時間：2022-11-01 22:31:04
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篇實驗設計方案，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。
1 兩個改進實驗
擴束原理 激光是點光源，但它垂直經過圓柱形細玻璃棒之后，由于折射就變成了線性方向垂直玻璃棒的線光源。讓激光平行于底板且使線性方向垂直底板入射，就能顯示光的路徑。如圖1所示，光垂直全反射棱鏡的斜邊入射的情景；如圖2所示，光垂直全反射棱鏡的直角邊入射的情景。
丁達爾原理 在“彎曲的有機玻璃棒能導光”實驗中，由于橫截面是圓，上述擴束原理無效。筆者利用膠體的丁達爾現象，在彎曲的有機玻璃管中注入折射率較大的膠體封裝，用高亮綠激光入射，讓學生看到了清晰的全反射光路，如圖3所示。
2 原創實驗
全反射的產生條件是本課的重點。但國內過去各種版本的教材以及現行新課程各種版本的教材都沒有設計專門的實驗進行研究，都是借用引入全反射概念的半圓形玻璃磚實驗進行分析。為了突出本課的重點，筆者設計了一個專門的實驗進行產生條件的演示，強化了學生對全反射產生條件的認識，收到了很好的教學效果。
制作的材料 玻璃棒（摩擦起電用的玻棒）、激光筆（帶支座）、甘油、膠頭滴管、大泡沫板、鐵架臺（附鐵夾）、一頭有螺絲的短鐵棒。
制作與使用 用鐵架臺上的鐵夾將玻璃棒傾斜向下固定；用萬向夾將一端有螺紋的短鐵棒固定在鐵架臺上端，在短鐵棒的另一端通過螺母使大泡沫板與玻璃棒成45°豎直固定；利用萬向支座將激光筆傾斜向上固定。打開激光筆電源開關，將一束激光從玻璃棒的橫截面傾斜入射，如圖4所示，觀察到泡沫板上只是玻璃棒的一端有明亮的光斑，其他地方無光，說明光在玻璃與空氣的界面發生全反射。用膠頭滴管吸少許甘油，滴在玻璃棒側面的入射點上，立即觀察到原亮斑的上方有大面積的光出現，并且原亮斑的亮度有所降低，如圖5所示，說明光泄漏了，讓學生思考是全反射的什么條件不滿足。
原理與解釋 如圖6所示，光射到玻璃棒側面時，同時滿足全反射的兩個條件：①光密介質進入光疏介質；②入射角大于臨界角，所以發生全反射。當一滴甘油滴上時，我們知道，甘油的折射率和石英玻璃是一樣的，光由玻璃進入甘油時方向不變，但甘油粘滯性使它形成暫時凸起，從而使光由甘油進入空氣的入射角小于臨界角，而折射進入空氣中，不滿足全反射的第二個條件，如圖7所示。
3 “變臉魔術”實驗
關于全反射棱鏡，新課程各版本教材以及歷屆教材中在這塊設計的實驗不多，這使得學生對全反射棱鏡及其應用的認識不夠，印象不深。為此，筆者在本課中設計了一個“變臉魔術”實驗，創新了實驗教學模式。學生興致盎然地觀看魔術，動腦動手地揭秘魔術，不知不覺地加深對全反射棱鏡的認識。
原理 如圖8所示，透明有機玻璃制成的立方體容器，被兩塊有機玻璃沿對角線隔成兩等腰直角三角形截面的容器，平面鏡平行隔板放置。當兩容器盛水而隔層不盛水時形成兩等腰直角形截面的棱鏡，即全反射棱鏡。如圖8所示，在觀看位置的對面貼上藍臉，側面貼上紅臉時，紅臉經左棱鏡全反射出現在觀看位置的左側，藍臉經右棱鏡全反射又經平面鏡反射出現在觀看位置的右側。當隔層間也盛水時，就不形成全反射棱鏡，藍臉經水、有機玻璃折射后直接被看到而出現在左側，紅臉經水、有機玻璃折射、經平面鏡反射被看到而出現在右側，如圖9所示。這樣，觀看位置的左側由紅臉變成藍臉，右側由藍臉變成紅臉。當隔層間的水通過下方的注射器緩慢注入時，以上變臉是個漸變過程，非常生動有趣，具有魔術般的效果。
制作 選取3 mm厚的透明有機玻璃（太薄隔板易變形，太厚沒有必要）按如圖10、圖11所示的尺寸切割、粘合。粘合時一定要保證45°和90°角的精準，否則影響實驗效果。如圖11所示，容器底部安裝兩50 ml的一次性注射器；如圖10所示，隔層底部打兩小孔；通過軟管連接小孔與注射器。選取兩合適大小的胸牌，剛好能插入或拔出藍、紅臉為宜，把胸牌用雙面膠粘貼在觀看位置的對面和側面，制作完成。
使用 第一步：注水，在兩等腰直角形截面的容器內注滿水；第二步：上藍臉，在觀看位置的對面胸牌中插入藍臉；第三步：上紅臉，在觀看位置的側面胸牌中插入紅臉；第四步：插卡，將一不透光的塑料卡片插入隔層之間，發現卡的插入，并不擋住任何圖片臉，隨后拔出卡；第五步：變臉，見證奇跡的時候，通過下方注射器向隔層注水，隨著隔層水位升高，變臉逐漸進行，當水位相平時，變臉完成。如圖12變臉前，如圖13變臉中，如圖14變臉后。
4 系列趣味實驗
全反射是一種光的自然現象，我們周圍有許許多多的全反射現象，就看能否發現它。于是在課堂上開展發現全反射的競賽活動，創新了實驗教學的組織方式和教學模式。在各小組桌面均提供了6個教材上沒有的自制教具實驗。它們是：豆子神秘消失；水中氣泡更明亮；神秘湯勺；自行車尾燈明亮；水流導光；塑料光纖。通過課堂競賽活動的開展，學生的積極性充分地調動起來，一些同學的成功發現，啟發著更多同學的積極思考，越來越多的發現方案設計出來，同學們的發現潛能得到了充分的釋放。
5 “海市蜃樓”實驗
海市蜃樓是自然奇觀，可遇而不可求，在教室做海市蜃樓模擬實驗，學生的積極性被充分調動。筆者用水和飽和食鹽水的折射率不同而形成擴散層模擬了自然界中的海市蜃樓。學生興致盎然地觀看蜃景，筆者適時引入：為了揭秘海市蜃樓，我們今天來學光的全反射。
制作 將8 mm厚的玻璃做成長60 cm、寬30 cm、高50 cm的玻璃缸；將飽和食鹽水倒入缸內至1/3深度，再加少許食鹽攪拌，呈略過飽和狀態；將長60 cm、寬30 cm烙滿小孔的泡沫板放入缸內，浮在食鹽水上；將略浸濕的白紙與泡沫板密貼，且與缸內壁密貼，形成“紙缸”；利用虹吸將清水注入“紙缸”中，清水的量為1/3深度，由于泡沫板密度小于水，泡沫板逐漸上升，清水慢慢滲入；靜置、等待2～3小時（放置期間不可振動、晃動裝置），可看到“分層”的液面即擴散層的形成，待達一定厚度即可進行實驗；側面用燈光照射被觀察物體，如圖15所示。在物體正對的一方觀察即可看到蜃景，如圖16所示。
一般原理 飽和食鹽水的密度和折射率均比水大，當水和飽和食鹽水“安靜”地“碰”在一起時會引起擴散，擴散層的密度和折射率形成梯度化，模擬了海面上空氣因溫度的梯度變化而形成空氣層的密度與折射率的梯度變化。如圖17所示，物體發出的光線在擴散層不斷折射，入射角越來越大，以致發生全反射，并返回擴散層又不斷折射，最后進入眼睛，眼睛認為光是直線傳播，逆著入眼光線“找”物而看到蜃景。用激光斜向上射入食鹽水，如圖18所示，彎曲的光路印證了以上的分析。
