引論：我們為您整理了13篇實驗設計論文范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。
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2.注意事項。一是傳統財務報告的獲取。
通過以下渠道獲取傳統財務報告信息：上市公司網站；財經網站；證券交易所網站（上海證券交易所、巨潮網站）；中國證監會指定的其他上市公司信息披露媒體（中國證券報、證券時報、上海證券報、金融時報、中國改革報、證券日報、證券市場周刊）。二是XBRL實例文檔的獲取。可從上海證券交易所和深圳證券交易所網站中下載XBRL實例文檔。三是取得對會計準則及相關規范的理解。主要涉及會計信息化、XBRL通用分類標準的制定與實施等。四是取得對審計準則及相關規范的理解。主要涉及審計信息化、內部控制中的信息與溝通、審計過程中對信息的關注等。
3.設計建議：一是教學準備。
教師在準備實驗時，要撰寫審計案例文本，對審計環境、公司概況和審計的主要環節進行描述，以提高審計實驗的效果。二是學習準備。學生在實驗開始前，應回顧傳統財務報告信息的編制過程、XBRL的基本理論、XBRL規范、XBRL分類標準、XBRL實例文檔和報告流程。此外，還要收集或編制基于XBRL的樣式表，提高實驗過程的可視化效果。三是比較實驗效果。通過XBRL審計只是《審計模擬實訓》課程的一個環節，在實施XBRL審計實驗之前，已經實施了傳統審計實驗。教與學雙方都應比較兩種實驗的效果，以增強對XBRL審計實驗的理解能力。四是做好實驗總結。教師要撰寫教學總結報告，學生也要撰寫模擬實訓總結報告。
二、把傳統財務報告渲染為XBRL財務報告
1.渲染工具。
渲染工具（RenderingTools）是解決XBRL可視性的應用軟件的統稱，把電腦編碼語言顯示為人類肉眼能夠識別的視覺元素。可分為基礎工具、轉換工具和瀏覽工具三種類型。基礎工具包括XBRLGL應用軟件、XBRLFR應用軟件、分類標準編輯軟件、實例文檔編制軟件等；轉換工具包括文件轉換軟件、版本轉換軟件等；瀏覽工具包括各種解讀、瀏覽、顯示功能的軟件。把傳統財務報告渲染為XBRL財務報告的過程通常并不借助XBRLGL應用軟件，而是通過XBRL規范直接將已經存在的財務報告信息轉換為XBRLFR。這個過程實際上是為審計實驗提供資料的過程，學生只有理解了此過程，才有可能在此基礎上實施審計模擬實驗。把傳統財務報告渲染為XBRL財務報告應遵守基本的會計業務處理的基本規則，如遵守會計等式或資產負債表平衡規則、資產負債表須列示資產（遵守邏輯，下同）、分類資產負債表須列示流動資產、資產負債表須列示股東權益，等等。
2.數據準備相關的審計實驗設計。
（1）教師準備。
一是上市公司數據。根據實驗的環節需要，選擇適當的上市公司數據。例如，在實質性程序的財務分析環節，可選擇收入、成本具有可比性的施工企業的數據。二是實驗軟件。教師個人往往無力采購正規的實驗軟件，況且即使有實驗軟件，學院或學校的實驗室也往往不能正常保障該軟件在局域網內的運行。因此，建議下載Fujitsu等主流XBRL軟件商提供的免費試用版軟件，安裝于學生的單機電腦中使用。三是理論、技術、規范等文本。在理論課教學中，向學生傳授XBRLGL和XBRLFR的基本知識、技術特點，并展示規范文本。四是上市公司實例文檔。下載與上市公司數據相應的上市公司實例文檔，以便檢驗實驗成果。
（2）學生準備。
一是傳統財務報告的編制。實驗前學生應回顧傳統財務報告的編制理論與方法，以實現對照比較的目的。二是對XBRL財務報告的理解。學生能夠理解XBRL財務報告是正確實施XBRL審計實驗的基本前提。三是對證監會監管要求的理解。系統回顧和理解證監會關于會計信息披露的要求。四是技術準備。包括熟悉XBRL相關軟件的使用、財務報告和其他會計信息的讀取、驗證與邏輯檢驗。
（3）實驗實施。
在教師的指導下，學生實施以下環節的實驗：XBRL相關軟件的安裝與試用；依據經濟業務資料，編制XBRL實例文檔；理解和運用XBRL分類標準，據以調整XBRL實例文檔；考慮和分析證監會的監管要求，進一步理解和運用XBRL分類標準；XBRL網上呈報。
三、審計實驗中XBRL信息的萃取
1.萃取工具。
萃取工具（ExtractionTools）是獲取XBRL呈報的會計信息并進行分析和使用的應用軟件的統稱。在審計實驗中，主要的萃取工具有：XBRL實例文檔瀏覽軟件、文件轉換軟件、版本轉換軟件、財務分析軟件、文件審核軟件和文件搜索軟件等。其中，各類轉換軟件的功能與渲染工具的功能是相同的。從XBRL數據庫中萃取信息，要注意檢驗信息的安全性和邏輯性。同時還要考慮其是否能正常應用于風險評估模型、舞弊識別模型、分析性程序和專業判斷模型之中（考慮這些模型的特點和要求）。
2.相關審計實驗的設計。
（1）教師準備。
一是上市公司環境描述。由于審計實驗無法重現公司環境和審計環境，因此描述文本對于學生理解實驗情境非常重要。二是上市公司XBRL數據庫（模擬）。必要時可向上市公司動員，爭取支持。三是審計軟件（數據萃取工具）。可從主流上市公司網站下載。四是審計模型準備。向學生提供主要的審計模型及其解釋文本。
（2）學生準備。
一是基本審計理論與方法的準備，尤其是取得對連續審計的理解。XBRL有利于實現連續審計，學生應先了解傳統審計與連續審計的聯系與區別。二是取得對審計模型的理解。通過教學回顧和審計模型展示，幫助學生在實驗中理解審計模型的涵義，掌握模型涉及的數據的獲取途徑。三是實質性程序。在實驗中掌握賬實核對等實質性程序的運用技巧。四是審計工作底稿。掌握審計工作底稿的編制要求。
（3）實驗實施。
在教師的指導下，學生實施以下環節的實驗：獲取XBRL數據庫；安全性檢驗；邏輯性檢驗；認識和運用主要的審計模型；實施實質性程序；編制審計工作底稿；討論并形成審計報告。
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1.三種不同顏色的墨水，分別是：紅色、純藍、墨汁（可適當稀釋）。2.試劑瓶6個，一個裝紅墨水，標明“A標準血清”，另一個裝純藍墨水，標明“B標準血清”；其余四個分別裝紅墨水、純藍墨水、墨汁和清水，模擬四種待測血液樣品，在試劑瓶上標明甲、乙、丙、丁。3.載玻片4個，在左右兩邊的邊緣分別用記號筆標明A和B（與醫院中血型鑒定方法一致）。
三、實驗原理
用紅墨水代表A型血樣；用純藍墨水代表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、藍墨水代表的A、B兩種標準血清時，會有不同的顏色變化，用變色與否代表凝集反應，如下表：
四、模擬實驗過程
1.取4張載玻片，均在標明A的位置上方滴加1滴紅墨水（A標準血清），在標明B的位置上方滴加純藍墨水（B標準血清）。2.在每張載玻片上滴加一種待測樣品，A、B標準血清中各加1滴。3.觀察是否變色，將結果記錄在下表中，在括號內注明血型：
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二、實驗創新與改進
