为确保事情或工作高质量高水平开展，就需要我们事先制定方案，方案一般包括指导思想、主要目标、工作重点、实施步骤、政策措施、具体要求等项目。这次帅气的小编为您整理了实验设计方案（精选8篇），如果对您有一些参考与帮助，请分享给最好的朋友。
化学是初三新开设的一门学科，书本中有许多实验，学生都比较感兴趣，在人教版的初中化学书上，实验贯穿了整个知识体系，化学实验题是组成中考化学试卷必不可少的重要一部分，2016年南通市中考化学试卷中探究实验题占了26.7%，可见其地位的重要性。探究实验题有如下特点：素材比较丰富，不局限书本知识，涉及面广；试题具有开放性，标准不同，答案不同，合理即可；思维具有发散性，根据材料，拓展迁移，发散思维。所以，我们好多学生最怕解答实验探究题，感觉题目文字多，内容难，参不透题意，往往一知半解，然后匆匆下笔，结果失分多多。实际上，该类题型一般来说是在学生已有知识和经验的基础上设计的，只要我们有扎实的基础知识，能对书本知识作一个拓展延伸，掌握科学探究的一般思路，这类题型就会迎刃而解。
一、实验方案设计的一般思路
明确实验目的——根据反应原理选择药品、仪器——设计实验操作步骤——观察、记录、分析实验现象与数据——实验结论——反思评价改进。
二、实验方案评价的主要原则
1.科学性：实验的探究方法及原理一定是合理的、科学的。
2.安全性：实验过程中一定要保证安全，避免接触有毒、有害物质。
3.环保性：必须经过处理，有毒的物质变成无害物质才排放。
4.简单性：实验过程一定要简单、好操作，而且实验的效果要明显，一目了然。
5.经济性：原料用料少，而且要廉价经济上合理。
三、实验探究题的主要题型
1.制备型实验方案的设计与评价
例1.随着科技的发展，潜水艇的作用越来越重要，为了保证能够长时间的潜航，在潜水艇里需要有供给人们呼吸的氧气的装置，下面有以下几种制取氧气的方法：①用高锰酸钾分解产生氧气；②分离液态空气；③用双氧水常温分解制氧气；④在常温下用过氧化钠固体与二氧化碳反应生成氧气和碳酸钠。(1)写出涉及到的所有反应的化学方程式：_______(2)你认为在四个方法中哪个最合适(填序号)_______;与其它三种方法比较，这种方法的两条优点是_______。
分析第四个发现，用过氧化钠制氧气反应也不需加热，也安全，特别是反应物中有二氧化碳，而潜水艇是一个密闭的空间，此方法的妙处在于还能实现在这样一个密闭空间内的二氧化碳与氧气的循环，综上所述，最恰当的方法是第四种。
总结：解答制备型实验探究题时，首先应明确实验的目的——知道实验原理(会写化学反应的方程式)——选择最佳实验的方法(从探究实验的原则入手)——准备实验原料——设计实验步骤——确定实验方案——制得所需的物质。
2.性质型实验方案的设计与评价
例1.现有A、B、C、D、E五种物质，A是人类在生活年产量最高的一种金属单质，A是一种银白色的金属；B是气体，能帮助可燃物燃烧，A在B中剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体C;D的浓溶液有强烈的腐蚀性，A与D的稀溶液反应得到的产物中有氢气，D与E能发生酸碱中和反应，反应后溶液中含钾离子和硫酸根离子两种离子。
请你从所给的信息中可作出的猜想或结论是_______。 先找关键词，结合我们已有的知识和经验。题眼就是问题的解决的入手处，但找到题眼，并不等于问题已全部解决，它仅仅给问题的解决提供了方向，要解决全部的问题，还必须根据题眼所提供的方向，结合题意和一些化学原理，进行推理、联想或假设，从而实现各个击破，顺利解题。所以我们还必须进行信息的筛选。
总结：对于性质型的探究实验，结合已有的知识和实践经验——挖掘出题目信息——猜测该物质可能的性质——设计具体的实验来探究验证——选择合适的试剂——选择恰当的实验仪器、连成装置——通过实验得出结论。
3.综合型实验方案的设计与评价
