实验设计原则

关键词： 实验教学 实验 物理 学生

实验设计原则（精选十篇）

实验设计原则 篇1

要想最大程度地发挥出实验的教学作用, 我凭着十来年的物理教学经验, 总结归纳出下列基本的物理实验设计原则。

一、科学性原则

物理实验要真实、客观地反映和揭示概念规律, 因此, 实验的设计应该具有科学性。教师不能为了达到教学目的人为地设计有悖于科学性的实验。欺骗的行为一旦被揭穿, 对培养学生健康的人生态度会产生极大的负面效应。因此, 物理实验教学必须遵循科学性原则。

二、简单性原则

无论是探索某个现象, 还是验证某个规律, 实验的目的应尽可能明确, 器材方法应尽可能简单。在实验器材上使实验简洁, 通常有两种方式:采用现代设备或是利用日常用品做实验, 尤其是变废为宝。如用损坏的卡口白炽灯炮, 去掉玻璃炮, 在两根粗金属丝上加上锡箔, 稍加改造, 便可制成验电器。

三、直观性原则

物理实验的特点就是让全体学生对具体的物理现象与实验过程用感官直接观察和感受, 所以要尽可能地增大实验的可见度和可信度, 以便提高物理实验的直观性。

1. 增大可见度

在物理实验中, 要想增大物理实验的可见度。首先实验应该克服空间条件制约。有些物理实验容易在水平面上完成, 却不利于学生的观察, 如果对实验进行“化水平面为竖直面”的处理, 就可以增大实验的可见度。例如磁感线的演示, 先将适量的铁屑均匀地撒在玻璃板上, 并置于磁铁上, 通过连续轻微地敲击玻璃板, 使铁屑在磁场中逐渐有序排列。这样实验虽然完成了, 但只能进行平面展示。如果事先准备好了一张大小合适的稍厚的白纸, 在一面上涂抹上胶水, 利用白纸的胶水面, 将玻璃板上铁屑粘住, 就可以进行竖直展示了。

竖直展示增大了实验的可见度, 在教学上增强了效果, 使同学们观察实验更加得清晰、直观了。

要想增大实验的可见度, 其次是要改进实验装置和方法。教材中出现的一些实验演示效果往往不尽如人意, 如果对实验装置和方法进行适当的改进, 可以克服不足, 增强演示的直观性。如在高中物理必修1“人教版”P56“问题与练习”演示玻璃瓶受力发生微小形变的实验中, 要想实验现象明显, 应该用毛细玻璃管代替细管, 且最好用蜡油子密封好瓶口, 这样现象直观明显, 达到增强可见度的效果。

2. 增大可信度

物理实验能否达到教师预期的效果, 是实验教学的关键, 只有增大实验的可信度, 才能确保实验的成功, 因此做好铺垫实验的准备知识很重要。

一般地说, 学生关于某个物理问题的准备知识越丰富, 其思维也就越活跃、越深刻。因此, 对每个物理实验, 教师都要在认真分析研究学生实际情况的基础上, 对实验做一些必要的讲解, 介绍实验所需的准备知识, 强调学生观察应注意的事项, 讲解即可以在实验前进行, 也可以配合实验同时进行。通过铺垫实验的准备知识, 促进学生对实验现象的深刻认识, 从而增大实验的可信度。

四、趣味性原则

教育心理学指出:“人的各种活动都是由一定的动机引起的, 学生的学习也是被一定的学习动机所支配, 学习兴趣是学习动机的最重要的表现形式。”设计趣味性强的物理实验, 可以极大地调动学生学习兴趣, 从而激发巨大的学习动力。趣味性实验我认为主要表现为“新、奇、趣”。

1. 新

推陈出新, 更能调动学生学习的积极性。如交流变压器实验, 如果用长导线代替“可拆交流演示变压器”的副线圈, 随着绕线在铁心上的线圈匝数增多, 可以观察到小灯炮从不亮到亮的逐渐变化过程。这样的演示让学生耳目一新, 从而更深刻地感受到“神奇”实验的过程, 体会到探究的乐趣。

2. 奇

出奇制胜, 更能引起学生的好奇心, 激发出探究欲望。如在“探究动量定理”知识时设计瓦碎蛋全的实验, 用锤子砸瓦碎了而鸡蛋完好无损, 学生们感到不可思议, 在学生积极思维的基础上, 教师适当地启发、引导, 很自然地过渡到动量定理内容的知识。

3. 趣

“兴趣是最好的老师”, 轻松的学习氛围往往学习效率更高。如学习摩擦力内容时的“魔术球”的演示:将一个实心的小球, 中间挖一个弯曲的小通道, 用细绳穿过小孔, 通过手拉两端细线的松紧程度, 就可以控制小球的下滑的快慢及随意的停止。这样的实验很容易吸引学生的注意力, 揭密的过程就是压力大小与摩擦力大小关系的学习过程。

五、安全性原则

安全性是任何工作的前提, 在物理实验设计中, 教师及学生规范地操作是实验安全性的重要保障。特别是电学实验我们更加应该注意安全性原则, 一定要规范地操作, 否则发生事故后悔莫及。

QS认证实验室设计原则 篇2

== 实验室的整体设计是否合理、科学，对提高实验室的工作效率、保障检验质量、降低样品交叉污染概率及提高环境质量等都有特别重要的意义。我们在参考大量的国内外先进的实验室设计理念的基础上，根据多年的经验，总结了一套实验室整体设计的原则。

1、安全原则：实验室的选址应合理，如选灰尘少、震动小的地方。房屋结构应考虑防震、防尘、防潮，且隔热良好，光线充足，各个工作室的布局原则是限制样品的流动区域，缩短样品流动行程，尽量减少物（样品）流和人流线路交叉。

2、率原则：设备、功能区分布力求符合微生物检验工作流程，尽量减少人员流动行程，提高整个运作效率。

3、效益原则：家具排布、房间分隔充分利用空间，适当预留未来发展空间，提高基础设施利用率。

4、环保原则：通过相关排风设备、废弃物处理／回收设备等净化实验室空气环境，减少对外界环境的污染。

高中化学探究性实验设计原则 篇3

关键词：高中化学 探究性实验 实验教学 设计原则

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2012）12（c）-0125-01

探究性实验是一种以学生为主体，以自主式探究为核心的实验活动。它能调动学生的积极性，促使学生去发现问题、解决问题，使学生亲历科学探究的过程，强化科学探究的意识，培养科学探究的能力。探究性实验的成效，在很大程度上取决于探究性实验的设计。一堂成功的实验探究课，实验设计是关键。本文就高中化学探究性实验设计原则谈一些看法。

1 目的性原则

探究性实验的设计要有明确的目的性，要依据课程标准的要求，要服务于教学目标和教学内容，创设情境，引出需要探究的问题，而不能盲目的、漫无目的的探究，哗众取宠，甚至偏离教学目标。

例如：探究性实验设计“氧化铜在氯酸钾受热分解制氧气过程中的作用”。学生应通过分析提出假设：氧化铜在实验过程中起催化作用，然后设计两个实验步骤验证自己的假设：

步骤一：取三支试管，第一支试管中加入氯酸钾固体，第二支试管中加入氧化铜固体，第三支试管中加入氯酸钾固体和m1 g氧化铜固体的混合物。然后同时加热三支试管，观察是否放出气体及放出气体的快慢。

步骤二：将第三支试管的反应残留物中的氧化铜分离提纯，称量质量为m2 g，比较m1和m2的大小。

学生经过实验验证，假设是正确的，于是得出结论：氧化铜在氯酸钾受热分解制取氧气过程中起催化作用。通过这个实验设计，达到的教学目标是：使学生理解催化剂的概念；掌握加热、溶解、过滤、洗涤沉淀、称量等实验基本操作技能；训练学生设计对照实验的能力，同时也培养学生的科学探究能力。