1.將新型硅膠加熱器固定在容器底部，使得加熱均勻、精度高，實現量化實驗，極易控制。如圖2。教學視點2.使用溫度傳感器及數顯溫度計，讀取數據方便快捷。3.用220V電壓做電源，實驗隨處可進行；內部裝有漏電保護開關，保證用電安全，便于讓學生操作。
三、實驗器材
自制液體加熱器2套，食用油、水各120克，停鐘1個，天平1架，兩份質量相等的水。
四、實驗原理及裝置說明
1.實驗原理新實驗使用控制變量法，通過控制使物質質量相等、吸收熱量相同、升高相同溫度，比較需用的時間。升高相同溫度時，所用時間較長的物質吸收的熱量多，則此物質吸收熱量的能力更強。2.裝置說明新實驗采用兩套完全相同的硅膠加熱器，從底部直接給液體加熱，并裝上傳感器及數顯溫度計，讓測量結果清晰顯現。當達到所需溫度時，只要將紅色開關關掉便可停止加熱。如圖3。
五、實驗設計及結論
實驗一：用加熱器加熱兩份相同質量的水，將結果記入表1，并得出結論。結論：質量相等的同種物質，吸收相同的熱量時，溫度升高的速度相同。實驗二：用加熱器加熱相同質量的水與食用油。將準備好的質量相等的水和食用油倒進兩個加熱器中，幾秒后記錄水與食用油的初始溫度。打開電源，同時按下停鐘開始計時，觀察兩個加熱器中溫度計的變化，用停鐘記下加熱液體每階段所用的時間，讀取相應的溫度變化量，并填入表2中。當加熱時間達到80s時，記下最后溫度，關閉電源，停止加熱，分析數據并得出結論。結論：質量相等的兩種物質，吸收相同的熱量時，溫度升得越慢的吸收的熱量較多，吸收熱量的能力較強。
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（1）“實驗目的”就是對一個現象或是一個規律（定理、定律等）進行再驗證；（2）“實驗原理”就是驗證物理現象、規律所依據的理論根據；（3）“實驗儀器”就是再現物理現象或規律時所用的設備；（4）“實驗步驟”就是驗證物理規律時的操作過程，做實驗要按著實驗的步驟一步一步進行操作；（5）“記錄與計算”就是通過實驗所測得的數據進行記載，根據數據進行計算或繪圖，由此可得到結論；（6）“實驗結論”就是通過實驗得到的結論，與理論、規律應該是一致的，不一致要找原因……通過實驗，使學生對物理實驗過程產生一個初步的認識。讓學生知道，驗證物理現象、規律要有一定的理論根據，要用實驗設備按照實驗步驟去進行……
3引導學生對物理實驗進行初步設計
首先，根據實驗目的、原理，引導學生去研究、討論，想辦法設計一個實驗來驗證物理現象或結論。例如，我們把“驗證力的平行四邊形定則”“驗證彈力與彈簧伸長的關系”“測定木塊動摩擦因數”等簡單實驗，讓學生根據學到的知識去設計實驗，驗證一下“力的平行四邊形定則”“胡克定律”等規律是不是正確的……開始設計時，為了讓學生有個大致的方向，我們把傳統的實驗報告改了一下，印刷后發給學生預習。例如，我們把原來的實驗題目“驗證力的平行四邊形定則”改成了“設計并驗證力的平行四邊形定則”。把實驗目的增加了一項“能設計出驗證力的平行四邊形定則方案”。實驗儀器除原來的儀器外，增加了一些相近的或無關的儀器供學生選擇。例如，（可選）“圖板、木塊、測力計、橡皮筋、線繩、直尺、天平、彈簧、鉤碼、秒表、直尺、天平”等。實驗步驟改成了“實驗過程與方法”，讓學生填寫、并寫出他們設計的想法和步驟。其他的實驗要根據具體情況進行適當的調整，在實驗設計前發給學生，讓學生按要求完成對該實驗的設計。為了設計實驗的可行性，我們先分小組進行設計，學生們以小組為單位進行設計。同學們各抒己見，說出設計思路和所用儀器，經過小組全體成員討論，意見達成一致后寫出設計方案，交給教師審閱。教師對學生設計的實驗方案進行檢查，發現問題的要給予糾正，啟發他們設計出更合理、更完善的方案。對切實可行的設計方案，教師就讓他們進行實驗驗證。經過四、五個實驗設計，學生就能對實驗進行初步設計了。學生通過討論，經過交流與合作，也學會了“在合作中既堅持原則又尊重他人的合作精神”。
4進一步提高學生的實驗設計能力，讓學生自己獨立設計實驗
學生對前面的實驗設計有了一定的基礎之后，教師要進一步提高實驗設計目標，讓學生自己獨立想辦法設計實驗，對物理現象進行驗證。如在講授完成安培力之后，兩根平行放置的通電導線的相互作用力如何？是相互吸引的還是相互排斥的？讓學生設計一個實驗，對導線的相互作用力進行驗證。這是一個簡單的實驗，讓學生自己想辦法進行設計。學生們根據所學習的知識，結合前面設計實驗時的思路，大多數同學都能夠寫出較合理的設計方案。比如，實驗目的、實驗原理、所用設備、實驗過程、方法等。經過教師指點，選擇一些合理的設計讓其進行驗證……對于這個實驗，大多數學生設計的思路是正確的，而真正能驗證成功的不多。學生設計實驗時，設計方法是正確的，但是很多沒有效果，原因是學生沒有考慮到安培力的大小，也沒有考慮導線之間的距離。他們用的導線往往太粗，導線的距離放置得又太遠，以至于導線間的相互作用力不明顯，觀察不到實驗現象，這一點學生往往想不到……這時教師要對學生設計的實驗進行指導。告訴學生：導線間的作用力很小，因此，導線距離不能太遠；選用導線時，用細、軟導線效果明顯一些；使用電源時，避免過載，要用一個滑動變阻器，限制電流過載……通過教師的指導，學生就能看到實驗現象，從而提高學生的興趣，加深對物理現象的理解，同時也進一步培養了學生的實驗設計能力。同樣，根據電阻串并聯規律，讓學生設計“擴大電流表量程”“擴大電壓表的量程”的實驗設計方案，經過教師指導，學生也能夠進行設計。除此，我們本著“嘗試運用物理原理和研究方法解決一些與生產和生活相關的問題”，讓學生完成了“水火箭設計與發射”“靜電屏蔽”“用傳感器控制溫度”“用電解法測定元電荷”“研究彈簧振子的周期與小球質量的關系”等項實驗設計。這樣，學生們根據已學習到的知識和教師的指導，就可以設計多個物理實驗了。
5建立一套激勵機制，激發學生設計實驗的積極性
我們有完善的制度來督促學生進行實驗設計，在學生剛一入校時，就給他們介紹物理實驗的重要性和我校要求很高的實驗技能。要求所有物理實驗的一半以上由學生獨立設計；對學生的實驗設計和實驗完成情況要有記錄，對能設計出實驗的提出表揚，對不能設計的加以督促、并給與鼓勵，促使他們進一步去設計實驗；要求學生必須設計四個（大約學生應設計實驗的一半）以上的，實驗成績才能合格，六個以上才是良好；八個以上是優秀……我們要求實驗設計成績合格的學生才能參加實驗會考；實驗設計達到良好和優秀的才能評選優秀班干部和優秀畢業生等，這樣就激發了學生設計實驗的興趣。
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2PacketTracer具體實驗案例
PacketTracer模擬器中現有21個實驗的學習練習題以及對應的測試題，可供教師在教學、作業、測驗中隨意使用。每個實驗，模擬器都會提供相關的知識、實驗拓撲中的路由器IP地址方案以及實驗任務和配置過程。根據要求，學生可以進行連線，當完成連線后，學生可以知道自己的完成情況，也可知道所得的分數。以下是其中兩個實驗案例。