综合型实验探究对学生的要求最高，学生要熟悉所有的知识点，能将所学的知识贯穿起来，灵活运用。同时还要求学生有拓展性的思维，分散性的思维，能根据题目提供的未学过的知识，解答一些题目。
例1.下列有关化学实验的“目的操作现象结论”的描述都正确的是( )
总结：此类综合性实验方案的设计与评价要综合考虑物质的性质、用途、制法提纯、检验等知识——设计实验方案——选择试剂、仪器装置——实施实验——得出结论。
学生只要掌握了探究实验方案和设计的主要原则，实验设计的一般思路，掌握上述几种类型的探究方法，那么就能轻松的解答实验探究的题型，在中考中取得好成绩。
关键词：实验设计；能力；课程理念；科学素养
近年来，大家开始侧重让学生进行实验设计，考查学生的实验能力、思维能力和创新能力，以及进行科学实验的思想和方法。在日常科学课堂教学中，部分的实验教学虽然重视培养学生的实验能力，但一部分教师把实验能力的培养等同于单一的实验操作技能的培养，很少让学生独立进行实验设计，或者说实验设计能力的培养缺乏系统性。培养学生实验设计能力是减轻学生负担、提高教学质量、培养创新能力、提升科学素养的重要途径。
一、现状分析
在小学科学课堂中，学生普遍存在实验设计能力不强的问题，究其原因，主要存在于以下几个方面。1.科学教师师资问题制约着实验教学在小学，首先要保证语数外三门主课的师资；其次要保证音体美三门专业性较强的副课的师资；而科学、思想品德这几门被认为专业性不强的“副课”，50%~70%由主课教师兼职，部分学校专职科学的教师偏少。兼职教师精力有限，在科学知识、科学技能等方面并不是很专业，因此在教学中，这部分教师更关注结果，而不注重探究的过程，更不会去培养学生的实验设计能力。2.科学教师课程理念没有完全转变对教师而言，课堂教学就必须给学生自由的空间，依据学生的志趣、才能、资质和特长，尊重学生个体的差异性、独特性、创造性，鼓励学生自由探索，大胆猜测，大胆质疑，敢于发表不同意见，甚至是异想天开。但很大一部分教师还没有完全摆脱“以知识为中心”的课程观念的束缚，还没有完全建立以全面提高学生的科学素养为宗旨的教学观念。因此，在课堂中，实验教学往往匆匆而过，实验设计等不到关注。3.学生实验训练时间得不到保证实验设计包括提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达与交流等方面，过程长环节多。科学学科在小学阶段每周只有2~3课时，一节课留给实验探究环节的时间并不是很多，老师在上课时要求学生在较短时间内完成，有时教师为了得到正确结论，不愿花费很多时间让学生自己去设计，大多时候是模仿做一下算了，得到结论就可以了。这样一来，实验教学经常匆匆而过，学生的实验设计能力自然难以提高。4.学生缺少实验成功的体验良好的学习环境要为学生创造成功的机会，培养成功心理，让学生多点成功的体验，减少失败的负面影响，鼓励进步，增强信心。但目前的教学环境下，部分老师有一种误解，经常要求实验设计面面俱到，学生很难取得成功、很难获得老师的表扬。长此以往，在多次失败的打击下，学生就会对实验设计产生厌倦、害怕甚至对抗的心理。在这种消极情绪的支配下，又怎能提高学生设计科学实验的能力呢？
二、培养策略
学生实验设计能力的培养是一个长期的过程，教师要转变自己的课程观念，明确培养学生实验设计能力的重要性，把新的课程观念转化成教学行为。笔者经过多年的实践，总结了一些经验，认为培养学生实验设计能力可以从以下几个方面进行。策略一：学会提出问题和确立目标1.问题意识要培养学生的自主设计实验方案，教师首先要学会如何通过适当的情景、矛盾的冲突、知识的迁移等形式，启发学生敢于质疑，引导学生学会质疑，培养学生提出科学问题的习惯，让学生敢问、愿问、会问，提出的问题有科学性、研究性。如，教学“空气中有什么”，上课时教师点燃蜡烛，并用空杯子倒扣使它慢慢地熄灭，让学生认真观察这一过程，并思考：“对刚才的现象有问题吗？”学生纷纷举手：“蜡烛为什么会熄灭？蜡烛为什么是慢慢熄灭，而不是一下子熄灭？”他们七嘴八舌，很想通过实验来解决问题。