要專業基礎課，內容主要包括機械傳動系統中常用機構和通用零件的組成、工作原理、結構特點、基本的機械設計理論和計算方法。我們按照專業課“應用為目的”，利用先進的理實一體化教學方法解決了《機械設計基礎》課程內容的廣泛性與學時的有限性之間的矛盾，效果良好。而機構組合創新設計作為《機械設計基礎》課程理實一體化教學的重要組成部分，對于提高學生的動手能力、綜合分析能力和創新設計能力，有極其重要的作用。
二、機構組合創新設計基本方案
1.目的
增強學生對機械系統運動方案的整體認識，加強學生的機械工程實踐背景的訓練，拓寬學生的知識面，培養學生的創新意識、機械設計方法及工程實踐能力；通過機構的拼接，在培養機械工程實踐動手能力的同時，發現一些基本機構及機械設計中的典型問題，通過解決問題，加深學生對平面機構的組成原理和結構構成的理解，了解平面機構運動特性，掌握各種機構運動方案構成的創新設計方法。
2.設備
創新組合實驗臺一套，包括組成機構的各種運動副、構件、動力源及一套實驗工具。設備名稱：HKZB-Ⅲ機構組合創新實驗臺。
3.教學內容
（1）自擬機構運動方案或選擇實驗指導書中提供的機構運動方案作為拼接實驗內容。
（2）將擬定的機構運動方案根據機構組成原理按桿組構成方法進行正確拆裝，并用機構運動簡圖來表示。
（3）拼裝機構運動方案，并記錄由實驗得到的機構運動學尺寸，創新組合設計機構。
三、理實一體化教學方案
采用理實一體化教學模式的目的是提高職業教育的教學效率，主要內涵包括：知識、理論、實踐一體化，教、學、做一體化；內容、時間、地點的一體化，體現為理論課和實踐課授課地點合一，基礎理論貫穿于實踐環節，以及多媒體、實物、實驗、實訓、社會調查等多種教學方式的統一。在教學效果上增強學生的感性認識，提高學生的思維能力和創造能力，調動學生的學習積極性，激發學生的求知欲。
四、機構組合創新設計是機械設計基礎理實一體化教學的具體體現
“設計”從某種意義上講就是一種“創新”。沒有“創新”的設計只能是模仿別人的一種陳舊的設計，只有創新設計才有可能超越過去，創造未來。《機械設計基礎》是培養學生從方案選擇、系統設計、機構分析、機構設計到機械零部件設計的一門設計性很強的專業技術基礎課，對學生后續專業課的學習及今后的工作關系重大，是專業核心課程。在教學內容中應加強機構選型及機構創新設計的基礎知識學習，重點講授機構創造演化的基本方法，以及組合機構形成的基本原理和組合機構的類型等，自始至終都應注意培養學生的創新設計能力。
高職教育是基于生產過程職教方法的推廣，理實一體化教學模式使實踐教學處于更加重要的地位，使機械設計基礎課的實踐教學從過去教師演示講解的教學方式逐步轉向在教師的指導下學生親自動手做，這樣不但能增強學生對機械的感性認識，而且能使學生對機械設計概念的理解更加透徹，發展學生在理論聯系實際中的創新思維，培養學生運用實驗方法研究機械的能力，提高學生的動手能力和解決問題的能力，彌補高職學生理論基礎差的不足。
機構組合創新設計內容以培養學生的創新設計能力和獨立工作能力為主，強調機械系統運動方案的確定，使學生把學到的各自成章、彼此獨立的各種基本機構根據應用場合和設計要求合理地運用組合到具體設計中，達到培養學生從整體角度綜合考慮設計問題的能力的目的。例如在講四桿機構的組合使用時，我們以蒸汽機機構為例，先講解圖1所示的蒸汽機機構運動簡圖，1-2-3-8組成曲柄滑塊機構，8-1-4-5組成曲柄搖桿機構，5-6-7-8組成搖桿滑塊機構。曲柄搖桿機構與搖桿滑塊機構串聯組合。滑塊3、7作往復運動并有急回特性。如果適當選取機構運動學尺寸，可使兩滑塊之間的相對運動滿足協調配合的工作要求。然后要求學生通過該蒸汽機的機構運動簡圖完成圖2所示的“蒸汽機機構拼接”，把生硬的理論知識變成活生生的實物機械運動系統，使學生進一步熟悉機械零件的使用。
當然，在完成圖2所示的“蒸汽機機構拼接”后，接上動力裝置，讓它運動，通過運動，檢驗運動的協調性，調節機構各構件的尺寸，驗證和修改圖1蒸汽機機構運動簡圖，加深學生對圖1蒸汽機機構運動簡圖的理解。因此，機構組合創新設計可以使學生將所學習的知識進行綜合歸納，學會將各類機構進行組合設計，既能鞏固和應用所學過的基礎理論知識，使學生掌握運動方案設計的初步方法，更能進一步提高學生利用技術資料和實物模型進行運算和繪圖的能力。
五、結語
