時(shí)間：2023-03-23 15:10:07
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛(ài)發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
“血型鑒定”是初中生物“人體生命活動(dòng)的能量供給”一節(jié)的模擬實(shí)驗(yàn)。可以讓學(xué)生體驗(yàn)血型的鑒定過(guò)程，理解血液鑒定及輸血的原理。教材建議使用的化學(xué)藥品價(jià)格較高，很多學(xué)校的生物實(shí)驗(yàn)室中未必都能有購(gòu)置，同時(shí)，其中有幾種有毒性，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在安全隱患。陳樂(lè)東老師對(duì)實(shí)驗(yàn)做了改進(jìn)，建議用硫酸鎂、碳酸鈉、氫氧化鈉和氫氧化鈣沉淀模擬血液凝集。通過(guò)產(chǎn)生沉淀來(lái)模擬凝集，初中一年級(jí)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的了解有限，并不能很好地理解血型鑒定的原理及輸血原則。從經(jīng)濟(jì)性和效果方面考慮，本實(shí)驗(yàn)用墨水來(lái)做，也可以收到較好的教學(xué)效果。
二、材料準(zhǔn)備
1.三種不同顏色的墨水，分別是：紅色、純藍(lán)、墨汁（可適當(dāng)稀釋）。2.試劑瓶6個(gè)，一個(gè)裝紅墨水，標(biāo)明“A標(biāo)準(zhǔn)血清”，另一個(gè)裝純藍(lán)墨水，標(biāo)明“B標(biāo)準(zhǔn)血清”；其余四個(gè)分別裝紅墨水、純藍(lán)墨水、墨汁和清水，模擬四種待測(cè)血液樣品，在試劑瓶上標(biāo)明甲、乙、丙、丁。3.載玻片4個(gè)，在左右兩邊的邊緣分別用記號(hào)筆標(biāo)明A和B（與醫(yī)院中血型鑒定方法一致）。
三、實(shí)驗(yàn)原理
用紅墨水代表A型血樣；用純藍(lán)墨水代表B型血樣；墨汁代表AB型血樣；清水代表O型血樣。四種樣品在滴加紅、藍(lán)墨水代表的A、B兩種標(biāo)準(zhǔn)血清時(shí)，會(huì)有不同的顏色變化，用變色與否代表凝集反應(yīng)，如下表：
四、模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程
1.取4張載玻片，均在標(biāo)明A的位置上方滴加1滴紅墨水（A標(biāo)準(zhǔn)血清），在標(biāo)明B的位置上方滴加純藍(lán)墨水（B標(biāo)準(zhǔn)血清）。2.在每張載玻片上滴加一種待測(cè)樣品，A、B標(biāo)準(zhǔn)血清中各加1滴。3.觀察是否變色，將結(jié)果記錄在下表中，在括號(hào)內(nèi)注明血型：
五、討論
實(shí)驗(yàn)前將所用試劑都置于電熱恒溫干燥箱中，在110℃條件下烘干處理3h，脫水后密封保存?zhèn)溆?。以轉(zhuǎn)爐提釩釩渣為參照［8－9］，配置實(shí)驗(yàn)試樣組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)表1。配好的試樣放入瑪瑙研缽中研磨，保證樣品充分混勻。實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備好后進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：（1）差熱分析法（DSC）實(shí)驗(yàn)：利用DSC精確測(cè)定試樣的相變和反應(yīng)溫度。使用氬氣（99．99％）作保護(hù)氣氛，流量為2L／min。設(shè)備升溫和降溫速度為10℃／min，試樣量為10mg［10］。（2）高溫淬火實(shí)驗(yàn)：為確認(rèn)FeO與V2O5發(fā)生的反應(yīng)和生成的物質(zhì)，以DSC測(cè)定的相變溫度為依據(jù)進(jìn)行高溫淬火實(shí)驗(yàn)。試樣裝入MgO坩堝（33mm×29mm×50mm），放入二硅化鉬爐中，加熱到試樣的液相線溫度以上50℃，然后再降到至相變溫度并保溫一定的時(shí)間后迅速取出，置于水中淬冷。（3）樣品表征：X衍射分析淬冷后的試樣物相；采用掃描電鏡觀測(cè)樣品形貌及尺寸。
2結(jié)果與議論
2.1差熱分析試樣經(jīng)升溫熔化后均勻性更好，故本實(shí)驗(yàn)以DSC降溫曲線結(jié)果為準(zhǔn)。從DSC降溫曲線中得到試樣的相變溫度見(jiàn)表2。從表中可看出：1—4號(hào)試樣在600℃左右開(kāi)始熔化產(chǎn)生相轉(zhuǎn)變，原因是1—4號(hào)試樣中FeO含量較低，有放熱峰出現(xiàn)所致；隨著試樣中FeO含量增加，試樣的熔點(diǎn)升高，600℃左右不易發(fā)生熔化而產(chǎn)生相轉(zhuǎn)變；1—7號(hào)試樣在接近800℃左右均發(fā)生相變，原因是V2O5發(fā)生了分解反應(yīng)：V2O5V2O3＋O2；3—10試樣在970℃、1300℃、1450℃左右均發(fā)生了相變或反應(yīng)。
2.2XRD分析試樣高溫淬火后用RigakuD／MAX2500衍射儀進(jìn)行分析。試樣在970℃保溫2h后迅速取出用水淬冷，部分試樣的分析結(jié)果見(jiàn)表3。圖1和圖2分別是試樣10在1450℃和1300℃保溫后得到的X衍射圖譜。分析X衍射結(jié)果發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)eO－V2O5體系在高溫下發(fā)生了反應(yīng)，970℃時(shí)主要生成釩酸鐵FeVO4，1300℃和1450℃時(shí)主要生成反式釩鐵尖晶石Fe2VO4；隨著FeO含量的增加，體系中的物相減少，只有Fe2O3由此可以看出，F(xiàn)eO和V2O5之間發(fā)生了一系列氧化還原反應(yīng)，其反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是V2O5在反應(yīng)開(kāi)始時(shí)發(fā)生分解得到V2O3和O2，F(xiàn)eO被氧化成Fe2O3，V2O3與FeO和Fe2O3同時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成Fe2VO4，未分解完的V2O5與Fe2O3發(fā)生反應(yīng)生成FeVO4。
2.3SEM分析通過(guò)掃描電鏡可以更直觀形象地觀察鐵釩體系中的物相結(jié)構(gòu)。圖3為試樣分別在1450℃、1300℃保溫30min的SEM。從圖中可以看出，鐵釩體系主要組成為釩鐵尖晶石相和鐵氧化物相，圖中灰白色物相為尖晶石相，黑灰色物相為鐵氧化物相。由1300℃保溫得到的釩渣礦相中尖晶石的粒徑明顯比1450℃保溫得到的尖晶石粒徑大，其尺寸分布范圍也較寬，主要分布在10～30μm之間。在1450℃保溫時(shí)，尖晶石粒徑主要分布在10～25μm之間，尺寸相對(duì)較小。這是由于高溫下形核率大于晶體長(zhǎng)大速率，所以形核較多，晶體尺寸較小；當(dāng)溫度降低時(shí)，形核率增大，但其增長(zhǎng)率小于晶體長(zhǎng)大速度，所以隨著保溫溫度的降低，尖晶石平均晶粒尺寸增加。
3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容拓展
本文所設(shè)計(jì)的綜合實(shí)驗(yàn)是研究型實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以在教師指導(dǎo)下完成系列實(shí)驗(yàn)，包括熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料、完成實(shí)驗(yàn)操作、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)該研究型實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生獲取新知識(shí)的欲望，催化學(xué)生創(chuàng)新的熱情，使學(xué)生更加注重知識(shí)體系的系統(tǒng)性和整體性，從而完成理論—實(shí)踐—理論的循環(huán)過(guò)程。應(yīng)用TRIZ理論的動(dòng)態(tài)化原理［11－12］，還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行拓展，不斷擴(kuò)充和更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）進(jìn)行鐵釩體系平衡的熱力學(xué)計(jì)算。學(xué)生可根據(jù)最小吉布斯自由能原理進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算的一致性。（2）探索釩鐵尖晶石結(jié)晶規(guī)律。學(xué)生可在前期研究的基礎(chǔ)上，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探索影響釩鐵尖晶石結(jié)晶規(guī)律的因素。（3）從FeO－SiO2－V2O5系著手，探索釩氧化物的行為，為改進(jìn)造渣制度提供理論依據(jù)。（4）探索焙燒浸出方式制取釩氧化物時(shí)工藝參數(shù)對(duì)釩鐵尖晶石的影響。
4結(jié)束語(yǔ)
