艺术设计实验教学论文范文第1篇

摘要：在教程改革中，我国的教学研究越来越重视科学探究在生物课程教学中的作用。科学探究包括理论研究和实践研究，也就是对学生实验设计能力的锻炼。实验设计能力是检验学生科学探究能力的重要标准和环节，尤其在现阶段，对于高中生物的实验设计能力的训练、加强实验设计能力的训练有助于增强学生的动手操作能力，还可以提高他们的科学专业素养。

关键词：实验教学；研究方法；设计能力训练

当前，小学、初中、高中对于生物课堂的的实验教学都存在许多问题和弊端，尤其是高中生物教学。生物教学同其他科目一样都是教学的组成部分之一，其灵活性和操作性都比较强，因此，要加强生物教学中学生的实验设计能力。结合学生的学习特点、学习兴趣，以实验教学为出发点，把实验设计能力的培养作为教学课程的重点项目之一。这样不仅能完善教学机制，还能提高学生的综合能力，将知识和能力的培养结合起来。

一、实验教学的必要性及流程

实验教学与课堂教学最大的不同在于它的操作性。学习是理论联系实际的过程，因此，实验教学在学习过程中显得格外重要。对于学业繁重的高中生来说，实验教学一方面可以增强他们的学习积极性和学习兴趣，提高他们的自主学习能力，另一方面，在一定程度上也能减轻学习压力，使之在轻松的学习环境下学习。同时，在充分掌握科学知识原理的情况下进行科学实验，明确研究的目的和要求，实验者可以及时准备实验所需的材料，制定学习步骤。生物学实验设计主要从七个方面把握：明确实验目的、掌握实验原理、确定实验类型、设计实验步骤、准备实验材料、确认变量、设计实验装置。

二、学生实验设计能力训练的过程

学生实验设计能力的培养需要很长时间，这就要求学生要寻求适合自身的学习方法，一个好的方法可以使学习达到事半功倍的效果。因此，在教学过程中，教师的引导作用就显得尤为重要。教师要根据学生的认知能力和接受程度来制定教学方案，只有这样才能更好地提高学生的实验设计能力。

1.了解实验目的。了解实验目的是实验进行的前提，因此，要明确实验解决的问题，准确把握实验重点。在实验过程中，常常会出现许多变量，要准确地 把握这些变量，就必须了解实验的目的，以便正确地选择相关实验原理进行实验设计。由于不同的实验有不同的原理，所以还要求学生在课堂教学过程中熟练地掌握基本原理，以加强理论研究。

2.掌握实验原理。掌握实验原理是在明确实验目的后的工作，对于生物学的实验来讲，还要了解一些化学方面的知识，如水的形成原理、二氧化碳的形成原理等，实验原理是实验设计的理论基础，是实验操作的科学依据。实验步骤和方法都要依据实验的原理来制定，因此，掌握实验原理对于提高学生的实验设计能力非常必要。

3.实验材料的选择。掌握实验原理后就要选择适当的实验材料，在选择实验材料中应做到以下五点：符合实验的原理、便于取材、容易观察、符合实验的目的、便于操作。实验材料的选择看似简单其实非常有讲究，需要学生细心做好实验前的准备工作，这样就可以为实验减少出错率，提高效率。

4.分析变量。在实验进行过程中会遇到一些变量，它是随着实验的进行而产生的。根据变量在实验中的作用，可以将其分为两大类：自变量和因变量；无关变量和额外变量，在实验过程中一般使用的是自变量和因变量。因此，为了保证实验的稳定性就必须严格控制好变量，并及时做好数据的记录和分析，同时还要认真观察实验过程中所发生的变化，以便提高实验的准确度。

5.明确实验类型，设置实验装置，计划实验步骤。实验的方法有很多，种类也多种多样，在明确实验类型前，要把握实验的种类，再根据实验的目的、原理确定实验类型。确定好实验类型后，要设计实验步骤，这一环节是提高学生设计能力的有效途径，给学生提供了根据实验设计的原理设计实验步骤的创造平台，但同时也不能忽视设计遵循的原则，不能盲目设计。最后是设置实验装置，这个步骤有助于提高学生的设计能力，学生要选好器材进行正确的设计、装置，为实验做好前期准备。例如，一些实验器材的摆设和调整，这就要求学生要熟练掌握实验器材及其用途，为实验的实施减少不必要的技术错误。此外，在实践过程中，还要对可能出现的实验结果进行预测，做到全面分析。