蜃景倒正
1）問題的提出。“海市蜃樓”實驗的新發現：有的位置觀察居然看到了倒立蜃景。因為現行教材和歷屆教材，凡是涉及海面上海市蜃景的描述都是正立的，原因都說是全反射。將這個問題融入這堂課，一則科學探究得到了深入，二則學生的科學態度得到了培養——敢于質疑。
2）倒立蜃景成因。根據前面的觀察經驗，又有利全班同學看到倒立蜃景的產生過程，筆者使用了投影儀的攝像頭代替眼睛，降低攝像頭位置，拖退物置，學生驚奇地發現，屏幕上出現了倒立蜃景，如圖19所示。倒立蜃景如何形成？用激光筆檢驗，調整傾角，使這條激光射入攝像頭，如圖20所示。再看擴散層光路，問：有沒有全反射？答：有。然后光路分析，如圖21所示。結論：因為有全反射，所以蜃景倒立。
3）正立蜃景成因。那最初看到的正立蜃景是如何形成的？攝像頭回到最初位置并使物體前進一些，屏幕出現最初的正立蜃景。依然用激光筆檢驗，增大傾角，使激光射入攝像頭，如圖22所示。再看擴散層光路，問：有沒有全反射？答：沒有。然后光路分析如圖23所示。結論：只有折射，所以蜃景正立。
實驗設計能力是指學生能綜合、靈活地運用所學的知識、方法，懂得設計實驗原理、選擇實驗器材、安排實驗步驟、設計數據處理方法，獨立研究問題，并通過創造性的實驗設計去驗證知識、獲得知識和進行探索性研究的能力。小學生實驗設計是在一定的感性認識基礎上，根據作出的假設，選用一定的材料，結合實驗條件的限制，設計出能驗證假設的方案，并在實驗中做好觀察與記錄，然后分析現象，得出科學結論。實驗設計能力的培養是新課程標準的要求，是培養研究型學生的重要環節，是學生綜合素質的體現。培養學生的實驗設計能力在小學科學教學中尤為重要，只有實驗過程設計好了，在接下來的學習過程中才能有目的地去研究。
那么，怎樣才能更好地培養小學生的實驗設計能力？
從學生的生活經驗出發，創設情境
在信息技術比較發達的今天，小學生已能通過自己的觀察及各種渠道對周圍的事物有一定的了解，積累了一定的生活經驗。因此，科學課的學習可以從學生的生活經驗出發創設情境，培養學生的實驗設計能力。當學生在設計實驗過程中遇到問題時，教師要啟發學生聯想生活中的相似情境并遷移到實驗中。例如：五年級光的直線傳播實驗設計。課的開始，教師先創設了這樣一個情境：用激光筆將光打在教室的墻上，讓學生猜想光是怎樣傳播的。由于光的傳播路徑白天是看不到的而成為實驗設計的難點，為了減小學生設計實驗的困難，教師讓學生看一組光沿直線傳播的圖片，有黑夜中的手電筒、黑夜中開著的汽車燈、霧天汽車開著的霧燈和太陽光透過樹林時的情境等。學生通過觀察這些圖片會發現暗處、有霧、有煙、不透明的地方等能看到光的傳播路徑，為學生的實驗設計打下了基礎。
一題多方案設計，培養學生的實驗設計能力
一題多方案設計是培養學生實驗設計能力的有效方法，即同一實驗要求學生采用不同的設計方案加以解決。教學中，教師要創設一種讓學生善于思考、敢于發表意見的氛圍，鼓勵學生從不同的角度去想問題，找出解決問題的多種設計方案。如學“磁鐵同極相斥，異極相吸”時，教師在提供磁鐵實驗盒后要求學生設計方案，有的借用小車，用小車的前進后退來證明這個觀點；有的利用小棍，用環形磁鐵在棍子上的相離和相吸來證明；還有的甚至用細線把磁鐵懸掛起來當作指南針，用它的旋轉來證明問題，等等。再如氣體的熱脹冷縮實驗，學生明確了要研究的問題后，教師給學生提供了平底燒瓶、癟氣球、癟礦泉水瓶、空飲料盒、膠條、大燒杯2個、熱水、冷水，要求學生設計實驗方案來證明。
利用遷移訓練，培養學生的實驗設計能力
學習的遷移是檢驗學習效果的重要標志，遷移是思維靈活性的本質特征。在實驗設計過程中，我們讓學生進行從已知實驗到未知實驗、簡單實驗到復雜實驗、相似及相關實驗的設計遷移訓練。如學習了“壓縮空氣”中用皮球發現壓縮空氣的特性后，安排學生用注射器進行設計遷移訓練；另外研究了“定滑輪的作用”后，讓學生遷移到“動滑輪的作用”“滑輪組的作用”的實驗設計；在掌握了動物與環境的關系后，讓學生遷移到探討植物與環境關系的實驗設計等。
自由設計訓練，培養學生的實驗設計能力
自由設計訓練也是培養學生實驗設計能力的有效方法。教師對學生的實驗設計不要干涉和限制，要讓他們自由地選擇器材、方案以及操作方式等。這種實驗設計要求學生有一定的設計基礎，能最大限度地激發學生對實驗設計的興趣，提高實驗設計的能力。如五年級“小電動機”一課，學生對小電動機轉動的快慢與哪些因素有關有很多猜想，如線圈與磁鐵的距離、線圈的圈數、磁鐵的位置、圈的大小、電池的電量、導線的粗細、線圈的形狀等。上完課后，教師讓各小組選擇一個感興趣的問題進行實驗設計，學生積極性高，各顯其能，效果很好。
總之，能力的形成要經過長期反復的實踐，實驗設計能力的形成同樣如此，因此教師在教學中一定要重視學生的訓練和實踐。對于實驗設計能力的培養，概括地講，應本著明確意義、掌握標準、重在實踐、循序漸進的方針，只有這樣學生的設計能力才會有較大的提高。
關鍵詞： 化學實驗設計 類型和內容 教學策略
一、化學實驗設計對發展學生科學探究能力的意義
所謂化學實驗設計，是指學生在實施化學實驗之前，根據一定的化學實驗目的和要求，運用有關的化學知識與技能、科學過程與方法，對化學實驗的儀器、裝置、步驟和操作方法進行規范的一種規則。化學實驗設計對于發展學生的科學探究能力、提高他們的科學素養具有重要的意義。首先，它可以激發學生的化學學習興趣。學生根據自己所學的化學知識，獨立地或在教師啟發下，設計出各種實驗方案，成功地解決化學實驗問題，從而產生成功后的喜悅，激發起更大的學習熱情，成為進一步學習的強勁動力。其次，設計化學實驗方案需要學生靈活地和創造性地運用所學的化學基本能力和創造能力。最后，進行化學實驗設計還需要學生掌握各種科學方法（如實驗、測定、實驗條件的控制、假說等），具有嚴肅認真、一絲不茍和敢于創新的精神，有利于學生認識和掌握科學過程與科學方法，形成正確的化學實驗態度、情感與價值。
二、化學實驗設計的類型和內容
根據不同的標準，我們可以將高中化學實驗教學中的實驗設計劃成不同的類型。根據實驗在化學教學認識過程中的作用，它可以分為：
1.啟發性（或探索性）實驗的設計。
這類實驗是在課堂教學中配合其他化學知識的學習進行的，多采取隨堂實驗的形式。在引導學生進行設計時，我們要注意效果明顯、容易操作、時間短和安全可靠。
2.驗證性實驗的設計。
這類實驗目的主要是驗證化學假說和理論，多采取學生實驗課或邊講邊實驗的形式。在引導學生進行設計時，除了上述要求外，我們還要注意其作為證據對猜想與假設是否具有較強的說服力。
