時間：2022-11-03 15:07:23
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他們認(rèn)為，如果能觀察到明顯現(xiàn)象，即說明CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)。試回答
下列問題：
⑴對圖A，當(dāng)將分液漏斗中的NaOH溶液滴入燒瓶時，如果看到水槽中的水被吸入到燒瓶中，證明CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)。請寫出NaOH溶液與過量CO2反應(yīng)的離子方程式： 。
⑵對圖B――E，請說明能證明CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)的操作及實驗現(xiàn)象，
并將結(jié)果填入下表：
⑶請再設(shè)計一個其他實驗，以證明CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)，要求寫明實驗操作過程、實驗現(xiàn)象、結(jié)論及反應(yīng)的離子方程式。所用儀器及試劑均必須是實驗室常用的儀器和試劑。
答案：⑴CO2 + OH- = HCO3-；⑵（見下表）：
⑶在一支試管中加入NaOH溶液,滴幾滴酚酞試液后溶液變紅色,將CO2通入NaOH溶液中,紅色變淺,證明CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)。反應(yīng)的離子方程式為：
2OH-+CO2=CO32-+H2O；CO32-+CO2+H2O=2HCO3-。
在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生自己再設(shè)計新方法就比較容易了。以下是高一（1）7位同學(xué)和高一（2）班45位同學(xué)設(shè)的實驗方案?，F(xiàn)列如下。
【方案1】：在一支試管中加入NaOH溶液，滴加幾滴酚酞，溶液變紅色，將CO2通入紅色的NaOH溶液中，紅色變淺，證明CO2與NaOH發(fā)生了反應(yīng)。
反應(yīng)的離子方程式為：CO2 + 2OH- = CO32- + H2O；CO2 + OH- = HCO3-。
設(shè)計者：高一（2）班彭婷婷、毛宏、高雙和高一（1）班劉虎等學(xué)。
【方案2】：如圖所示，操作：滴入NaOH溶液?，F(xiàn)象：氣球脹大。
結(jié)論：證明CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)。離子方程式：CO2 + 2OH- = CO32- + H2O或CO2 + OH- = HCO3-。
設(shè)計者：高一（2）班陳慧、周穎、皮興燦、吳夢妮、楊力、周威、李明、邱琛、何姣、何祥軍、向媛、董軍、王懋睿、衛(wèi)丹晨、阮仕見、楊威、李浩和高一（1）班白益波等同學(xué)。
【方案3】：如圖所示，將CO2通入足量NaOH溶液中，若澄清石灰水不變渾濁，證明CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)。反應(yīng)的離子方程式：CO2 + 2OH- = CO32- + H2O。
設(shè)計者：高一（2）班楊升、張翠、李苗、胡萬元、阮國良、饒志平、楊敏、王勇、張姣、楊忠莉、曹晶、汪傳梅、張丙文、馮波等同學(xué)。
【方案4】：如圖所示。打開活塞，讓NaOH溶液進(jìn)入集氣瓶中?，F(xiàn)象：導(dǎo)管中上升一段水柱。結(jié)論：CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)。離子方程式：CO2 + OH- = HCO3-。
設(shè)計者：高一（2）班李奎、柴敦委、劉中亮等同學(xué)。
【方案5】：如圖所示。操作：打開活塞?，F(xiàn)象：氣球變小。證明NaOH與CO2發(fā)生了反應(yīng)。離子方程式為：CO2 + OH- = HCO3-。
設(shè)計者：高一（2）班羅開志、柯昌波等同學(xué)。
【方案6】：如圖所示。操作：滴入NaOH溶液于試管中?，F(xiàn)象："噴泉"。證明CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)。
設(shè)計者：高一（2）班徐重雙、劉峰等同學(xué)。
【方案7】：如圖所示。向瓶中通入CO2，看b中水柱右低左高，證明CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)。CO2 + 2OH- = CO32- + H2O。
設(shè)計者：高一（2）班石前坤、毛旭、黃曉蒙等同學(xué)。
【方案8】：如圖所示。向a中通入CO2，紅色溶液變成無色。證明CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)。CO2 + 2OH- = CO32- + H2O。
設(shè)計者：高一（2）班蔡光磊同學(xué)。
【方案9】：如圖所示。通入適量CO2于NaOH溶液中。現(xiàn)象：導(dǎo)管內(nèi)水柱無明顯變化。說明CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)。
CO2 + 2OH- = HCO3-。
【方案10】：NaOH溶液無色溶液白色沉淀，證明CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)。
設(shè)計者：高一（1）班馮以軍同學(xué)。
【方案11】：一定質(zhì)量的NaOH溶液稱量溶液質(zhì)量，質(zhì)量增加，證明CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)。
課程標(biāo)準(zhǔn)指出：科學(xué)探究要通過觀察和實驗制作等活動。而觀察和實驗是人類認(rèn)識自然的基本途徑，也是科學(xué)課教學(xué)的特點。因此，在科學(xué)教學(xué)過程中，要結(jié)合小學(xué)生的心理特點和實驗教學(xué)要求進(jìn)行教學(xué)，指導(dǎo)兒童自己進(jìn)行觀察和實驗，通過觀察和實驗獲得知識能力。
一、農(nóng)村小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀
1.實驗儀器設(shè)備不足
據(jù)調(diào)研了解，目前很多農(nóng)村學(xué)校實驗儀器短缺現(xiàn)象十分嚴(yán)重。有些儀器，老化嚴(yán)重；有些已發(fā)霉生銹，破損的不能使用，體溫計不能回位，酒精燈燈芯損壞；藥品、酒精等易耗品早已用完，不能及時購買；有些儀器已經(jīng)不能再用于教學(xué)，如同擺設(shè)。加之學(xué)校管理不善，補充維護(hù)又不及時，實驗儀器每年都在減少，致使實驗教學(xué)任務(wù)根本無法完成。有些中心小學(xué)配置了實驗室，但因條件限制，沒有上下水，限制了正常使用。村級小學(xué)數(shù)學(xué)教具、語文教具、科學(xué)實驗儀器，甚至文體器材都放在實驗室中，使實驗室成了綜合儀器室，根本無法開展實驗教學(xué)。在實際教學(xué)中，教學(xué)演示實驗頻率很低、分組實驗頻率極低甚至為零。教師只是在上公開課時，才用儀器，平時上課根本不用，嫌太麻煩。
2.實驗教學(xué)不被重視