選擇紫甘藍(lán)汁作指示劑一些電解質(zhì)溶液電解后，其酸堿性經(jīng)常發(fā)生變化，因此需要加入酸堿指示劑（如酚酞）揭示陰陽(yáng)極所發(fā)生的電極反應(yīng)；紫甘藍(lán)汁可由紫甘藍(lán)（紫卷心菜）制得，所含色素的顏色會(huì)隨pH改變而有鮮明的變化，且較穩(wěn)定，可保存較長(zhǎng)的時(shí)間，是一種天然的酸堿指示劑；已有文獻(xiàn)報(bào)道了紫甘藍(lán)汁遇到不同pH溶液所呈現(xiàn)的不同顏色。筆者將紫包菜剪碎，用熱水浸泡獲得紫甘藍(lán)汁（或直接剁碎紫包菜擠壓獲得高濃度的紫甘藍(lán)汁）。借助于pH傳感器配制了上述不同pH的溶液，發(fā)現(xiàn)溶液酸性增強(qiáng)，紫甘藍(lán)汁的顏色由紫青色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，溶液堿性增強(qiáng)，紫甘藍(lán)汁的顏色由紫青色先變成綠色，后變?yōu)辄S色，證明了上述結(jié)論的正確性。因此我們借助紫甘藍(lán)汁來(lái)作為該微型實(shí)驗(yàn)的酸堿指示劑。
2實(shí)驗(yàn)應(yīng)用
2.1電解硫酸鈉溶液
配制1mol•L-1硫酸鈉溶液，向2個(gè)西林瓶中分別加入硫酸鈉溶液至體積占大部分，然后滴加紫甘藍(lán)汁至瓶口，將盛滿液體的西林瓶反倒于瓶蓋中，與注射針頭相接觸。向飲料瓶蓋中加入少量硫酸鈉溶液，以保證整個(gè)裝置回路，用連接導(dǎo)線的的鱷魚(yú)夾各夾住2個(gè)注射針，并分別與9V的電源相連?？梢园l(fā)現(xiàn)大約1~2分鐘就可以觀察到下列明顯的現(xiàn)象：陽(yáng)極附近有氣泡產(chǎn)生，溶液變紅色說(shuō)明陽(yáng)極區(qū)顯酸性，水分子失去電子，生成氧氣和H+；陰極附近有氣泡產(chǎn)生，溶液變綠色說(shuō)明陰極區(qū)顯堿性，水分子得到電子，生成氫氣和OH-。學(xué)生依據(jù)上述的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就可以寫出該反應(yīng)的電極反應(yīng)式。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，陰極溶液堿性增強(qiáng)，由綠色變成黃色。筆者建議若本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于課堂教學(xué)，只要觀察到陰極區(qū)變綠色即可，若應(yīng)用于綜合實(shí)踐活動(dòng)和研究性學(xué)習(xí)，可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步觀察溶液顏色的變化。陽(yáng)極反應(yīng)：2H2O-4e-=O2↑+4H+陰極反應(yīng)：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
2.2電解飽和食鹽水
將上述硫酸鈉溶液換成飽和食鹽水，陽(yáng)極電極換成鉛筆筆芯，其余步驟同上。電解飽和食鹽水，陰極區(qū)H+得到電子，生成氫氣，因此附近溶液顏色由紫色變成綠色進(jìn)而變成黃色，溶液顯堿性。陽(yáng)極溶液的顏色變化則由紫色變?yōu)榧t色，進(jìn)而變?yōu)闊o(wú)色，并且可以聞到少量的刺激性氣味，這說(shuō)明Cl-失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氯氣，氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，顏色的鮮明變化可以揭示這一系列化學(xué)反應(yīng)。陰極反應(yīng)：2H++2e-=H2↑陽(yáng)極反應(yīng)：2Cl--2e-=Cl2↑Cl2+H2OHCl+HClO但該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到10分鐘時(shí)，陽(yáng)極溶液才褪色，此時(shí)產(chǎn)生的氣體已把陽(yáng)極的溶液排得僅剩少部分，而陰極所在西林瓶中的溶液則更是被排得所剩無(wú)幾（因?yàn)闅錃獾囊莩鏊俾时嚷葰獯螅榱私鉀Q該問(wèn)題，筆者將作為陽(yáng)極的西林瓶中溶液體積減少一半，陰極溶液體積不變，可以發(fā)現(xiàn)大約5min內(nèi)陽(yáng)極就可以出現(xiàn)由紫色變紅色進(jìn)而褪為無(wú)色的現(xiàn)象，便于學(xué)生的自主探究。該微型實(shí)驗(yàn)裝置也可以用于其他溶液電解實(shí)驗(yàn)的研究，由于不同反應(yīng)的分解電壓有差別，可在電源回路中串聯(lián)一個(gè)合適的變阻器，用于調(diào)節(jié)電解電壓，實(shí)驗(yàn)時(shí)逐漸增大電壓，至電極上有明顯反應(yīng)為止。
3實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)
宋心琦教授在“中學(xué)化學(xué)教學(xué)改革與微型實(shí)驗(yàn)”一文中指出，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)中推廣艱難的原因之一是很多物質(zhì)在微量時(shí)和常量時(shí)給予觀察者的感受可能不同，使得印象或結(jié)論因此不同。筆者認(rèn)為不僅是物質(zhì)本身，化學(xué)反應(yīng)有時(shí)在微量和常量時(shí)給予觀察者的感受也不同，而本案例中的電解質(zhì)溶液雖然是“微量”（3mL），但現(xiàn)象并沒(méi)有因此打折扣，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。以電解硫酸鈉溶液為例，陰陽(yáng)兩極的溶液分別呈現(xiàn)紅色和綠色，呈現(xiàn)鮮明的顏色區(qū)別。
上述介紹的實(shí)驗(yàn)裝置和相關(guān)的設(shè)計(jì)除了具有現(xiàn)象明顯的特點(diǎn)外，還具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：
（1）時(shí)間較短，適合學(xué)生自主探究，探究電解硫酸鈉溶液大約1分鐘后就能觀察到明顯現(xiàn)象,而飽和食鹽水的電解則可以在5分鐘內(nèi)看到陽(yáng)極先變紅后褪色的現(xiàn)象。
（2）成本較低，在淘寶上購(gòu)買西林瓶，僅2毛錢1個(gè)，注射器為2元，而鉛筆芯和飲料瓶蓋均可在日常生活中尋找，唯一較貴的是電池為8元左右，可重復(fù)使用多次。
1.取兩個(gè)大號(hào)飲料瓶，把其中的一個(gè)瓶底切掉，另一個(gè)從中間部位切開(kāi)，留下帶瓶口的部分，用強(qiáng)力膠將兩瓶黏在一起，確保接口處不漏水。
2.在飲料瓶蓋中間部位鉆一個(gè)直徑略小于油筆芯的小孔，剪下2cm長(zhǎng)的一段油筆芯，將其一端插入瓶蓋的孔中，并用強(qiáng)力膠黏固在瓶蓋上。把輸液管滴壺上端切掉1/4，做成一個(gè)盛液漏斗。在滴壺的下端留下30cm長(zhǎng)的一段輸液管，其余部分剪掉。再把輸液管的端部套在瓶蓋中的油筆芯上，并用棉線扎緊。這樣,一個(gè)演示浮力產(chǎn)生原因的裝置就制作好了。
二、裝置用法
1.把裝置安裝在支架上。在飲料瓶中加入清水，同時(shí)在水中滴入數(shù)滴紅墨水振蕩，使水變成紅顏色。
2.滴壺固定不動(dòng)，使瓶中液面與輸液管中液面相平。把小球放入瓶中，小球因受到水的浮力飄浮在水面上。當(dāng)用推桿將小球推到瓶口并堵在瓶口處時(shí)，移開(kāi)推桿，小球仍上浮到水面上。
3.當(dāng)再次用推桿將小球推到瓶口并堵在瓶口處時(shí)，此時(shí)下移滴壺，使輸液管中的液面低于瓶中液面，這時(shí)再移開(kāi)推桿，可以看到小球不再上浮，而是繼續(xù)堵在瓶口處。這表明，小球雖然完全浸在水里，但并不受浮力作用（小球重力很小，可以忽略）。通過(guò)分析水對(duì)小球的作用力可知，這時(shí)小球受到水對(duì)它向上的壓力小于水對(duì)它向下的壓力。因此，浮力等于零。移動(dòng)滴壺，只要輸液管中的液面低于瓶中液面，小球就能堵在瓶口處，即浮力為零。
4.移動(dòng)滴壺，只要輸液管中的液面高于瓶中的液面，小球就能上浮，表明小球受到了浮力作用。通過(guò)分析水對(duì)小球的作用力可知，這時(shí)小球受到水對(duì)它向上的壓力大于水對(duì)它向下的壓力，即產(chǎn)生了浮力。
三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論
1．1教材中關(guān)于探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
在教材中，該實(shí)驗(yàn)安排為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，并且要求在九年級(jí)上學(xué)期的第一周就要完成．具體步驟是:(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)會(huì)讓學(xué)生調(diào)節(jié)桿杠，讓杠桿在水平位置達(dá)到基本平衡，因?yàn)檫@樣便于從杠桿上直接讀出力臂的大小;(2)把一定的鉤碼掛在杠桿左側(cè)，用彈簧測(cè)力計(jì)在某一位置豎直拉住杠桿，當(dāng)杠桿達(dá)到水平位置平衡時(shí)，記錄下測(cè)力計(jì)數(shù)據(jù);(3)通過(guò)變換鉤碼數(shù)量，或調(diào)整塑料卡子改變鉤碼的位置，或調(diào)整塑料卡子改變彈簧測(cè)力計(jì)的位置，重復(fù)上述步驟;(4)記錄三組數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析．