3.運用性實驗的設計。
這類實驗的目的是綜合運用所學的化學知識和技能，通過化學實驗解決一些與化學有關的實際問題。在引導學生進行設計時，我們要注意靈活性和綜合性，盡可能設計多種方案，并加以比較，進而進行優選。
根據化學實驗的工具，它可劃分為以下兩種類型：
（1）化學實驗儀器、裝置和藥品的改進或代替。
（2）化學實驗方法的改進。一方面，這主要是由于高中化學教課書中，有的實驗因裝置過于繁雜、操作不太方便、方法不合適、可見度較低而影響化學教學效果，因此需要改進方案，重新設計。另一方面，由于高中生受到種種條件的限制，常會發生缺少某些儀器、藥品的情況，因而需要自制一些儀器和代用品，采用微型實驗，所以也需要對實驗重新進行設計。
三、化學實驗設計的原則
1.科學性原則。
科學性是指實驗原理、實驗程序和操作方法必須與化學理論知識和化學實驗方法論相一致，這是化學實驗設計的首要原則。例如Na2S和Na2SO3的鑒別，在試劑的選擇上就不宜選用硝酸等具有氧化性的酸；在操作程序的設計上，應先溶解，取少量溶液，然后加試劑，而不能溶解后就加入試劑。
2.可行性原則。
可行性是指設計化學實驗時所運用的實驗原理在實施時切實可行，所選用的化學實驗藥品、儀器、設備和方法在中學的條件下能夠得到滿足。例如NaCl、Na2SO4的鑒別，有的學生常選用AgNO3做試劑，認為AgCl難溶、Ag2SO4微溶，從而把兩者加以區分。事實上，這種方法所依據的原理在實施時是不可行的。因為硫酸銀不穩定，很容易分解成難溶的氧化銀。
3.綠色化原則。
綠色化學是21世紀化學科學的一個重要發展方向，也是中學化學教學中，學生應樹立的基本化學觀念之一。綠色化學倡導從源頭上就盡可能地消除或減少有毒、有害化學物質對環境的影響，要想實現這一目標，必須首先從化學實驗設計做起。在化學實驗設計中體現綠色化學思想，就要遵循化學實驗設計的綠色化原則，即在化學反應原料的選擇、化學反應的條件的選擇、化學反應的產物、化學實驗的操作等環節都要貫徹綠色化學思想。
四、發展學生化學實驗設計能力的教學策略
1.盡可能為學生提供進行化學實驗設計的機會。
化學實驗設計能力，是實驗探究能力的重要組成部分。進行化學實驗設計的過程，也就是學生經歷制定實驗探究活動計劃，發展實驗探究能力的過程。因此，我們在化學實驗教學中，要盡可能多地為學生創造進行化學實驗設計的機會，使學生在化學實驗設計的過程中，體會實驗設計的重要性，認識實驗設計應遵循的基本原則，初步掌握化學實驗設計的基本方法。
2.增強發展學生化學實驗設計能力的計劃性。
增強發展化學實驗設計能力的計劃性是發展學生的化學實驗設計能力很重要的一個方面。我們應根據化學實驗教學內容的特點、學生知識與技能的基礎和能力發展水平，有目的、分階段地制定化學實驗設計能力的發展計劃。
機能實驗教學作為基礎醫學教育的重要組成部分,在培養醫學生的實踐能力和團隊精神中發揮了重要的作用。但傳統的機能實驗教學強調的是驗證性實驗,是理論課教學內容在實驗室的再現,對啟發學生的科研思維、培養其創新能力還遠遠不夠。為此,自1999年我校機能實驗中心成立后,我們進行了一系列機能實驗教學改革,包括最初的綜合性實驗、隨后的自主實驗設計以及新近設立的醫學動物實驗設計理論課,為促進學生多學科知識的交叉與融合,培養學生的創新精神和獨立分析問題、解決問題的能力奠定了良好的基礎,受到學生廣泛的好評。但同時我們也注意到,在這些實驗的具體實施過程中還存在一些問題,需要我們不斷進行總結,及時調整教學方案,為深化機能實驗教學的研究與改革,培養學生的創新能力和開闊的視野發揮積極的作用。
一、綜合性實驗的開展
傳統的機能實驗教學以驗證性實驗為主,主要目的在于強化與鞏固課堂理論知識,往往忽視了對學生創新能力和綜合素質的培養。而且,由于各學科之間缺乏有效地融合,使得實驗內容有較多的重復,因此在一定程度上還造成了教學資源的浪費。為此,北醫在1999年成立了統一的機能實驗中心,將生理學、病理生理學和藥理學三個教學實驗室融合在一起,實現了資源的優化和共享,并相應開設了一系列綜合性實驗,如“血壓調節和失血性休克”、“影響離體心臟灌流的因素及缺血—再灌注損傷”和“家兔腎功能測定及急性腎功能衰竭”等”,將生理學、病理生理學和藥理學的知識有機地結合起來,使學生對機體正常的生理調節機制、疾病時功能代謝的改變和藥物的作用有了直觀和連貫的認識,促進了學生對所學知識的融會貫通,提高了他們綜合運用知識的能力及彼此互助合作的團隊精神。綜合性實驗的不足之處在于實驗往往比較復雜,需要較多的課時來完成一個完整的實驗,因此在時間安排上常常具有一定的難度。另外,綜合性實驗中依然是教師占據主導地位,學生相對來說還是處于一個被動的地位,對于培養學生的科研創新性還遠遠不夠。
二、自主實驗設計的開展
在掌握基礎實驗和綜合性實驗的前提下,為了進一步加強學生在實驗過程中的主動性,激發他們的科研興趣,培養他們的創新意識和獨立分析問題的能力,我們在2001年又開設了設計性實驗課程[1]。針對與機能學內容相關的研究目標,由學生以實驗小組為單位自選題目,課下利用圖書館、互聯網絡查閱文獻,提出實驗設計方案,然后在實驗課上進行實驗設計答辯,通過學生之間的提問、回答以及老師的點評完善學生的實驗設計,選擇優秀的設計方案在櫥窗展出。比如學完肝功能衰竭,很多學生就會想到去設計一個肝性腦病及其防治的實驗方案;學完呼吸衰竭,就會想到去設計一個肺水腫及其搶救的實驗方案。設計性實驗的優點在于能夠提高學生的自學能力,使他們能夠結合課堂所學內容,針對某個有爭議的環節去設計實驗進行驗證;或者突破所學課程的局限,設計跨學科的綜合性實驗,對于培養學生的科學思維能力、文獻檢索能力和表達能力具有較大的幫助。不足之處在于最初的實驗設計只是紙上談兵,缺乏實際操作,很多學生感到意猶未盡,抱有不小的遺憾。
三、自主實驗設計及操作