2.1RIP路由協議相關實驗設計實驗設計思路及背景：RIP是路由信息協議，是使用最廣泛的距離矢量路由協議。和其他的距離矢量選擇協議一樣，它也是遵循距離矢量選擇協議的規律，RIP每隔30秒就發送自己完整的路由表到所有激活的接口[3]。為了加強對該協議的學習，本次設計考慮到了RIP協議一些重要的特性，如版本1不支持不連續的網絡；版本2默認時不接受版本1的更新信息等等[4]。根據這些特性，本次設計的理念是想辦法解決這些問題，使這些功能能夠實現。實驗設計拓撲：根據實驗需解決的問題，RIPv1與RIPv2之間路由選擇的解決方案如圖2所示。實驗設計要點：⑴掌握RIPv1和RIPv2的基本配置。⑵掌握如何讓RIPv1和RIPv2兼容。在屬于RIPv2網絡并連接RIPv1網絡的接口上執行命令，可以使得RIPv2網絡接收版本1的路由信息，從而實現RIPv1和RIPv2網絡的兼容。實驗需達到的效果：希望通過兩個實驗設計的全過程讓學生更加熟悉RIPv1和RIPv2的差異性和統一性，在今后路由協議的運用中做到游刃有余。實驗主要涉及協議：路由信息協議是一種使用最廣泛的內部網關協議，是在內部網絡上使用的路由協議(在少數情形下,也可以用于連接到因特網的網絡)，它可以通過不斷地交換信息讓路由器動態地適應網絡連接的變化，這些信息包括每個路由器可以到達哪些網絡，這些網絡有多遠等[5]。RIP是由“網關信息協議”發展過來的，可以說網關信息協議是RIP的最早版本。后來的一個版本才被命名為“路由信息協議”，是Xerox網絡服務協議簇的一部分[6]。
2.2OSPF協議相關實驗設計本次實驗設計思路及背景：OSPF協議是一個鏈路狀態協議，其分層次的概念深受許多企業的青睞，在許多企業網絡、校園網絡中OSPF都是網絡規劃師優先考慮使用的路由協議。基于該協議使用的廣泛性和實用性，就有了本次實驗設計的構想。實驗設計拓撲如圖3所示。實驗設計要點：希望學生深刻理解區域的概念。OSPF提出了“區域”的概念，一個網絡可以由單一區域或者多個區域組成。其中一個特別的區域被稱為骨干區域，該區域是整個OSPF網絡的核心區域，并且所有其他的區域都與之直接連接[7]。⑴掌握OSPF基本配置。⑵理解DR和BDR的選舉過程并控制選舉。同一個廣播域的路由器或者一個點對點連接的兩端的路由器，在發現彼此的時候，建立鄰接[8]。OSPF協議同時使用單播和組播來發送Hello包和鏈路狀態更新，使用的組播地址為224.0.0.5和224.0.0.6。與RIP和BGP不同的是，OSPF協議不使用TCP或者UDP協議而是承載在IP協議之上，IP協議號為89，工作在OSI模型的傳輸層[9]。⑶多路訪問網絡以及非廣播多路訪問網絡的路由器會選舉指定路由器（DR）和備份指定路由器（BDR），DR和BDR作為網絡的中心負責路由器之間的信息交換從而降低了網絡中的信息流量。OSPF協議同時使用單播和組播來發送Hello包和鏈路狀態更新，使用的組播地址為224.0.0.5和224.0.0.6[10]。
3實驗結果歸納及問題分析
3.1設計結果歸納本次設計實現了兩方面的功能，一方面是教師編寫基于PacketTracer的路由器配置的測試題目，設置分值，設置測試時間及管理密碼等，并且可以跟蹤檢查學生對于路由器配置的掌握程度，方便輔導學生；另一方面，學生通過這樣的測試系統可以在做題的過程中了解自己配置的進程，還可以一邊配置，一邊檢查，方便自測，查找配置缺陷、網絡連通障礙等等。盡管在時間以及操作上對考生做了限制，采用PacketTracer來進行實驗反倒能加快學生對知識的掌握速度，避免了將很多時間浪費在物理硬件設備的連接和調試上。
3.2設計中所遇問題分析本次設計中主要做的就是展現PacketTracer相對于其他網絡模擬器的優勢方面，從而為將PacketTracer應用于計算機網絡實驗課程的教學做適當的鋪墊。系統設計還存在欠缺，有很多模塊操作還不夠人性化，對很多錯誤信息的處理還不夠全面。所開發的PacketTracer軟件也有一定的限制，比如說在實現控制列表方面，不能夠使用自反控制列表等。
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對問題進行科學猜想如果學生沒有經過科學猜想就進行實驗設計，學生不知道實驗的目的，實驗設計就難以進行下去，不能培養學生的猜想能力，經歷的探究過程也不能鍛煉創新思維。所以教師必須引導學生根據已掌握的物理知識、隨堂實驗和生活經驗，把學生引入科學猜想的情景，有理有據地對問題進行猜想，明確探究的方向。在探究“影響導體電阻的因素”的教學中，筆者通過下面3個現象引導學生猜想：①滑動變阻器的滑片移動，電阻變化；②使用的是220V的燈泡，燈絲越粗越亮；③電線常用銅絲制造而不用鐵絲。這樣的設計給學生的探究指明了方向，學生一步一步地得出自己的科學猜想。
3教師引導
選用實驗器材如果教師直接給學生提供實驗器材，并介紹各種實驗器材的功能，代替了學生的探究和猜想，學生沒有學會遇到困難如何解決問題的方法。所以可以給學生預備多種器材，包括一部分無用器材，讓學生在問題的引導下思考實驗的原理，選用器材，思考有沒有更好的替代器材，有沒有創新，體現探究的開放性。在“測定電池的電動勢和內阻”的實驗中，筆者陳列一些實驗器材：干電池、安培表、伏特表、滑動變阻器、電阻箱、電鍵和導線若干根等，讓學生選擇器材，自行設計電路圖來完成實驗。筆者用下面的問題來引導學生選擇實驗器材：①需要什么儀器，采用什么樣的電路圖，原理是什么；②選擇什么規格的器材，被測干電池選內阻較大的還是較小的，伏特表選什么量程，安培表選什么量程，滑動變阻器選阻值較小的還是較大的。通過這樣的設計引導學生重視分析實驗器材與實驗目的和原理的聯系，分析為什么要選用這些器材，這些器材有什么用途，把本實驗的知識融合在一起，在分析問題的過程中培養學生獨立思考的能力。
4問題引導
自主設計初始實驗方案學生根據自己的預備物理知識，在教師的問題引導下自主設計檢驗猜想的實驗方案，包括根據實驗要求理解實驗原理、先后測量哪些物理量、具體如何操作、編寫實驗步驟、設計實驗表格等。在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，筆者用下面的問題來引導學生進行初始方案的設計。①物體的加速度與它受的力、質量這兩個因素均有關，應采用什么實驗方法得出加速度與力、質量三者間的定量關系？②這個實驗需要測量的物理量有哪些？③怎樣測量小車的加速度？需要什么器材？請同學們設計一個可行的實驗方案。④我們要讓細線對小車的拉力等于小車受到的合力，怎樣平衡掉阻力？阻力來自哪些方面？怎樣才算平衡掉了阻力？通過以上問題的引導，學生知道了實驗的方法，解決了實驗設計中的困難，最后大多數同學都能設計出自己的實驗方案。
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我們通過一系列的實驗，比較了用不同方法和不同條件降解PET得到TPA(或其衍生物)的收率。收率計算公式如下。采用美國Nicolet公司生產的NICOLETiS10型傅里葉變換紅外光譜儀對產物(對苯二甲酸)進行結構表征。對苯二甲酸為白色固體，研磨成粉末后，采用KBr壓片法進行檢測。同時，還利用了量子化學計算方法，以GAUSSIAN09計算程序［10］采用密度泛函理論對對苯二甲酸的紅外光譜進行了理論模擬計算。