三、提高学生实验设计能力的方法

1.树立正确的实验思想理念。在高中生物教学中，对课本知识的理解融汇才能作用于实践。随着新课标的实施，在开始实验之前，首先，教师要熟知各个实验方法和内容，通过讲解来引导学生探索实验研究所隐含的知识，并且使学生产生探索兴趣与求知欲望。高中生物课包含许多实验，学生必须实践参与，才能有所体会领悟，所以教师应起到抛砖引玉的作用。

2.锻炼学生的思维能力。在日常的生物教学过程中，教师应从生活现象举例说明引导学生，让枯燥理论与日常生活情景结合在一起，丰富教学内容，拉近学生与学科间的距离。激发学生的创造性思维，让学生从课本上的知识就能够举一反三，使学生全面发展。另一方面，为学生实验设计能力的开发提供了帮助。

3.增强实验设计的操作性。学生的实验设计能力不是一蹴而就的，需要长时间的训练培养锻炼才能逐步形成。所以，教师在日常教学过程中，需要布置符合学生某一发展阶段的适量难度的实验设计课题，让学生自主尝试不同的实验设计方法进行设计实验，有充分自由发挥的空间。同时，加强学生实验设计方法的实训。通过这种锻炼模式，在进行了一定数量的实训后，学生有了一定能力后，教师要适时予以指点，消除学生的疑虑，又必须引导他们互相交流、探讨彼此的想法和设计成果。之后，还需要教师指引学生，让学生自主总结，来提高学生的实验设计能力，从而加深对知识的理解和运用。

总之，学校既要为学生提供可供实验的器材和场地，也重视要对学生的实验设计能力的培养，尽量增加教师人数，为学生的生物教学实验设计予以指导。还要求教师要与时俱进，学会运用网络的力量，实现教学相长。同时，教师要有高度的责任感，要认真做好本职工作。在日常教学活动中，应注意因材施教，培养学生的实际实验设计能力，让他们树立正确的实验思想理念，锻炼其思维能力，由此，使学生实现全面发展。

参考文献：

[1]濮宏星.高中生物实验中不同浓度酒精的作用[J].生物学教学，2006，（5）.

[2]郑美妹.高中生物实验复习之间[J].福建教学研究，2003，（2）.

艺术设计实验教学论文范文第2篇

1　问题的引出

物理学是一门以实验为基础的科学，物理课堂教学离不开实验.实验教学是在物理教学中渗透创新教育的重要手段，可以激发学生的创新意识，所以为了培养和选拔人才，实验考查是目前高考必考的内容.而实验设计灵活多变，可考

作者：徐祥宝

艺术设计实验教学论文范文第3篇

一、实验设计应遵循的原则

1.对照性原则

在实验设计中，通常设置对照组。通过干预或控制研究对象以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素同非处理因素的差异。实验设计中可采用的对照方法很多，除了有阳性对照、标准对照、自身对照、相互对照之外，通常采用空白对照的原则：即不给对照组以任何处理因素。值得强调的是，不给对照组任何处理因素是相对实验组而言的，实际上对对照组还是要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素。

2.随机性原则

实验设计中的随机化原则，是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做的意义在于：一是可以消除或减少系统误差，使显著性测验有意義;二是平衡各种条件，避免实验结果中的偏差。

3.平行重复原则

平行重复原则，即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。上述随机性原则虽然要求随机抽取样本，这能够在相当大的程度上抵消非处理因素所造成的偏差，但不能消除它的全部影响。平行重复的原则就是为解决这个问题而提出的。

4.单因子变量原则

单因子变量原则，即控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要求做到前后一致。

二、实验设计模式

l.从实验步骤出发设计研究性实验

模式：教师对实验步骤提出建议学生选择比较实验分析对比结果得出结论填写报告。

以“叶绿体中色素的提取和分离”实验为例。本实验的步骤是：去除叶柄、粗叶脉的新鲜菠菜叶5g，剪碎放入研钵，加少量碳酸钙、石英砂，15ml无水酒精，研磨成匀浆后过滤，得叶绿体色素提取液。用毛细管吸取少量滤液，在干燥的滤纸条上划一细线，烘干后再次划线，重复多次，然后放入层析液中进行层析。