經過對學生自主設計實驗的不斷完善,這項工作得到了專家的認可,學校也撥專款資助機能實驗教學改革,從2004年起我們在評選出較優秀的實驗方案后,就讓學生們自己動手完成實驗,這樣學生們的設計性實驗就不僅僅局限于紙上談兵了。自主實驗設計方案的實施為學生們提供了一個自由發揮、施展才能的更大空間,對調動他們的熱情和積極性,進一步提高他們的科研興趣具有重要意義,也由此獲得了學生廣泛的好評和熱愛,許多學生甚至把它作為自己最喜愛的一個實驗來對待,稱為“我的實驗”。為了提高實驗的成功性,學生們會更加認真地設計自己的實驗方案,課下和同學、教師經常進行交流和探討,對設計方案不斷進行修改和完善,對可能的結果反復推敲,保證了實驗方案的科學性和可行性。比如,學生曾設計過“人工冬眠狀態下家兔對缺氧的耐受性”,通過靜脈注射氯丙嗪配合冰袋降溫來模擬家兔人工冬眠狀態,并通過監測血氣來觀察家兔對缺氧的耐受性。由于是剛剛開展自主實驗設計的操作,并沒有太多經驗可拿來借鑒,因此盡管理論上準備的很充分,但由于沒有事先安排預實驗,所以實際操作時還是出現了一些意想不到的問題,比如藥物劑量的把握等等,最終造成實驗結果不夠理想。盡管設計性實驗的教學目的并不在于實驗的成功與否,但如果實驗結果不好,在一定程度上還是會影響學生的積極性。因此在后來的實驗中,我們都盡可能地組織一部分動手能力較強的學生進行初步預實驗,然后根據預實驗的結果進行實驗條件的調整和優化,以最大程度地保證學生在自主實驗設計操作中取得較好的結果[2]。
四、實驗設計的理論指導
自主實驗設計不僅為學生充分運用自己所學的理論知識和施展實驗技能提供了空間,也使學生對科研工作有了初步的認識,這對于培養他們的科學思維和創新能力,提高他們的科研素質都有較好的啟示作用,也為今后從事科學研究工作奠定了良好的基礎。盡管如此,在對幾年來開展的學生自主實驗設計進行總結的過程中我們還是發現了一些問題,主要表現在實驗設計方案的科學性和創新性還有待加強。因為大多數學生都是初次接觸實驗設計,受知識結構及科研經歷的限制,他們的實驗設計大都局限在一個固有的框架中,是對已有機能實驗的一個模仿,創新性還遠遠不夠。而且,部分學生對實驗設計的一些基本原則還缺乏應有的了解。為此,自2010年起我們又專門開設了2學時的理論課,由具有多年機能實驗教學經驗的教師對“如何進行實驗設計”進行講解。老師先讓學生把實驗設計中不了解、不注意以及不滿意的問題全都提出來,然后引導學生展開討論,最后才將實驗設計的基本要素、基本原則及實驗動物的選擇等知識加以介紹。這堂課與其說是一堂理論課,不如說更像是一堂討論課,教師采取開放式教學,以學生互相討論為主,教師僅僅起一個引導作用。學生們提問非常踴躍,老師并不急于回答,而是把學習的主動權交給學生,讓他們在相互討論的過程中自己去尋找答案,以加深他們對實驗設計的認識和理解。課后學生們反映這堂課收獲很大,初步懂得了應該怎樣去設計一個實驗,了解了真正意義上的科研設計應該注意的基本原則。在進行實驗設計的理論指導后,我們也看到同學們的實驗設計水平有了一定的提高。
五、機能實驗改革的展望
綜上所述,自主實驗設計是機能學實驗教學中極其重要的一個階段,是一種模擬科研過程的實驗教學模式,它既可以使學生初步掌握醫學科學研究的基本過程,又能激發學生的科研興趣,對于培養學生的創新思維能力,提高其綜合素質具有較大的優勢,是未來機能學實驗教學改革的重點[3]。目前讓我們感到非常遺憾的一點是,盡管有些學生設計的實驗方案具有較強的創新性和臨床意義(比如“急性彌散性血管內凝血及其搶救”、“心肌缺血再灌注損傷的防治”等),但最終由于機能實驗室條件的限制(比如實驗儀器和藥品)而未能實施,很是可惜。相信隨著學校對機能實驗教學投入的增加,實驗室和實驗設備條件的改善,動物和試劑的保障,機能實驗中心將會為開展自主實驗設計創造更好的條件,為培養高素質醫學創新人才提供更好的保障。
我們經過幾年的探索，秉承培養和提高學生創新性思維和科研素質為主旨，不斷優化實驗內容，將傳統的實驗教學模式，從內容上和形式上轉變成“基礎性實驗-綜合性實驗-設計性實驗”“三維一體化”教學模式。
1.基礎性實驗的整合。本實驗環節占實驗總課時60%，對傳統驗證型實驗教學內容進行篩選、增刪和合并，優化實驗內容，強化學生基本技能訓練。內容包括各種常見劑型（如：片劑、液體制劑、軟膏劑等）的制備工藝。
2.綜合性實驗的設計與示范性教學。本部分內容占實驗總課時的10%，通過選擇典型藥物改進成為綜合性實驗，以“黃芩苷片的制備”實驗為例，從原生植物的認識到成品的質量檢查，共分為7個階段。具體實施情況見表1。本部分內容的開展主要圍繞著實驗設計的主要思路和方法進行講授，并通過教師示范性實驗的方式，使學生對藥學科研思路有清晰的認識，為設計性實驗打基礎。
3.設計性實驗的開展。設計性實驗是學生創新能力培養的重要舉措，占實驗總課時的30%。設計性實驗由老師每次給出2~3個題目，讓學生自主選擇。實驗內容包括：（1）文獻查閱與綜述撰寫；（2）開展初步試驗方案設計；（3）實驗設計答辯，確定實驗方案；（4）實驗實施；（5）總結與討論；（6）撰寫實驗報告。學生在本實驗環節中均要求分組組合實驗團隊，協作完成相關文獻的查閱并撰寫綜述，在此基礎上提交初步的實驗方案設計書，學生通過PPT匯報實驗方案開展實驗設計答辯，經老師究其可行性方案審核后，最終確定實驗方案，實驗實施過程中，學生在發現問題后主動想辦法解決問題，解決不了主動和老師探討解決。設計性實驗的開展，使本科生較早地參與了真正意義上的科研活動，能夠了解本領域較新的研究動向，學習積極性、主動性得到了很大的提高，拓寬了學生的知識面，培養了學生的創新能力，為今后開展科研打下堅實的基礎。
4.建立《藥劑學》“三維一體化”實驗考核體系。課題組在《藥劑學》實驗教學過程中，具體實踐“三維一體化”教學模式，在教學過程中，夯實基礎性實驗、開發綜合性實驗設計、完善設計性實驗，并制定相應的設計性實驗實施評價考核方法，以檢驗設計性實驗的完成情況及完成水平。設計性實驗效果的評價和傳統的驗證性實驗不同[5]。驗證性實驗更多地關注實驗結果是否和理論教學一致，而設計性實驗重在培養學生的創新思維及團隊協作解決問題的能力，因此在評價實驗效果時更注重實驗實施的過程及實驗方案的設計等。
現將課題組制定的設計性實驗實施評價考核方法介紹如下：第一部分考核內容為學生選題后，進行文獻調研，撰寫綜述，根據學生綜述撰寫情況打分，本部分分值占15%。第二部分考核內容為文獻調研完成后，每個實驗小組上交初步實驗方案設計書，根據學生實驗設計方案的合理性、可行性等情況打分，本部分分值占30%。第三部分考核內容為組織每個實驗小組對實驗方案設計書進行PPT匯報答辯。課題組老師聽取匯報后，對其實驗方案中的問題及可行性進行提問，共同優化實驗設計方案，根據實施情況進行打分，本部分分值占15%。第四部分考核內容為開放實驗室，每個實驗小組實施實驗方案及實驗結束后上交實驗報告書，根據實際情況進行打分，本部分分值占40%。
二、“三維一體化”《藥劑學》實驗教學模式教學效果及創新性分析