3PET降解方法
3．1乙二醇醇堿聯合解聚法在裝有冷凝管、攪拌器、溫度計的三頸圓底燒瓶中投入5g聚酯廢料、25mL乙二醇、0．5g氧化鋅、5gNaHCO3進行反應，油浴加熱逐步升溫至190℃，反應30min后，降溫至160℃停止攪拌，減壓回收乙二醇;蒸餾畢，向三頸瓶中加入50mL沸水，攪拌使殘留物溶解，趁熱過濾;將濾液轉移到400mL燒杯中，水稀釋至200mL，加熱煮沸，趁熱用1:1鹽酸酸化至pH5～6;冷至室溫后，冰水冷卻，抽濾，濾餅用蒸餾水洗滌至濾出液pH=6，在60℃下干燥濾餅，得白色粉末，稱重，并計算對苯二甲酸收率。
3．2肼解法在裝有冷凝管、磁力攪拌子的圓底燒瓶中投入1g聚酯廢料、10mL85%水合肼，攪拌，油浴加熱至100℃，反應6h后，減壓回收水合肼;殘余物加入10mL水，靜置，濾得PET的降解產物對苯二甲酰肼，在60℃下干燥，稱重，并計算對苯二甲酰肼的收率。此法參考氨解法，使用親核性更強的水合肼溶液替代胺類，能提高降解效率。
3．3酸性降解在裝有冷凝管、磁力攪拌子的圓底燒瓶中投入1g聚酯廢料、5mL濃硫酸，攪拌，85℃下反應5min;反應畢，冷卻至室溫，殘留物倒入冰水中，用30%的NaOH水溶液調pH至12，濾去不溶物，濾液用濃鹽酸調pH至6，有白色不溶物析出，放置過夜，過濾得產物對苯二甲酸，在60℃下干燥，稱重，并計算對苯二甲酸收率。
4結果與討論
4．1不同化學降解方法的比較通過酸性水解法、肼解法和醇堿聯合法，考察了降解PET聚酯瓶的情況，結果列入表1。比較幾種方法在經濟效益和工業化等方面的優劣，無論是肼解法，還是酸性水解法都存在很大的局限性，如腐蝕設備、污染環境等。醇堿聯合解聚法能在溫和的條件下，快速實現PET聚酯瓶的分解，故我們選擇醇堿聯合解聚法為重點研究方向，探索其最佳反應條件。
4．2醇堿解聚法的工藝優化基于以上3種降解方法的對比，結合醇堿聯合解聚法的研究進展，采用正交實驗來探索最佳工藝條件，重點考察了3種影響反應的因素，A:碳酸氫鈉用量:m(NaHCO3)/m(PET);B:反應時間(min);C:反應溫度(℃)。由文獻已知影響因素的大約范圍，設計出因素水平表(表2)。參照上述乙二醇醇堿聯合解聚法的方法進行試驗，結果見表3。根據上述方法分析，RC＞RB＞RA，即各因素對TPA收率的影響程度順序為:反應溫度＞反應時間＞物料比;較佳因素水平為A3B2C2，即PET降解的較佳工藝為:m(NaHCO3)/m(PET)=1．1，反應時間30min，反應溫度190℃。從表3可以看出，反應時間和反應溫度是影響乙二醇醇堿聯合解聚法的關鍵因素，溫度過高或反應時間過長會導致反應副產物增多，收率下降。上述最佳反應條件與文獻報道的乙二醇解聚法的最優反應條件(190～196℃，0．1MPa，催化劑(氧化鋅或醋酸鋅)用量為PET質量的0．5%，m(EG)/m(PET)=2，反應3h)［6-7］接近，但反應時間比乙二醇解聚法短得多，且反應產物也不同。
4．3產物IR表征與結果分析我們對由PET瓶回收的TPA進行了IR表征(圖1C)，并將該圖譜與購買的分析純TPA樣品的IR圖(圖1D)進行對比，發現兩者的圖譜基本吻合，驗證了所回收的白色固體確實為TPA。為了進一步指認IR特征振動峰，我們進行了相應的密度泛函理論的計算。所選計算水平為M062X/6-31G(d，p)，優化的TPA單體與二聚體的幾何結構如圖1A，圖1B所示。3059cm－1附近為苯環上C—H伸縮振動峰;3000～2500cm－1可能為TPA分子間形成氫鍵后O—H的伸縮振動峰;1571cm－1和1508cm－1處為取代苯基的一組相關振動峰;1661cm－1處為羧基(CO)的伸縮振動峰;883cm－1處為苯環的對位取代吸收峰。此外，通過對比對苯二甲酸的單體(圖1A)和二聚體(圖1B)的計算結果，發現當考慮TPA分子之間形成分子間氫鍵時，二聚體計算模擬的紅外光譜圖與實驗的紅外光譜圖能較好吻合，說明在固態時對苯二甲酸分子之間存在較強的分子間氫鍵。
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問題一：電流計指針偏轉方向與通入電流的關系？【實驗一】探索電流計指針偏轉方向與通入電流的關系。師：如何才能知道指針偏轉方向與電流進入方向之間的關系？是否可以通過實驗來確定呢？【學生實驗1】學生按圖接好電路，探究指針偏轉方向與電流進入方向之間的關系，并完成下表。結論：電流從何方流入指針就向何方偏轉。問題二：感應電流產生的條件？【實驗二】感應電流產生的條件：師：在上述實驗中，我們已經得出感應電流產生的條件是什么？生：只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，閉合電路中就有感應電流產生。師：磁鐵插入與抽出時，指針偏轉的方向相同嗎？指針左偏與右偏意味著什么呢？生：不同。指針偏轉不同，表明電路中的電流方向不同。問題三：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：根據電流計指針的偏轉方向和螺線管上的導線繞向來判斷。問題四：怎樣判斷通電螺線管中的磁場方向？師：怎樣判斷通電螺線管中的磁場方向呢？生：根據通電螺線管中的電流方向用安培定則判斷。師：那么感應電流的方向是否遵循什么規律呢？本節課讓我們通過實驗來進一步探究。
2.確定課題，分組探究
【學生實驗2】學生按圖接好電路，做實驗并填附表。
3.分組總結，難點依舊
描述實驗現象，填表。討論回答：師：穿過閉合回路的磁通量的增減會導致什么結果？生：有感應電流產生。師：感應電流又會產生什么？生：會產生感應磁場。師：那么這兩個磁場的方向之間有什么關系呢？請大家分成兩組來回答。【小組一】條形磁鐵插入螺線管的過程。（1）N級向下插入原磁場方向向下磁通量增加產生的感應電流的磁場方向向上二者方向相反感應磁場的作用：阻礙原磁場增加。（2）S級向下插入原磁場方向向上磁通量增加產生的感應電流的磁場方向向下二者方向相反感應磁場的作用：阻礙原磁場增加。【小組二】條形磁鐵拔出螺線管的過程。（1）N級向下拔出原磁場方向向下磁通量減小產生的感應電流的磁場方向向下二者方向相同感應磁場的作用：阻礙原磁場減小。（2）S級向下拔出原磁場方向向上磁通量減小產生的感應電流的磁場方向向上二者方向相同感應磁場的作用：阻礙原磁場減小。結論“：增反減同”，即：判定感應電流方向的方法，其內容為“感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化”，由此得出了楞次定律。在這個教學過程中，學生的學習效果如何呢？實際教學中，學生共分成八個小組，其中有三個小組的實驗表格不清楚怎么填而求助于教師，三個小組的表格填了一部分，而只有兩個小組在參照課本的情況下填得比較好。這說明，雖然在教學中運用了各種物理學方法，但并沒有有效地幫助學生理解物理學知識。可想而知，之后楞次定律的得出也就比較困難，對定律理解也就不夠透徹。如何“有效”運用這些物理學的方法呢？關鍵還是要結合學生學習的實際情況，合理地運用物理學方法。于是，教師帶領學生對這一實驗設計進行了如下的改革，取得了很好的學習成效。