1．2杠桿平衡條件的定量計(jì)算
杠桿平衡的條件是:F1L1=F2L2，只要有3個(gè)物理量，就可以通過(guò)公式運(yùn)算出來(lái)第四個(gè)物理量．該階段實(shí)驗(yàn)的難度在于:(1)杠桿示意圖要準(zhǔn)確;(2)單位需要做到統(tǒng)一;(3)保證測(cè)量直尺的密度準(zhǔn)確均勻．核心是討論杠桿的平衡問(wèn)題，桿杠得以保持平衡的條件是:F1L1=F2L2，如果杠桿達(dá)不到平衡條件，可以將杠桿的支點(diǎn)向乘積較大的一方移動(dòng)．
1．3杠桿實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題
(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)平衡的影響．平衡實(shí)驗(yàn)設(shè)備一般搭配的塑料卡子，但是這會(huì)影響到桿杠平衡的精確度．一般來(lái)說(shuō)，塑料卡子約在0．2克，這對(duì)平衡造成的影響是不可以小看的，因?yàn)檫@會(huì)直接影響到定量計(jì)算的精確問(wèn)題．關(guān)于這一問(wèn)題的解決方法，可以變換質(zhì)量更輕的棉線圈取代設(shè)備自帶的卡子．這可以大大減少實(shí)驗(yàn)的誤差問(wèn)題．(2)杠桿平衡的判斷問(wèn)題．老版教材采用的是用鉤碼代替作用力F1和作用力F2，沒(méi)有使用彈簧測(cè)力計(jì)．雖然使用鉤碼既方便又便于觀察，但是難以連續(xù)改變作用力F1和作用力F2的大小，力臂測(cè)量的不準(zhǔn)確也會(huì)直接影響到定量計(jì)算的準(zhǔn)確問(wèn)題．因而，新版教材已改進(jìn)為左端用鉤碼，右端用彈簧測(cè)力計(jì)向下拉動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．但是彈簧測(cè)力計(jì)在右端倒置使用時(shí)由于受彈簧測(cè)力計(jì)彈簧、鋁質(zhì)滑片和外殼的影響會(huì)使測(cè)得的拉力要小一些．建議教師使用彈簧測(cè)力計(jì)在左側(cè)(與鉤碼在同一側(cè))施加拉力作用，正置使用，在豎直方向上調(diào)零，學(xué)生也比較熟悉．而且可以嘗試用彈簧測(cè)力計(jì)斜向上拉杠桿，直至杠桿在水平位置平衡，記下此時(shí)的動(dòng)力、阻力、阻力臂的值，需要借助刻度尺及三角板輔助測(cè)量出動(dòng)力臂的值，體會(huì)為什么實(shí)驗(yàn)中要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡．
2杠桿實(shí)驗(yàn)的教學(xué)反思和后繼實(shí)驗(yàn)
2．1保證桿杠實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度
杠桿屬于力的研究范疇，但力是一個(gè)比較抽象的概念．杠桿平衡實(shí)驗(yàn)就是為了讓學(xué)生深切的體會(huì)力和力的作用，但是力臂也是需要考慮的問(wèn)題．總結(jié)上面的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題可以看出，其中核心問(wèn)題還是在于測(cè)量和計(jì)算的精確問(wèn)題．在實(shí)驗(yàn)前，教師要求學(xué)生調(diào)節(jié)杠桿到水平位置的原因也就是考慮到桿杠自身的重力對(duì)平衡造成的影響．傳統(tǒng)的做法是要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)3次，最后來(lái)求平均值，以此方法減少誤差．但是很顯然，這樣的做法依然是存在問(wèn)題的．筆者認(rèn)為實(shí)驗(yàn)的次數(shù)可以加大到約10次左右，同時(shí)也對(duì)記錄數(shù)據(jù)的表格進(jìn)行了改變．
2．2教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題意識(shí)
杠桿屬于簡(jiǎn)單機(jī)械，要求學(xué)生在觀察中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和尋找解決方式，這是蘇科版初中物理教材獨(dú)特的設(shè)計(jì)模式．因此教材設(shè)定了實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的內(nèi)容，不僅有探究、觀察、實(shí)驗(yàn)，還有討論、交流和評(píng)估等內(nèi)容．因此，在課堂中引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題，并想辦法解決是教師的重要責(zé)任．比如在實(shí)驗(yàn)中遇到圖1出現(xiàn)的問(wèn)題:怎么在不改變O點(diǎn)右側(cè)的數(shù)據(jù)，同時(shí)保持左側(cè)第幾個(gè)鉤碼不變，需要將另外2個(gè)鉤碼移到到其下方?這一問(wèn)題是考察學(xué)生在限定性條件下，如何動(dòng)腦筋解決問(wèn)題．根據(jù)杠桿平衡的條件F1L1=F2L2，通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算可以得出答案為第2格．另外，教師也可以根據(jù)具體的教學(xué)情況，詢問(wèn)學(xué)生一些通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能讀出的問(wèn)題．比如問(wèn):(1)平衡螺母的在杠桿平衡實(shí)驗(yàn)中的作用是什么?(2)為什么需要調(diào)節(jié)杠桿到水平位置?(3)如果掛好鉤碼后，是否可以再次調(diào)整平衡螺母?
2．3杠桿平衡實(shí)驗(yàn)在生活中的應(yīng)用問(wèn)題
實(shí)驗(yàn)的目的就是為了讓學(xué)生在生活中可以靈活地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行常識(shí)性判斷，杠桿平衡實(shí)驗(yàn)尤其表現(xiàn)出在生活中的適用性．最簡(jiǎn)單的應(yīng)用問(wèn)題就是，學(xué)生可以依據(jù)杠桿平衡的條件準(zhǔn)確地判斷費(fèi)力桿杠、省力杠桿和等臂杠桿．即當(dāng)F1×L1=F2×L2時(shí)，若L1＞L2，那么F1＜F2，該杠桿就是省力杠桿;若L1＜L2，那么F1＞F2，那么該杠桿就是費(fèi)力杠桿;若是若L1=L2，F(xiàn)1=F2，那么就是等臂杠桿．經(jīng)歷過(guò)杠桿平衡的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生至少應(yīng)該能夠繪畫(huà)出杠桿示意圖，并且能夠通過(guò)分析數(shù)據(jù)，得出一定的平衡規(guī)律．同時(shí)，學(xué)生還應(yīng)該關(guān)注生產(chǎn)生活，了解杠桿在生活中的作用，比如我國(guó)古代的舂和桔槔就是善于運(yùn)用杠桿的結(jié)果．
3結(jié)語(yǔ)
開(kāi)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力、素質(zhì)三位一體教學(xué)模式的一種改革，也是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)三創(chuàng)”人才的重要手段之一。因此，采取小學(xué)期制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)是非常有必要的，不僅能夠打破傳統(tǒng)教學(xué)方式的局限，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，而且學(xué)生也能通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)學(xué)到很多科研方法，培養(yǎng)和鍛煉解決問(wèn)題的能力。當(dāng)學(xué)生的想法變成現(xiàn)實(shí)時(shí)，他們會(huì)很有成就感，從而樂(lè)于思考問(wèn)題，提出新的想法，非常利于學(xué)生創(chuàng)造性思維及團(tuán)結(jié)合作精神的培養(yǎng)。
2藥學(xué)本科小學(xué)期制藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)施環(huán)節(jié)
小學(xué)期制的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不同于其他學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，它屬于探索性實(shí)驗(yàn)。在藥學(xué)本科生學(xué)完重要的主干課程和一些方法學(xué)課程后，已經(jīng)初步具備了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)和技能，這為開(kāi)展小學(xué)期制藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了有利條件。筆者承擔(dān)了小學(xué)期制藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)帶教任務(wù)，在實(shí)際工作中，將小學(xué)期制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分為基本知識(shí)介紹、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)施和實(shí)驗(yàn)考核4個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行，具體步驟如下。