1.教學模式多樣化，重點突出設計性實驗的開發，培養學生創新性思維和科研實踐能力。在保留傳統實驗教學優勢的基礎上，以培養學生思考如何進行科研選題及文獻調研，開展實驗設計、進行實驗自我管理、實驗結果分析匯報及團隊協作等綜合能力為關鍵點，重點突出設計性實驗的開發，旨在鞏固傳統實踐教學提高學生動手能力的基礎上，全面培養和提高學生的創新性思維和科研素質。
2.轉變教學模式，真正發揮學生的主導作用，激發學生學習的主動性和創造性。將傳統實驗教學模式中學生簡單重復驗證性實驗模式，轉變成在授課形式向“教師主導-共同參與-學生主導”的三級階梯模式過渡，在內容上以“基礎性實驗-綜合性實驗-設計性實驗”的“三維一體化”模式，充分發揮學生的主動性和創造性，使實驗教學真正成為以學生為主導的創造性模式。
一、制作工具與材料
透明塑料書寫墊板或者軟玻璃、生物學常用實驗用具打印圖、刻刀、膠水、尺子。
二、制作步驟
1.選擇材料：選取一塊透明塑料書寫墊板，要求形狀規則的（以長方形為宜），大小適宜。（便于使用者攜帶）
2.模型圖紙：在網上選取中學生物學實驗中的常用實驗儀器簡圖，有的也可直接用Word軟件中繪圖工具直接繪出，但要求各儀器簡圖之間大小、比率適度，把所選取和繪制好的各種儀器簡圖在電腦Word上排版設計出來。
3.圖紙與透明塑料書寫墊板復合：把已經做好的圖紙打印出來，用剪刀去掉周圍多余的紙，把所需部分用膠水涂背面，然后粘在透明塑料書寫墊板上。（要鋪平、壓實）
4.雕刻：等膠水干后，先用鉛筆在上面畫線，然后把透明塑料書寫墊板放在一塊疊得很厚的毛巾上，用刻刀沿鉛筆線進行雕刻，或者用酒精燈把解剖針燒紅后在畫線邊緣先烙成一些小孔后再用刻刀把透明塑料書寫墊的內部鏤空，然后把透明塑料書寫墊上鏤空部分的邊緣打磨光滑。
三、模板使用說明
1.整個模板的邊緣可以像直尺一樣設計刻度，起到直尺的作用，此模版主要可以繪出以下幾種實驗簡圖：漏斗、圓底燒瓶、集氣瓶、試管、鐵架臺、培養皿、U形管、溫度計、酒精燈、燒杯、長頸漏斗、錐形瓶、三種角度的導氣管、各種塞子和酒精燈火焰。另外，還可以根據學生的實驗設計方案的不同，可任意的組合出不同的實驗設計方案。
2.模板可用于不同的人群，若應用于老師授課過程中，就可在制作時按相應的比率進行放大，在教學過程中若發現有別的更適合于自己教學的實驗用具也可在制作過程中加入。
3.模板中的很多實驗用具在化學中也有需要，因此有時候也可用于化學教學。
四、制作中應注意的問題
1.在選擇儀器圖時一定要選擇規范的圖，否則雕刻成的儀器模版不規范，不能用于繪制實驗儀器簡圖。
2.剪下來的圖必須要用膠水粘固在透明塑料書寫墊上，待晾干后在圖邊緣用鉛筆畫線。
3.雕刻時由于透明塑料書寫墊的版面十分的光滑，在雕刻的過程中經常把刻刀劃出雕刻范圍外，因此，也可用力按住紗布，在其表面進行來回滑動形成粗糙的表面，以此來防滑；另外，在用刻刀雕刻的時候十分困難，所以，需用一塊厚毛巾墊在下面使其形成一個具有伸縮性的界面，或者直接用左手持拿放空，右手雕刻，這樣就能輕易完成。但如果是圓形或者是橢圓形的部分則可以先用酒精燈將解剖針燒紅后在畫線邊緣先烙成一些小孔，然后再
用刻刀把透明塑料書寫墊的內部鏤空，最后再用刻刀進行精刻、
細刻。
參考文獻：
一、結合課本實驗，理解實驗相關知識，形成實驗方案設計的思維導向
化學實驗方案設計能力的培養，不可能一蹴而就，所謂“冰凍三尺，非一日之寒”，必須潛移默化，由量變促成質變，應根據學生的認知規律，由淺入深，由簡到繁，循序漸進。在教學實踐中，筆者結合教材中的典型實驗，引導學生理解實驗目的、原理，掌握實驗設計的基本原則和方法，加強實驗設計思維的培養。
【案例1】離子檢驗或物質檢驗型實驗方案的設計
《化學必修1》第21頁“活動與探究”欄目：氯化銨、硫酸銨、氯化鉀、硫酸鉀均可用作化肥，它們都是白色可溶于水的固體，探究這幾種鹽中所含離子的檢驗方法。
教學過程：
問題1：這些物質中有哪幾種離子？
問題2：■、Cl- 、■選用什么試劑檢驗？有什么現象？如何把實驗過程用文字描述出來？
問題3：K+用什么方法檢驗？具體操作如何？
問題4：檢驗離子應從哪幾個方面分析？
拓展：四種鹽如何區分？請畫出流程圖。
[方案]
延伸：如何驗證白色固體是NH4Cl？請寫出實驗方案。
離子檢驗或物質檢驗實驗方案的設計，要根據各種離子或物質的某些特性對離子或物質進行檢驗，熟練把握各種離子或物質的性質，并把握實驗方案設計的技巧，進而設計合理的方案。
【案例2】物質制備型實驗方案的設計
《化學選修6：實驗化學》硫酸亞鐵銨的制備
實驗方案設計流程如下：鐵屑的凈化制取硫酸亞鐵溶液制備硫酸亞鐵銨晶體計算產率。
設計這類實驗的整體思路：從原料出發，通過控制反應條件，如對溫度的控制，先得到目標產物，即粗產品，接著對粗產品進行分離提純，是這類實驗的重點所在。尋找分離提純的最佳方案，使所得產品純度高，產率大。
【案例3】原理驗證型實驗方案的設計
《化學選修6：實驗化學》硫代硫酸鈉與酸反應速率的影響因素
設計方案見表1。
這類原理驗證型實驗方案的設計，是在明確反應原理的基礎上，通過控制一定的實驗條件，控制單因子變量，最終設計可行的實驗方案。
從以上這些典例中，我們不難發現，化學教材中蘊含著豐富的實驗設計思想方面的素材，教師應深入挖掘，在日常教學中不斷滲透實驗方案設計思想。每一個成功的實驗其設計思想總是包含著對已有知識的靈活應用與創造性的科學構想。
二、結合課本實驗，了解化學實驗方案設計的一般流程和基本原則
化學實驗方案設計的流程包括：知識鋪墊提出問題小組討論形成方案方案優化規范表達。“以鋁為原料制備氫氧化鋁實驗方案的設計”，通過小組討論，各小組形成的方案大致可以分為以下兩種類型。
第一類制備方法：酸堿法
第二類制備方案：電化學法
方案8：電解法――Al為陽極，Cu為陰極，電解氯化鈉溶液。
方案9：原電池法――Al、Cu為電極，浸沒在通入空氣的NaCl溶液中。
各小組在個人意見的基礎上，對各自的實驗方案進行評價，對比方案1～7，從制備1mol氫氧化鋁消耗酸堿量來看，方案7消耗酸堿量最少，從實驗室操作的便利性看，通入氣體的操作較為煩瑣。對比方案8、方案9，從反應速率來看：方案8>方案9，從能源消耗來看，方案8>方案9。綜合以上這些因素，方案7為最佳方案。
由此看出實驗方案設計應該遵循以下基本原則：
三、充分挖掘課本中的實驗素材，加以適當的指導和訓練，提高實驗設計能力
1.變驗證性實驗為探究性實驗，提高實驗設計能力
驗證性實驗是用以驗證已學過知識的正確性，學生處于被動接受知識的狀態，而探究性實驗是指在實驗的基礎上，通過科學的分析、綜合等思維來獲取知識，學生處于一種主動探索知識的狀態，對培養學生的創新能力十分有利。因此，教師應精心安排，積極鉆研，變驗證性實驗為探究性實驗，通過探究實驗來獲取新知識。