教学中，鼓励学生使用不同方法，通过对比实验研究哪种方法能达到最佳的实验效果。如建议学生对所取菠菜与酒精量的比例作一研究(可以采用10g菠菜叶与5ml无水酒精组合、10g菠菜叶与10ml无水酒精组合、5g菠菜叶与5ml无水酒精组合、5g菠菜叶与10ml无水酒精组合等);也可对滤纸条的划线次数(可以是3次、5次、7次、10次等)、划线方法(可以是用毛细管、载玻片、铅笔、滤纸条折线等器材或方法)、取用碳酸钙的量(少量或较多)、是否需要过滤等实验步骤提出建议。学生在实验过程中，自己选择对比实验组，通过自己的实验，得出结论。

在实验过程中，学生的兴趣很高，积极性与主动性得到充分体现，相互之间主动交流实验的结果与体会。同时，教师根据学生的实验对比结果，对实验的方法进行了一定的改进，如采用10g菠菜叶与10ml无水酒精组合，层析后色素带分层比较清晰;划滤液细线的方法可直接采用载玻片的一侧蘸取匀浆。压在滤纸条上，并称其为“敲图章”。此法可以节省实验时间，且滤液细线细而齐整，划线次数超过7次后对实验影响就不明显了。部分学生的研究结论被教师介绍给大多数学生，学生的研究直接参与进教学的研究，这对这些参与实验的学生是一种激励，反过来可以成为他们进一步学习的动力。

2.从允许学生故意出错的角度设计研究性实验

模式：教师针对教材中某些“不许”“不能”“注意”等内容提出质疑要求学生解释为什么学生实验得出结论。

如在“叶绿体中色素的提取与分离”实验中不能让层析液浸没滤液细线，否则色素会溶解在层析液中，影响实验结果;“植物细胞的有丝分裂”实验中根尖解离后必须经过漂洗，否则盐酸同染色剂反应，会影响根尖细胞内染色体的染色效果;“生物组织中蛋白质的鉴定”实验中蓖麻籽的薄片需用95%酒精洗去油脂，以免影响对蛋白质晶体的观察;“水质污染对生物的影响”实验中合成洗涤剂对生物的影响应使用普通的洗衣粉等。为什么要这样做呢?以往教学中，往往是教师把答案告诉学生，要求学生记住，实验中不能如此操作。但在开展研究性学习的实践与研究后，教师不再给出答案，而是建议学生不妨在实验时试一下，通过亲自进行“错误”操作，学生知道了此操作所造成的后果，其印象比教师口头的讲述要深得多，也更有说服力，其心理体验是前者无法相比的。也有一些“错误”操作的结果对实验并无多大影响，如“水质污染对生物的影响”实验中使用普通的洗衣粉与使用加酶的洗衣粉的实验效果是相同的，那么教师就应引导学生分析其原因，为什么教材中采用前者，由此让学生体会科学研究的严谨性。

艺术设计实验教学论文范文第4篇

摘要：该文在介绍OPNET技术特点、仿真流程的基础上，通过实验室扩建案例的OPNET网络建模、收集统计量、运行仿真、查看并分析仿真结果等过程，说明OPNET仿真软件是网络建模及性能分析的有效工具。

关键词：OPNET；网络仿真；网络建模；仿真流程

随着网络应用的不断扩大，网络新技术及其性能的开发与应用已经是网络通信的重要研究方面。而网络仿真是网络规划、设计及分析的有效工具，可以为网络规划和设计提供客观、可靠的定量依据，可以构建接近真实的网络环境和业务并测试网络性能，从而起到缩短网络建设周期，降低网络投资风险的目的。cisco、华为、电信等各运营商通常就是采用网络仿真的方法来解决网络规划、测试、应用等问题[1]。当前应用最为广泛的网络仿真软件有OPNET和NS2。NS2是一种可以作为网络建模和仿真研究的免费共享资源，但其功能不是很完善。OPNET以其完善的技术、协议及设备模型库而成为网络虚拟建模的主流工具。

1　OPNET技术特点

OPNET最早出自麻省理工学院，1987年发布为商业化软件并得以迅速而稳健的发展，逐渐成为计算机网络、通信、国防等领域广泛认可的网络仿真软件。OPNET的以下特点使其能够进行各种层次的网络建模仿真需求　[2-3]：