2.1基本知識(shí)介紹
在正式實(shí)驗(yàn)前5天，筆者召集實(shí)驗(yàn)班級(jí)學(xué)生，對(duì)其講解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本內(nèi)容，詳細(xì)介紹藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的和基本原則，包括科學(xué)研究中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的三要素（即研究因素、研究對(duì)象、研究效應(yīng)）以及應(yīng)遵循的統(tǒng)計(jì)學(xué)的三大原則（即重復(fù)、隨機(jī)、對(duì)照原則）。根據(jù)藥理學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，具體講解實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的特性、藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選擇、動(dòng)物模型的復(fù)制、給藥劑量、給藥途徑和觀察藥效學(xué)指標(biāo)的確定方法以及在實(shí)驗(yàn)分組中如何體現(xiàn)隨機(jī)性和對(duì)照性原則。此外，還講解了如何利用教材和網(wǎng)上資源查閱文獻(xiàn)資料以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法的選擇及應(yīng)用等。
2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
在介紹完實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本知識(shí)后，緊接著將本實(shí)驗(yàn)室所有的儀器、設(shè)備、動(dòng)物情況告訴學(xué)生，讓學(xué)生自由組合，每5～6人一組，并讓其圍繞要求根據(jù)自己的興趣選題。為避免個(gè)別學(xué)生存在依賴心理，要求每一位學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。給學(xué)生5天時(shí)間查閱文獻(xiàn)資料，制訂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。為使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟和內(nèi)容有較完整的認(rèn)識(shí)，給出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容，包括研究題目、理論依據(jù)及研究現(xiàn)狀、研究?jī)?nèi)容、儀器與藥品、研究方法、實(shí)驗(yàn)對(duì)象、性別、規(guī)格、數(shù)量、實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的處理、觀察指標(biāo)、實(shí)驗(yàn)步驟、統(tǒng)計(jì)方法選擇、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果、設(shè)計(jì)人、設(shè)計(jì)日期等。開(kāi)始實(shí)驗(yàn)的前一天收集實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師仔細(xì)閱讀批改，做到心中有數(shù)。實(shí)驗(yàn)第一天，首先讓每一位學(xué)生上臺(tái)講解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的和思路，匯報(bào)設(shè)計(jì)方案，預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出存在的問(wèn)題及解決措施，并回答其他學(xué)生提出的問(wèn)題，然后由教師就實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中方法的科學(xué)性、合理性和可行性及思維的創(chuàng)新性及步驟的嚴(yán)謹(jǐn)性等做出評(píng)價(jià)。討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并進(jìn)一步修改完善后，由小組成員共同選擇一個(gè)可行性較好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并實(shí)施。共同討論形式有助于拓寬學(xué)生的知識(shí)面，有助于學(xué)生由一種實(shí)驗(yàn)方法認(rèn)識(shí)到一類實(shí)驗(yàn)方法，從單個(gè)藥物的研究方法引申出一類藥物的研究方法。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，鍛煉了學(xué)生分析問(wèn)題的能力和語(yǔ)言表達(dá)能力，并對(duì)文獻(xiàn)檢索和統(tǒng)計(jì)方法的運(yùn)用也有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和體會(huì)。
2.3實(shí)驗(yàn)實(shí)施
通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和討論實(shí)驗(yàn)，學(xué)生基本掌握了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法、步驟。為了培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的實(shí)驗(yàn)記錄習(xí)慣，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前，首先要求學(xué)生嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)記錄報(bào)告的內(nèi)容格式記錄結(jié)果，包括實(shí)驗(yàn)組、實(shí)驗(yàn)日期、室溫、實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)材料、藥品和試劑的配置、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果（觀察指標(biāo)、動(dòng)物號(hào)、時(shí)間）、初步結(jié)論、實(shí)驗(yàn)失敗或出現(xiàn)意外結(jié)果的原因、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的建議、實(shí)驗(yàn)人、記錄人、日期。然后安排學(xué)生以小組為單位，獨(dú)立完成藥物配制、動(dòng)物分組、編號(hào)、動(dòng)物給藥、實(shí)驗(yàn)操作、觀察藥效指標(biāo)及記錄結(jié)果的全過(guò)程。教師從旁指導(dǎo)實(shí)施，及時(shí)提醒學(xué)生注意事項(xiàng)，以免出現(xiàn)誤差或?qū)嶒?yàn)失敗，要求學(xué)生認(rèn)真科學(xué)地記錄和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。
2.4實(shí)驗(yàn)考核
小學(xué)期制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考核既不同于理論教學(xué)考核，也不同于專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核，它是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能、學(xué)習(xí)主動(dòng)性、思考分析問(wèn)題能力、創(chuàng)新能力、表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作精神、知識(shí)整合能力、寫作能力的全面評(píng)價(jià)，是開(kāi)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中不容忽視的環(huán)節(jié)。教師不能只看實(shí)驗(yàn)的成功與否，而應(yīng)從實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程全面評(píng)價(jià)學(xué)生的能力，依據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)際動(dòng)手能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀分析能力、論文撰寫水平進(jìn)行綜合評(píng)定。