學(xué)校只重視語數(shù)外三科教學(xué)，導(dǎo)致了對實驗教學(xué)的忽視。對實驗室和科學(xué)教師的管理不規(guī)范，很多學(xué)校管理制度不能結(jié)合本校實際，只是從網(wǎng)上下載了一些現(xiàn)成的實驗室管理制度張貼在墻上，卻沒有人去過問，有的學(xué)校甚至沒有實驗室管理制度。絕大多數(shù)學(xué)校都沒有建立教師實驗管理制度，教師沒有進(jìn)行實驗教學(xué)，以及實驗教學(xué)的質(zhì)量如何，不能進(jìn)行有效監(jiān)督考評。在小學(xué)教學(xué)中，把語文、數(shù)學(xué)視為主課，其他學(xué)科視為"副課"依然是農(nóng)村小學(xué)尤其是村級小學(xué)普遍存在的現(xiàn)象。主課安排骨干、優(yōu)秀教師來教，“副課”大多由教師兼課或由年齡偏大、擔(dān)任主課又太重、太累的老教師來教。村級小學(xué)老師年齡偏大，一人多課頭代課。他們對新課標(biāo)的學(xué)習(xí)、理解、把握不夠，對科學(xué)課的教學(xué)更談不上以學(xué)生為主體。探究教學(xué)、合作學(xué)習(xí)等新的教育思想、教育理念、教學(xué)方法在課堂教學(xué)中根本無法實施，只是在課本上劃劃題，把標(biāo)準(zhǔn)答案給學(xué)生記下來，死記硬背，以便在縣、鄉(xiāng)統(tǒng)一質(zhì)量檢測中考個高分就行。
二、農(nóng)村小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)對策
實驗教學(xué)是提高科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑，它雖然不能較快地見到成效，但它對學(xué)生將來乃至一生都會起到不可低估的作用。所以，我們應(yīng)該針對實驗教學(xué)現(xiàn)狀，積極思考，尋找有效的解決辦法，對癥下藥，提高科學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量。
1.高度重視是前提
小學(xué)科學(xué)課程是以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的科學(xué)啟蒙課程。培養(yǎng)和提高科學(xué)素養(yǎng)是讓學(xué)生適應(yīng)未來社會發(fā)展的基本需要，是落實“學(xué)生發(fā)展為本的”教育理念的根本保證?？茖W(xué)學(xué)科性質(zhì)和任務(wù)，決定了培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成為科學(xué)教育的一項重要目標(biāo)。思想是行動的先導(dǎo)，思想的高度決定行動的速度。不能依照課標(biāo)要求開設(shè)實驗課，是與學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)不重視、放任自流分不開的。因此，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)要從思想上高度重視實驗教學(xué)，從教師配置、資源利用、學(xué)習(xí)培訓(xùn)等方面，多思考、多謀劃、多督促。要明確實驗教學(xué)的基本要求，明晰小學(xué)各年級實驗教學(xué)的目的、任務(wù)，合理配置、優(yōu)化組合本校資源，重視鄉(xiāng)土自然教學(xué)，使實驗教學(xué)貼近生活。作為農(nóng)村小學(xué)的科學(xué)實驗課，應(yīng)突破由儀器、設(shè)備等帶來的問題和不便，利用本身的自然、地理優(yōu)勢，開發(fā)和運用鄉(xiāng)土自然教學(xué)，創(chuàng)造條件、想方設(shè)法開齊、開足、開好實驗課。
2.制度落實是保證
學(xué)校要充分調(diào)動教師實驗教學(xué)的積極性、主動性、創(chuàng)造性。加強教育理論學(xué)習(xí)，讓教師提高認(rèn)識、轉(zhuǎn)變思想、更新觀念，盡快適應(yīng)教育教學(xué)改革的發(fā)展。每學(xué)期開學(xué)初，任課教師一定要熟悉教材，每位教師要根據(jù)年級特點，結(jié)合學(xué)生的基礎(chǔ)知識水平、技能狀況制定出切實可行的實驗教學(xué)計劃。學(xué)校對實驗教學(xué)計劃要認(rèn)真審查、經(jīng)常檢查，通過不定期查備課、聽課、找學(xué)生代表座談等形式督促落實。建立合理的管理制度，積極探索適應(yīng)于農(nóng)村小學(xué)的符合素質(zhì)教育理論和新課程精神的新舉措。建立以校為本的教學(xué)研究制度；建立民主科學(xué)的教學(xué)管理制度；建立旨在促進(jìn)教師專業(yè)成長的考評制度；建立促進(jìn)全體學(xué)生全面發(fā)展的評價制度。
以上所述，只僅僅是自己局部的不全面的調(diào)查了解，是自己的所見、所思、所感。作為一名山區(qū)的教育工作者，面對新課程的實施，面對山區(qū)科學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，總以為：小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)萬萬不可忽視！
通過演示實驗提高學(xué)生實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生操作能力是初中物理教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，也是每個物理教師都應(yīng)重視的課題。下面談?wù)劰P者在這方面的一些心得體會。
一、進(jìn)行教學(xué)反思，改變實驗教學(xué)觀念
多年來，囿于應(yīng)試教育框架，物理實驗教學(xué)在很大程度上流于形式。教師考查學(xué)生實驗?zāi)芰ν黄娴赝Ａ粼诳吹绞裁瓷厦妫蛟鯓影凑n本或教師給出的步驟操作實驗、記錄數(shù)據(jù)、得出結(jié)論。甚至紙上談兵，只講實驗過程，不做具體實驗，課后要求學(xué)生背實驗，把培養(yǎng)學(xué)生觀察實驗?zāi)芰D(zhuǎn)化為培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)付實驗考試能力，嚴(yán)重歪曲了實驗的現(xiàn)實意義，削弱了學(xué)生實驗的實踐能力和創(chuàng)造才能。
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會出現(xiàn)了嚴(yán)酷的競爭機制，對人才的要求已不能停留在僅有工作能力，而是要求能適應(yīng)社會發(fā)展、具有開拓創(chuàng)新和競爭能力。為適應(yīng)社會對人才的需求，必須重視學(xué)生實驗技能的培養(yǎng)。教師要認(rèn)識學(xué)生是實驗教學(xué)中的主體作用和主體地位，充分發(fā)揮學(xué)生參與實驗的積極性和主動的探索精神，培養(yǎng)他們具有初步的實驗技能和能力。
二、重視演示實驗和學(xué)生實驗，提高學(xué)生實驗技能
觀察是一種帶有目的性的心理活動，而觀察力則是這種心理活動的有效程度或認(rèn)識能力，是指人們通過感官有計劃有目的地對在自然狀態(tài)下和人為條件下發(fā)生的事物和現(xiàn)象進(jìn)行仔細(xì)地觀察和認(rèn)真的思考，是獲得學(xué)習(xí)信息、積累感性材料的重要途徑。培養(yǎng)學(xué)生實驗技能和能力，首先要加強學(xué)生觀察能力、提出問題能力、實驗技能的培養(yǎng)。