1）使用网络模型、节点模型、进程模型三层建模机制，与实际通信网络的分级结构自然对应，全面反映了通信网络的相关特征，通过多层次嵌套子网还可以构建复杂的网络拓扑结构。

2）拥有较为丰富的模型库。OPNET模型库提供了路由器、交换机、服务器、客户机、ATM设备、DSL设备、ISDN设备等，可以满足各种网络仿真需求。

3）可以灵活的开发自定义模型。OPNET支持灵活的高级编程语言，为通信和分布式系统提供了广泛的支持，允许对所有已知的通信协议、算法和传输技术实施真实模拟。

4）拥有综合统计量收集和分析工具。OPNET拥有一系列综合分析和仿真工具，可以收集各个网络层次的性能统计参数并输出图形化仿真报告，通过仿真报告对网络进行性能评估和对比分析，并提出改进方案。

另外OPNET还具有面向对象、图形化编辑、交互式分析、协同仿真、动画、应用编程接口等特点。因此，OPNET不仅支持一般意义上的网络建模与仿真，还为各种特殊网络提供支持。

2　OPNET网络仿真基本流程

网络仿真工作复杂而又细致，在使用OPNET进行网络仿真之前，需要准确的理解整个系统及其仿真目的，明确仿真系统的结构及各模块间的关系，然后在复杂的网络模型中选择能够反映问题的模型进行建模。OPNET的仿真过程通常包括创建模型、收集统计量、运行仿真、查看和分析结果几个步骤[4]。

1）创建模型。创建模型是指根据研究的问题及其目标，建立网络、节点、进程及其协议模型并配置相关业务。OPNET采用网络、节点和进程三层建模机制，基本覆盖了系统模型的各个层次。这三层建模机制是以层次化的方式进行组合的，首先在网络编辑器进行网络建模，然后双击网络模型中的节点即可进入节点编辑器进行该网络中节点的建模，最后双击节点中的功能模块即可进入进程编辑器进行进程建模，添加网络协议。

2）收集统计量。收集统计量是指将统计量写入输出文库的过程。OPNET中包含反映网络动态特性的矢量统计量（Vector）和捕捉网络非动态行为特征的标量统计量（Scalar）两种。

3）运行仿真。运行仿真前需要设置运行参数，还可利用Probe　Editor探针编辑器在需要采集统计数据的点上设置探针。

4）查看和分析结果。OPNET中的仿真结果是以参数曲线的形式显示的，可以在结果中加入一些算法用于完成不同算法间结果的比较。

3　OPNET网络仿真案例

这是一个实验室扩建的案例：设某实验大楼目前拥有一个星型拓扑网络实验室，由于教学需要，现准备在隔壁教室扩建一间同样规模的星型拓扑网络实验室，并将两个实验室用路由器连接起来。实例要求选择合适的统计量对其进行离散事件仿真，并分析仿真结果，检测实验室网络扩展以后是否能够成功通信以及扩展后所产生的额外负载对网络性能的影响程度。仿真分以下几个步骤进行：

1）创建项目。创建一个工程名为lab，场景名为lab_room的项目，并进行相应的参数设置，其中网络所需的模型族选择Sm_Int_Model_List模型族。

2）创建lab_room网络。通过快速配置（Import　Topology）的方法创建如图1所示的包含25个外围节点的星型网络拓扑实验室lab_room。

3）收集统计量并运行仿真。因为该案例关注是扩建网络后给服务器带来的额外负载和网络总延时两个问题，所以需要收集的统计量为服务器负载（Server　Load）和以太网延时（Ethernet　Delay）。

4）查看仿真结果。服务器负载仿真结果图和全局以太网延时仿真结果图这里省略，因为扩建后可以通过比较结果仿真，将扩展前后的仿真结果在同一窗口比较显示。

5）　扩展网络。用前面同样的方法创建扩建网络expansion，并通过路由器将两个网络连接起来，如图2所示为扩建后的网络拓扑结构。

6）扩建前后两个网络的仿真比较结果与分析。图3为服务器平均负载比较仿真结果。与预料的结果一样，扩建以后最大负载和平均负载都有所增加，但整体上看负载变化是平稳的，没有出现单调递增的现象，因此扩展后的网络是可以稳定运行的。图4所示为全局延时对比仿真结果，网络进入稳定状态后，最大延时均在0.4μs左右，虽然网络扩建以后，增加了服务器的负载，但网络延时并没有发生明显变化，所以扩建以后的网络仍然能够维持较好的性能。