3藥學(xué)本科小學(xué)期制藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的效果與不足
小學(xué)期制藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的效果有以下幾點(diǎn)：（1）通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)科學(xué)研究有了進(jìn)一步的了解，并極大地激發(fā)了學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣。（2）培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生的能力，使學(xué)生的綜合能力有了很大提高，并為本科實(shí)習(xí)和研究生課題研究奠定了基礎(chǔ)。藥理學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并實(shí)施的，是學(xué)生知識(shí)和信息的處理能力、創(chuàng)新能力、觀察能力、動(dòng)手能力、協(xié)調(diào)能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力得以全面展現(xiàn)的舞臺(tái)。（3）培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生相互協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神。
“感應(yīng)電流的方向”這節(jié)課重點(diǎn)就是讓學(xué)生對(duì)楞次定律進(jìn)行探究、理解和應(yīng)用。一般情況下，對(duì)“楞次定律探究”的教學(xué)是這樣設(shè)計(jì)的：
1.創(chuàng)設(shè)情境，復(fù)習(xí)引入
問(wèn)題一：電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與通入電流的關(guān)系？【實(shí)驗(yàn)一】探索電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與通入電流的關(guān)系。師：如何才能知道指針偏轉(zhuǎn)方向與電流進(jìn)入方向之間的關(guān)系？是否可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定呢？【學(xué)生實(shí)驗(yàn)1】學(xué)生按圖接好電路，探究指針偏轉(zhuǎn)方向與電流進(jìn)入方向之間的關(guān)系，并完成下表。結(jié)論：電流從何方流入指針就向何方偏轉(zhuǎn)。問(wèn)題二：感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件？【實(shí)驗(yàn)二】感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件：師：在上述實(shí)驗(yàn)中，我們已經(jīng)得出感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是什么？生：只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。師：磁鐵插入與抽出時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)的方向相同嗎？指針左偏與右偏意味著什么呢？生：不同。指針偏轉(zhuǎn)不同，表明電路中的電流方向不同。問(wèn)題三：怎樣判斷通電螺線管中的電流方向？師：怎樣判斷通電螺線管中的電流方向呢？生：根據(jù)電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向和螺線管上的導(dǎo)線繞向來(lái)判斷。問(wèn)題四：怎樣判斷通電螺線管中的磁場(chǎng)方向？師：怎樣判斷通電螺線管中的磁場(chǎng)方向呢？生：根據(jù)通電螺線管中的電流方向用安培定則判斷。師：那么感應(yīng)電流的方向是否遵循什么規(guī)律呢？本節(jié)課讓我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步探究。
2.確定課題，分組探究
【學(xué)生實(shí)驗(yàn)2】學(xué)生按圖接好電路，做實(shí)驗(yàn)并填附表。
3.分組總結(jié)，難點(diǎn)依舊
描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，填表。討論回答：師：穿過(guò)閉合回路的磁通量的增減會(huì)導(dǎo)致什么結(jié)果？生：有感應(yīng)電流產(chǎn)生。師：感應(yīng)電流又會(huì)產(chǎn)生什么？生：會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)。師：那么這兩個(gè)磁場(chǎng)的方向之間有什么關(guān)系呢？請(qǐng)大家分成兩組來(lái)回答?！拘〗M一】條形磁鐵插入螺線管的過(guò)程。（1）N級(jí)向下插入原磁場(chǎng)方向向下磁通量增加產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上二者方向相反感應(yīng)磁場(chǎng)的作用：阻礙原磁場(chǎng)增加。（2）S級(jí)向下插入原磁場(chǎng)方向向上磁通量增加產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下二者方向相反感應(yīng)磁場(chǎng)的作用：阻礙原磁場(chǎng)增加?！拘〗M二】條形磁鐵拔出螺線管的過(guò)程。（1）N級(jí)向下拔出原磁場(chǎng)方向向下磁通量減小產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下二者方向相同感應(yīng)磁場(chǎng)的作用：阻礙原磁場(chǎng)減小。（2）S級(jí)向下拔出原磁場(chǎng)方向向上磁通量減小產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上二者方向相同感應(yīng)磁場(chǎng)的作用：阻礙原磁場(chǎng)減小。結(jié)論“：增反減同”，即：判定感應(yīng)電流方向的方法，其內(nèi)容為“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化”，由此得出了楞次定律。在這個(gè)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果如何呢？實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生共分成八個(gè)小組，其中有三個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)表格不清楚怎么填而求助于教師，三個(gè)小組的表格填了一部分，而只有兩個(gè)小組在參照課本的情況下填得比較好。這說(shuō)明，雖然在教學(xué)中運(yùn)用了各種物理學(xué)方法，但并沒(méi)有有效地幫助學(xué)生理解物理學(xué)知識(shí)?？上攵?，之后楞次定律的得出也就比較困難，對(duì)定律理解也就不夠透徹。如何“有效”運(yùn)用這些物理學(xué)的方法呢？關(guān)鍵還是要結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際情況，合理地運(yùn)用物理學(xué)方法。于是，教師帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)這一實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了如下的改革，取得了很好的學(xué)習(xí)成效。
二、改革后的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案
1.實(shí)驗(yàn)法