初中學(xué)生有目的的觀察能力是在教師的指導(dǎo)下形成的。在演示實驗教學(xué)中，教師要充分把學(xué)生的好奇心引導(dǎo)到對演示實驗的仔細(xì)觀察和善于觀察上來，這才能讓學(xué)生在觀察中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。例如在振動發(fā)聲中撥動橡皮筋使之發(fā)聲的演示，我把它分成幾個環(huán)節(jié)展示。①用較小的力撥動；②用較大的力撥動；③減短長度撥動。以此來引導(dǎo)學(xué)生觀察橡皮筋發(fā)聲的共同現(xiàn)象：都在振動。還引導(dǎo)學(xué)生動腦筋、提疑問。結(jié)果學(xué)生提出這樣的問題：為什么撥動力度不同，橡皮筋發(fā)出聲音的大小也不一樣？為什么長橡皮筋撥動時的響聲低沉，而短橡皮筋發(fā)出的響聲尖利？還有一個學(xué)生敲了一下桌面，然后問道：老師，為什么我敲了一下桌面，它只發(fā)出聲音，但卻沒有看到桌面振動？我對學(xué)生提的這些問題，做了如下回答：大家提出的問題都很好，至于它的具體答案，我們可以在下節(jié)課所講的《音調(diào)、響度和音色》中尋找或討論。通過觀察，既讓學(xué)生養(yǎng)成“觀思結(jié)合”習(xí)慣，又能調(diào)動學(xué)生探索答案的積極性。
提高演示實驗效果，充分調(diào)動學(xué)生的感官思維是提高學(xué)生觀察力與提出問題能力的重要手段。而學(xué)生的良好實驗技能與形成，首先是從模仿教師的演示實驗開始的。課堂上成功的演示實驗，會給學(xué)生留下難忘的印象，起到良好的示范作用。所以教師所做的每一個演示實驗，只能利落成功，不能拖泥帶水或失敗。這就要求教師必須提高自身素質(zhì)，課前認(rèn)真?zhèn)浜醚菔緦嶒炚n，注意演示器材、可見度、環(huán)境因素等可能給實驗效果帶來的不利影響，要抓住演示關(guān)鍵，正確引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察。例如《慣性》中的打棋子演示，可把棋子換成自制的小方塊，才能產(chǎn)生更好的效果。教師一邊演示，一邊告訴學(xué)生“打”的要領(lǐng)。又如做摩擦生電演示實驗，如果天氣不是很干燥，按課本里所提到的器材進(jìn)行演示實驗，就很難成功，即使能演示成功，吸引的紙屑量也較少，實驗效果顯然不理想。所以必須尋找更易于摩擦帶電的物體，例如三環(huán)電池的塑料包裝紙、包裝電器的泡沫，才能使實驗完滿 成功。有時，還必須加大摩擦力、增加摩擦?xí)r間，才能使實驗現(xiàn)象明顯，才能有利于學(xué)生模仿，調(diào)動學(xué)生動手操作的興趣。
二、規(guī)范科學(xué)教師的培養(yǎng)，提高教師實驗技能
“小學(xué)科學(xué)課程是以培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的科學(xué)啟蒙課程”。雖然學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成，是通過學(xué)生親歷科學(xué)探究活動，在參與的過程中體驗、感悟，內(nèi)化成個人能力，但是，沒有一個責(zé)任心強的科學(xué)老師，一切都是枉然。首先，領(lǐng)導(dǎo)要重視科學(xué)課的教學(xué)，更要重視科學(xué)教師的培養(yǎng)，有條件的學(xué)校應(yīng)設(shè)專任科學(xué)教師，讓老師加強實驗課教學(xué)研究，增強校際間科學(xué)教學(xué)的交流溝通等。其次，任課教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，重視科學(xué)課中的實驗教學(xué)。
三、規(guī)范實驗課教學(xué)，提高學(xué)生實驗技能
（一）實驗準(zhǔn)備要規(guī)范
1、教師的準(zhǔn)備 實驗課與其他傳統(tǒng)課程不同，課前準(zhǔn)備非常關(guān)鍵，從教材研究，教學(xué)設(shè)計到材料準(zhǔn)備都是非常重要的課前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。教師課前需要準(zhǔn)備的內(nèi)容包括：（1）.備教材，備教材就要認(rèn)真學(xué)習(xí)科學(xué)教學(xué)大綱，制定科學(xué)課教學(xué)計劃和實驗教學(xué)計劃，完成教案編寫，設(shè)計實驗課中的學(xué)生分組實驗和教師的演示實驗。（2）.備實驗材料，教師必須認(rèn)真研究學(xué)生在實驗課上需要個人準(zhǔn)備的材料種類和數(shù)量，并在課前提前布置安排，另外課前教師還要認(rèn)真檢查實驗儀器，確保完好。（3）.備實驗過程，課前教師應(yīng)將課堂上要做的實驗完整的做一遍，了解實驗過程中需要注意的事項和可能出現(xiàn)的問題和情況，做到心中有數(shù)。
2、學(xué)生的準(zhǔn)備 實驗課是需要學(xué)生積極參與的，學(xué)生通過課前準(zhǔn)備工作，即能對課堂教學(xué)內(nèi)容有個大體了解，也能提高學(xué)生參與科學(xué)探索和研究的積極性。（1）知識準(zhǔn)備：學(xué)生在課前要搜集與實驗有關(guān)的資料，在這個過程中，學(xué)生能學(xué)習(xí)很多相關(guān)知識，即能開闊學(xué)生的知識面，也能培養(yǎng)學(xué)生利用各種途徑進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。（2）材料準(zhǔn)備：實驗課上除了會用到各種實驗儀器之外，還會用到大量的實驗室所沒有的各種材料，讓學(xué)生做課前材料準(zhǔn)備即可以彌補學(xué)校實驗材料種類不全的不足，還能提高學(xué)生參與實驗的興趣和積極性，實驗效果會更好。
（二）實驗管理要規(guī)范
1、安全管理 實驗課教學(xué)除要完成教學(xué)目標(biāo)之外，教師要將安全教育的理念不斷滲透到實驗教學(xué)的過程中，讓學(xué)生增強安全意識。科學(xué)實驗課涉及多學(xué)科的內(nèi)容，實驗中會用到電、火、玻璃、化學(xué)藥品以及刀、剪、錘等各種工具。因此，在實驗課中存在著很多不容忽視的安全隱患，一旦忽視就很容易發(fā)生傷害事故。教師必須做到以下三點才能減少或避免傷害事故的發(fā)生。 （1）教會學(xué)生必要的安全知識及處置安全事故的技能，并在實驗課前準(zhǔn)備一些必要的器材，比如：每個組準(zhǔn)備一條防火的濕毛巾等。 （2）督促學(xué)生要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，遵守操作規(guī)范。（3）教師要講清楚藥品的正確取用方法。
2、分工管理 科學(xué)課的許多觀察、探究活動都是以小組為單位展開的，需要調(diào)配好組內(nèi)的人力資源，讓每個人有事要做、各司其職。因此，工作的合理分配就顯得極為重要，尤其是剛剛加入科學(xué)課的三年級學(xué)生，必須在第一節(jié)科學(xué)課上公布個人崗位，明確分工，強調(diào)安全問題和實驗課紀(jì)律。每個小組可設(shè)立組長，材料員，操作員，安全員，記錄員等，。職責(zé)和分工明確后，小組活動就會呈現(xiàn)出秩序化、規(guī)范化的趨勢。
3、紀(jì)律管理 實驗課最令人頭疼的就是紀(jì)律問題，而沒有良好的紀(jì)律是很難上好實驗課的。要解決好這個問題可以運用組內(nèi)監(jiān)督機制，學(xué)生有破壞紀(jì)律的行為，組長能及時發(fā)現(xiàn)并制止。
（三）實驗過程要規(guī)范