4　结束语

随着网络规模的扩大，协议也变得更为复杂，OPNET仿真软件为网络技术开发、性能分析、设计方案、故障诊断等研究提供了有力的虚拟环境支持。而且OPNET网络仿真软件具有丰富的模型库，灵活的系统架构，并且支持多种编程接口，利用OPNET进行网络建模和仿真，可以大大缩短网络开发周期，降低开发成本并提高网络研究效率。

参考文献：

[1]　L.Zhao，C.Fan.Enhancement　of　QoS　differentiation　over　IEEE　802.11　WLAN[J].IEEE　Commun.　Lett，2004（8）：492-496.

[2]　张博，姚琳.基于OPNET的广域网仿真实验设计[J].渤海大学学报，2012，33（1）：52-57.

[3]　李馨.OPNET　Modeler网络建模与仿真[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006.

[4]　周慧.OPNET网络仿真及其应用研究[D].武汉：武汉科技大学，2009.

艺术设计实验教学论文范文第5篇

所谓实验设计，就是要求学生设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验的现象。实验设计，主要考查学生是否理解实验原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情境下迁移知识的能力。下面笔者结合平时的教学实际，谈谈生物实验设计应遵循的几个原则及实验设计的模式。

一、实验设计应遵循的原则

1.对照性原则

在实验设计中，通常设置对照组。通过干预或控制研究对象以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素同非处理因素的差异。实验设计中可采用的对照方法很多，除了有阳性对照、标准对照、自身对照、相互对照之外，通常采用空白对照的原则：即不给对照组以任何处理因素。值得强调的是，不给对照组任何处理因素是相对实验组而言的，实际上对对照组还是要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素。

2.随机性原则

实验设计中的随机化原则，是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做的意义在于：一是可以消除或减少系统误差，使显著性测验有意義；二是平衡各种条件，避免实验结果中的偏差。

3.平行重复原则

平行重复原则，即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。上述随机性原则虽然要求随机抽取样本，这能够在相当大的程度上抵消非处理因素所造成的偏差，但不能消除它的全部影响。平行重复的原则就是为解决这个问题而提出的。

4.单因子变量原则

单因子变量原则，即控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要求做到前后一致。

二、实验设计模式

l.从实验步骤出发设计研究性实验

模式：教师对实验步骤提出建议→学生选择比较实验→分析对比结果→得出结论→填写报告。

以“叶绿体中色素的提取和分离”实验为例。本实验的步骤是：去除叶柄、粗叶脉的新鲜菠菜叶5g，剪碎放入研钵，加少量碳酸钙、石英砂，15ml无水酒精，研磨成匀浆后过滤，得叶绿体色素提取液。用毛细管吸取少量滤液，在干燥的滤纸条上划一细线，烘干后再次划线，重复多次，然后放入层析液中进行层析。

教学中，鼓励学生使用不同方法，通过对比实验研究哪种方法能达到最佳的实验效果。如建议学生对所取菠菜与酒精量的比例作一研究(可以采用10g菠菜叶与5ml无水酒精组合、10g菠菜叶与10ml无水酒精组合、5g菠菜叶与5ml无水酒精组合、5g菠菜叶与10ml无水酒精组合等)；也可对滤纸条的划线次数(可以是3次、5次、7次、10次等)、划线方法(可以是用毛细管、载玻片、铅笔、滤纸条折线等器材或方法)、取用碳酸钙的量(少量或较多)、是否需要过滤等实验步骤提出建议。学生在实验过程中，自己选择对比实验组，通过自己的实验，得出结论。

在实验过程中，学生的兴趣很高，积极性与主动性得到充分体现，相互之间主动交流实验的结果与体会。同时，教师根据学生的实验对比结果，对实验的方法进行了一定的改进，如采用10g菠菜叶与10ml无水酒精组合，层析后色素带分层比较清晰；划滤液细线的方法可直接采用载玻片的一侧蘸取匀浆。压在滤纸条上，并称其为“敲图章”。此法可以节省实验时间，且滤液细线细而齐整，划线次数超过7次后对实验影响就不明显了。部分学生的研究结论被教师介绍给大多数学生，学生的研究直接参与进教学的研究，这对这些参与实验的学生是一种激励，反过来可以成为他们进一步学习的动力。