2 科学性原则

探究性实验是一种科学探究活动，该活动要受科学方法论的指导。探究的过程应该是科学的，严密的。探究过程中提出的种种假设，只有经过科学的实验验证和严密的逻辑推理，才能成为最后的结论。没有经过论证的假设是不能成为结论的，否则容易得出谬论。

例如：“盐类的水解探究实验”中，用pH试纸检测醋酸钠溶液和碳酸钠溶液的pH，发现两种溶液都显碱性，于是有一部分同学提出的假设是：“钠盐水解使其溶液显碱性”。这时，老师要指导学生进行更多的实验，检验假设的正确性。在检测氯化钠、硫酸钠、碳酸钾、氯化钾等溶液的pH后，学生便知道原先的假设是错误的，经过对比分析，能够得出新的假设：“强碱弱酸盐水解使其溶液显碱性”。再次经过实验验证，新的假设是正确的。最后学生经过交流，对实验结论做出理论解释。

3 开放性原则

探究性实验的活动主体是学生，同一教学班不同学生之间存在差异。学生的知识基础不同、技能水平不同、认知能力不同、思维深度不同。所以，我们设计探究性实验时，要考虑实验的开放性，不要轻易的去肯定或否定学生的想法，要为尽可能多的学生提供探究机会，让学生自主探究，老师在一旁适当的给予指导，最终通过学生的交流与评价得出结论。

例如：笔者在进行“氯气的实验室制法”教学时，以“84消毒液与洁厕灵混合产生氯气”创设情境，激发学生对氯气的实验室制法的探究欲望。学生通过分析提出假设：用氧化剂将含有-1价氯的物质氧化可以得到氯气。学生在设计实验时选择的氧化剂有高锰酸钾、二氧化锰、氯酸钾、漂白粉等；含有-1价氯的物质有盐酸、氯化钠、氯化钾等。于是，笔者让学生分组分别进行实验探究，观察哪些物质可以相互反应产生氯气。实验结束后，学生相互交流评价，指出各种方法的优点、缺点，最终，选择用二氧化锰和浓盐酸为原料加热制取氯气。

4 发展性原则

高中化学实验中能进行的探究活动是以学生的认知结构为基础的，是在学生原有知识基础上进行发展的。探究性实验的发展性原则要求教师在指导学生进行探究性实验设计过程中，既要符合学生的认知结构，又能促进学生的思维能力和创新能力的发展，要由易到难、循序渐进，不能脱离学生的基础去搭建空中楼阁。

例如：探究性实验“果粒橙中Vc含量的测定”，这个实验要用到的氧化还原滴定方法，是在学生已经理解酸碱中和滴定的原理、掌握酸碱中和滴定的操作基础上进行的，是对酸碱中和滴定的迁移和发展。实验中应引导学生思考氧化还原滴定的原理、操作、指示剂选择、滴定终点判断等问题，以便突破教学难点，使学生最终掌握氧化还原滴定的方法。

5 最小成本原则

探究性实验与传统实验相比，耗费较大。在实验过程中应多使用仿制教具、代用品，要减小药品的用量，使化学实验微型化。

探究性实验耗时多，教师一定要清楚：哪些问题可以探究？哪些问题值得探究？一节课没有必要从头探到尾，精选一两个探究点即可，只要探究得深入，探究得到位，就能达到目的。

探究性实验过程中要尽量避免对环境造成污染，要使环境成本最小化。实验设计要“封闭化、绿色化”；实验的尾气、废液、固体废物要回收利用；不能回收的要进行无害化处理。

高中生物实验设计的基本原则和步骤 篇4

一、实验设计的基本原则

1.科学性原则。所谓科学性原则,是指实验的原理要符合科学原理,实验结果的预期要有科学依据,实验的各个环节不能偏离生物基本知识和基本原理。

2.单一变量原则。所谓单一变量原则,是指控制其他因素不变,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要处理的实验因素外,其他实验条件要求做到前后一致。一般来说,应该做到以下几点:一是所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面要尽量相同或大致相同;二是所用实验器具(试管、烧杯、培养皿、广口瓶等器具)的大小型号要完全一样;三是所用实验试剂的成分、浓度、体积要相同,尤其要注意体积上等量的原则;四是所用处理方法要相同。

3.对照性原则。对照是实验控制的手段之一,目的是消除无关变量对实验结果的影响。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。

二、实验设计的基本步骤

实验设计的基本步骤包括:了解题目要求、明确实验目的、分析实验原理、确定实验思路、设计实验步骤、分析实验结果。

1.了解题目要求。首先要明确题意,只有明确题意才能方向明确,少走弯路。

2.明确实验目的。实验目的是确定实验原理和设计实验方案的依据,而对于实验设计来说,实验目的是题干中必须明确的条件,否则整个实验设计就无从谈起。因此在实验设计前,一定要认真审题,准确把握实验目的。

3.分析实验原理,确定实验思路。一个结论可通过许多不同的实验来验证,但究竟应该选用何种设计方案,则要根据题目的具体要求来确定。所以在把握实验目的之后,要弄清题目的设计要求,之后在此基础上确定实验思路。

4.设计实验步骤。实验步骤是实验设计的核心,在解答实验设计题目中,对于实验能力的考查主要是通过实验设计的步骤来体现的。最好的实验设计思路也要通过具体的实验步骤来体现。要合理设计好实验步骤,一方面需要学生掌握一定的实验理论知识,明确实验设计应遵循的原则;另一方面要有一定的实验技能。

5.分析实验结果。实验是手段,结果才是目的。因此,一定要对实验结果进行讨论、分析。

三、实验设计过程中要注意的几个问题

1.步骤设计一般不宜连续描述,往往需要分段叙述,并加以编号。在分段叙述的过程中,要掌握一定的技巧,一般情况我们分三步进行:

第一步,一般是对实验进行分组;

第二步,一般是对实验对象进行处理;

第三步,观察、记录数据、现象等。

如果在题目中没有给出实验步骤,我们可以按照以上的方法设计实验。如果题目中已经规定步骤,那我们可以灵活处理。具体做法是压缩步骤或分解步骤,如把二、三步压缩为一步,或分为两步,要视题目的具体情况而定。

2.要注意分组以后的表述,前后一致,否则会导致实验设计过程中表述上的混乱。

3.实验材料和用具要充分利用。除题目特殊要求外,不要随便添加实验材料和用具。题目如果没有明确提出要选用的话,题目中给出的试验材料和用具要尽量用完。

4.语言表述要科学、准确和规范,尽量用学科术语。

5.实验结果的预测、解释及相关实验结论。实验设计的最后往往还需要预测实验结果,在结果预测上要全面、准确。首先要注意实验是验证性还是探究性,如果是验证性,假设既定,那么结果的预测应该是与实验的假设相一致的,也就是用肯定的语言写出假设;如果是探究性的,那么就需要对实验的结果进行讨论,对于讨论要充分考虑各种情况的可能性。