二、改革后的實驗設計方案
1.實驗法
所謂實驗教學法，是指學生在教師的指導下，使用一定的設備和材料，通過控制條件的操作過程，引起實驗對象的某些變化，從觀察這些現象的變化中獲取新知識或驗證知識的教學方法。實驗法是學生做好實驗的前提和基礎，教師耐心細致地做好這一步，才能幫助學生順利進行后面的分組實驗。于是，教師帶領學生對實驗教學過程做了如下改進：（1）創設情境，復習引入【實驗一】產生感應電流的演示實驗。教師演示分步連好電路，由學生上講臺操作，全體學生觀察。問題一：怎樣做能夠產生感應電流？生：將條形磁鐵不斷插入或拔出螺線管。問題二：為什么產生了感應電流？（感應電流產生的條件）生：閉合回路中磁通量發生了變化。問題三：靈敏電流計的指針偏轉與螺線管中的電流方向有什么關系？生：電流從哪邊流入靈敏電流計，指針就向哪邊偏。根據指針的偏轉情況就能判斷出螺線管中的電流方向。問題四：怎樣判斷通電螺線管中的磁場方向？師：怎樣判斷通電螺線管中的磁場方向呢？生：根據通電螺線管中的電流方向用安培定則判斷。師：那么感應電流的方向是遵循什么規律呢？本節課讓我們通過實驗來進一步探究。（2）確定課題，互動探究【實驗二】探究感應電流的方向。教師實驗：N極向下插入螺線管中，請學生記錄實驗現象，把電流方向標在下圖中。學生分組：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，分別記錄實驗現象，并把電流方向標在下圖中：由于有教師在【實驗一】中的電路連接演示及在【實驗二】中的實驗操作演示，學生的實驗做得很順利，實驗現象的記錄也很準確，可以說又快又好，有效地完成了這一教學環節。那么接下來，如何由實驗現象整理和歸納出所要得出的結論，這就要看歸納法運用得是否有效了。
2.歸納法
所謂歸納法是指從個別元素中概括出一般結論的思維方法，也可以指學科學習中具體的一種科學方法。由實驗現象歸納得出物理規律，在學生的學習過程中具有重要作用。于是，教師進一步對教學中的歸納過程做了如下改進：首先，降低填表難度。整個表中對每一個實驗現象分析所需要填寫的空格被縮減為兩個，如下所示：其次，設置問題，引發學生的思考。師：通過實驗，我們知道了在不同情況下感應電流的方向（已畫在圖上），那么請大家分析一下，感應電流的方向與什么因素有關呢?生甲：可能與磁感應強度B的方向有關。生乙：可能與條形磁鐵的運動方向有關。生丙：可能與磁通量的變化有關。分析：由過程一、二判斷感應電流的方向與磁感應強度B的方向無關。由過程一、三判斷感應電流的方向與與條形磁鐵的運動方向無關。同樣，由過程一、三判斷感應電流的方向與磁通量的變化無關。那么，到底與什么因素有關呢？最后，難點由教師引導學生突破。師：感應電流會產生磁場嗎？生：會。師：請大家畫出感應電流的磁場方向，并分析原磁場方向與感應電流的磁場方向有什么關系？分成兩組來回答。【小組一】條形磁鐵插入螺線管的過程（1）N級向下插入原磁場方向向下磁通量增加產生的感應電流的磁場方向向上二者方向相反感應磁場的作用：阻礙原磁場增加。（2）S級向下插入原磁場方向向上磁通量增加產生的感應電流的磁場方向向下二者方向相反感應磁場的作用：阻礙原磁場增加。【小組二】條形磁鐵拔出螺線管的過程。（1）N級向下拔出原磁場方向向下磁通量減小產生的感應電流的磁場方向向下二者方向相同感應磁場的作用：阻礙原磁場減小。（2）S級向下拔出原磁場方向向上磁通量減小產生的感應電流的磁場方向向上二者方向相同感應磁場的作用：阻礙原磁場減小。得出結論“：增反減同”即這樣設計的實驗和學習課程，實際的實驗過程順暢了，學生幾乎都能認真完成實驗，記錄下觀察到的現象，并經過分析討論得出了自己的結論，為楞次定律的進一步理解和應用打好了基礎。由此可見，在教學過程中，關鍵是要保證讓學生理解相應的知識。所以，任何教學過程都應當按理解的要求進行整體設計；任何教學方法的應用，都是為實現這一目的而服務的。因此，教學實驗設計必須考慮讓學生透徹理解的有哪些內容，怎樣才能有效地幫助或引導學生理解這些內容，這些內容的理解過程應當運用哪些物理學方法最適合，在理解這些內容的各個階段應分別達到什么要求，等等。假如我們對這些問題搞得比較清楚，在教學過程中恰當而有效地運用好物理學的方法，教學質量就會有大幅度提高，學生的學習也會有較大突破。
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二、實驗變量的確定及控制措施
1.自變量與因變量的確定。自變量是研究者出于某種研究目的進行操縱以引起因變量發生變化的因素或條件。自變量是因變量的原因，因變量是由于自變量的變化而產生的現象變化或結果，彼此相互依存。依據假設，實驗操作變量是參與網狀拓撲式課堂研究的學生：實驗組學生的語文閱讀教學采取網狀拓撲式，對照組學生的語文閱讀教學采取傳統閱讀教學方式。因變量包括：（1）學生批判性思維能力的總體改變和各個分量（思維目標、問題意識、觀點分析、概念理論表達、建立假設、推理結論）的變化；（2）學生批判性思維意識的總體改變和原則分量的變化。（3）學生語文綜合閱讀測試能力的總體改變。2.無關變量的控制。無關變量，即為實驗中除實驗變量以外的影響實驗現象或結果的因素或條件。實驗者不能根據它對所得的結果做出正確的判斷和解釋。如果不能控制或消除無關變量的影響，因變量變化的根本原因就無法判定。所以在選擇研究變量的同時，必須辨明無關變量，需要在研究過程中加以控制那些可能對實驗結果產生影響的無關變量。本次實驗設計中，因為是按自然班級進行試驗，因而能對一部分無關變量進行控制。無關變量包括下面五個方面：學生自身方面的因素、家庭背景、社會因素、學習環境和教師因素。從高中二年級和三年級的學生中抽取樣本。他們在校已有至少一年的學習生活經歷，接觸的學習環境和社會環境基本一致。學生自身的特點，在進入新年級分班時，皆由學校從學習成績、綜合素質、班級人員組成等方面綜合平衡控制，在所屬的班級層級中，隨機分配，具有一定同質性。實驗中涉及的教師具有高中循環教學經歷，年齡接近，教學能力相當。
三、抽樣及分組的設計
實驗學校江蘇省海安高級中學為獨立設置的高中，規模符合要求。學校各類設備設施齊全，配置先進。學生對絕大多數對教師的教學比較滿意。學校教研組和課題組具備開發課程的能力。語文教研組承擔了省級“十二五”規劃課題，初步形成了較為可行的課程評價、學生評價、教師評價等體系，基本滿足實驗開設的需要。為了保證實驗的真實與嚴謹，盡量減少前測與實驗處理帶來的交互作用，便于作對照比較，采用了隨機后測控制組設計。學校按學習成績綜評、綜合素質測評、班級人員性別比例、選科傾向等因素在進入新學年時隨機分成若干個班級，采取等組實驗法分層整群隨機抽樣。分別從高二年級理科普通班、高三年級理科強化班、高三年級文科普通班三個不同組合中隨機抽取兩個，共386名學生參與實驗。在每個年級的不同類型班級組合中，隨機指派一個班為實驗班，語文閱讀教學中使用網狀拓撲式教學模式；對照班則采取常規教學模式。一個學期之后采用相關測量量表及常規語文閱讀綜合測試進行后測。