2.从允许学生故意出错的角度设计研究性实验

模式：教师针对教材中某些“不许”“不能”“注意”等内容提出质疑→要求学生解释为什么→学生实验→得出结论。

如在“叶绿体中色素的提取与分离”实验中不能让层析液浸没滤液细线，否则色素会溶解在层析液中，影响实验结果；“植物细胞的有丝分裂”实验中根尖解离后必须经过漂洗，否则盐酸同染色剂反应，会影响根尖细胞内染色体的染色效果；“生物组织中蛋白质的鉴定”实验中蓖麻籽的薄片需用95％酒精洗去油脂，以免影响对蛋白质晶体的观察；“水质污染对生物的影响”实验中合成洗涤剂对生物的影响应使用普通的洗衣粉等。为什么要这样做呢?以往教学中，往往是教师把答案告诉学生，要求学生记住，实验中不能如此操作。但在开展研究性学习的实践与研究后，教师不再给出答案，而是建议学生不妨在实验时试一下，通过亲自进行“错误”操作，学生知道了此操作所造成的后果，其印象比教师口头的讲述要深得多，也更有说服力，其心理体验是前者无法相比的。也有一些“错误”操作的结果对实验并无多大影响，如“水质污染对生物的影响”实验中使用普通的洗衣粉与使用加酶的洗衣粉的实验效果是相同的，那么教师就应引导学生分析其原因，为什么教材中采用前者，由此让学生体会科学研究的严谨性。

艺术设计实验教学论文范文第6篇

摘要：中学教材上有一些实验设计看似很合理，操作也很简单，但由于各种客观事实的干扰，加上课堂上地方小、时间短的限制，要想完成这些实验，达到预期的效果，还是有一定的难度。所以很多教师都放弃了实验，改为口头说教，既违背了科学教学规律，学生又失去了学习科学的兴趣，可谓得不偿失。华师版《科学》中探究物体吸热能力与物体颜色关系的实验就是如此。因此如何发现这些实验设计中的缺陷，对其进行改进，让科学课堂不再因为缺少实验而枯燥，让学生因为实验而对科学充满热情是科学教师都应努力的方向。

关键词：实验 设计缺陷 改进

一、实验在科学教学中的作用

《科学》是一门以实验为基础的学科，是一门科学性、实验性和趣味性相结合的学科，新课程标准强调科学学习要以探究活动为核心，科学实验能培养学生学习科学的兴趣，调动学生学科学的积极性，从而更好的学好科学课。 其次，科学实验能让深奥的科学理论、科学现象简单化、具体化、形象化。科学很多的理论知识是前人通过实验、生活实践及一些科学推理得出的。课堂上如何让这些理论知识能被学生毫不怀疑地接受，是科学教学的重点，也是科学教学的难点。解决之道便是实验。学生亲身感受实验事实，不仅能相信这些理论知识，而且能加深对这些理论知识的理解。所以科学课堂很注重实验的开展，科学教材也注重实验的设计。

二、“物体吸热本领与颜色关系”实验常规设计的缺陷及改进的必要性

教材中该实验是经典的常规设计，将两个相同的烧瓶外壁一个涂成白色，另一个涂成黑色，内装相同质量的水，并各放一支温度计，放在阳光下晒一段时间，比较两支温度计上升的度数，应该是涂黑色的瓶内温度计度数比涂白色瓶内的温度计度数高。该实验的设计缺陷是：1、做实验对地点、天气、时间的要求较高，如有时上课时天气不好，或者上午第一节课、下午最后一节课都无阳光或阳光不足难以进行。2、实验要在室外进行，学生要离开教室甚至要到离教室较远的地方才能找到合适的场所。3、所需的时间较长，一节课很难完成教学任务。因此教材中的实验设计基本上是无用的，我相信没有几位教师会按照这个设计去做。笔者通过不断的摸索、不断的提高，经历了数次更改，终于设计出一个比较科学的方案。