在實驗過程中，每一個環(huán)節(jié)都可能產(chǎn)生誤差，而誤差的疊加與傳遞效應(yīng)，會影響實驗的準(zhǔn)確度。因此，在平常的實驗教學(xué)過程中，教師必須引導(dǎo)學(xué)生始終將實驗操作的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致與實驗的準(zhǔn)確性聯(lián)系起來。如在分析化學(xué)的滴定管使用中，有的學(xué)生在第一次滴定的初讀數(shù)會調(diào)為零或稍下，而第二次滴定時往往不裝入溶液就繼續(xù)滴定。這時，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么每次滴定都應(yīng)調(diào)節(jié)液面至零或稍下處。通過思考，學(xué)生會明白，這樣做的目的是滴定管刻度不勻所產(chǎn)生的誤差，在以后的滴定操作中，就不會再省略裝液這一步。教師在指導(dǎo)實驗的過程中，常常需要糾錯。只有使學(xué)生懂得實驗的很多細(xì)節(jié)都關(guān)乎實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，錯誤的細(xì)節(jié)操作足以“毀掉“整個實驗，學(xué)生才會明白，該細(xì)心的地方一定要細(xì)心。
二、改進(jìn)實驗教學(xué)方法，提高實驗教學(xué)效率
1.強化實驗預(yù)習(xí)
了解實驗?zāi)繕?biāo)、原理和實驗步驟和方法，知道實驗“做什么”、“為什么做”以及該“怎么做”，同時要列出實驗所需的試劑和器材，用簡略的框圖或流程圖描述實驗內(nèi)容要點，以督促學(xué)生條理清晰地預(yù)習(xí)實驗，養(yǎng)成良好的預(yù)習(xí)習(xí)慣。
2.引導(dǎo)實驗過程
首先，在教師的示范下同步完成教學(xué)實驗操作，這樣通過教師的講解、演示和學(xué)生的模仿相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會各種操作要領(lǐng)。然后讓每個實驗小組的學(xué)生進(jìn)行同步對比操作，通過不同程度學(xué)生之間的相互指正和切磋，逐步形成規(guī)范操作。最后讓每個學(xué)生進(jìn)行獨立的操作練習(xí)，反復(fù)強化，鞏固熟練程度。因此，我們在實驗教學(xué)中，要引導(dǎo)學(xué)生盡量做到知其然并知其所以然。
3.分析實驗問題
在實驗過程中，如果學(xué)生預(yù)習(xí)不到位、實驗思路混亂或?qū)嶒灢徽J(rèn)真，就容易出現(xiàn)各種各樣的問題。通過出現(xiàn)的這些問題，引導(dǎo)學(xué)生明確實驗?zāi)繕?biāo)、實驗過程和實驗要點，逐步分析問題出現(xiàn)的可能原因，并通過適當(dāng)?shù)闹貜?fù)實驗證實并加以解決，從而培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
三、提高實驗操作能力
化學(xué)實驗是引導(dǎo)學(xué)生探究新知、培養(yǎng)能力的良好途徑，教學(xué)中應(yīng)該充分發(fā)揮實驗的積極作用。但是在日常授課中，部分教師為了節(jié)省時間和便于管理私自改動實驗方式，變學(xué)生實驗為教師的演示實驗。教師邊講邊做，忙得不亦樂乎；學(xué)生邊聽邊看，覺得挺熱鬧。乍一看，課堂效率挺高，但是一節(jié)課下來，對學(xué)生實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)的效果幾乎為零。聽得再認(rèn)真，看得再仔細(xì)，也沒有自己做一遍來得實在。
二、用背實驗、講實驗代替做實驗
完成一個實驗需要提前做許多工作，如聯(lián)系實驗員、填寫通知單、支取相關(guān)用品等，要是學(xué)生實驗就更麻煩了，還需要老師提前檢查每一組儀器和藥品，甚至需要提前一次次的動手實驗。至于實驗過程中更是可能出現(xiàn)突發(fā)狀況，如安全問題、儀器破損、藥品添加、實驗秩序的維護(hù)等，這些都影響著課堂效率和實驗結(jié)果。所以，大多數(shù)化學(xué)老師聽到化學(xué)實驗課都很有壓力。部分教師用視頻代替實驗，個別教師更是用講實驗、背實驗來代替演示實驗和學(xué)生實驗。實驗操作要領(lǐng)記下來、實驗現(xiàn)象和結(jié)論記下來，然后讓學(xué)生背誦。這樣，節(jié)省了培養(yǎng)學(xué)生操作能力的時間，學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容記得還牢固，考試還容易出高分。為應(yīng)試而教實驗，學(xué)生的實驗操作能力如何提高。
三、臨時突擊實驗
每年進(jìn)入四月中旬，各個學(xué)校實驗室都開始忙活了，化學(xué)教師更是忙得團團轉(zhuǎn)。按照往年的實驗試題先講實驗，強調(diào)操作時注意的問題，學(xué)生背誦實驗步驟，然后進(jìn)入實驗室統(tǒng)一訓(xùn)練考試內(nèi)容。所有的化學(xué)課都放在實驗上――大約兩周的時間強化訓(xùn)練，而且專為了考試內(nèi)容而訓(xùn)練，大多數(shù)學(xué)生能夠熟練掌握考試內(nèi)容，考試結(jié)果出來后滿分還不少。學(xué)生、家長、學(xué)校挺滿意，教師挺滿足。至于實驗考試的初衷是什么，這不在考慮的范圍內(nèi)。
四、實驗技能考試內(nèi)容與中考不能很好融合
歷年的中考化學(xué)試題中，得分率最低的題目還是實驗探究題。雖然，我們的實驗技能考試題中增加了“物質(zhì)的鑒別”這一類綜合性較強的題目，但也只是注重操作和方法設(shè)計?？梢哉f，我們的實驗技能考試和中考化學(xué)試題對于化學(xué)實驗各有考查的重點，實驗技能考試側(cè)重于考查操作，而化學(xué)試題側(cè)重于考查實驗?zāi)芰?，兩者不能很好地相互促進(jìn)。
我對實驗技能考試的幾點建議：
1.考試時間
每年的實驗技能考試都是在第二輪復(fù)習(xí)時進(jìn)行，這對化學(xué)的整體復(fù)習(xí)進(jìn)度和效果都有極大影響。我認(rèn)為，可以把實驗技能考試的時間稍微調(diào)整，在第一學(xué)期末或者第二學(xué)期初就進(jìn)行，這樣可以減少對化學(xué)復(fù)習(xí)的沖擊。
2.評分標(biāo)準(zhǔn)
嚴(yán)格來說，實驗技能考試其實是不公平的。雖然，我們監(jiān)考老師提前統(tǒng)一了評分標(biāo)準(zhǔn)，但是監(jiān)考老師個體的差異決定了對標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的差異性。同一個學(xué)生的實驗操作，不同老師監(jiān)考能出現(xiàn)不同的評分。慶幸的是，我們也在逐漸改進(jìn)，當(dāng)場亮分。特別關(guān)鍵的是評委當(dāng)堂給出學(xué)生錯誤操作的點評，讓每位考生清楚自己的得失之處。這樣教師能對每一個學(xué)生操作結(jié)果做出透明、公平的考評，就不會出現(xiàn)由考生產(chǎn)生的一系列質(zhì)疑問題，也有利于實驗操作考試的評價價值。
3.實驗內(nèi)容
近年的實驗考試內(nèi)容以考查實驗基本操作能力的內(nèi)容居多，我覺得可以增加探究實驗的內(nèi)容，如設(shè)計實驗證明鹽酸和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)、常見氣體（如二氧化碳和氧氣）、液體（如食鹽水和蒸餾水）的鑒別、證明常見金屬的活動性（如鐵和銅）、證明物質(zhì)的變質(zhì)（如氫氧化鈉）等。探究實驗對于學(xué)生的思維能力、科學(xué)探究習(xí)慣、獨立設(shè)計實驗的能力要求較高，也是很難靠突擊強化所能取代的實驗。這樣可以通過實驗考試真正督促平時教師的實驗教學(xué)，也使我們的實驗考查內(nèi)容更加豐滿。
4.實驗考查內(nèi)容