这样一来，有了问题就有了解决问题的欲望，就想设计一个实验来做给大家看。在实验过程中，学生又会产生新的问题：“水为什么会上升？燃烧用去了多少气体？”2.目标意识实验目标是实验的出发点，也是实验的最终归宿。没有明确的实验目标，实验教学成了无本之木，难以达到预期的效果。在教学中，引导学生对所提出的问题进行比较和评价，从而筛选出有价值的问题，使后续的猜想与假设有明确的对象和目标。如，在教学“空气中有什么”时，当学生看到教师的演示实验，把空杯子倒扣在蜡烛上，蜡烛慢慢熄灭，学生提出了很多问题，其中很多问题和今天上课的内容一下子联系不起来，教师可以接着启发学生：“有办法使蜡烛不熄灭吗？”有学生说：“把杯子稍微抬高一点，让空气流进去？”还有学生说：“在杯子顶部钻个小孔。”教师可以引导：“你们认为蜡烛燃烧和空气有关吗？空气能帮助蜡烛燃烧吗？空气中到底有什么呢？”这样一来，大家目标就很一致了，学生探究欲望也被激发了。策略二：学会文本的“学习”和“模仿”1.解读文本现行的小学科学教材有着大量的文本信息，同时还有各种插图。如何有效地处理这些文本信息直接关系到学生对科学知识的接收、吸收、消化与运用。文本信息处理得当，科学课堂如虎添翼。学生首先要“学习”教材中蕴含的大量有关实验设计的背景材料内容。学习和解读科学家们是如何发现问题、提出问题、分析问题的，是如何选择实验材料、提出假设、设计实验、作出预期、得出结论的，从而激发学生探索生命科学的兴趣，在轻松愉快的观察过程中既掌握了知识、领悟了科学的思想观念，又学习了科学工作的方法和技能，为实验设计打下坚实的基础。2.模仿文本人们的大量行为都是通过模仿而习得的。模仿学习是小学生学会探究性实验的第一步。由于小学生各方面的能力都不强，当学生学习完课本中科学家们某个探索性实验后，教师就应该提出一些类似的问题，鼓励学生运用领悟的科学探究过程和方法；模仿科学家选材、安排实验步骤、做出假设、预期、分析实验现象、得出实验结论、表达和交流。如，在“小车的运动”一课中就安排了学生模仿设计实验方案的练习。课本提出“一辆载重车行驶的速度与哪些因素有关？”让学生猜想，学生提出各自的猜想，有的说：“与汽车拉力的大小有关。”有的说：“与路面的好坏有关。”有的说：“与轮子的多少有关。”学生的猜想很多。教材设计了“用小车做实验，验证我们的假设”的实验方案，如下：课本提供的范本实验方案：研究“小车运动的速度与什么因素有关”实验方案问题：小车运动的速度与什么因素有关？假设：与拉力大小有关。拉力越大，走得越快；拉力越小，走得越慢。保持不变的是：需要改变的是：实验设计与记录：拉力（垫圈数）实验结果（厘米）最后结果第一次第二次第三次第四次第五次结论：这是一个很好的实验方案，为学生自主模仿设计实验方案提供了范本。策略三：加强有效训练，夯实实验基础1.迁移训练——树立实验设计信心课本实验是学生既熟悉又亲切的知识，师生在完成课本实验后可灵活地改变实验的某个条件，让学生模仿课本实验的程序进行简单的实验设计，使学生从中获得成功感，增强对实验设计的兴趣。这样迁移课本实验设计原理，渗透实验设计的策略，可以帮助学生树立实验设计的自信心。如五年级上册“种子发芽实验（一）”一课中，在“设计种子发芽实验”这个环节，书本中有一个完整的实验方案“绿豆种子发芽是否需要水”，不同层次的学生可以模仿书本中的方案进行实验探究。在这篇课文中有这么一段话“在种子发芽需要的条件中，光、温度、水等三个条件，适合我们进行实验研究。选择其中的一个条件，设计实验检验我们的猜测。”当学生理解并会做书本中关于“种子发芽是否需要水”的实验后，他可以马上迁移到“种子发芽是否需要阳光”“种子发芽是否需要温度”等实验，这样学生会非常顺利设计出新的实验方案，给自己树立了信心。2.重点训练———明确实验设计思路一个完整的实验探究过程包括以下六个环节，发现问题、提出假说、实验设计、实验实施、推导结论和运用结论。在这六个环节中实验设计是联系问题和结论的必经桥梁。教师定期用一个范例实验详细重点训练设计思路，以点带面。