三、“物体吸热能力与颜色关系”实验设计的改进

方案一：用100W的灯泡代替太阳作为热源。5、6分钟温度计没有什么明显的变化，要等到10分钟左右才有效果。

方案二：用浴霸中的取暖灯泡作热源。温度计升高较快。出现的问题：温度计上升较快的不是涂黑色的烧瓶，而是涂白色的烧瓶。为了探究原因，让取暖灯泡一直亮下去，开始时是涂白色烧瓶内的温度计上升较快，一段时间后，涂黑色烧瓶内的温度计慢慢地快了起来，最终大于了白色烧瓶内温度计的示数。原因是：涂白色的烧瓶透光性要比涂黑色的烧瓶强，光线可以透过白色的瓶壁直接射入瓶内的水中，所以开始时涂白色的烧瓶内温度计上升得快。一段时间后，黑色的瓶壁由于吸热能力强，温度高于白色的瓶壁，热量由瓶壁传给水的是黑色瓶子快，到最后温度上升得也比白色瓶子快。

方案三：由于水的比热容较大，同样加热条件下，温度上升得也较慢，需要的加热时间也较长。如改作空气这种比热容较小的物质，同时烧瓶内的空气质量比水也小很多，升温一定要比水快得多。改进：将烧瓶内的水倒掉，用橡皮塞封住瓶口，再各插入一支温度计进行试验。温度上升比水快得多，时间节省了很多。但是实验中的现象与水相同，前后结果矛盾。

方案四：玻璃本身具有透光性，黑白两色透光性肯定有差异。能否用不透光的材料来代替呢？用黑白两种颜色的铅画纸，做成大小相同的方形袋子，将温度计放在袋子中。把装置放在取暖灯下，两袋中的温度计上升得非常快，且黑色袋中的温度计上升得始终比白色袋中的温度计快，经过四次改进终于得到了与理论知识相一致的结论。这个方案还有些不足，第一取暖灯泡功率过大，发光时非常刺眼，学生感到不舒服；第二取暖灯泡发光时温度过高，学生万一碰到容易烫伤，有一定的危险性；第三实验太快，时间太短，学生来不及观察、思考，温度已经上升到八、九十度了，不得不停止实验，否则会损坏温度计，学生意犹未尽、体会不深，降低了实验的有效性。

方案五：将方案四中的热源改成60W的普通照明灯泡，温度计示数上升快慢合适，也避免了上述其它缺陷，效果很好。教材上的理论知识是，深颜色的物体比浅颜色的物体吸热能力强。实验中只设计了黑白两种颜色，能否多设计几种颜色进行比较，让学生通过实验了解各种颜色吸热能力的强弱呢？

方案六：增加红、黄、绿、紫色等几种颜色的纸进行实验。通过实验发现紫色的吸热能力最强，红色吸热能力最弱，黄色吸热能力和白色差不多。学生不仅知道了颜色深的物体吸热能力强的理论，还知道了常见一些颜色吸热能力的强弱。既增加了学生的感受，又培养了学生的兴趣，更拓展了学生的思维、开阔了眼界，让学生感到学习科学不是局限于课本之上，对学生科学素养的提高有非常大的好处。深颜色的物体吸热能力比浅色物体强，放热能力又怎样呢？在实验的结束时，让学生再观察各袋中温度计示数的变化，不是又学到了新知识，得到了一个新的结论吗？

方案七：用黑白和几种其它颜色的纸，做成相同的纸袋，各插入一支温度计。不同的袋子放在距60W灯泡距离相同的位置，纸袋放置的角度也要相同，通电让灯泡发光，让学生仔细观察各袋中温度计示数的变化情况，得出深颜色的物体吸热能力较浅颜色的物体能力强的结论。断开开关，让灯泡停止发光再观察袋中温度计的示数变化，看哪支温度计示数下降得快，又得出深色的物体放热能力也比浅色物体能力强的结论。这个方案在我所教的两个班级中都取得了巨大的成功，学生非常喜欢这节课，下课后很多学生都主动围到了我的身边，问这问那，这是以前从没有过的，我知道这节课已经在学生脑海中烙下了深深的印迹。该方案的优点有：取材方便、制作简单、费用低廉、用时短、不受限制、耗能少、安全性高、效果显著等。

四、总结

总之，通过这次实验方案的不断探索与改进，我自己感受到探索过程中的艰辛，更享受到了做实验的乐趣。体会到科学教学的精髓，认识到科学教学对创新能力的实质要求。让我们一起加入到实验的改革与创新之中。让学生在妙趣横生的科学课堂中享受到科学的乐趣，从而提高课堂教学效果，让科学课堂插上轻盈的翅膀。