在一次優質課評比中，有位教師很巧妙地將課本中的驗證性實驗轉變為探究性實驗，收到了很好的課堂效果。當時的課題是“影響鹽類水解的因素”，給我印象深刻的是這位教師在處理書本中“活動與探究”這個欄目時設計了這樣一張實驗報告單：
實驗目的：探究影響鹽類水解的因素
實驗方案的設計
這位教師充分利用課本資源，很巧妙地處理了“活動與探究”這個欄目的教學。既可以有效地改變學生的學習方式，調動學生學習的積極性，又能起到提高學生科學素養，培養學生科學探究能力的作用，對學生適應新課程教學活動起到很好的引領作用，達到最佳的教學效果。
2.將課本中相關結論轉化為實驗，提高實驗設計能力
實驗是人們認識和研究物質變化規律或驗證某一結論的常用科學方法。書本上的知識凡是能夠通過實驗來驗證或探究的，都應啟發學生思維，認真引導學生進行實驗設計，甚至還可嘗試讓學生親自動手做實驗，從而提高學生的探究和設計能力。
【案例】第三周期元素性質變化規律
【實驗一】Na、Mg、Al和水的反應：分別取一小段鈉、鎂、鋁，用砂紙磨掉表面的氧化膜，放入三支小試管中，加入2～3 mL水，并滴入兩滴酚酞溶液。觀察現象。
過一會兒，分別用酒精燈給三支試管加熱至沸騰，并移開酒精燈，再觀察現象。
【實驗二】 Mg、Al與稀鹽酸反應比較
總結：Na、Mg、Al與水反應越來越 ，對應氧化物水化物的堿性越來越 ，金屬性逐漸 。
1結合三維教學目標，理順表現性評價標的
（1）通過小組討論，學生設計出實驗方案，并對方案做出評估；
（2）學生要有意識地控制變量，正確進行實驗操作；
（3）科學進行數據處理，并進行自我評估和反思總結.
2實驗教學中表現性評價方式的選擇及具體實施
表現性評價方式，可以根據實際教學內容作機動實施.在分組實驗前，可以選擇設計問卷作答及針對實驗設計的PTA量表；然后在實驗操作階段再發放預先設計的實驗操作檢查表及軼事記錄表；最后在實驗總結階段發放實驗報告PTA量表與總結性評價表.評價填寫“優、良、合格”三個等級.通過學生自己評價，學生間互相評價，教師評價，來正確引導學生進行實驗操作，評估學生的實驗能力.
3表現性評價具體實施
3.1實驗前準備
實驗課前幾天，向學生發放實驗方案設計表格，實驗設計PTA量表.學生填寫完后上交，老師根據學生設計的方案和自我評價和互評，對學生分析設計方案的優點和缺點，提出改進建議，確立合理的實驗方案.
3.1.1實驗方案設計表
傳統分組實驗教學一般都是讓學生課前自行預習，上課老師再花幾分鐘時間講解一下實驗目的、原理、過程、注意事項等內容.對學生預習的結果一般不太檢查，這就導致不少同學不預習，同時自行預習還帶來學習的盲目性，預習不充分.如要預習實驗的哪些部分，哪些問題我們實驗前應該仔細分析考慮的等等.向學生發放實驗方案設計表和實驗設計PTA量表有利于促進學生預習，引導學生如何預習，完善傳統分組實驗教學，提高學生的實驗設計能力，監控和跟蹤學生的高級思維過程，激發創造性思維，增強學生自我評價意識和能力.以小組討論形式進行提高學生合作互助精神，在討論中進行思維的爭辯，共同提高.課前預習充分，為后續實驗操作做好準備，避免操作的盲目性，提高實驗操作效率和正確性.也同時優化課堂結構[TP9GW77.TIF，Y#]，避免教師在操作前花費大量時間講解，學生邊撥弄器材邊聽講的低效率情況發生.
3.1.3匯總學生的不同實驗設計方案，教師點評可行性，誤差分析，確定最佳測量方案（電路圖）如圖1.
3.2實驗操作階段
1讓學生參與實驗設計
實驗教學并不是簡單地讓學生做實驗,實驗的目的也不是僅僅讓學生學會操作,而應該是引導學生進行自主探究,參與實驗設計,注重培養學生的創新能力和嚴謹的思維能力。在實驗教學中,教師要明確自己的角色,指導學生根據自己的需要自行設計實驗方案,進行實驗結論正誤的驗證。例如,在學習原電池時,學生已經知道Cu-Zn-H2SO4中,Zn做負極。筆者在學生已有知識的基礎上提出問題:請同學們思考在金屬活動性順序中,排在前面的金屬是不是總是做負極?我們應該怎么設計實驗進行驗證?學生根據自己已有的基礎知識和實驗技能,并結合網絡資源搜索有關信息去自行設計和創造實驗方案,通過實驗驗證自己實驗方案的正確與否。學生通過自己的參與獲得了新知識:哪一種金屬做負極還與電解質溶液有關。又如,學習實驗室制氨氣時,向學生提供藥品:堿石灰、濃氨水、生石灰、氫氧化鈉固體、氫氧化鈣固體、氯化銨等。并提問:制取氨氣用什么藥品好呢?哪些藥品可以制得氨氣?生成的氨氣如何檢驗?如何干燥?學生帶著這些問題,經過動手、動腦參與實驗的設計與驗證,不僅提高了學習興趣,鞏固了所學知識,同時鍛煉了思維能力。又如,學生已經知道Fe(OH)2在空氣中很容易被氧化,于是讓他們開動腦筋設計實驗,要求能夠較長時間地觀察到Fe(OH)2白色沉淀。學生通過不斷的思考討論,優選出最佳方案。在實驗設計過程中,學生體會到了成功的喜悅,也培養了學生的獨立自主、科學思維能力。
2讓學生動手操作,培養學生化學實驗技能
化學實驗在化學科學的形成和發展中有著非常重要的作用,學生通過探究實驗可以認識世界,解決疑問。讓學生親自參與實驗,探究知識,往往能達到事半功倍的效果。在教學過程中,教師可以創設情境,讓學生設計方案實驗驗證得出結論,若未達到預期結論,需要調整或重新設計實驗方案,使探究過程趨向合理化,這會使學生充分體驗探究過程的魅力。例如,讓學生比較Na2CO3與NaHCO3的化學性質,他們先根據已有的知識設計方案,在教師的指導下動手驗證。在這個過程中,如果學生得出的結論與預期的一致,則說明實驗方案設計得合理;反之,讓學生反思方案缺陷在哪?發現不足,同時思考“為什么”。又如,銀鏡反應的實驗,開始學生根據自己的方案進行實驗,沒有達到預期的目的,筆者便讓學生討論分析失敗的原因,他們經過反復分析驗證實驗終于成功了,歡呼雀躍。這個實驗讓學生親自體會到了實驗過程為什么要用潔凈的試管?為什么要用水浴加熱,而不能直接用酒精燈加熱?再如,中和滴定實驗,讓學生通過親自動手實驗來學會分析實驗過程中出現的誤差;配制一定物質的量濃度的溶液的實驗,讓學生學會用固體、液體來配置一定物質的量濃度的溶液,并能夠分析實驗誤差。教學過程中可以創設合適的情境將部分實驗設計成學生實驗,讓學生親手去做,讓學生自己分析交流實驗過程中出現的問題,分享成功的喜悅,經常訓練能夠提高實驗技能,對于實驗中出現的問題也會得心應手。在實驗過程中,也可以根據情況將學生分成幾個小組,通過小組內合作交流、小組間評價,調動學生探究學習的興趣,讓學生進入探究問題的情境中去,學生在探究的過程中不知不覺獲得新知。