四、測量量表的選取
1.批判性思維意識傾向測量量表的選取《加利福尼亞批判性思維傾向測試》是一種比較成熟且使用較為廣泛的思維能力測試量具，有較好的信度與效度。2.批判性思維能力測量量表的選取《批判性思維能力檢測指南》將思維元素與思維標準結合，從八個方面進行測量，比較適合人文學科檢測，因而選取《批判性思維能力檢測指南》作為能力檢測量表。主要在實驗過程中提供給學生和教師針對書面閱讀報告進行分析和檢測。
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2激發學生自我學習和自我思考的興趣
很多時候，學生不知道物理化學中的理論和定律有什么具體用途，因此學習起來沒有興趣，只是被動地背誦公式定律．物理化學實驗設計過程的教學環節能夠激發學生的主觀能動性，提高學生自我學習和思考的能力．以燃燒熱的實驗測定為例，兩組學生首先學習理論課程中燃燒熱的定義，理解恒壓熱效應與恒容熱效應的區別．利用氧彈式量熱器分別測定待測樣品和基準物質在量熱器中完全燃燒引起的溫度升高值，再利用基準物質已知的燃燒熱來計算待測物質的燃燒熱．現在的實驗裝置大都采用自動化和計算機處理，第一組學生除了簡單掌握量熱器和壓片機的使用方法外，對物性燃燒熱方面的信息知之甚少，學生也沒有太大興趣去深入討論和研究．第二組學生采用實驗設計過程的教學方法，首先指導教師介紹燃燒熱在實際生活中的各種應用，例如燃燒焓的測定廣泛應用于各種熱化學計算中，測定有機物的燃燒焓，可計算相應的生成焓數據，從而可以了解其穩定性、反應性、生成機理、分子結構、能量規律等特點，對于掌握該化合物特定組成等有重要意義．氧彈量熱法也廣泛應用于污泥、廢物、煤發熱量的測定等等方面，對于泥煤的深度開發和綜合利用有廣泛意義．通過這些知識的講解，讓學生首先對即將學習的實驗有一個背景認識，知道將來在哪些方面可以有廣泛的用途，從而激發學生的主動學習興趣．然后再介紹氧彈技術的原理和燃燒熱測定實驗的基本過程，這時學生對實驗課程的理解和掌握就會有明顯提高．采用這種教學過程的第二組學生與第一組學生相比，首先在聽課過程中注意力就有明顯提高，思維也能隨著教學內容靈活轉換，在實驗過程中也能夠自己分析和處理一些常見問題，這些都是學習興趣被激發出來的結果．因此，實驗設計教學過程可以激發學生的學習興趣．
3提高學生的科研創新和分析解決具體問題的能力
創新是科研工作的靈魂，教學過程中應加強培養和提高學生的科研創新能力．對于物理化學的各個研究方向來說，物理化學的實驗設計過程在不同程度上會對學生的創新精神和分析解決實際問題的能力具有積極的作用．以凝固點降低法測物質相對分子質量實驗為例，兩組同學首先同時學習稀溶液的依數性:加入少量溶質引起溶劑性質的改變，例如蒸氣壓下降、凝固點降低、沸點升高以及滲透壓的改變．這些性質的改變值只與溶質的數量有關，而與溶劑的性質無關．利用一相為純物質時兩相平衡溫度與組成的關系可以推導出相應的定量關系式．其中，凝固點降低這個依數性質是一種常用的測量相對分子質量的實驗方法．第一組同學學習凝固點降低公式，知道凝固點降低的改變值與溶質的質量摩爾濃度成正比，能夠通過題意利用公式求解出相應的數值．第二組同學在學習完凝固點降低公式后，引導學生利用此公式進行溶質相對分子質量測定的實驗設計．
首先從公式推導中可以看出，公式中有我們需要最后求的MB，凝固點降低常數Kf可以查得．所需要的就是純溶劑的凝固點和加入少量溶質后溶液的凝固點Tf的值．所以整個實驗設計的關鍵就在于如何測定液體的凝固點．所謂凝固點是指一定壓力下，隨著溫度的降低，液體中逐漸出現凝固現象，固液兩相平衡時的溫度．引導學生自己選擇實驗器材設計實驗:要想測得凝固點，就需要將待測液體放到一定的冷卻介質中，例如冰水混合物，還需要精密溫度計隨時監測液體中溫度的變化．此時教師給出提示:凝固點的準確測定并不容易，包括固液平衡的判斷以及凝固熱的放出對測量的影響等等，因此采用步冷曲線法測定相應的凝固點更為常用．學生討論具體的實驗步驟，教師進行指導修正，完成實驗設計過程．兩組同學同時開展凝固點降低法測定溶質相對分子質量的實驗，通過實驗過程中的比較可以看出，第一組同學大都只能按照書上的步驟進行機械操作，在操作過程中不知道何種因素會對實驗產生影響，更不明白怎樣對實驗進行改進．而經過實驗設計過程的第二組同學大都對實驗細節比較注意，例如為什么需要冷凍管和空氣套管，冷凍管要豎直放置，不要靠在空氣套管上，還有冰浴槽的溫度、磁子的攪拌速度對實驗測定的影響等等．在實驗結束后，第二組同學在實驗數據的分析處理上也較第一組好，能夠利用步冷曲線法合適地得到相對準確的凝固點數值．第一組同學在思考題的解答上也與第二組同學有明顯差距，大都不明白一些針對實驗過程的問題如何進行分析解答:例如溶質的量是否加入的越多越好，冰浴槽的溫度過高或過低對實驗數據有什么影響，高溫高濕季節做此實驗是否會影響準確度等等．
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實驗方案的探究主要培養學生的工程宏觀分析能力。在傳統的實驗教學模式下，實驗按照統一的方案展開，學生沒有選擇性。這種教學模式適用于理論驗證性的實驗，但在以培養學生工程能力為主的實驗中，就會壓制學生的想象力和主動探究的意識。因此，實驗方案探究是實驗教學策略的最重要部分。實驗的主要目的是認識和探索理論規律，掌握工程技能，應該以問題為驅動開展實驗方案的探究，學生對于老師提出的問題，以分析問題和解決問題為出發點，經過認真思考和研究，自主制定實驗方案，通過搭建實驗對象，準備儀器設備、測量各種工況下的數據，整理和判斷實驗數據和結果的正確性。這就要求實驗具有基于工程的實際背景設計，學生才可能在這種開放性的實驗環境下，對多種可能的實驗方案展開探究。英國開放大學的實驗“能量轉換(EnergyConversion)”是典型的實驗方案探究型實驗。實驗設計背景是銅的工業化生產，實驗問題是如何從銅礦石經過多個環節得到電解銅。教師首先要求學生設計基本方案。學生在實驗前1個月必須預習，由4人組成的實驗小組需要集體制定實驗方案，由于實驗問題本身的開放性，實驗方案也并不是確定的，指導老師只給出一些建議。從粉碎礦石到解析出銅的多步實驗步驟中，有多種途徑可以完成實驗，學生們集體討論得到設計方案。在實驗過程中，方案根據實際情況還繼續修正。完成基本方案設計以后，實驗完成過程也是實驗方案探究過程。學生在實驗室邊實驗、邊觀察、邊記錄、邊討論，每個實驗環節都要求去解答或解決一些相關的問題，如粉碎的效率、溶解濃度以及電解效率等，部分環節還要到計算機上進行數學模型的求解。實驗過程中進行觀察記錄和模型預測，最后對實驗結果進行驗證。實驗結束后，學生還必須根據本星期實驗情況，做口頭報告(Presentation)，教師根據學生預習和作業情況、實驗過程的表現以及口頭報告，給出實驗課程的最終評價。可以看出，整個實驗過程就是針對如何從銅礦石得到電解銅的這個具有工程背景的問題，在不斷探究的過程中制定和實施實驗方案的過程，這對學生工程宏觀分析能力的培養大有裨益。