所謂實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，使用一定的設(shè)備和材料，通過(guò)控制條件的操作過(guò)程，引起實(shí)驗(yàn)對(duì)象的某些變化，從觀察這些現(xiàn)象的變化中獲取新知識(shí)或驗(yàn)證知識(shí)的教學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)法是學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)的前提和基礎(chǔ)，教師耐心細(xì)致地做好這一步，才能幫助學(xué)生順利進(jìn)行后面的分組實(shí)驗(yàn)。于是，教師帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程做了如下改進(jìn)：（1）創(chuàng)設(shè)情境，復(fù)習(xí)引入【實(shí)驗(yàn)一】產(chǎn)生感應(yīng)電流的演示實(shí)驗(yàn)。教師演示分步連好電路，由學(xué)生上講臺(tái)操作，全體學(xué)生觀察。問(wèn)題一：怎樣做能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流？生：將條形磁鐵不斷插入或拔出螺線管。問(wèn)題二：為什么產(chǎn)生了感應(yīng)電流？（感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件）生：閉合回路中磁通量發(fā)生了變化。問(wèn)題三：靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)與螺線管中的電流方向有什么關(guān)系？生：電流從哪邊流入靈敏電流計(jì)，指針就向哪邊偏。根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)情況就能判斷出螺線管中的電流方向。問(wèn)題四：怎樣判斷通電螺線管中的磁場(chǎng)方向？師：怎樣判斷通電螺線管中的磁場(chǎng)方向呢？生：根據(jù)通電螺線管中的電流方向用安培定則判斷。師：那么感應(yīng)電流的方向是遵循什么規(guī)律呢？本節(jié)課讓我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步探究。（2）確定課題，互動(dòng)探究【實(shí)驗(yàn)二】探究感應(yīng)電流的方向。教師實(shí)驗(yàn)：N極向下插入螺線管中，請(qǐng)學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，把電流方向標(biāo)在下圖中。學(xué)生分組：N極向下從螺線管中拔出，S極向下插入螺線管中，S極向下從螺線管中拔出，分別記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并把電流方向標(biāo)在下圖中：由于有教師在【實(shí)驗(yàn)一】中的電路連接演示及在【實(shí)驗(yàn)二】中的實(shí)驗(yàn)操作演示，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)做得很順利，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄也很準(zhǔn)確，可以說(shuō)又快又好，有效地完成了這一教學(xué)環(huán)節(jié)。那么接下來(lái)，如何由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象整理和歸納出所要得出的結(jié)論，這就要看歸納法運(yùn)用得是否有效了。
2.歸納法
所謂歸納法是指從個(gè)別元素中概括出一般結(jié)論的思維方法，也可以指學(xué)科學(xué)習(xí)中具體的一種科學(xué)方法。由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納得出物理規(guī)律，在學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程中具有重要作用。于是，教師進(jìn)一步對(duì)教學(xué)中的歸納過(guò)程做了如下改進(jìn)：首先，降低填表難度。整個(gè)表中對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析所需要填寫的空格被縮減為兩個(gè)，如下所示：其次，設(shè)置問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生的思考。師：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們知道了在不同情況下感應(yīng)電流的方向（已畫(huà)在圖上），那么請(qǐng)大家分析一下，感應(yīng)電流的方向與什么因素有關(guān)呢?生甲：可能與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向有關(guān)。生乙：可能與條形磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)。生丙：可能與磁通量的變化有關(guān)。分析：由過(guò)程一、二判斷感應(yīng)電流的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向無(wú)關(guān)。由過(guò)程一、三判斷感應(yīng)電流的方向與與條形磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)。同樣，由過(guò)程一、三判斷感應(yīng)電流的方向與磁通量的變化無(wú)關(guān)。那么，到底與什么因素有關(guān)呢？最后，難點(diǎn)由教師引導(dǎo)學(xué)生突破。師：感應(yīng)電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)嗎？生：會(huì)。師：請(qǐng)大家畫(huà)出感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向，并分析原磁場(chǎng)方向與感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向有什么關(guān)系？分成兩組來(lái)回答。【小組一】條形磁鐵插入螺線管的過(guò)程（1）N級(jí)向下插入原磁場(chǎng)方向向下磁通量增加產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上二者方向相反感應(yīng)磁場(chǎng)的作用：阻礙原磁場(chǎng)增加。（2）S級(jí)向下插入原磁場(chǎng)方向向上磁通量增加產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下二者方向相反感應(yīng)磁場(chǎng)的作用：阻礙原磁場(chǎng)增加。【小組二】條形磁鐵拔出螺線管的過(guò)程。（1）N級(jí)向下拔出原磁場(chǎng)方向向下磁通量減小產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下二者方向相同感應(yīng)磁場(chǎng)的作用：阻礙原磁場(chǎng)減小。（2）S級(jí)向下拔出原磁場(chǎng)方向向上磁通量減小產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上二者方向相同感應(yīng)磁場(chǎng)的作用：阻礙原磁場(chǎng)減小。得出結(jié)論“：增反減同”即這樣設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)課程，實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過(guò)程順暢了，學(xué)生幾乎都能認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)，記錄下觀察到的現(xiàn)象，并經(jīng)過(guò)分析討論得出了自己的結(jié)論，為楞次定律的進(jìn)一步理解和應(yīng)用打好了基礎(chǔ)。由此可見(jiàn)，在教學(xué)過(guò)程中，關(guān)鍵是要保證讓學(xué)生理解相應(yīng)的知識(shí)。所以，任何教學(xué)過(guò)程都應(yīng)當(dāng)按理解的要求進(jìn)行整體設(shè)計(jì)；任何教學(xué)方法的應(yīng)用，都是為實(shí)現(xiàn)這一目的而服務(wù)的。因此，教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)必須考慮讓學(xué)生透徹理解的有哪些內(nèi)容，怎樣才能有效地幫助或引導(dǎo)學(xué)生理解這些內(nèi)容，這些內(nèi)容的理解過(guò)程應(yīng)當(dāng)運(yùn)用哪些物理學(xué)方法最適合，在理解這些內(nèi)容的各個(gè)階段應(yīng)分別達(dá)到什么要求，等等。假如我們對(duì)這些問(wèn)題搞得比較清楚，在教學(xué)過(guò)程中恰當(dāng)而有效地運(yùn)用好物理學(xué)的方法，教學(xué)質(zhì)量就會(huì)有大幅度提高，學(xué)生的學(xué)習(xí)也會(huì)有較大突破。
三、結(jié)論
1.初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行不同的劃分。根據(jù)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不同，可以將初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分成以下類型：制備實(shí)驗(yàn)、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)原理的驗(yàn)證、混合物成分的分析、濃度測(cè)定、定性與定量結(jié)合的實(shí)驗(yàn)等。
2.化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的內(nèi)容實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的成果就是實(shí)驗(yàn)方案。雖然具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容和形式不盡相同，但就一個(gè)相對(duì)完整的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)說(shuō)，一般包括：實(shí)驗(yàn)名稱（課題）；實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?shí)驗(yàn)原理；實(shí)驗(yàn)用品（試劑、儀器、裝置設(shè)備）及規(guī)格；實(shí)驗(yàn)裝置圖、實(shí)驗(yàn)步驟和操作方法；注意事項(xiàng)；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果處理；問(wèn)題和討論等。