化學(xué)實驗技能考試不僅要考查學(xué)生的實驗基本操作水平和簡單的實驗過程，更主要的是考查學(xué)生的實驗?zāi)芰ΘD―包括設(shè)計、探究能力以及實驗思維等。這樣，實驗技能考試更加符合化學(xué)新課標(biāo)的要求，我們的實驗考試也才能真正達(dá)到目的。
通過化學(xué)實驗技能考試，引導(dǎo)學(xué)生以輕松愉快的心情去認(rèn)識多姿多彩、與人類息息相關(guān)的化學(xué)，積極探究化學(xué)的奧秘，形成持續(xù)的化學(xué)興趣，增強學(xué)好化學(xué)的自信心。我們要讓每一個學(xué)生有更多機會主動體驗探究性學(xué)習(xí)的過程，在知識的形成、聯(lián)系、應(yīng)用過程中形成科學(xué)的態(tài)度，獲得科學(xué)的方法，在科學(xué)探究實踐中逐漸形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力。
物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，所有的物理知識都是在實驗的基礎(chǔ)上建立起來的。要進(jìn)行正確的實驗，必須掌握基本的技能。本文僅談?wù)勚袑W(xué)生應(yīng)具備的實驗技能與培養(yǎng)方法。
一、中學(xué)生應(yīng)掌握的實驗技能
1.使用基本儀器的技能。掌握基本儀器的使用，是做好物理實驗的基礎(chǔ)?；緝x器主要有：刻度尺、量筒、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、秒表、天平、溫度計、測力計、壓強計、打點計時器、安培表、伏特表、滑動變阻器、電阻箱、萬用表歐姆檔等。要讓學(xué)生了解這些儀器的構(gòu)造、原理、用途，掌握儀器的量程、使用方法和使用規(guī)則，以達(dá)到熟練地、正確地讀數(shù)。在介紹這些基本儀器使用方法時，應(yīng)抓住各種基本測量儀器的共性來加以指導(dǎo)。
2.正確了解儀器量程的技能。各種基本測量儀器都有一定的量程，必須要求學(xué)生在使用各種基本儀器前，搞清儀器的量程，并且能估計被測對象的情況，選用適當(dāng)量程，避免超過量程而可能損壞儀器。
3.對儀器正確調(diào)解的技能。使用測量儀器前通常都要調(diào)節(jié)零點或校正零點，否則測出的數(shù)據(jù)就不準(zhǔn)確。如：對安培表、伏特表等應(yīng)學(xué)會調(diào)整零點，對游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、刻度尺之類的儀器，還要學(xué)會零誤差修正，讓學(xué)生懂得零點是相對的，零誤差的修正在生產(chǎn)上有普遍意義。因此，必須使學(xué)生養(yǎng)成使用基本測量儀器前調(diào)節(jié)零點或修正零誤差的習(xí)慣。
4.會正確讀數(shù)的技能。要讓學(xué)生掌握讀數(shù)的一般方法，關(guān)鍵是會讀出儀器的最小刻度值，會從最小刻度之間估計出一位有效數(shù)字。同時，要學(xué)會正確讀數(shù)的姿勢。如：從量筒上讀數(shù)時，眼視線應(yīng)與液面保持相平，不能仰視或俯視，若是凹液面讀凹處，凸液面讀凸處，從安培表、伏特表讀數(shù)時，視線應(yīng)與刻度盤垂直，并且正對指針，估計讀數(shù)四舍五入等。
5.掌握儀器使用規(guī)則的技能。根據(jù)儀器的原理，掌握它的使用方法和使用規(guī)則。如：天平是根據(jù)桿杠的平衡條件制成的，因此，使用前和秤量時都要做到橫梁平衡，同時必須嚴(yán)格保護(hù)刀口，要讓學(xué)生理解保護(hù)刀口的重要性，從而自覺遵守使用方法和規(guī)則；溫度計是利用液體的熱脹冷縮性質(zhì)制成的，所以，根據(jù)熱平衡原理，測量液體時，溫度計不能離開液體，而且要在溫度計內(nèi)液柱穩(wěn)定時讀數(shù)。顯然，培養(yǎng)學(xué)生使用基本儀器的技能，必須要注意把掌握儀器的使用方法與理解儀器原理結(jié)合起來，這樣既有利于鞏固基礎(chǔ)知識，又能幫助學(xué)生理解為什么這樣使用儀器；只有理解了儀器原理，使用起來才會更加自覺和主動。
二、培養(yǎng)學(xué)生實驗技能的方法
1.培養(yǎng)學(xué)生掌握實驗的一般原理、進(jìn)行實驗設(shè)計和實驗方法的技能。首先要求學(xué)生明確各個實驗的目的、原理或理論根據(jù)，根據(jù)實驗的原理、要求對實驗進(jìn)行設(shè)計，包括用什么物理定律、公式，電學(xué)實驗用什么電路圖等。還要搞清哪些是已知量、被測量，然后選擇所需的儀器和實驗條件，進(jìn)而設(shè)計好實驗步驟，畫好記錄表格等；其次，培養(yǎng)學(xué)生正確調(diào)整和安裝儀器，正確連接電路的技能。正確的實驗，首先是安裝、調(diào)整好儀器或正確連接電路，電路連接后，必須復(fù)查，確認(rèn)正確后方能通電。這種技能的培養(yǎng)，教師先予以示范，讓學(xué)生模仿學(xué)習(xí)，然后由學(xué)生獨立去安裝、調(diào)整。
2.培養(yǎng)學(xué)生正確記錄實驗數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行運算和分析，以得出正確結(jié)論的能力。這是實驗?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵。要培養(yǎng)學(xué)生這方面的技能，要求學(xué)生集中精力，按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數(shù)據(jù)，有的實驗則要求測量或操作時動作迅速，要把握時機，如：溫度測量、電學(xué)測量，要按實驗先后順序?qū)⑿枰獪y定的各量測出，并記錄下來。
3.要使學(xué)生了解誤差概念，并學(xué)會初步的誤差計算和分析。實驗后，要指導(dǎo)學(xué)生分析實驗誤差的原因，說明實驗的誤差主要有系統(tǒng)誤差和偶然誤差。系統(tǒng)誤差主要是由于儀器本身的缺陷、實驗原理、裝置不完善而引起的。如，螺旋測微器零點不準(zhǔn)；風(fēng)的吹動使天平產(chǎn)生誤差；電表指針不對準(zhǔn)零刻度等。測量次數(shù)取多少，要根據(jù)偶然誤差對被測量影響的大小來確定。如，測量值的有效數(shù)值較小時或測量值變動較大時等，應(yīng)當(dāng)多測量幾次。
其次培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實驗的技能，使學(xué)生掌握實驗的一般原理、實驗設(shè)計和實驗方法的技能。首先要求學(xué)生明確各個實驗的目的、原理，根據(jù)實驗的原理、要求（物理定律、公式、圖形等）對實驗進(jìn)行設(shè)計。還要搞清哪些是已知量、被測量，然后選擇所需的儀器和實驗條件，設(shè)計好實驗步驟，記錄實驗數(shù)據(jù)等。還要培養(yǎng)學(xué)生正確調(diào)整和安裝儀器的技能。實驗首先要安裝、調(diào)整好儀器。如：力學(xué)實驗中的滑輪的安裝、牽引線的走向等，有時需要對一些儀器的調(diào)整，如：使用杠桿時必須先調(diào)水平的位置平衡。這種技能的培養(yǎng)，應(yīng)先自己示范，讓學(xué)生模仿學(xué)習(xí)，逐步提高到學(xué)生去獨立安裝、調(diào)整。培養(yǎng)學(xué)生正確記錄實驗數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行運算和分析，以得出正確結(jié)論的能力。實驗后，要指導(dǎo)學(xué)生分析實驗誤差的原因，說明實驗的誤差主要有系統(tǒng)誤差和偶然誤差。系統(tǒng)誤差主要是由于儀器本身的缺陷，實驗原理、裝置不完善而引起的，減少系統(tǒng)誤差的方法是校準(zhǔn)儀器，或是改進(jìn)實驗方法。偶然誤差是在實驗條件不變的情況下，對某一物理量進(jìn)行多次重復(fù)測量時，由于各種偶然因素產(chǎn)生的誤差。減少偶然誤差的辦法是多次重復(fù)測量取算術(shù)平均值，以其平均值為最終的結(jié)果。