实验室三不原则是什么 篇5

化学实验原则

1、实验前一定要做好预习和实验准备工作，检查实验所需的药品、仪器是否齐全。

2、实验时要集中思想，认真操作，仔细观察，积极思考，如实、详细地做好记录。

3、实验中必须保持肃静，不得大声喧哗，随意走动。

4、爱护国家财物，正确使用仪器和实验室设备，注意节约水和电仪器如有损坏，必须及时登记。使用精密仪器时，必须严格按照操作规程进行操作，细心谨慎，避免损坏仪器。

5、实验后应将所用仪器洗净并整齐地放置在实验台上。实验台和试剂架必须保持干净，一定要关好电闸、水龙头、燃气开关。

探讨中职学校实验实训的管理原则 篇6

关键词：实验实训室管理；责任心；规则

中图分类号：G718 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）20-012-01

随着中等职业学校办学规模的不断发展和壮大，各级政府和中职院校对实验实训设备的资金投入越来越多，使各职业院校实验实训设备的数量明显增多。实验实训管理中心要以“加强建设、规范管理、提高质量”为工作思路，加强实验实训基地建设，坚持制度建设与规范管理相结合，目标考核与过程管理相结合，强化实践教学，提高学生实践能力，加强实践教学质量监控与评价，完善实践教学质量保障体系，努力把实践教学质量提高到新水平。

一、责任心原则

在生活工作上我们做每件事都应有高度的责任心，只有这样，才能有机会把事情做好。在管理实验实训室也是如此，做到经常学习思考，思考究竟用什么方法才能更有效、更直接地管理好，这样方法不行，换另一种方法，要不断地尝试创新新手段、新方法。日积月累，自不然你就会找到属于自己一套较为完善、较为有效的管理方法。如果你抱着爱管不管、爱理不理的态度，学生上课纪律不管，任由学生乱动乱搞，损坏的不及时修复更换，那么实验实训室很快就瘫痪了，那就更不用说给学生提供什么好的实验实训场地了。高度的责任心，就是把实验实训室当成自己的家来管理。

二、分类原则

任何物品如果没有分类，就会乱七八糟，工作效率就会大打折扣。有时能用的设备、工量具、仪器、元件等很可能无形中扔到垃圾堆，造成不必要的浪费。而且，在实验实训过程中，如果没有分好类别，有时还会把损坏的东西发给学生用，等发现后再去更换处理的话，那将会大大降低工作效率。做好物品科学的分类，还可以提前了解哪些物品够用、哪些不够用、哪些好、哪些坏。要及时维修、补齐物品，提前做好学生下节课实验实训材料的准备，这样就不至于上课时处于被动的状态。

三、分组管理原则

分组管理原则是在上课过程中，按照班级的人数预先分为几个组来进行学生考勤、纪律、材料发放和回收的工作原则。例如：以一个班级70人来计算，上课前我会预先分好7组，每组十人，一个组长（一般是班干部），交代好7个组长所要完成的工作，所有工量具、仪器、元件均由组长负责发放、回收。实训完毕，遇到丢失、损坏的物品作好记录，该赔的赔，该修就修，做到责任到人。

四、维护和保养原则

大家都清楚，一间实验实训室无论你用多么先进的管理方法，都难免有损坏、丢失的情况出现，更何况我们有时面对一些基础差、素质低、无心向学的学生，这时实验实训设备就会出现人为损坏和自然损坏的情况。此时，对实验实训室的及时维修、保养、清点工作就显得尤为重要了。

我一向采取的方法是培养一些勤奋好学、“手脚干净”的学生作为实验实训室维护第二责任人，挑这些学生事要讲究方法的：

1、对专业感兴趣；

2、没有外出上网的习惯；

3、在班上没有担任主要职务；

4、喜欢动手实操。

这学期，我选择的两名学生是来自制冷121班的郑海成和罗家信同学，每天下午放学后，这两名学生都会准时来到实验室，然后我把当天的任务交代清楚，让他们尽量按要求完成。此外，还把第二天上课要用的实验实训设备整理分类好，这样学生一来上课，便能很快进入实操状态，达到最佳的实训效果。

五、期末盘点原则

众所周知，一学期下来，完好的、损坏的、易耗的、丢失的，哪些该修、哪些该换、哪些该买、哪些该清理的实训物品，心中都要有一个较清晰的数据。唯有这样，才能做到省心、省力、省财，及时做好第二学期的实训计划，该修就修，该换就换，该买就买，该扔就扔。

六、学生务必遵守的规则

1、不迟到，更不用说旷课、早退，有事请假。（不要喜欢来就来，不来就不来。）

2、带齐五样东西：书、笔、笔记本、作业本、草稿纸。

3、尽量保持室内的清洁。（允许吃东西，不允许带进实验实训室吃。）

4、绝对不允许在实验实训室内所有的地方乱写乱画。（如：实验台、绝缘垫、窗帘、墙面、设备、仪器、元器件等。）

5、爱物如爱己，绝对不允许出现小偷小摸、贪小便宜现象。

6、允许带手机，不允许上课期间玩手机、听歌、上Q、玩游戏等，并且在上课时，手机须处于关机或是振动状态，上课中途如有事，下课回复。

7、实操时，尽量保持安静，允许前后几台实验桌的同学互相研究，但不能做过大的窜动现象；如果借别人工量具、仪器、元件等物品的同学，下课前及时归还给同学；下课前五分钟，自己要负责清理好本实验台，整理好桌面的仪器。

8、不允许在实验实训室内睡觉。

9、进实验室前穿好工衣，注意安全。

10、谨记八个字“遵守规定，学好技能”。

善待实验动物的伦理学原则浅析 篇7

关键词：善待实验动物,伦理原则

引言

实验动物和动物实验在生物医学和预防医学发展中做出了重要贡献, 可以说, 没有实验动物和动物实验, 就没有今天的实验医学和预防医学。人们在利用实验动物进行科学实验, 避免人类自身受到痛苦或伤害, 获得了科学研究或测试数据的同时, 实验动物却不可避免地受到了生理或心理的伤害, 甚至死亡。据统计, 全球现在每年大约有两千万只动物被当作实验对象, 其中四分之三被用作医学目的, 其中大约有八百万只动物被用在了那些使其遭受痛苦的实验当中。那么, 这样的动物实验是否具有伦理学上的合理性?实验动物是否应该得到伦理学的关怀或善待?这些问题, 一直是哲学家们和生物医学工作者思考和争论的焦点。

古希腊哲学家亚里斯多德 (Aristotle) 认为人区别于动物在于人有理性。“理性能力差者”为“理性能力强者”服务。动物的存在就是为人类服务的。法国哲学家勒内·笛卡尔 (Rene Descartes) 也认为, 非人类动物没有思维, 只具有物质的属性, 是一种“自然的机器”。由此说来, 动物是没有权利的。理由很简单, “天地之性, 人为贵”。德国哲学家努尔·康德 (Immanuel Kant) 认为, 人本身就是目的, 动物就是间接达到人的目的的手段。他的仁慈论又认为, 人们之所以倡导对动物的仁慈情感, 是因为这有助于培养人与人的仁慈情感。

英国的功利主义创始人杰里米·边沁 (J e r e m y Bentham) 认为, 感受痛苦和快乐的能力是动物享有权利的充分条件。动物实验为人类谋得的利益超过了它们对动物造成的伤害 (Paton, William. (1984) .Man and Mouse:Animals in Medical Research.Oxford:Oxford University Press) 。人道主义者沙特 (Henry S.Salt) 于1891年出版其著名的《动物权利与社会进步的关系》一书, 认为人类有自由与生存的权利, 动物也应该有。英国伦理学家彼得·辛格 (Peter Singer) 从边沁的理论出发, 提出了动物解放论。他于1973年发表的《动物的解放》 (Animal Liberation) 一书, 已被奉为动物权利运动者发对动物实验的“圣经”。美国生命中心主义论者泰勒 (Paul W.Taylor) 反对将所有生物分为有价值的与没有价值的、高等的与低等的。泰勒认为, 所有生物都是道德的主体, 无论哪一物种都应获得平等的道德关怀。