3.實(shí)驗(yàn)方案選擇的基本標(biāo)準(zhǔn)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)課題，每個(gè)人的設(shè)計(jì)和操作過(guò)程可能不一樣，結(jié)果自然也不會(huì)完全相同。根據(jù)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則和教學(xué)實(shí)際，實(shí)驗(yàn)方案選擇的基本標(biāo)準(zhǔn)是：原理正確有科學(xué)依據(jù)；裝置簡(jiǎn)單，在實(shí)際中具有可操作性且操作方便；實(shí)驗(yàn)步驟少，需要時(shí)間短；藥品用量少、無(wú)毒且廉價(jià)易得；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要明顯；反應(yīng)條件要簡(jiǎn)單（最好在常溫下進(jìn)行）；盡量不用也不產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)，即符合“綠色化學(xué)”的要求；制備實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率高；性質(zhì)實(shí)驗(yàn)誤差小；實(shí)驗(yàn)安全無(wú)危險(xiǎn)；設(shè)計(jì)要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)取?/p>
二、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新的一般原則
無(wú)論哪一類中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新，一般都應(yīng)遵循以下原則：
1.科學(xué)性原則科學(xué)性是指實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)程序和操作方法必須與科學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)方法論相一致?？茖W(xué)性是化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新的首要原則。例如：實(shí)驗(yàn)室制取氫氣，就不能選用硝酸與金屬鋅反應(yīng)，因?yàn)檫@個(gè)反應(yīng)很難制得純凈的氫氣。
2.目標(biāo)性原則目標(biāo)性是指實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或創(chuàng)新要根據(jù)一定的教學(xué)目標(biāo)有所側(cè)重與突破。同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，教學(xué)目標(biāo)（如教師演示與學(xué)生操作，為了突出環(huán)?；蛉の缎裕┎煌?，設(shè)計(jì)所用的原理、用品、方法、裝置、步驟等是有一定區(qū)別的。
3.安全性原則安全性是指化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免使用有毒、有害的化學(xué)試劑，以及反應(yīng)產(chǎn)生有毒害的物質(zhì)，或者具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)裝置與操作。“如果必須使用的，應(yīng)該在所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案中詳細(xì)寫明注意事項(xiàng)，以防止造成環(huán)境污染和人身傷害?！保?］安全是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的第一要?jiǎng)?wù)，設(shè)計(jì)時(shí)必須要特別引起重視！
4.新穎性原則新穎性是指實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)在思路、操作方法、器材用品、裝置等方面要有新的突破，使新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)與研究更加適用或具有指導(dǎo)的意義。
5.可行性原則可行性是指設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)所運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)原理在實(shí)施時(shí)切實(shí)可行，所選用的化學(xué)試劑、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備和方法在現(xiàn)有的條件下能夠得到滿足。例如：實(shí)驗(yàn)室大量制取二氧化碳，不能為了創(chuàng)新而選用碳酸鈉代替碳酸鈣（或石灰石）與鹽酸反應(yīng)，或者用硫酸替代鹽酸與碳酸鈣（或石灰石）反應(yīng)。因?yàn)榍罢叻磻?yīng)太劇烈，后者反應(yīng)不完全，很快就停止了。
6.簡(jiǎn)約性原則簡(jiǎn)約性是指盡量采用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置、較少的實(shí)驗(yàn)步驟和試劑，在較短的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)。復(fù)雜的裝置與步驟以及時(shí)間太長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)都會(huì)轉(zhuǎn)移中學(xué)生的注意力，容易導(dǎo)致他們產(chǎn)生畏難情緒和疲勞感，影響對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的觀察、分析與思考。
7.綠色化原則綠色化是指從化學(xué)反應(yīng)的原料、反應(yīng)的條件、反應(yīng)的產(chǎn)物和實(shí)驗(yàn)的操作等化學(xué)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程上進(jìn)行控制，盡可能地減少甚至消除有毒、有害的化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響。綠色化學(xué)是21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)的一個(gè)重要發(fā)展方向。
8.啟迪性原則啟迪性是指實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起開(kāi)導(dǎo)作用，能夠啟發(fā)學(xué)生的思維，促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)原理及知識(shí)的探討和認(rèn)識(shí)，優(yōu)化學(xué)習(xí)過(guò)程，從而提高教學(xué)效益。這是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。
三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的視角
初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)是在義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，對(duì)現(xiàn)行教材中所涉及的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化、增設(shè)或創(chuàng)新等，以提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)教學(xué)中的效益。在初中化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)是提高化學(xué)教學(xué)有效性的需要，也是義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)要與時(shí)俱進(jìn)，必須符合現(xiàn)代化學(xué)教育發(fā)展的理念，在滿足探究性的條件下，可以從以下視角進(jìn)行：
1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程綠色化“綠色化學(xué)的理念是在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程以及化工生產(chǎn)中，不再使用有毒有害物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物，它是一門從源頭上阻止污染的化學(xué)?！保?］化學(xué)實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)上要體現(xiàn)綠色化，盡可能做到原料（反應(yīng)物）的綠色化，化學(xué)反應(yīng)的綠色化（采用原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)），生成物的綠色化以及催化劑、溶劑的綠色化。例如：在涉及氧氣的制取實(shí)驗(yàn)時(shí)采用雙氧水分解來(lái)制取，二氧化錳要回收等。