綜上所述，要培養(yǎng)學(xué)生這方面的技能，必須讓學(xué)生懂得減少誤差首先要發(fā)現(xiàn)他的存在和來源，其次是確定減少誤差的方法。增加測量次數(shù)固然可提高平均值的可靠程度，但是作用是有限的，實際上，只有改進(jìn)實驗方法和儀器，才能從根本上改善測量的結(jié)果，提高測量精確度。會寫一般的實驗報告。學(xué)生在實驗結(jié)束后，應(yīng)根據(jù)原始記錄和實驗時的結(jié)論寫出實驗報告。實驗報告內(nèi)容主要有：實驗名稱、目的、器材、原理、方法和步驟、實驗數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計算和處理、實驗結(jié)論及誤差分析等。這是一個很重要的技能，對實驗報告的寫法、格式要嚴(yán)格要求，書寫時，要求層次清楚、語言流暢、文字精練、正確、圖文并茂，要總結(jié)實驗成功的經(jīng)驗或?qū)嶒炇〉脑颍箤W(xué)生將來進(jìn)行科學(xué)實驗時能寫出自己的實踐成果，并讓別人看懂。
電子專業(yè)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)。所有的電子專業(yè)知識,包括概念、定律和理論,都是在實驗的基礎(chǔ)上建立起來的。因此,培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能,了解電子知識的研究方法,培養(yǎng)嚴(yán)格的實事求是的科學(xué)態(tài)度,對學(xué)生今后搞科學(xué)實驗和技術(shù)革新有重要的基礎(chǔ)作用。這就是當(dāng)前我們貫徹和實施素質(zhì)教育,提高學(xué)生實驗素質(zhì)的正確教育思想。下面我從兩個方面談?wù)剬W(xué)生實驗技能的培養(yǎng)。
一、學(xué)生實驗技能培養(yǎng)的方法
(一)培養(yǎng)學(xué)生使用基本儀器的技能
掌握基本儀器的使用,是做好電子實驗的基礎(chǔ)?；緝x器主要有:刻度尺、量筒、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、秒表、天平、溫度計、測力計、壓強計、打點計時器、安培表、伏特表、滑動變阻器、電阻箱、萬用表歐姆檔等。教學(xué)大綱要求學(xué)生“學(xué)會正確使用儀器進(jìn)行觀察、測量和讀數(shù)”。教師要讓學(xué)生了解這些儀器的構(gòu)造、原理、用途,掌握儀器的量程、使用方法和使用規(guī)則,以達(dá)到熟練地、正確地讀數(shù)。在介紹這些基本儀器使用方法時,教師應(yīng)抓住各種基本測量儀器的共性來加以指導(dǎo)。
1.各種基本測量儀器都有一定的量程。教師必須要求學(xué)生在使用各種基本儀器前,搞清儀器的量程,并且能估計被測對象的情況,選用適當(dāng)量程,避免超過量程而損壞儀器。
2.使用測量儀器前通常都要調(diào)節(jié)零點或校正零點,否則測出的數(shù)據(jù)就會不準(zhǔn)確。
3.會正確讀數(shù)。教師要讓學(xué)生掌握讀數(shù)的一般方法,關(guān)鍵是會讀出儀器的最小刻度值,會從最小刻度之間估計出一位有效數(shù)字,同時要讓學(xué)生學(xué)會正確讀數(shù)的姿勢。
4.根據(jù)儀器的構(gòu)造原理,掌握它的使用方法和使用規(guī)則。教師要培養(yǎng)學(xué)生使用基本儀器的技能,必須注意把掌握儀器的使用方法與理解儀器原理結(jié)合起來,這樣既有利于鞏固基礎(chǔ)知識,又能幫助學(xué)生理解為什么這樣使用儀器。只有理解了儀器原理,學(xué)生使用起來才會更加自覺和主動。
(二)培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實驗過程必須掌握的技能
1.培養(yǎng)學(xué)生掌握實驗的一般原理,進(jìn)行實驗設(shè)計和實驗方法的技能。首先要求學(xué)生明確各個實驗的目的、原理或理論根據(jù),根據(jù)實驗的原理、要求對實驗進(jìn)行設(shè)計,包括用什么物理定律、公式,電學(xué)實驗用什么電路圖等。還要搞清哪些是已知量、被測量,然后選擇所需的儀器和實驗條件,進(jìn)而設(shè)計好實驗步驟,畫好記錄表格等。其次要培養(yǎng)學(xué)生正確調(diào)整和安裝儀器,正確連接電路的技能。正確的實驗,首先是安裝、調(diào)整好儀器或正確連接電路。
2.培養(yǎng)學(xué)生正確記錄實驗數(shù)據(jù),并能進(jìn)行運算和分析,以得出正確結(jié)論的能力。這是實驗成功的關(guān)鍵。教師要培養(yǎng)學(xué)生這方面的技能,要求學(xué)生集中精力,按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數(shù)據(jù)。有的實驗要求測量或操作時動作迅速,要把握時機。
3.要使學(xué)生了解誤差概念,并學(xué)會初步的誤差計算和分析。實驗后,教師要指導(dǎo)學(xué)生分析實驗誤差的原因,說明實驗的誤差主要有系統(tǒng)誤差和偶然誤差。系統(tǒng)誤差主要是由于儀器本身的缺陷,實驗原理、裝置不完善而引起的,增加測量次數(shù)固然可提高平均值的可靠程度,但是作用是有限的,只有改進(jìn)實驗方法和儀器,才能從根本上改善測量的結(jié)果,提高測量精確度。
4.指導(dǎo)學(xué)生寫一般的實驗報告。學(xué)生在實驗結(jié)束后,應(yīng)根據(jù)原始記錄和實驗時的體會,寫出實驗報告。實驗報告內(nèi)容主要有:實驗名稱、目的、器材、原理、方法和步驟、實驗數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計算和處理、實驗結(jié)論和誤差分析等。
5.引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣,包括愛護(hù)儀器,遵守安全操作規(guī)則和尊重實驗事實的習(xí)慣等。教師要經(jīng)常對學(xué)生進(jìn)行良好實驗習(xí)慣的教育,以免損壞儀器和發(fā)生實驗事故等。
二、培養(yǎng)學(xué)生實驗技能的途徑
(一)實驗課是培養(yǎng)學(xué)生實驗技能的基本途徑
認(rèn)真上好實驗課,既能幫助學(xué)生牢固地掌握電子知識,又能培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能,是訓(xùn)練和提高學(xué)生的實驗技能的基本途徑。
(二)盡可能將演示實驗改為分組實驗
實驗課包括演示實驗和分組實驗。演示實驗是教師使用儀器,進(jìn)行實驗操作典范,教給學(xué)生正確的實驗方法。在分組實驗中,學(xué)生的活動是多方面的,既有思維,又有操作,這就要求教師發(fā)揮主導(dǎo)作用。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,養(yǎng)成良好的實驗方法、實驗修養(yǎng)。隨著實驗技能的不斷提高,學(xué)生能逐步培養(yǎng)自己設(shè)計實驗、獨立實驗的能力。
(三)將驗證性實驗改為探討性實驗