支持哲学家提出动物拥有权利的观点, 有这样几种理由:一是神学认为, 人和动物都是上帝创造的。既然是被上帝一起创造的, 那么人和动物本身就都有存在的价值。在伊甸园的时候, 人是不吃动物的, 人和动物是平等的。二是进化论认为, 人是由动物进化来的, 人和动物是近亲, 人应该平等地对待动物。三是认为动物也有感觉, 能感受疼痛。动物是否具有权利不在于它们能否推理, 也不是它们能否说话, 而在于它们能够感受痛苦。

纵观哲学史上关于动物道德地位的讨论过程, 从动物权利之争到动物福利的提出与维护, 最终都统一到了应该善待动物的思想, 只不过是善待的目的、方式和程度不同罢了。今天对于实验动物而言, 我们又如何善待呢?善待实验动物应该遵循怎样的伦理学原则呢?下面是笔者分析有关资料, 总结归纳出的几个方面的伦理学原则。

一、动物基本福利原则——“五种自由”原则

动物福利通常被定义为一种康乐状态, 在此状态下, 动物的基本需要得到满足, 而痛苦被减至最小。从动物饲养基本规律出发, 根据动物的基本需要, 上世纪70年代, 英国布兰贝尔委员会提出了农场动物基本享有“五种自由”的权利, 即: (1) 享有不受饥渴的自由。 (2) 享有生活舒适的自由。 (3) 享有不受痛苦、伤害和疾病折磨的自由。 (4) 享有表达行为天性的自由。 (5) 享有无恐惧和悲伤的自由。这五种自由, 后来被广泛称为动物五项基本福利原则, 理所当然也应该成为善待实验动物应该遵循的基本原则。

二、动物实验的“3R”原则

既然认为动物是有权利和道德地位的, 那么, 作为权利的主体, 动物就应该拥有它们所应该拥有的权利。基于这样的伦理学理念, 1959年, W.M.S.Russell和R.L.Burch在研究有关动物实验人道主义技术的基础上出版了《人道主义试验技术原理》 (The Principles of Humane Experimental Technique) 一书, 第一次全面系统地提出了“3R”原则, 即Reduction (减少) 、Replacement (替代) 和Refinement (优化) 。Reduction (减少) 指减少使用实验动物的数量。可以采取合用动物、改进统计学设计方法、用低等动物代替高等动物、以使用高质量动物代替数量等方法来减少使用实验动物的数量。例如在处死或已死亡的动物身上进行外科手术实习, 或在病理解剖时提供器官或组织, 用大量无脊椎动物来代替一只非人灵长类。替代 (Replacement) 是指采用其他手段代替实验动物。如用离体培养器官、组织、细胞等代替实验动物, 用低等动物代替高等动物, 使用物理学或机械学系统代替实验动物等。Refinement (优化) 主要是指动物实验技术路线和手段的精细设计与选择, 使动物实验得到良好的结果并减少实验动物痛苦。如合理地及时地使用麻醉剂、镇痛剂或镇静剂, 以减少动物在实验过程中遭受的不安、不适和疼痛, 采用人类先进的临床诊疗无痛技术和遥控技术对动物施行手术和临床观察。

三、实验动物饲养管理的伦理学善待原则

为了加强实验动物福利, 国家科技部于2006年发布了《关于善待实验动物的指导性意见》, 成为我国善待实验动物具有行政指令性的文件。文件对在实验动物饲养管理过程中, 如何规范实验动物饲养与应用条件、饲养人员对实验动物的日常照料等方面做出了具体规定。

(一) 实验动物饲养与应用条件的伦理学善待原则

1. 设施环境应满足实验动物享有呼吸新鲜空气和免受疾病折磨的自由。

应按照实验动物设施环境国家标准, 建立和改善实验动物饲养与应用条件。

2. 设施空间应满足实验动物享有生活舒适的自由。

其中, 对于非人灵长类实验动物及犬、猪等实验动物, 应设有专用的运动场地, 并定时遛放。

3. 设施结构条件应满足实验动物享有表达行为天性的自由。

如笼具内宜放置供实验动物活动和嬉戏的物品, 运动场地内宜放置适于实验动物玩耍、消遣的设施或物品。

(二) 实验动物饲养过程的伦理学善待原则

1. 饲养员必须爱护实验动物, 不得戏弄或虐待实验动物。

例如在进行抓取动物等操作时, 应方法得当, 态度温和;在日常管理中, 应注意观察动物行为或状态是否异常。

2. 应满足实验动物对饮食、饮水的要求, 使之不受饥渴之苦。

给予的饲料和饮用水, 既要充足又应符合国家标准的质量要求。在实验动物妊娠期、哺乳期等特殊生理状态下, 应满足其对营养和饮食的特殊需要。限制实验动物饮食、饮水必须要有正当的理由。

3. 应给予实验动物细心的照料。

如当大型实验动物 (指猴、犬、猪等) 分娩时, 应有人现场监护, 防止意外发生。当实验动物发生疾病时, 应采取必要的适宜的疾病防疫措施。

(三) 实验动物运输的伦理学善待原则

1. 应遵守国家和地方有关法规对实验动物运输的规定, 同时符合国际运输相关规定。

2. 应遵守安全、舒适、卫生的原则, 通过最直接的途径尽快完成。

3. 应把动物放在合适的笼具里, 笼具应能防止动物逃逸或其他动物进入, 并能有效防止外部微生物侵袭和污染。

4. 运输过程中, 能保证动物自由呼吸, 必要时应提供通风设备。

5. 实验动物不应与感染性微生物、害虫及可能伤害动物的物品混装在一起运输。

6. 患有伤病或临产的怀孕动物, 不宜长途运输, 必须运输的, 应有监护和照料。

7. 运输时间较长的, 途中应为实验动物提供必要的饮食和饮用水, 避免实验动物过度饥渴。

四、实验动物使用的伦理学善待原则

在使用实验动物过程中, 善待实验动物的核心内容, 就是采取各种人道主义的措施避免、减少或减轻对实验动物造成恐惧、疼痛和痛苦。

(一) Marshall Hall原则

早在1831年, 英国生理学家Marshall Hall就对如何规范动物实验提出了著名的5条原则, 即:1.如果靠观察可以获得所必需的资料, 则不需要进行动物实验。2.如果没有明确的限定和预期的结果, 则也不需要进行动物实验。3.科学家应对前人和同代人的工作有充分的了解, 以避免不必要的重复实验。4.良好的实验应该使动物受到最小的痛苦 (可改用较低等的、反应迟钝的动物) 。5.任何实验动物均需在能提供明确结果的环境下进行, 以避免或减少重复实验。

(二) 多数伦理学家认定的原则

对如何规范动物实验, 大多数伦理学家也有一个认定的原则。这就是:

1. 实验不合法认定。任何一种动物实验都将被认为是不合乎道德, 除非实验者能够证明该实验的合理性。

2. 除非该实验的好处非常明显, 否则该实验即不合理。

3. 应尽量提高被用于实验的动物的福利, 减少动物所遭受的不必要的痛苦。

4. 活体解剖时必须给动物注射麻药。

5. 应尽量减少用于实验的动物数量。

6. 应尽量寻求动物实验的替代品。

(三) 动物实验应遵循的基本原则

科学家普遍认为, 以科学研究为目的使用实验动物时, 实验操作者应当负责任地和合乎道德地管理和使用实验动物。

1. 保证不进行没必要的动物实验, 只有在用其他替代技术尝试失败后才可使用动物进行实验。

2. 不给动物造成没必要的疼痛和死亡或不安。

3. 使用实验动物进行的任何科学研究都必须符合“3R”原则。

4. 动物实验应符合本国的法律和指导方针。

5. 实验用动物必须采用统一许可的标准进行饲养管理,

建筑设施、笼器具应舒适、安全, 同时, 要重视动物的社会性及行为需求。

此外, 对实验动物必须爱护, 不得戏弄或虐待。保定实验动物时, 应遵循“温和保定, 善良抚慰, 减少痛苦和应激反应”的原则。在对实验动物进行手术、解剖或器官移植时, 必须进行有效麻醉。术后恢复期应根据实际情况, 进行镇痛和有针对性的护理及饮食调理。处死实验动物时, 须按照人道主义原则实施安死术。处死现场, 不宜有其他动物在场。确认动物死亡后, 方可妥善处置尸体。在不影响实验结果判定的情况下, 应选择“仁慈终点”, 避免延长动物承受痛苦的时间。灵长类实验动物的使用仅限于非用灵长类动物不可的实验。除非因伤病不能治愈而备受煎熬者, 猿类灵长类动物原则上不予处死, 实验结束后单独饲养, 直至自然死亡。

参考文献

[1]吴端生, 张建.现代实验动物学技术.[M].北京:化学工业出版社, 2007年1月第一版.

在物理实验中力求贯穿的教学原则 篇8

创设实验条件, 让学生自主性学习实验操作规程和能力训练目标。例如电学实验中让学生懂得万用电表的使用, 能掌握测量电阻、电流、电压的方法, 懂得一些常用电子元件的测量方法、电子器材的操作测量, 掌握电烙铁的焊接技术, 印刷电路板的制作与加工, 化学用品的使用, 电动器具的使用和安全注意事项。

2 在物理实验中本着科学性和思想性相结合的原则

培养学生严谨的科学态度和工作方法, 深谙电路理论知识是我们的目标。强调电路原理的解读, 强化实验的各个环节有条不紊地进行, 包含各种仪器仪表的使用、电子元件的测量、电路的焊接和联接、实验数据的测量、表头面板的绘制, 需要学生的细心、耐心和恒心。在长期的实验中, 思想上会有一些波动和挫折感, 适时地进行个别引导是必要的, 总体上应进行一些科学家的成长故事的讲座, 使学生产生共响, 从而深化实验的教学过程。

3 在物理实验中注重循序渐进和因材施教的原则

要充分了解学生的认识规律和心理特点, 进行成功教学方法。在实验中会有迷茫失措的时候, 困难会时时困扰每一个学生, 发挥成功教学方法的优越性, 分阶段进行各个实验环节, 使学生在每个阶段都有成就感, 体验成功的快乐。

4 在物理实验中充分发挥学生的自主式原则

让学生自主理解控制实验条件、探索物理规律的思维方法, 强化图象处理的技能训练, 学习排除简单故障的实验方法, 比如不通电电阻测量法, 通电电压、电流测量法的应用, 认识总结实验技术。

5 实验仪器设备的准备和操作阶段 (以电学为例)

5.1 实验仪器设备准备阶段

微安计、直流电源、变阻器、变阻器、电阻、微调电阻50mm, 50mm的印制电路板、化学用剂fecl3、电动钻 (含0.8mm钻头) 、万用电表、电解槽、透明胶、电池盒、螺丝、组合工具。

5.2 实验实施操作阶段:

(1) 根据电路原理图设计绘制电路板, 把需要的电路布线结构用透明胶贴上, 放入加热的30-50度的fecl3溶液中腐蚀, 一个小时左右腐蚀完毕, 放入水槽冲洗凉干, 用0.8mm钻头在需要连接元件的地方钻孔, 用砂纸擦亮铜箔, 用电烙铁熔化焊锡均匀涂于铜箔表面, 均匀分布焊锡, 保护钢箔不被养化. (2) 、根据电路原理图焊接有关元件和连接线路, 检测电路各部分是否正常, 分为通电测试和不通电测试. (3) 调节变阻器确定四个是量程的中值电阻, 用已知电阻代替电阻变阻箱。 (4) 绘制表头面板刻度。调节变阻器的电阻分别为1、2、3、5、10、15、20、25、30、40、50等, 根据指针所在位置确定面板刻度。

5.3 调试、校对、实验完成阶段

自制小木盒, 定好微安计表头及面板印制电路板、电池盒, 对实验成品进行外观方面的设计、美化。小组之间进行比较、评测, 互相验证, 评出最佳设计奖、最佳实验方案奖、优秀论文奖等, 鼓励先进, 鞭策后进。

5.4 实验室常用设备简介:

(1) 电源。电源是能够产生和维持一定的电动势并能够提供一定电流的设备, 电源分为直流和交流两类 (1) 直流电源:也称作晶体管直流稳压电源, 这种电源稳定性好, 内阻小, 输出连续可调, 功率也较大, 使用方便。蓄电池:有铅蓄电池和铁镍电池两大类.铅蓄电池的电动势为2V, 额定电流2A, 输出电压比较稳定.铁镍电池的电动势为1.4V, 额定电流10A, 输出电压的稳定性较差, 但坚固耐用, 适用于大电流下工作, 但要经常充电, 维护较麻烦。干电池:每节干电池的电动势为1.5V, 额定电流为100mA.用旧的干电池内阻可增大到1Ω以上, 此时虽测得出电压, 却没有电流了.其在功率小, 稳定度又要求不高时是很方便的直流电源。另外, 标准电池是电动势的参考标准, 不能作为电源用.它是一种汞镉电池, 按电解液的浓度可分为饱和式和不饱和式两种.前者的电动势最稳定, 但随温度变化比后者显著得多。 (2) 交流电源:为供电电网电源, 是50周的正弦交流电, 生活中常用的220V交流电是一根相线 (俗称火线) 与地线之间的电压.若要得到220V以外的其他电压值, 可通过变压器将220V升压或降压至所需值。在使用中必须根据所需的电压, 电流 (或功率) 大小选择或设计合适的变压器, 使用电源应注意以下几点:必须注意电压的大小.一般来讲64V以下对人身是安全的, 可以直接操作, 大于64V的电压, 人体不得随便触及, 以免发生危险.常用电网电压为交流220V或380V, 必须使用绝缘工具或采取其他绝缘措施, 否则, 人体任何部位不得直接触及;直流电源正负极之间和交流电源的相线与地线之间不得短路。使用中还要注意电源的最大输出电流不得超过允许值;使用直流电源要注意正负极性, 不得接错。 (2) 电表。按读数的显示方法不同, 电表可分成数字式和偏转式两大类。在数字式电表中, 用了一套电子学线路, 将测量结果直接以多位的数字形式显示出来。偏转式电表, 也就是靠指针或光点在刻度尺上的偏转位置来读数的电表.按其工作原理可分为磁电式, 电磁式, 电动式……。普通物理实验室所用电表, 基本上都是磁电式电表.它的基本结构是:通电线圈在磁场中受到电磁力矩而偏转, 电磁力矩和电流大小成正比;与此同时, 与线圈转轴连接的游丝则产生反抗线圈偏转的力矩, 反抗力矩与线圈转过的角度成正比。因此, 当线圈通过一定的电流, 线圈转到一定角度时, 电磁力矩与游丝的反抗力矩达到平衡, 固定在线圈上的指针指示出转过的角度.该转角与电流成正比, 故磁电式电表的刻度是均匀的。其特点是灵敏度高, 但是它只能用来测量直流电或用来测量单向脉冲电流的平均值. (由于正弦交流电的平均值为零, 用磁电式电表测量时, 电表指示永远为零, 故其不能直接用来反映交流电的大小) 。 (3) 电表的仪器误差:仪器误差是指电表在正常条件下使用时, 测量值与被测量真实值之间可能产生的最大误差。 (4) 电表的正, 负极不能接反, 以防损坏电表, 使用之前要根据电表面板上的标记, 即“┍┓”水平放置, “⊥”竖直放置使用。 (5) 使用前要检查, 调节电表外壳上的零点调节螺钉使指针指零。 (6) 读数时目光应垂直于刻度表面, 对表盘上装有平面镜的电表, 当指针与像重合时方可, 有效数字的记录一般读到最小刻度的下一位。多量程电表, 测量前应首先弄清楚所用量程每格代表的格值数即每格的大小。