3針對實驗問題,設計解決方案
在教學過程中,一些抽象的問題僅僅借助于教師的講解是沒有說服力的,如果借助化學實驗,可以讓理論與實踐相結合,抽象問題具體化。在實驗中,學生通過自己動手做、分析、總結,真正領會到化學知識的真諦。例如,在學習“沉淀溶解平衡”時,遇到這樣一個問題:氫氧化鎂為什么可以溶于氯化銨溶液?有學生認為是NH4+與OH-直接反應;有學生認為是NH4+水解生成了H+與Mg(OH)2電離出的OH-反應,破壞了Mg(OH)2的沉淀溶解平衡,使Mg(OH)2沉淀溶解平衡不斷右移,最終全部溶解。學生對這個問題的結果分析爭執不下,于是筆者讓學生設計實驗驗證哪一個結論正確,并提示學生可以將氯化銨溶液換成醋酸銨溶液進行驗證。通過這一設計,讓學生很好地理解了平衡移動原理。又如,學習糖類時,對淀粉水解產物和淀粉水解程度的判斷問題,讓學生思考如何設計實驗方案?實驗過程中需要注意哪些問題?在教學的適當時機,以適當的方式設計問題情境,挖掘創意,完善他們的創造思維。實踐證明,教師在教學實踐中充分利用化學實驗的魅力,特別是實驗的技巧,引導學生參與實驗教學,會使化學教學事半功倍。化學實驗教學的重要性是不容置疑的,21世紀的化學教學,要把實驗教學放在首位。
1.利用教材原始實驗，考查學生的實驗技能
實驗技能主要是指對實驗原理的理解技能，正確使用儀器和器材的操作技能，分析處理數據的技能，實驗結果的分析技能等諸方面的綜合技能。新課改要求充分利用原始的高中物理實驗，通過改變實驗儀器，同時結合新的設計方案，一并考察學生的實驗技能。
2.利用源于教材的“設計型”實驗考查學生的應用技能
應用技能是理論聯系實際的分析問題和解決問題的技能，應用技能的高低能反映學生的綜合技能。
3.利用高中原始教材的“設計型”實驗對學生的創新技能進行考查
新課改要求利用高于高中物理教材的“設計型”實驗，改變實驗原理，設計新方案，考查學生的創新技能。
二、高中物理設計型實驗題解題技能的培養
近幾年各地高考物理試題雖然大量采用了“設計型”實驗，突出考查學生實驗技能、應用技能和創新技能，使學生較為深入地學習物理實驗的有關理論、方法和技能；進一步提高學生的實驗素養，激發學生實驗探究的興趣；增強學生的創新意識；培養學生實事求是、嚴謹認真的科學態度；養成交流與合作的良好習慣；發展學生的實踐技能。但它還是以高中物理教材實驗為基礎改編而來的，是教材實驗的延伸與發展。心理學認為：“技能”是一種內化了的個體經驗，因此，我們不能以培養學生的實驗技能為理由，放松對高中物理教材實驗的教學，到處找新實驗做。高中學生的實驗設計技能、應用技能和創新技能的培養，只能在平時高中物理實驗學習中有目的有計劃的訓練，通過自己的努力不斷總結、歸納積累才能形成。因此，筆者認為采取以下三個措施，有利于培養學生的實驗設計技能、應用技能和創新技能。
1.重視實驗原理和實驗方法的發散和集中，培養實驗設計技能
（1）同一個實驗原理，學生可以按不同的器材設計方案。如驗證玻意耳定律的實驗，可用注射器封閉一定質量的氣體進行驗證，也可以用一根適當長的粗細均勻的細玻璃管，水平放置時用一段水銀柱封閉一定質量的氣體進行驗證，其實驗原理相同，實驗步驟、測量方法完全不同。
（2）同一個實驗目的，學生可以按不同的原理設計方案。如測定當地的重力加速度，可用單擺的原理，通過測量單擺的擺長和周期來測定，也可用自由落體的原理，通過頻閃照相的方法來測定。又如測量凸透鏡的焦距，有平面鏡輔助法、凸透鏡成像公式法、“共軛法”等等。
（3）同一個實驗方法，學生可以推廣用于多種儀器。如測定平行玻璃磚的折射率的方法，對三棱鏡和半圓形透明體也同樣適用，在這一實驗中，教師要求各小組用不同形狀的玻璃體測折射率后，再做測定三棱鏡的折射率的試題，得分率肯定高。如果我們在實驗教學中，培養學生運用發散集中思維思考實驗原理及實驗方法，對提高他們的實驗技能將會有莫大的幫助。
2.重視實驗裝置的開發與利用，培養學生的實驗技能
（1）同一個實驗裝置于器材，學生可以做多個實驗。如用注射器這套裝置，既可以驗證玻耳定律，也可以驗證查理定律。又如“斜槽”裝置既可用于研究平拋物體運動的實驗，也可用于驗證動量守恒的實驗。（2）多個實驗裝置，學生可以做同一個實驗。如測量電源的電動勢和內阻的實驗，可用伏安法測（電流表＋電壓表＋滑動變阻器）；可用I—R法測，也就是“電流表＋定值電阻或電流表＋電阻箱”；還可用U—R法測，也就是“電壓表＋定值電阻或電流表＋電阻箱”。（3）創新利用新儀器。學生可以根據提供的說明書，使用新儀器解決新問題。
3.開發“設計型”實驗，培養實驗創新技能
（2）開發演示實驗，培養學生創新思維物理學科每一重大發現都是以“設計型”實驗為基礎的。如伽利略用理想斜面實驗證明“力不是維持物體運動的原因”；庫侖在電量還無法測定的時候，用庫侖扭秤測出庫侖力與距離平方的反比關系———庫侖定律等這些創新思維，將會對學生產生潛移默化的影響，促使學生產生創造性的思維。因此，物理教師要發掘物理演示實驗中巧妙構思和方法，來啟迪學生的創新思維。（2）開發學生實驗，鍛煉學生的設計技能。（3）開發新實驗，發展學生的實驗應用技能和創新技能
4.解答物理設計型實驗題，必須要重視課外實驗的開展
要掌握高中物理設計型實驗題的解法，平時要重視課外實驗的開展，提倡“瓶瓶罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”，因為這些實驗是學生或老師自己設計、自己尋找的實驗物品，通過這些實驗設計進行探索、驗證，拉近了高中物理內容與生產、生活實際的距離，讓學生深切地感受到科學的真實性。從另一個角度講，由于這些物品并不是來做實驗用的，這種做法本身就是一種創新，也有利于學生創新思維的培養。長此以往，學生會留心我們的周圍，發現很多物理現象，產生許多疑問，如果就此開動腦筋，會養成學生的探索興趣和良好的思維習慣。
關鍵詞：畜牧實驗設計 教育方式 能力教育
隨著市場經濟的發展，人們對畜牧業發展越來越重視，對畜牧科技人才的要求越來越高。目前，傳統的教學模式過于注重理論的灌輸，培養目標也具體。因此，對于高等農業院校來說，教學方式改革勢在必行。
《畜牧實驗設計》課程是科學制訂實驗方案，正確分析實驗結果，盡快獲得最優方案的一門課程。實驗設計合理與否，直接關系到畜牧科研實驗和生產應用是否能順利進行。通過教學方法改革，實施能力體系教學可以充分調動學生學習積極性，保障畜牧科技人才的培養。