(二)實驗過程探究
實驗過程探究主要培養學生的工程微觀分析與操作能力。傳統工科專業的實驗操作基本是按部就班地完成，對于故障分析與解決、規范操作等重要技能以及如何培養學生的工程意識、工程能力、創新能力還較少涉及，這顯然不能滿足工程應用型人才的培養需求。實驗過程探究式是在實驗過程中，教師給學生一定的引導和提示，讓學生自己通過觀察、思考、動手實施等途徑去獨立探索和研究，自行實現實驗過程的教學策略。概括起來，在實驗過程探究中，學生需要在實驗過程中自主發現問題，分析問題，實施和運行，真正實現探與究的學習過程。在工程實際環境中，觀察與發現各種現象、分析現象之間的聯系。因此在線實驗系統會較為真實地模擬這些現象，學生經過現象分析，確定現象發生的內因與外因；結合理論進行討論，明確調節目標與調節手段，形成解決方案。實驗系統設計必須便于討論和方案設計。華東理工大學DCS實驗是較為典型的實驗過程探究型實驗。實驗主要培訓學生DCS操作能力和故障處理能力。由于DCS系統本身的大多數操作都是基于計算機的操作，因此網上實驗課程的界面仿真DCS系統的計算機控制部分操作的界面。以下用一個簡單的故障處理實驗來說明實驗過程探究的實驗。在實驗中，設計了一個常見的故障處理，在圖1的界面中，學生觀察到粗丙酮塔T-601頂溫度儀表TI-6006出發異常過高報警，系統要求學生調節至正常運行溫度73.0-80.0℃。在觀察到異常過高報警后，學生將按照所學知識和工程常識，作出如下分析：粗丙酮塔頂溫度上升可能有4三個工藝方面的原因，分別是加水量過大、回流量過小或再沸器回水量過小，也有可能是儀表自身故障因素。既然存在這三種可能，就必須通過其他觀察和分析來確定故障原因，因此學生首先需分別檢查相關三個儀表，即加水量儀表FRC-6015，回流量儀表FR-6019，E-601再沸器回水儀表FRC-6014，以確定儀表正常工作。學生觀察到回流量儀表FR-6019讀數偏小，就可以判斷出是因為回流量不足造成塔頂溫度升高。在通過觀察分析找到故障原因后，學生根據工藝理論，確定解決方案，即增大塔頂回流量，需要調節FR-6019儀表。在工程環境中，不能進行一步到位的調節，以免造成大的擾動，需逐步小范圍調整，邊調邊等。因此學生在實施解決方案，必須仔細閱讀操作守則，將溫度調節至正常運行溫度的整個操作過程必須符合現場操作規范。操作實施時，首先將LRC-6023改為手動控制，每次增加調節閥閥位必須小于2%—這是操作守則要求的，如果學生超出這個閥位標準進行調節，訓練中系統將給出警告，在考試中則行為將被記錄，作為扣分依據。每次調節后系統會根據數學模型的計算將相應儀表調至相應位置，學生一邊觀察表顯示情況一邊調解，直至塔頂溫度恢復到73.0-80.0℃，最后將LRC-6023設置為自動控制。可以看出，此實驗在整個故障處理過程中，并不像普通課程實驗制定嚴格的步驟，而是讓學生根據工程實際情況，通過自主觀察分析來制定解決方案，然后根據操作規范來一邊觀察一邊操作運行，整個課程設計與教學過程較好地體現了探究式的教學策略。
二、基于過程考核的在線評價體系
對實驗學習成果進行全面評價是在線實驗的重要環節，這樣才能對學生探究式學習過程進行科學合理的評價。傳統現場實驗模式中以數據處理和實驗報告結果來評價只能作為在線實驗中評價模式的參考。對于參加實驗的學生，主要應考慮的因素是其在實驗的準備情況、在實驗過程中探與究的情況，即觀察問題和分析問題的準確性，設計方案的優劣，操作實施過程的規范性、和其他同學交流情況，以及對理論知識的掌握能力和應用能力，因此必須據此建立新的實驗評價體系，即基于實驗過程考核的評價體系。在線實驗評價體系主要分為理論掌握情況、實驗操作能力、合作交流能力，其中實驗操作能力是最為重要的指標。理論掌握情況主要考察預習思考題，實驗操作能力包括是否選擇了正確的儀器或儀表、設計方案是否適當、操作目標是否達到、操作過程是否規范、數據處理與實驗報告是否符合要求等都可以作為實驗過程考核的指標。同時，每一門實驗課程提供BBS建立單門實驗的學習社區，學習者就一些問題難題發帖，由專門的輔導教師回答問題，并確認學習者所發的有效帖數等。其中實驗操作規范是較為特殊的指標，在工程實際中，操作規范化及其重要，否則將引來災難性后果。因此，必須設定一個閥值，學生如果出現較為嚴重的操作規范問題，不論其他指標分數如何，都將判定為不合格，我們定義為罰指標。本文選取上述7個指標因子構成學生實驗教學的基本評價指標體系,并依次設其為A1，A2，…，A7，其中A6為罰指標因子。通過在線實驗系統中自動記錄實驗儀器選取、操作等參數，對學生實驗過程進行跟蹤。結合在線實驗平臺的應用，在實踐中我們采用了一個有七個參數的指標體系，包括預習思考題分數、實驗儀器選取、實驗方案正確性，操作規范性、數據處理、實驗報告、在學習社區的交流情況。對這七個參數賦予不同的權重就可以得到該學生的最終成績，下面分項說明一下每個指標的含義。由于每個指標因子只反映了學生實驗學習的某個方面的特征，各學校可以根據本校實際情況規定指標因子及其特征值，以及罰指標因子的規定。表1顯示的是華東理工大學指標因子的重要性規定，并因此為權重來加權學生實驗的綜合得分。在指標體系中，各項指標的權重大致說明了其重要性，這七個參數基本上涵蓋了學生從準備到完成全過程的表現情況，對每一個指標賦于權值并最終得到終結性評價課程成績，各項指標的加權和就是實驗評價分數。少數指標雖然權重并不高，由于在工程實踐中具有重要意義，低于一定分數整個實驗過程將評價為不合格。比如在前文提到的DCS實驗中，在多次出現不規范操作并且在系統警告后仍然出現2次以上不規范操作，整個實驗過程將被判定為不合格。對于通過經驗方式得到的實驗過程考核評價體系，在經過一定的數據積累以后，可以進行智能化的處理和分析，為學生提供更優化的實驗方案。比如在DCS實驗中，通過對學生實驗過程數據的分析，得出每個學生的優缺點。在選取的兩個學生中，甲學生雖然分數略高，但操作相關的指標得分都不高，因此在后續實驗中，主要給該學生提供注重操作及規范的實驗，比如開關機實驗和某些故障處理實驗。而乙學生操作和動手能力較好，但不注意理論和實驗設計，以及數據處理等工作，在后續實驗中，應多推送理論學習的模塊，提醒學生注意數據處理和實驗報告的完成。
三、在線實驗系統的設計框架
作為在線實驗系統核心部分的探究式學習模式以及相應的在線評價體系設計完成以后，在線實驗系統框架基本構筑完畢。在線實驗系統應本著簡單、適用、高效的原則，實行通用化、標準化、智能化、人性化的設計思想。學生可以通過在線實驗平臺在教師的指導下進行實驗教學的全過程，而在線實驗平臺則通過記錄學生在線上參加的實驗過程、實驗練習以及培訓交流等情況，實現對學生實驗情況的全程跟蹤管理和對學生實驗教學需求的全面掌握。在線實驗設計的基本架構如圖2所示。可以看出，在框架核心部分的業務層中，支持探究式學習過程是貫穿設計始終的問題，所以應改變原先某些實驗只是為驗證理論的設計，把發現問題、分析問題、設計解決方案、實施解決方案的探究式思路在實驗教學中實現。同時需要學生在各個環節的實驗過程進行完整的記錄，作為其是否按照教學思想完成實驗內容進行考核的依據，同時還可以通過智能化的數據分析和數據挖掘，為學生提供經過優化的個性化實驗教學模塊。組件層和服務層和平臺軟硬件設計相關，在其他文章中有詳細介紹，本文不再贅述。