先讓學(xué)生研究、探索物理量之間的關(guān)系,而后總結(jié)出物理規(guī)律。如驗證三極管的放大作用。教師可首先讓學(xué)生討論三極管的電路原理,然后畫個簡單的電路圖,再找電路器件實驗。學(xué)生經(jīng)過深思熟慮做實驗,能加深理解,從而收到事半功倍的效果。
(四)開辟第二課堂
第二課堂既可完善、豐富、深化課堂知識,又可培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能。主要形式有:1.指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外實驗;2.組織參觀活動;3.舉行操作實驗競賽;4.組織課外興趣小組;5.舉辦電子科技晚會等。
實驗教學(xué)是高等教育的重要組成部分。隨著新技術(shù)的發(fā)展，對實驗教學(xué)也提出了更高的要求，如何在實驗中提高學(xué)生的工程意識、實踐能力、創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)成為高校實驗教學(xué)中不可忽視的大問題。為此各高校紛紛對傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革，創(chuàng)建新體系以適應(yīng)新形勢的需要。其中開設(shè)綜合性、設(shè)計性和研究性實驗已成為大學(xué)本科實驗教學(xué)改革的重要內(nèi)容［1-4］。伴隨著改革的進(jìn)行，給學(xué)生開發(fā)出新穎的、難度適中的、適于教學(xué)需要的實驗項目成為當(dāng)務(wù)之急。
1現(xiàn)代電子技術(shù)實驗體系
作為國家級精品課程，我校的“電子線路設(shè)計與測試”實驗課程較早提出了三開放、三層次教學(xué)模式的現(xiàn)代新型實驗教學(xué)體系。所謂“三開放”的教學(xué)模式，即:①時間開放:除規(guī)定的上課時間，學(xué)生還可以通過上網(wǎng)預(yù)約時間到實驗室進(jìn)行實驗，實驗儀器1人1組。②內(nèi)容開放:學(xué)生完成基本的實驗后，可以擴展實驗內(nèi)容。③元器件開放:開課前將與實驗相關(guān)的所有元器件發(fā)給學(xué)生，由學(xué)生保管。這樣既給學(xué)生提供了更靈活的設(shè)計空間，同時也促進(jìn)了課內(nèi)外教學(xué)的有機結(jié)合。“三層次”是基礎(chǔ)性實驗、綜合設(shè)計性實驗和設(shè)計研究性實驗。基礎(chǔ)性實驗是指包含模擬電路、數(shù)字電路課程基礎(chǔ)知識的驗證性實驗，并引入計算機輔助設(shè)計軟件，對其中某些典型實驗進(jìn)行仿真，要求學(xué)生比較硬件實驗與仿真結(jié)果。其目的是使學(xué)生把實驗過程中的感性認(rèn)識同書本知識緊密聯(lián)系起來，以獲得比較完全的知識和能力［5］。但是，基礎(chǔ)驗證性實驗不足以調(diào)動學(xué)生實驗的積極性與主動性，難以提高學(xué)生的獨立設(shè)計能力。綜合設(shè)計性實驗是由學(xué)生自行設(shè)計、裝調(diào)電子電路，設(shè)計一個較復(fù)雜的完整的小型系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料的能力、靈活應(yīng)用知識進(jìn)行設(shè)計的能力以及分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)的設(shè)計研究性實驗打下基礎(chǔ)。設(shè)計研究性實驗則是打破多門課程界線，進(jìn)行綜合性、研究性課題設(shè)計，如電子系統(tǒng)的設(shè)計，CPLD/FPGA的數(shù)字應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，電子系統(tǒng)自動化設(shè)計與仿真等等。長期實踐表明，新實驗教學(xué)體系充分激發(fā)了學(xué)生的潛能，真正做到了因材施教，學(xué)生的綜合能力在實驗完成的過程中得到了很好的鍛煉。而這其中設(shè)計性實驗的開展起到了至關(guān)重要的作用，它使學(xué)生由被動實驗變?yōu)橹鲃訉嶒?，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新意識，增強了他們的自信心和成就感，使學(xué)生的實踐能力和綜合素質(zhì)都得到了極大的提高［6-9］。而開發(fā)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計性實驗項目是學(xué)生順利完成設(shè)計性實驗的關(guān)鍵。
2設(shè)計性實驗項目的開發(fā)設(shè)計
設(shè)計性實驗項目必須具有一定的綜合性、探索性，它要求學(xué)生自行設(shè)計實驗方案、探索實驗條件，著重培養(yǎng)學(xué)生獨立解決實際問題的能力以及創(chuàng)新能力。這些項目要考慮到在現(xiàn)有實驗室資源條件下，既不能超出學(xué)生的知識水平與操作技能，也不能讓學(xué)生完全照搬已有的成果，同時又要由淺入深，循序漸進(jìn)，對相關(guān)課程知識能夠進(jìn)行適度拓寬、提高和綜合應(yīng)用，另外還要盡量面向?qū)嶋H，讓學(xué)生拿到題目后有真實感，實現(xiàn)的過程中有自信心，完成后有成就感，使設(shè)計性實驗真正起到培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題和鍛煉系統(tǒng)設(shè)計能力的作用［10-12］。下面以簡易脈搏測試儀為例，介紹在電子線路設(shè)計實驗課程中，針對不同學(xué)生，如何圍繞一個實驗主題，通過運用多種技術(shù)，實現(xiàn)一個小型而完整的電子系統(tǒng)的實驗教學(xué)模式。該項目與生活聯(lián)系緊密，學(xué)生可依照實驗設(shè)定的框架，既有可參考的原型，又能自主添加新功能和嘗試新方法，能增強對實驗的信心和興趣。同時不同層次的學(xué)生都可找到各自的切入點和深入的方向，其解決實際問題的能力和創(chuàng)新意識無疑將得到鍛煉。
2．1設(shè)計方案本系統(tǒng)的基本要求是對人體脈搏進(jìn)行實時采集并顯示其測試結(jié)果(包括脈搏波形、規(guī)定時間內(nèi)脈搏次數(shù)等)。脈搏測試儀系統(tǒng)框圖如圖1所示。整個系統(tǒng)包括傳感器、信號調(diào)理電路和計數(shù)顯示電路3大單元電路。人體脈搏跳動狀況首先通過傳感器轉(zhuǎn)化為電信號，而轉(zhuǎn)換的電信號由于值很小且含有其他雜波信號，則還需要進(jìn)行必要的調(diào)理。信號調(diào)理電路包括放大、濾波、整形等部分。即先將原信號進(jìn)行同相放大，再根據(jù)人體脈搏信號頻率較低的特點，采用低通濾波器濾除高頻雜散干擾，最后經(jīng)整形電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖以驅(qū)動計數(shù)器。通過對該數(shù)字脈沖的計數(shù)、譯碼，最終將脈搏跳動次數(shù)在數(shù)碼管上顯示出來。其中每個單元電路的設(shè)計又都有多種設(shè)計方案。下面從傳感器開始，對每一單元電路的設(shè)計方法和所涉及到的知識點逐一進(jìn)行介紹。
2．2單元電路設(shè)計