《畜牧實驗設計》課程開展能力教育方式有以下三種。
一、理論和實踐相結合，重視應會
能力教育是以需要為準繩，應知為應會服務。傳統模式的《畜牧實驗設計》教學內容包括實驗設計內容、實驗設計原理、各種畜牧設計方案的擬定到設計方法的統計分析等，內容較多，然而分配到各個部分的學時數并不多，用于練習的時間就更少了。這就導致學生對每部分內容都一知半解，更不知如何應用，因此覺得畜牧實驗設計課比較難懂。我在教授這門課時，根據以畜牧生產需要為依據，以夠用為尺度，對授課內容進行了整合，刪減了一些對于將來在動物實驗和生產中根本用不到或很少用到的內容，對生產實踐中最常用的幾種單因素實驗設計和兩因素析因設計進行了重點講授，這樣保證學生在有限的學時里能夠掌握這部分內容。
二、明確改革目標，以會用為目的
《畜牧實驗設計》教學內容包括各種實驗設計方法統計分析和最小樣本含量的確定等，涉及的計算公式有幾十個，然而按照傳統的教學方法，每個公式都要推導，這樣不僅要占用大量時間，學生還會產生畏難心理。按照能力教育體系的要求，學生掌握了知識就是學生的能力獲得，直接體現在對所學的知識的熟練運用上。我在對《畜牧實驗設計》課程改革時，目標很明確，就是學生會運用知識。在學習每一種實驗設計方法時，都以運用為突破口，要求學生把精力集中到運用上，以實際運用替代追本溯源，以熟練技巧加深理解，以掌握促進鞏固。比如在學因素析因設計的統計分析時，我不講解每個公式的來源，只讓學生掌握公式的用法。同時加強練習，使學生熟練掌握析因設計統計分析過程。這種以會用為目的的教學方式確保學生能夠根據相關資料，快速地按照步驟進行結果分析，得出正確結論。這樣學生不僅容易接受，而且能熟練應用，盡快解決問題。
三、考核方式改革，使學生正確地對自我能力進行認定
考核是教學活動的一個重要組成部分，是促進學生復習、鞏固所學知識，并對教學效果進行檢查的重要方法。能力教育體系認為，教學的主體是學生，主導是教師。重視學生的學習的方式就是通過高效教學法調動學生學習積極性。我在教學過程中，督促平時復習的同時使用多種考核方式。比如充分利用作業、提問、討論、小測驗、技能考核等方法促進學生學習。在基本技能的測試中進行開卷考核，增強學生自我學習與自我評價的意識。比如在進行單因素拉丁方設計的技能訓練時，我要求同學們可以參考書和筆記，可以使用隨機數字表、方差分析表和計算器設計實驗過程和分析結果，但要獨立完成，得出自己的結論。在制定實驗設計時，也以同樣的方式讓同學們自己查資料，模擬動物和處理隨機分組過程，并獨立完成實驗設計報告。這些考核方式均具有演習性質，有一定的真實感，學生能夠感受到自己能力的發揮程度。同時，在學期末出題時，以考查學生對本門課基本知識和技能的掌握情況為目的，不出怪題、偏題，保證每道題的完整性和實用性。
通過以上教學改革嘗試和探索，使學生不但學習了知識，而且培養了獨立思考、獨立分析問題的能力。但《畜牧實驗設計》作為畜牧學科中重要而特殊的一門工具課程，要教好這門課，還要結合其他技術手段比如現代教育技術手段等，其教學改革還需要進一步探究。
參考文獻：
[1]邱小琮.《生物統計學》教學改革與探索[J].考試周刊，2009，(2)：19-20.
[2]張靖，鄒吉祥，同麗嘎.注重應用能力培養的生物統計學課程建設[J].考試周刊，2015，(59)：146-147.
[3]劉麗華，郭德金.試驗前對試驗設計的評價(上)[J].安徽農業科學，2006，34(6)：1045-1046.
初中科學六冊涉及探究實驗,第一冊課本中的探究實驗側重于讓學生感受探究的過程，了解探究的基本特征；第二冊側重于探究方案的設計、建立假設及檢驗假設的方法、變量的控制和簡單數據的分析、資料收集的方法和觀察項目的選擇、用圖表來表示數據、收集證據的方法等；第三冊側重于學習推理方法、數據的收集、分析和整理、簡單的變量控制、實驗設計等；第四冊側重于學習科學推理方法、觀察與證據收集、驗證假設的實驗設計、變量控制、交流與合作；第五冊側重于學習提出假設、獲取信息、設計實驗、數據分析、交流討論等。
【科學探究的基本環節】
提出問題建立假設設計實驗方案進行實驗得出結論交流評價。
【學業考試中考查探究能力的重點】
一、認識問題、提出問題的能力
1.要深入觀察，從平常生活中發現問題
2.把自己發現的問題，通過思考演變為一個具體、明確的科學探究問題
實施這一環節最簡單的方法是把觀察到的現象采取“問題化”。
二、提出猜想與假設的能力
解題策略：（1）確定某個變量，變動其他變量，作出假設；（2）用類比的方法擴展假設。
三、控制變量設計實驗方案、進行實驗、分析數據、得出結論的能力
明確目的：確定探究要解決哪幾個問題。
確定方法：在探究過程中，常常采取控制變量法。
選擇器材：確定所需的器材
對器材的選擇要考慮以下幾個因素：實驗的原理、實驗器材的性能和操作的要求、實驗的基本知識等。
實驗步驟：表格的設計與記錄，設計實驗記錄表格的依據是“控制變量法”。
結論：總結探究性結論時要注意：（1）緊扣探究目的，如果探究的問題是課本上的內容，結論一般符合課本上的結論；（2）敘述結論時必須先敘述控制變量，再得到另兩個量之間的關系；（3）一般不要只得到“某某跟某某有關”的結論，應得到具體的關系，如“變大、變小、成正比、成反比”等。
1.控制變量法
（1）明確實驗過程中的變量；（2）確定實驗過程中的需變量和控制不變量；（3）如果研究對象是生物，則控制的不變量應確保生物的正常生活。
對于實驗中變量無法單獨存在的實驗設計，通常可用歸納法或排除法。
2.歸納法
3.排除法
四、方案評價能力
1.對實驗設計方案進行評估
例1.學習了密度的知識后，同學們準備測量食用油的密度。他們選取的實驗器材有：食用油、量筒、天平（帶砝碼）、燒杯。
設計實驗和進行實驗：小新和小楊同學分別設計了一種實驗方案，請在方案中空白處填空。
評估與交流：
2.對實驗器材選擇進行評估
練習1：小明同學探究浮力的大小是否與液體的密度有關，選取一個重8 N、體積0．3 dm3鋁塊，彈簧測力計量程是10 N、分度值是0．2 N，鹽水和水。（1）寫出他實驗的具體方法。（2）計算說明他選取的液體（或者測力計量程）是否合適（g取10 N/kg）？
3.對實驗結論進行評估
請分析回答：
（1）上述幾種花、葉或果實的汁，不能用作酸堿指示劑的是＿____＿＿。
（2）針對石蕊的中間色和堿性環境中顏色的不易區分，芳芳提出“石蕊可以退休了，可用紫卷心菜提取物替代”的結論，你是否同意其觀點，請說出你的理由。