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實驗在AFM上對樣品表面進行了多處掃描，獲得樣品表面的一系列圖像。在介觀尺度下，半導體ZnO薄膜表面具有極為凹凸不平的特征，有很多形狀不一、大小較為均勻的洼坑和突起。該樣品的表面二維形貌圖，圖片的掃描范圍為3000×3000nm。顏色的深淺不同表明了半導體ZnO薄膜表面的粗糙不平的特點，樣品表面顏色深的位置代表凹坑深，顏色淺的位置表示該處表面突起。煤樣的三維表面形貌，從另一個角度反映了介觀尺度下薄膜表面的凹凸不同的形貌。
1．2半導體薄膜樣表面顆粒研究
后處理軟件對AFM形貌圖進行處理，選取高度閾值，并剔除10%的最大和最小顆粒，得到半導體ZnO薄膜的表面顆粒分析結果。比例圖代表各個面積尺度的顆粒百分比，每一條線段代表某個尺度(面積)顆粒的百分比。系統所識別到的所有顆粒狀況，黑色區域為表面凹陷部分，灰白相間部分為所識別到的顆粒。從顆粒分析得到的粒度分布。總顆粒數為889，平均粒徑為40．1nm。其中近90%的顆粒粒徑小于56nm。可見，采用AFM掃描，獲得了該樣納米級的表面形貌特征。
1．3半導體薄膜樣表面粗糙度研究
表面粗糙度是表面結構的主要特征之一。表征表面粗糙度的參數有幅度參數(Amplitudeparameters)、混合參數(HybridParameters)和功能參數(FunctionParameters)。其中混合參數是影響表面摩擦性能的重要因素。功能參數是表征表面某些特殊的性能，如表示表面支承性能的表面支承指數Sbi等。該實驗側重于研究半導體ZnO薄膜表面形貌特性。幅度性能是表面形貌的主要特征之一，幅度參數大多與高度相關。幅度參數主要表征表面高度的三個方面的特性:(1)統計特性;(2)極值特性;(3)高度分布的形狀。。半導體ZnO薄膜表面形貌的均方根偏差Sq(統計幅度參數)的數值達8．26nm，說明在AFM掃描區域內，該樣表面粗糙度偏離參考基準的統計值。表面偏斜度Ssk=－0．149＜0，表明該樣表面的分布在基準面之上較為均勻。對于表征表面高度的峭度Sku=2．31＜3，說明該樣形貌高度分布分散，沒有集中在表面的中心部分。
1．4半導體薄膜樣表面的功率譜分析研究
AFM掃描獲得的半導體ZnO薄膜樣品信息，經后處理軟件處理，得到掃描曲線，再經過傅里葉轉換獲得頻譜和功率譜密度函數。不同的薄膜樣品得到的功率譜密度圖各異。表達了不同的頻率對應的功率譜密度值。結合分形理論，通過計算可得到該樣的分形維數D。分形維數是表征表面結構的特征參數。采用功率譜法計算分形維數，有助于進一步研究薄膜樣品表面的分形特征。
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2.1實驗原料
礦物原料有：石英、砂巖、長石、蘇州土、星子高嶺、彰武土、彰村土、瓷粉、山西木節、唐山木節、秦皇島瓷石、湛江原礦、依安黑泥、沁陽土、大同土、新會球土、白云石、松陽高嶺土、盛超粘土等。化學試劑：碳酸鋇、堿面、水玻璃、PC67等。
2.2儀器設備
球磨機（包括瓷磨罐）、電熱干燥箱、燒結爐、電子天平、涂4粘度計、泥漿攪拌機、電子秤、標準篩、石膏模型、秒表、溫度計、數顯式游標卡尺等。
3實驗步驟
3.1泥漿配方的設計與計算
查閱文獻，參考經驗配方，通過化學組成、礦物組成的計算，初步擬定坯料配方并按3kg總量計算出泥漿的配料單，測出原料的含水率，計算出實際配料單。
3.2泥漿制備
(1)按實際配料單稱量原料，加水，加水量按30%左右計算。并加入球石，可用鵝卵石或高鋁石球，料球比為1∶2，球石的級配為大球:中球:小球=（20%～25%）:（30%～50%）:（30%～50%）。加入0.1%～0.2%的氯化鈣或醋酸，可促使泥漿凝聚構成較粗的毛細管，從而提高壓濾效率。(2)研磨3.5h后，檢測細度。用水篩法測篩余，若過粗，再繼續研磨，直到350目篩篩余0.7%～0.8%，同時調整泥漿濃度，目標值達到（356±2）g/200mL。
3.3泥漿性能測定
(1)含水率:準確稱量泥漿10～20g置于蒸發皿中，在烘箱內烘干至恒重后，冷卻稱重。記錄濕試樣質量W1，干試樣質量W2。則相對水分(X)為(W1-W2)/W1×100%；絕對水分(Y)為(W1-W2)/W2×100%。(2)細度：取100g泥漿，緩慢倒入350目篩中，同時置于自來水下沖洗，直至篩下水流不渾濁為止。將篩上殘渣傾入蒸發皿中，靜置30min倒出蒸發皿上部清水，放在烘箱內烘干，稱量殘渣重量，細度（或篩余）用殘渣占干料重量的百分比來表示。(3)濃度：將200mL比重瓶洗凈、控干水分、烘干后稱重。再將制備好的泥漿倒入容量瓶至規定刻度于電子天平上稱重，記錄數據，單位為g/200mL。(4)流動性：將泥漿注滿涂4粘度計（100mL）。在打開出口的同時按下秒表，記錄秒表數據，即為泥漿的即刻粘度V0。
3.4注試條和試樣，并燒成細度和濃度達到要求后，放磨，過80目篩
放入塑料桶中陳腐7天后，利用石膏模具澆注試條和陶瓷半成品（如花瓶等）。將試條和坯體干燥后修坯、坯體施釉，在一定溫度下燒成。
3.5試條性能測定
(1)收縮率。用石膏模具澆注試條，開模后用游標卡尺做記號，長度100mm或150mm。放入烘箱烘干。烘干后再測量記號長度，計算干燥收縮率，公式如下：干燥收縮率%=燒成收縮率%=×100%總收縮率=（1-干燥收縮率）×燒成收縮率+干燥收縮率(2)彎曲強度。計算公式為：式中：Ra為彎曲強度（MPa）；P為作用力（N）；L為跨距（mm）；D為試條斷口處直徑（mm）。(3)燒結性。將燒后的試條作吸紅實驗，測定吸水率、氣孔率和體積密度等指標表征試樣的燒結性。
4實驗結果與討論
測定泥漿各參數如細度、濃度、流動度及含水率等；測定試樣干燥收縮率、燒成收縮率和總收縮率；進行試樣吸紅實驗及彎曲強度、氣孔率、吸水率和體積密度等指標的測定，并分析燒成制度對陶瓷制品燒結性的影響。
5教學組織與成績評定
將參加實驗的學生分組，3人/組。首先安排學生查閱資料，讓學生對實驗內容有初步了解；其次討論確定實驗路線和方法。最后，3人協作共同完成實驗內容，每組至少完成一個配方。在教學實踐過程中，我們發現由于實驗方案和實驗內容相對獨立、靈活性強，很難用同一尺度來對學生進行考核。因此，在綜合性實驗的評定過程中，我們重過程輕結果。實驗成績的評定包括：出勤10分、實驗動手能力40分，實驗結果分析20分，實驗報告30分。其中動手能力的考核要求每個學生至少提交一件合格的陶瓷制品。實際每個學生都能完成幾件，有的還非常美觀漂亮。力爭較全面的考查學生的綜合能力和科研素質。
6教學效果反饋
該綜合性實驗項目歷時4周，實驗完成后，學生們普遍反映獲得了很多生動的知識，在實踐過程中通過查閱文獻和實際動手，將理論知識應用于實踐過程中，使知識融會貫通，既提高了學習興趣，也鍛煉了動手能力。