2．2．1傳感器雖然可選擇的傳感器種類很多，但根據(jù)學(xué)生通常實驗條件，最好采用2種經(jīng)濟型傳感器:壓電式振動傳感器和紅外脈搏傳感器。建議對光電專業(yè)的學(xué)生選擇采用紅外脈搏傳感器，這樣能使他們盡早接觸到一些專業(yè)知識。由壓電陶瓷片制成的壓電式振動傳感器所示。它兩面鍍銅作為電極，不需要電源。當(dāng)傳感器放置在脈搏跳動較明顯的部位時，脈搏振動信號使壓電陶瓷片產(chǎn)生微小形變，內(nèi)部發(fā)生極化，2個表面上便產(chǎn)生符號相反的電荷。通過測量電極上變化的電信號就可以了解脈搏跳動的情況。其輸出波形如（圖略）所示。由紅外發(fā)射接收管制作的紅外光脈搏傳感器，則是根據(jù)血液中血紅素的變化來進(jìn)行脈搏的測量。血紅素是血液中對紅外光的主要吸收體。心臟收縮時，血液中血紅素含量增加，紅外光的衰減變大;心臟舒張時，血液中紅外光的衰減量明顯減少。所以當(dāng)恒定波長的光照射到人體組織上時，通過人體組織吸收，反射衰減后測量的光強度，從一定程度上反映了被照射部位的特性。
2．2．2信號調(diào)理電路為了能夠更好地對所測得脈搏信號進(jìn)行分析處理并抑制雜散波形，需要對傳感器測得的信號進(jìn)行放大和濾波。放大和濾波在模擬電子技術(shù)教材中有很多例子，也是模擬電子技術(shù)的重要知識點。其中放大部分可以采用集成運算放大器，也可以采用多級三極管放大電路實現(xiàn);而濾波部分根據(jù)不同的性能指標(biāo)也有多種不同的電路組成形式。這里我們選用TI的高性能LinCMOS精密運放TLV2262來完成。該運放具有極低的噪聲和極低的輸入失調(diào)電流，且功耗低，最大電流僅為500μA。利用該器件可以實現(xiàn)高精度、低功耗的設(shè)計。使用TLV2262設(shè)計的放大器和濾波器電路如圖6所示。該電路由兩部分組成:第一部分為同相放大電路，其放大倍數(shù)為:（公式略）放大后的信號通過一個低通濾波環(huán)節(jié)，以濾除50Hz工頻干擾和其余雜散信號。為了使過渡帶較為陡峭，并且考慮到人體脈搏信號能量主要集中在17Hz左右，通帶內(nèi)起伏對信號影響不大，所以選擇二階低通濾波器。建議在此配合使用PSpice軟件對設(shè)計的低通濾波器電路進(jìn)行仿真，以選擇最佳參數(shù)。放大和濾波后的信號還需進(jìn)行波形變換，以產(chǎn)生用于驅(qū)動計數(shù)器的脈沖信號。波形變換電路是數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的一個重要知識點，可以采用的方法也很多，如施密特觸發(fā)電路或與非門等都可實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。這里我們采用由NE555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)電路來實現(xiàn)。其電路圖如圖7所示，波形變換結(jié)果（圖略）所示。中上面波形為經(jīng)過調(diào)理后的傳感器信號，下面波形為施密特觸發(fā)器輸出波形，可見其完全滿足要求。
2．2．3顯示電路顯示電路部分的計數(shù)器要完成60s內(nèi)脈搏跳動次數(shù)的計數(shù)和數(shù)碼管顯示，可采用基本數(shù)字集成器件構(gòu)成。其組成框圖如（圖略）。秒脈沖發(fā)生器可采用由NE555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器實現(xiàn)，通過調(diào)整電路中的電容與電阻值來調(diào)整時間精度?？紤]到60s的脈搏次數(shù)在40～150之間，則脈搏計數(shù)器可采用2個10進(jìn)制計數(shù)器和1個觸發(fā)器組成，計數(shù)器的最高位由觸發(fā)器控制，只顯示1或者0，則能顯示的最大脈搏計數(shù)值為199，已滿足系統(tǒng)要求。當(dāng)60s計滿后，計數(shù)器停止計數(shù)并保持最近1次的計數(shù)值，直到重新開始計時。用2個按鍵分別控制脈搏次數(shù)計數(shù)器和60s計數(shù)器的清零。各芯片特及使用方法在教材中都有詳細(xì)介紹，這里限于篇幅，不再繪出其具體電路。建議這里可結(jié)合PLD設(shè)計軟件，如Altera公司的QuartusⅡ進(jìn)行電路的設(shè)計仿真。
3項目擴展
一、準(zhǔn)確理解萃取與分液操作要點
例1.某興趣小組利用海帶為原料制取了少量碘水?，F(xiàn)用四氯化碳從碘水中萃取碘，并用分液漏斗分離兩種溶液。其操作可分為如下幾步：
A.把分液漏斗放正，將盛有溶液的分離漏斗放在鐵架臺的鐵圈中；
B.把50mL碘水和15mL四氯化碳加入分液漏斗中，并蓋好玻璃塞；
C.檢查分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液；
D.倒轉(zhuǎn)漏斗用力振蕩，并不時旋開活塞放氣，最后關(guān)閉活塞。
E.旋開活塞，用燒杯接收溶液；
F.從分液漏斗上口倒出上層水溶液；
G.打開漏斗上口的玻璃塞或使塞上的凹槽或小孔對準(zhǔn)漏斗口上的小孔；
H.靜置，分層。
就此實驗，完成下列填空：
（1）正確操作步驟的順序是：（用編號字母填寫）
AG EF
（2）上述（E）步驟操作中應(yīng)注意： ，（G）步驟操作的目的是： 。
（3）能選用CCl4從碘水中萃取碘的理由是： ；不選用酒精的原因是 。
簡析：試題重在考查萃取和分液操作順序、目的、注意事項和萃取劑的選擇原則，強化了相應(yīng)操作的規(guī)范性。①將要萃取的溶液和萃取溶劑依次從上口倒入分液漏斗，其量不能超過漏斗容積的，塞好塞子進(jìn)行振蕩；②振蕩時右手捏住漏斗上口的頸部，并用食指壓緊塞子，以左手握住旋塞，同時用手指控制活塞，將漏斗倒轉(zhuǎn)過來用力振蕩；③振蕩時，須不斷放氣，以減小分液漏斗內(nèi)壓強；④分液時須將分液漏斗上的玻璃塞打開，或使玻璃塞上的凹槽（或小孔）對準(zhǔn)漏斗上的小孔，以便液體能夠順利流下；⑤分液時漏斗頸的下端要緊貼燒杯內(nèi)壁，下層液體從漏斗口放出，上層液體從上口倒出。步驟可提煉為：裝液振蕩靜置分液，爭取給學(xué)生留下“剪影”式記憶。
答案：（1）CBDAGHEF。（2）E步驟操作應(yīng)注意：將漏斗下端管口緊靠承接燒杯內(nèi)壁，及時關(guān)閉活塞，不讓上層液體流出；G步驟操作目的：使漏斗內(nèi)外空氣相通，以保證分液時液體能夠順利流出。（3）CCl4與H2O不互溶，且碘在CCl4中的溶解度比在水中的大得多；而酒精與水互溶，故不可用作萃取劑。
二、準(zhǔn)確理解蒸餾原理、把握裝置特點
在上例中獲得的仍不是單純的碘，怎樣從CCl4溶液中將其分離出來？
簡評：重點考查蒸餾原理與裝置特點。單質(zhì)碘沸點為184.35℃，CCl4沸點為76.8℃，溫差相差107.55℃，可以用蒸餾的方法來回收CCl4。蒸餾時用水浴加熱，以便控制溫度。
我們應(yīng)提醒學(xué)生注意：①不要忘記用石棉網(wǎng)，它可使液體受熱均勻，防止具支燒瓶受熱不均而炸裂。②不要忘用碎瓷片（只要溫度超過了液體的沸點，都要用碎瓷片防止暴沸）。③溫度計的水銀球與具支蒸餾燒瓶支管口持平，測量餾出蒸汽的溫度，而不能插入液體中，測量液體的溫度。④冷凝器中水的流向是下口進(jìn)，上口出，這樣做可以防止因水流不勻（或水流中出現(xiàn)氣泡）而使冷凝管炸裂，且下進(jìn)上出能使冷凝管中始終充滿液體，冷凝充分。
答案：（1）①缺石棉網(wǎng)；②溫度計插到了液體中；③冷凝管進(jìn)出水的方向顛倒。（2）使蒸餾燒瓶受熱均勻、控制加熱溫度不過
蒸餾燒瓶。
練習(xí)：向碘的四氯化碳溶液中加入Na2SO3稀溶液，將I2還原，以回收四氯化碳。某學(xué)生設(shè)計了回收四氯化碳的操作步驟：
a.將碘的四氯化碳溶液置于分液漏斗中；
b.加入適量Na2SO3稀溶液；
c.分離出下層液體。
三、完善提取原理、形成流程圖
例3.海帶中含有豐富的碘。為了從海帶中提取碘，某探究小組設(shè)計進(jìn)行了以下實驗流程。
請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>