在《機械設計基礎》課程的理實一體化教學實踐中，我們感覺開發、培養和訓練學生的創新思維變得越來越重要，機構組合創新設計可以使教學變得更加生動，更富有啟發性，不僅有利于學生對基礎理論知識的理解和掌握，而且可以提高學生分析問題、解決問題的能力，調動學生學習的主動性、自學性。高職學生普遍理論基礎差，但興趣廣泛，探求新知識的好奇心強，思維不受條件的約束，蘊藏著巨大的創新潛力，關鍵是教育者要為他們營造寬松和諧的教學環境，啟發和調動他們的學習熱情和創造性，機構組合創新設計將課堂教學、創新理論和實踐訓練合理結合起來，是理實一體化教學模式的完美體現，學生能更好地發揮想象力和創造力，為成為技能型應用人才，適應就業崗位的需要，更好地服務于社會奠定基礎。
參考文獻：
(1)從實驗教學體系的整體出發,綜合考慮,明確各實驗環節的任務和目標要求,以此為指導制訂出新的實驗教學大綱。圍繞課程目標和教學大綱的要求,按照分層次、成模塊、一體化、漸次遞進的原則,精心規劃設計實驗教學內容。編寫與之相配套的實驗教材和實驗講義。(2)重視實驗教學環節之間的相互銜接。在本實驗教學體系中,每一個環節都有其任務目標,有比較明確的責任分工,突出強調其相互聯系、相互銜接、層層遞進的內在關系,避免相互割裂、彼此孤立。(3“)基礎課程實驗—綜合課程訓練實驗—課外創新性實驗—創新性科技活動”新的實驗體系為主線,貫穿整個實驗教學體系。
第一層次(基礎課程實驗):我們把汽車構造實驗和汽車駕駛實驗兩門實驗課程獨立設課,加強學生實踐動手和專業理解能力,也為后續實驗和工程訓練能力培養奠定基礎。項目組成員克服沒有資金的情況下,克服困難,在實驗中心反復做一些實驗,然后開出一些針對性強的課程實驗來支撐整個實驗體系,并完成相關的實驗大綱,使理論教學與實踐教學相結合,達到知識的運用、理解和深化的目的。同時,一些同學也參與到相關實驗臺的設計、制作和實驗開發中,這個過程也鍛煉了學生的工程訓練能力,專業設計能力和實驗開發能力,而這些能力都是車輛工程專業人才所必須的。
第二層次(綜合課程訓練實驗):從汽車理論、汽車實驗學、汽車設計、汽車電子等課程結合基礎實驗開出針對性非常強綜合、設計性實驗課程,在以課程設計課題實驗和畢業設計(論文)課題實驗為主,通過學生自己設計的課題實驗開展綜合性、設計性的實驗研究,進而完成設計任務,從而提高學生的綜合能力和汽車設計水平。
第三層次(課外創新性實驗):這個層次需要調動學生的主動性,提高學生的工程能力。是學生初步掌握汽車零部件的安裝、性能測試及調試等方面的技能。我們開放汽車實驗中心,學生可以自己到汽車實驗中心按照自己的理解,和想法做一些設計及相關的測試。例如,有的學生按照自己的設計制作一臺車,我們從最初設計階段開始指導,一直到完成;鼓勵學生更多的參與到實際的項目中去,在汽車電子臺架設計制作時,學生就把臺架及相關的實驗作為畢業設計的題目。課程設計也有的學生把利用課外時間在實驗中心設計完成的作品作為自己的設計題目完成,同時取得了較好的成績。我們還鼓勵學生更多的參與到老師的科研課題中去,更好的訓練學生的工程能力。這個過程對學生工程能力的提高是顯而易見的。
第四層次(創新性科技活動):鼓勵學生進行創新設計,也創造一些條件,鼓勵學生參加校級及校級以上的各種大賽,如挑戰杯、機械設計大賽、電子大賽等。學院舉辦過三屆創新設計大賽,給同學們一個平臺,充分調動起了學生的創新設計積極性。
2該教學體系是特色及創新點
(1)特色是樹立理工科專業“實驗教學與理論教學同等重要,實踐是理工科專業人才成功之本”的教育理念。突出實踐教學的重要性。建立“基礎課程實驗—綜合課程訓練實驗—課外創新性實驗—創新性科技活動”多層次的實驗教學體系。(2)創新在于改變傳統實驗課程依附于理論課的傳統,形成了理論教學與實驗教學相互協調的實驗新體系,注重學生的實踐能力,創新能力的培養。
3實施效果
自從實施了該實驗體系以后,學生工程實踐能力有了大幅度提高,學習積極性也有了提高,配合該實驗體系,汽車實驗中心也全面開放,鼓勵學生參與各種實踐活動,這期間也出現了很多好的作品,參加了省級以上的各種大賽,并在近三年省部級大學生工程綜合訓練能力競賽、挑戰杯大賽、機械創新設計大賽中獲得一、二、三等獎10余項,在國家推出的大學生創新創業訓練項目中也申報成功省級、校級項目十余項,還有三項作品在申報專利中。車輛工程專業舉辦了三屆“未來汽車杯”創新設計大賽中,本專業75%的學生都申報了作品,參與其中。
4結語