实验设计原则 篇9

一、化学实验教学中多媒体技术的应用遵循辅助性原则

实验是一种探究性的活动, 是有效实施中学化学教学目标的重要且必要的前提条件, 对学生科学素养试验的培养有着重要的、不可替代的地位和作用。化学实验的教学手段是多种多样的, 而多媒体技术只是多种教学方式中的一种。多种教学方式的合理使用才能真正优化化学实验教学, 任何一种教学方式不能替代其它方式而独立存在。因此, 我们应该认识到多媒体技术应用在化学实验教学中只是起到辅助性作用, 只有我们认识到这种辅助性的原则, 才能把多媒体技术的特有功能发挥好。才能激发学生的学习兴趣、培养学生的创新精神和实践能力。例如:课上的演示实验, 其目的是通过教师的引路示范, 帮助学生理解和掌握操作要领, 同时让全体学生观察到物质反应变化的整体过程, 通过观察到的实验现象, 提出疑问、再经过分析、总结, 最后得出结论。演示实验能让学生亲身体验实验知识的真实性、科学性, 能培养学生的观察能力, 也为学生提出探究性问题创造了条件。因此, 演示实验要真正起到演示作用, 必须让每个学生都能清楚观察到实验现象。为了能清楚观察到实验现象, 传统的方法一般是采用加大实验仪器, 增加实验药品的用量, 反复或分批次展示实验结果等, 然而这样即浪费物品又浪费时间, 对于有些瞬间产生的现象是不易观察到的。这时如果我们采用投影技术辅助实验, 可以克服上述缺陷, 能大大提高演示实验的效果。例如:演示金属铝和氢氧化钠的反应实验中, 把打磨好的铝片放在装有氢氧化钠的试管中产生气体, 利用投影仪让学生观察现象, 效果会更好。

二、化学实验教学中多媒体技术的应用遵循必需性原则

实践教学是化学实验教学的主体, 中学课程标准中要求了一些实验是必须演示和操作的, 但其中一部分实验在中学实验条件下是没有办法完成, 例如:氢气与氯气反应制备氯化氢气体, 该实验具有一定的危险性, 如果操作不当, 就有可能发生爆炸事故。这种实验就可以用多媒体技术模拟实验过程和实验现象, 既完成教学任务又不会发生危险。又如, 浓硫酸的稀释实验, 教师反复强调正确的操作方法, 学生还是记不住, 如果教师演示错误操作又可能发生危险事故。用计算机动画模拟浓硫酸向水中倾倒的错误操作, 并把溶液瀑沸, 浓硫酸飞溅的现象以及可能造成的严重后果形象的呈现给学生, 学生记忆会很深刻, 有助于我们顺利的完成教学任务。而对一些有毒的实验或化工生产过程, 如硝基苯的制备、氯碱工业等。用多媒体设备可形象、逼真地表现出每一步生产过程, 让学生对未见过, 缺乏感性认识的实验, 有所认识、加强记忆。此时我们采用多媒体技术, 就坚持了必需性, 只有这样才能使多媒体技术应用得以充分发挥, 从而优化实验教学。

三、化学实验教学中多媒体技术的应用遵循合理性原则

在化学实验教学中应用多媒体技术是为了能够促进教学目标的完成, 达到正常实践实验教学所不能达到的教学效果。此原则就要求多媒体技术的应用坚持合理性, 凡是多媒体技术的应用能够有效实现实验教学目标的就是多媒体技术的合理应用。比如, 煤的干馏实验反应太慢, 浪费大量教学时间。而氢氧化亚铁的存在时间又太短, 不便于学生观察其颜色, 这些特殊的实验都可以采用多媒体模拟实验摆脱时间上的限制。因此, 在实验内容的选择和多媒体技术的选择匹配上要坚持合理性原则。

实验设计原则 篇10

1. 高考化学实验试题的命制原则

1.1 试题内容的科学性

科学性是高考试题的生命。高考化学实验试题中涉及的概念、原理、化学符号中绝不能出现科学性错误, 化学实验试题中所采用的图表、数据、实验事实等必须经过实验的反复证实。当然, 为了特定的测试目标, 命题者可以作一些合理的处理, 如对问题的研究范围作合理的假定, 对某项化学事实作合理的假设, 对某种研究方法作合理的简约等。但这些合理的处理都应该建立在科学性的基础之上, 不能与化学基本规律和化学实验事实相违背。

1.2 试题背景的真实性

高考化学实验试题中的数据、图表、实验操作流程等都具有真实性。所以要重视化学与社会生活、生产等实际问题的联系, 增强问题的真实性, 考查学生在真实情境中提出、解决问题的能力。大多数高考化学实验试题具有真实的实验背景, 有的直接用高中化学课本实验和中学化学课外实验作为命题背景, 有的用化工生产流程、大学化学实验操作方案等作为命题材料。平时练习中常常见到的那些虚拟性的、理想化的实验不太可能出现在高考试卷中。当然, 命题者可能会根据高考命题的特殊要求对一些真实材料作一些简约处理。

1.3 所设问题的实验性

高考化学实验试题中的各个问题都是直接或间接围绕着“化学实验探究”这个中心, 命题者会从不同角度、不同侧面设计多样化的问题, 来测试考生的实验探究能力。在化学实验试题中也会考查到元素化合物、化学基础理论、有机化学、化学计算等模块的内容, 但大多是实验知识和实验能力的延伸考查, 一般不会在化学实验题中毫无关联地单独考查其他模块的知识内容。如在实验试题中要求考生书写跟实验原理相关的化学方程式, 在实验试题中考查跟实验流程相关的盐类水解、沉淀溶解平衡等基本理论问题, 在实验试题中考查跟容量滴定相关的化学计算、跟物质制备相关的化学计算 (产量、转化率等) 等等。

2. 高考化学实验试题的命题特点

2.1“整体构架”与“细处设问”相结合

科学探究的过程可用下图简略表示:

研究发现, 有较多的高考化学实验试题是以科学探究全过程作为整体框架来编制的, 试题中依次考查发现问题和提出假设的能力、设计实验方案的能力、预测实验现象的能力、收集和处理实验资料的能力、分析和评价实验结论的能力, 等等。值得重视的是, 命题者常会抓住隐含在实验方法、实验操作、实验现象、实验数据、实验结论中的一些细节内容来设计问题。所以, 解答高考化学实验试题时, 既要“大处着眼”, 依照科学探究的基本步骤从宏观上把握思考的方向;又要“小处着手”, 注意化学实验中的重要细节, 把握解决问题的关键。

例1 (2012年高考北京理综卷) 有文献记载:在强碱条件下, 加热银氨溶液可能析出银镜。某同学进行如下验证和对比实验。

该同学欲分析实验Ⅰ和实验Ⅱ的差异, 查阅资料得:

(1) 配制银氨溶液所需的药品是。

(2) 经检验, 实验Ⅰ的气体中有NH3, 黑色物质中有Ag2O。

(1) 用湿润的红色石蕊试纸检验NH3, 产生的现象是。

(2) 产生Ag2O的原因是。

(3) 该同学对产生银镜的原因提出假设:可能是NaOH还原Ag2O。实验及现象:向AgNO3溶液中加入, 出现黑色沉淀;水浴加热, 未出现银镜。

(4) 重新假设:在NaOH存在下, 可能是NH3还原Ag2O。用下图所示装置进行实验。现象:出现银镜。在虚线框内画出用生石灰和浓氨水制取NH3的装置简图 (夹持仪器略) 。

(5) 该同学认为在 (4) 的实验中会有Ag (NH3) 2OH生成。由此又提出假设:在NaOH存在下, 可能是Ag (NH3) 2OH也参与了NH3还原Ag2O的反应。进行如下实验:

(1) 有部分Ag2O溶解在氨水中, 该反应的化学方程式是。

(2) 实验结果证实假设成立, 依据的现象是。

(6) 用浓HNO3清洗试管壁上的Ag, 该反应的化学方程式是。

【简析】试题以考生熟悉的银氨溶液为素材, 以“科学探究全过程”作为整体框架, 依照“提出假设→设计方案→完成实验→重新假设→进一步研究→收集实验资料→得出实验结论、评价实验结论……”线索, 编制了一系列问题综合测试了考生的实验探究能力。

只要回忆熟悉的银镜反应操作就可回答出第 (1) 问, 就知道“在AgNO3溶液中边滴加氨水、边振荡, 至浑浊刚变为澄清”就可配成银氨溶液。第 (2) 问, 要求考生写出氨气遇到湿润红色石蕊试纸产生的现象 (试纸变蓝) , 解释加NaOH溶液并加热银氨溶液时生成Ag2O的原因[加热逸出部分NH3, 促使平衡正移, Ag+浓度增大, 与OH-转化为Ag2O]。这两个问题跟银氨溶液配置的操作细节、氨气检验的操作细节相关, 要求考生抓住实验操作对多种化学平衡影响等问题的联系, 设置的问题都落在一些关键性的细节内容之上。

第 (3) 问, 命题者给出了“NaOH还原Ag2O生成Ag”的假设, 并通过实验证明这种假设不成立。若是NaOH还原Ag2O, 合理的操作是必须加入过量NaOH溶液。化学实验中, 常用加过量反应物来达到实验目的, 这一问考查了这一常用的操作细节。

第 (4) 问的背景是验证第二种假设 (NH3还原Ag2O) , 要求考生画出用生石灰、浓氨水制氨气的装置图。固体生石灰遇浓氨水, 放热使氨气溶解度减小, 放出氨气。应用分液漏斗添加浓氨水, 固体生石灰放到烧瓶或大试管中, 不需用酒精灯加热。

第 (5) 问的背景是验证第三种假设。若要证明Ag (NH3) 2OH被氨还原, 与溶液接触的试管壁上也应该析出了银镜。若仅仅是底部有Ag2O存在处产生银镜, 说明Ag (NH3) 2OH没有被NH3还原。

银虽然是不活泼的金属, 跟铜一样也能被硝酸氧化, 可用浓硝酸或稀硝酸氧化除去试管壁上的银。

【答案】 (1) AgNO3溶液和氨水

(4) (烧瓶改成大试管行装也可以)

高考化学实验试题的这个特征告诉我们, 在实验模块复习时, 要重视科学探究这个层面, 从宏观上把握化学实验问题;但在复习梳理具体的化学实验内容时, 要重视从细节入手, 不要放过每个实验中的关键细节内容。

2.2“创新试题”与“基本问题”相结合

高考试卷中不会出现“熟题”和“陈题”, 这是保持高考公平性的基本要求。每年的高考化学实验试题都是新编题, 对考生来说都是平时练习中没见过的陌生题。但深入分析后可发现, 大多数高考化学实验题中的问题都可归结为中学化学中的常见基本问题, 或者跟熟悉的基本问题有直接联系。有些考生遇到新题心慌, 遇到综合性题畏难, 造成发挥失常, 因此考生要重视研究高考化学实验试题的这个特征, 在平时复习中更要重视将化学实验基本问题加以归类并多加练习, 遇到新题时冷静分析, 找出新题跟基本问题之间的联系, 这是提高解题能力的一条基本途径。

例2 (2011年高考江苏化学卷) 草酸是一种重要的化工产品。实验室用硝酸氧化淀粉水解液制备草酸的装置如下图所示 (加热、搅拌和仪器固定装置均已略去) 。实验过程如下:

(1) 将一定量的淀粉水解液加入三颈瓶中; (2) 控制反应液温度在55～60℃条件下, 边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸 (65%HNO3与98%H2SO4的质量比为2∶1.5) 溶液; (3) 反应3h左右, 冷却, 抽滤后再重结晶得草酸晶体。

硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应:

(1) 检验淀粉是否水解完全所需用的试剂为。

(2) 实验中若混酸滴加过快, 将导致草酸产率下降, 其原因是。

(3) 装置C用于尾气吸收, 当尾气中n (NO2) ∶n (NO) =1∶1时, 过量的NaOH溶液能将NO全部吸收, 原因是 (用化学方程式表示) 。

(4) 与用NaOH溶液吸收尾气相比较, 若用淀粉水解液吸收尾气, 其优点、缺点是。

(5) 草酸重结晶的减压过滤操作中, 除烧杯、玻璃棒外, 还必须使用属于硅酸盐材料的仪器有。

【简析】初看起来这是一道由新素材编制的全新试题, 若是将试题的五个小问题分割开来看, 都是高中化学中的基本问题。

第 (1) 问, 就是要求检验淀粉水解液是否还有淀粉分子存在, 用常见的I2分子遇淀粉变蓝色方法就可达到目的。

第 (2) 问, 实质上是一个“过量试剂再进一步反应”的问题。硝酸是强氧化剂, 硝酸过量时会将还原性较强的葡萄糖和草酸等物质进一步氧化。

第 (3) 问, 是有关“尾气处理”的问题, 当尾气含有氮氧化物时, 可以用氢氧化钠或碳酸钠溶液吸收, NO、NO2可跟氢氧化钠溶液完全反应生成亚硝酸钠。

第 (4) 问, 是有关“物质循环利用”的问题, 淀粉水解需要在碱性条件下进行, 所以淀粉水解后的溶液显碱性, 可用于吸收氮氧化物;吸收后生成的硝酸盐、亚硝酸盐在葡萄糖氧化成草酸过程中可以作为氧化剂被利用, 提高了硝酸的利用率。

第 (5) 问就是跟抽滤实验有关的基本问题。

【答案】 (1) 碘水或KI-I2溶液 (2) 由于温度过高、硝酸浓度过大, 导致C6H12O6和H2C2O4进一步被氧化 (3) (4) 优点:提高HNO3利用率, 缺点:NOx吸收不完全 (5) 布氏漏斗、吸漏瓶

近几年的高考实验题新颖度高, 但都会考查到蒸馏、萃取、结晶、过滤等物质分离基本方法, 都会涉及物质检验、物质组成探究等基本问题。所以后阶段复习中, 一定要注意这些基本问题。