2.實(shí)驗(yàn)裝置微型化“所謂微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，就是以盡可能少的化學(xué)試劑來(lái)獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)?！保?］雖然它的化學(xué)試劑用量一般只為常規(guī)實(shí)驗(yàn)用量的幾十分之一乃至幾千分之一，卻可以達(dá)到準(zhǔn)確、明顯、安全、方便和防止環(huán)境污染等目的。例如：在“探究微粒的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)”中，可以用試管代替燒杯進(jìn)行微型化實(shí)驗(yàn)。在一個(gè)單孔橡皮塞上插入一根玻璃導(dǎo)管接近試管底，試管內(nèi)壁貼一張滴加無(wú)色酚酞試液的濾紙，從導(dǎo)管口滴上兩滴濃氨水到試管底部，用透明膠封導(dǎo)管口，可以看到，試管里滴有無(wú)色酚酞試液的濾紙由下往上慢慢變紅了。
3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)?；白罴训沫h(huán)境保護(hù)方法是在源頭上防止污染的產(chǎn)生，而不是污染產(chǎn)生后再去處理。”［7］實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中我們應(yīng)該采取一些有效措施使化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所和環(huán)境的污染降低到最低限度。這些措施主要是：實(shí)驗(yàn)裝置密閉化，避免敞口操作，防止有關(guān)物質(zhì)散佚到周圍環(huán)境中；采取收集辦法，回收有關(guān)物質(zhì)；對(duì)有毒物質(zhì)進(jìn)行無(wú)毒害處理；加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的通風(fēng)或采取其他的防護(hù)措施等。例如：一氧化碳還原性實(shí)驗(yàn)，對(duì)多余的一氧化碳可以回收，也可以燃燒進(jìn)行無(wú)毒害處理等。
4.實(shí)驗(yàn)操作安全化保證實(shí)驗(yàn)安全，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原則要求。有一些實(shí)驗(yàn)，由于物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的特殊性，給實(shí)驗(yàn)增加了難度甚至危險(xiǎn)性。在點(diǎn)燃?xì)錃獾膶?dǎo)管和氫氣發(fā)生器之間，用一個(gè)小塑料瓶裝上大約四分之三的水制成一個(gè)“安全裝置”連接起來(lái)，這樣，即使點(diǎn)燃不純凈的氫氣，爆炸也只是在“安全裝置”中發(fā)生，氫氣很少威力小，氫氣發(fā)生裝置不會(huì)發(fā)生爆炸，因此不會(huì)發(fā)生安全事故。
5.實(shí)驗(yàn)趣味化化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有動(dòng)機(jī)功能，增加化學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味性，可以激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。例如：在研究燃燒與滅火的條件時(shí)，增加演示“燒不壞的手帕”［8］實(shí)驗(yàn)，可以激發(fā)學(xué)生的興趣。在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探討手帕燒壞的條件，則能夠使學(xué)生深化對(duì)有關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)。
6.利用儀器功能轉(zhuǎn)化儀器本身沒(méi)有限定它只能用于什么而不能用于什么，只是主要適用于什么?！胺此純x器的別樣用途，可以幫助我們加深對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)原理的認(rèn)識(shí)，進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新?！保?］例如：漏斗可以充當(dāng)集氣與尾氣吸收裝置，在鈉與水反應(yīng)氣體產(chǎn)物的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，將漏斗置于水中，倒扣在鈉塊上，產(chǎn)生的少量氣體可順利地富集到試管中。
7.利用學(xué)科知識(shí)遷移我們往往習(xí)慣于使用教材的實(shí)驗(yàn)儀器和裝置，很少重視儀器的笨拙和實(shí)驗(yàn)時(shí)的效率，這種視經(jīng)典為權(quán)威的思想往往就是教師缺乏創(chuàng)新的癥結(jié)所在。實(shí)際上，科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法就是應(yīng)該不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，傳統(tǒng)裝置的不當(dāng)之處無(wú)疑給我們提供了實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的課題。例如：學(xué)習(xí)“質(zhì)量守恒定律”內(nèi)容時(shí)，在使用托盤天平稱量氫氧化鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)前后的質(zhì)量時(shí)，在18×200的中型試管里裝入大約1mL稀鹽酸與酚酞的混合溶液，球形滴管吸入NaOH溶液后，將球形滴管放在試管口，把上述帶有球形滴管的試管放入盛水的100mL量筒中，讓學(xué)生通過(guò)觀察比較反應(yīng)前后試管浸在液面中的高度即可（試管作上標(biāo)記）。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)操作起來(lái)方便有趣，不用天平而是利用物理上的浮力知識(shí)，體現(xiàn)了學(xué)科之間的聯(lián)系，有利于學(xué)生知識(shí)的遷移。
8.實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單化教材所選用的實(shí)驗(yàn)方案未必都是最好的，有時(shí)候會(huì)產(chǎn)生現(xiàn)象不明顯、實(shí)驗(yàn)不容易成功、結(jié)果不準(zhǔn)確等問(wèn)題，影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。例如：測(cè)定“空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)”實(shí)驗(yàn)，由于教材提供的實(shí)驗(yàn)裝置密封性和燃燒匙放入不易控制，加上導(dǎo)氣管內(nèi)尚留有空氣導(dǎo)致誤差因素較多，有時(shí)氧氣顯示超過(guò)五分之一，讓教師無(wú)法自圓其說(shuō)?？勺鋈缦赂倪M(jìn)：將小顆白磷放在1.5cm×2.5cm的薄銅片上，置于硬質(zhì)大試管中部，塞緊橡皮塞，用酒精燈對(duì)準(zhǔn)銅片加熱使白磷充分燃燒，待試管冷卻后浸入水中，在水面下拿掉橡皮塞，待液面上升穩(wěn)定后再塞上橡皮塞，拿出水面觀察。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)所用儀器少，誤差因素少，結(jié)果比較準(zhǔn)確。
9.儀器、藥品生活化采用學(xué)生熟悉的身邊物品或一些廢品作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)的藥品，就會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生一種親切感，覺(jué)得化學(xué)并不神秘，就在自己身邊，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的興趣。例如：用蛋殼代替碳酸鈣制取二氧化碳；測(cè)試肥皂水、食鹽水、泥水、蔗糖水、洗發(fā)水、食醋、蘇打水的pH值等。許多生活用品甚至廢棄物品也可以用做化學(xué)實(shí)驗(yàn)的儀器，這種“物盡其用”的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)能夠充分拓展學(xué)生的思維空間，使他們更加關(guān)注身邊的化學(xué)現(xiàn)象，增強(qiáng)愛(ài)護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的意識(shí)，更好地學(xué)以致用。例如：用小氣球收集氣體，礦泉水瓶做容器，廢棄的醫(yī)用注射器做量筒、集氣瓶等。