2.3“梯次性设置”与“多方位考测”相结合

从历年高考评分结果来看, 高考化学实验试题是难度最大的一类试题。但要注意, 命题者在编制高考化学实验试题时既重视问题难度的“梯次性设置”, 又重视知识和能力的“多方位考测”。在一道高考化学实验试题的多个问题中, 前几个小问题常常是书写仪器名称、操作方法、实验现象描述等比较容易的问题, 但后几个问题常常是实验原理的解释、实验结果的评价、实验中定量计算等综合性比较强的问题。另一方面, 在同一道试题的不同小题的考查方面往往是多方位的, 命题者常常会根据不同的目的从不同角度设计成不同层次的问题。

例3 (2011年高考四川理综卷) 三草酸合铁酸钾晶体 (K3[Fe (C2O4) 3]·xH2O) 是一种光敏材料, 在110℃可完全失去结晶水。为测定该晶体中铁的含量和结晶水的含量, 某实验小组做了如下实验:

(1) 铁含量的测定

步骤一:称量5.00g三草酸合铁酸钾晶体, 配制成250mL溶液。

步骤二:取所配溶液25.00mL于锥形瓶中, 加稀H2SO4酸化, 滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部氧化成二氧化碳, 同时, MnO4-被还原成Mn2+。向反应后的溶液中加入一小匙锌粉, 加热至黄色刚好消失, 过滤, 洗涤, 将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中, 此时, 溶液仍呈酸性。

步骤三:用0.010mol·L-1 KMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点, 消耗KMnO4溶液20.02mL, 滴定中MnO4-被还原成Mn2+。

重复步骤二、步骤三操作, 滴定消耗0.010mol/LKMnO4溶液19.98mL。

请回答下列问题:

(1) 配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是:称量、、转移、洗涤并转移、、摇匀。

(2) 加入锌粉的目的是。

(3) 写出步骤三中发生反应的离子方程式:。

(4) 实验测得该晶体中铁的质量分数为。在步骤二中, 若加入的KMnO4溶液的量不够, 则测得的铁含量。 (填“偏低”、“偏高”或“不变”)

(2) 结晶水的测定

将坩埚洗净, 烘干至恒重, 记录质量;在坩埚中加入研细的三草酸合铁酸钾晶体, 称量并记录质量;加热至110℃, 恒温一段时间, 置于空气中冷却, 称量并记录质量;计算结晶水含量。请纠正实验过程中的两处错误: (1) ; (2) 。

【简析】对考生来说, “测定三草酸合铁酸钾中铁含量”是一个新的实验。命题者以这一新实验为素材设置出比较复杂的问题新情景, 但从试题中要求考生回答的几个小问题 (配置一定物质的量浓度溶液的实验操作步骤、滴定法测定物质含量、用灼烧法测定结晶含量等) 来看, 都属于中学化学中的基本问题。

(1) 第 (1) 问, 考查了一定物质的量浓度溶液配制的实验操作;第 (2) 和第 (3) 问, 测试了对滴定原理的理解水平 (加锌粉将全部铁元素转化为Fe2+, 减小滴定误差) ;第 (4) 问, 要求考生分析滴定实验中的误差。各个问题的难度从 (1) → (2) → (3) → (4) 依次增大, 考查角度广。

(1) 在配制物质的量浓度的溶液时, 要经过:计算→称量→溶解→移液、洗涤→振荡→定容→摇匀等步骤。

(2) 加入锌粉的目的是将Fe3+恰好还原成Fe2+。

(4) 根据步骤三中的离子反应可知:

若在步骤二中滴入酸性高锰酸钾溶液不足, 则会有部分草酸根未被氧化, 在步骤三中则会造成消耗酸性高锰酸钾溶液的量偏大, 从而使计算出的铁的量增多, 含量偏高。

(2) 用灼烧法测定固体样品中某种成分时, 有几个影响测定结果的操作细节。

加热后的晶体要在干燥器中冷却, 防止重新吸收空气中的水分。另外在加热时至少要称量两次质量差, 到两次称量质量差不超过0.1g。

根据高考化学实验试题的这一特征, 在平时练习过程中既要重视提高解题能力, 也要讲究解题策略。如遇到新题不慌, 遇到难题不怵, 相信任何一道高考试题中的绝大多数小题是能够顺利解答的;解题时注意先做容易的问题, 再攻克比较难的小题。

2.4“综合性大题”与“小问题聚焦”相结合

高考化学实验试题是各类化学试题中综合性最强的试题, 一道大题会考查到物质的分离和提纯、物质性质的探究、物质的检验与鉴别、化学反应条件的控制、物质的定量分析、物质的制备和合成等多方面的内容, 可以覆盖化学实验、元素化合物、有机化学、化学反应原理、化学计算等所有化学内容。但就其中的每个小题来说, 其中涉及的知识内容和能力要求往往会聚焦在某一小范围之内。所以, 若将综合性的化学实验试题中的各个小题分解开来, 逐一分析就转换成简单问题了。

例4 (2012年高考广东理综卷) 苯甲酸广泛应用于制药和化工行业, 某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。

反应原理:

实验方法:一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应, 按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。

已知:苯甲酸相对分子质量为122, 熔点122.4℃, 在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g;纯净固体有机物都有固定熔点。

(1) 操作Ⅰ为, 操作Ⅱ为。

(2) 无色液体A是, 定性检验A的试剂是, 现象是。

(3) 测定白色固体B的熔点, 发现其在115℃开始熔化, 达到130℃时仍有少量不熔。该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物, 设计了如下方案进行提纯和检验, 实验结果表明推测正确。请完成表中内容。

(4) 纯度测定:称取1.220g产品, 配成100mL的甲醇溶液, 移取25.00mL溶液, 滴定, 消耗KOH的物质的量为2.40×10-3 mol。产品中苯甲酸质量分数的计算表达式为, 计算结果为 (保留两位有效数字) 。

【简析】这是一道综合性强的化学实验试题, 涉及有机化合物、氧化还原反应、复分解反应、化学计算等化学核心知识, 考查了有机物分离、有机物检验、无机离子的检验、酸碱中和滴定等多种化学实验技能, 测试了实验观察能力、定量和定性分析能力、实验方案的设计能力等多项能力。但具体到每一小题, 可发现每个小题都是聚焦于某一点, 只涉及某一方面的知识内容, 只是测试了某一种能力。这是高考化学实验综合题命题的一种基本模式。

第 (1) 问是判断物质分离的操作方法。只要观察操作流程, 根据操作Ⅰ后得到“无机相 (即有机层) ”和“水相 (即水溶液) ”, 可判断操作Ⅰ是“分液”;操作Ⅱ之前是在“有机相”中加入了无水硫酸钠晶体, 操作Ⅱ后得到了无色溶液A, 再对所得的无色溶液进行蒸馏操作, 得到纯净的产品。

第 (2) 问主要测试有机化学基础和自学能力。实验中用甲苯做原料氧化制取苯甲酸, 根据题给信息可发现, 生成物苯甲酸可溶于水, 所以“有机相”中只能是未反应的甲苯。要定性检验甲苯, 实验室常用酸性高锰酸钾溶液。

第 (3) 问涉及物质分离和提纯、离子检验等, 综合性强, 难度大。苯甲酸、氯化钾相比, 前者溶解度大, 所以可以用“溶解、冷却、结晶”的方法得到苯甲酸晶体。滤液中含有氯化钾, Cl-可以用硝酸酸化的硝酸银溶液检验。一般用测定熔点的方法来检验某种有机物的纯度, 白色固体B的熔点是115℃, 得到的纯苯甲酸的晶体的熔点应接近122.4℃。

第 (4) 问中涉及用氢氧化钾溶液滴定苯甲酸的方法, 测定苯甲酸的纯度。根据反应式:

【答案】 (1) 分液蒸馏 (2) 甲苯酸性KMnO4溶液紫色溶液褪色

(3)