因此，我们可以在每册教材中选择一篇课文进行重点训练，让学生更加明确实验探究的六个基本环节。如：四年级上册可以选择“溶解的快与慢”，四年级下册的“面包发霉了”，五年级上册的“运动和摩擦力”，五年级下册的“下沉的物体会受到水的浮力吗”，六年级上册的“电磁铁的磁力”，六年级下册的“小苏打和白醋的变化”。这些课文中都有典型的实验设计，学生通过教师专业系统的重点训练，确保足够的时间，耐心指导学生设计实验，让学生明确整个实验流程。3.专题训练———增强实验设计的灵活性当学生明确了实验设计的基本原则和思路之后，一定数量的设计练习是必要的，它可培养学生综合处理信息的能力、逻辑思维能力以及语言文字的表达能力等，提高学生对实验设计题的应答准确性。为了使学生更好地掌握实验设计的方法，提高运用知识解决问题的能力，可以按照实验设计题的类型采用专题训练的做法。因此，除了教材中实验训练外，我们还可以选择课外的一些小实验，加强学生设计实验能力的培养。如：A筷子的神力思考：把一根筷子插入装着米的杯子中，然后将筷子上提，筷子会把米和杯子提起吗？B瓶子赛跑思考：装有沙子和装有水的两个同等重量的瓶子从一个高度滚下来，谁先到达终点？C漂浮的针思考：针为什么会浮在水面上？选择一些课本中没有的实验或现象，让学生利用原有的知识和课堂上学到的实验设计等方法，让学生尝试能否解决生活中的一些现象，能否学以致用，从而更加灵活多变地掌握、熟悉实验设计的思路。策略四、适时开放实验，培养创新能力（略）1.改变条件演绎新实验2.改变器材演绎新实验3.改验证性为探索性实验小学生的科学实验设计能力的培养是一个长期的过程。能力的形成是经过长期反复实践逐步形成的，学生实验设计能力的培养不是一蹴而就的。相信经过全体科学老师的辛勤工作，学生实验设计能力培养的大胆探索与实践，学生的实验设计能力会得到大幅提高，学生的思维能力和动手能力也将得到极大发展。
参考文献：
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［3］方红常，利梅。科学教学实施指南［M］.华中师范大学出版社，2003-04.
［4］林玉华。试论大学生科学素养教育在我国可能存在的问题［J］.科学决策，2008（12）.
关键词：体验型消费；沉浸式场景空间；情景氛围
现阶段，我国传统实体书店在进行集体转型，传统实体书店在现代网络休闲模式主导的大时代背景下难以生存，其经营模式和设计方案较为单一。同时，消费者的消费习惯正在发生转变，以书籍购买为消费目标逐渐变更为以阅读体验和休闲体验为消费目标的消费模式，参与性和社交活动成为支持现代书店的主要经营内容。
1以体验型消费为目标的主题概念
一个设计项目除了包括对现场物理空间条件的分析和回应外，应根据空间功能、文化背景和行业特点确立一种贯穿始终的场所精神。创造场景感和情感化的空间环境需要先确立一个场所主题，赋予该物质空间以精神层面的设计思考。以“琉璃书局”为例，其所处位置为商业综合体的四层，面积约2000m2，位于商场环绕中庭的一侧，外部为商场的外廊步行街，另外三面为商场内部中庭公共走廊。根据现场条件，书店四个方向均可形成看面。作为文化休闲类综合空间，书店具有吸引力的是读者的状态，为了保证看面对外的效果，将室内空间造型实体部分集中至书局空间的中部，形成中间隆起对外展示的主体空间构架。针对意境概念而言，结合主题空间构架形式，可提出“书山”的概念。（1）主体空间构架为中间隆起形态，可形成多层阅读区域的划分，增加室内空间“游览”的趣味性，形成空间起伏关系。可在空间感上塑造不同层次和高度的阅读空间，形成读者在“书山”不同位置的各种阅读和游览姿态。（2）从文化层面发掘，借用“书山有路”和“他山之石”的概念，“书山有路”强调文化，“他山之石”着重精神涅，较好地诠释了书店以文化高地为平台，为人们提供真理探寻与情感提升的精神领地。（3）从空间功能上，书店的空间规划会产生“藏”与“露”的空间遮挡关系，将“藏”的空间运用于山的实体，“露”的空间规划为展示开敞的区域，达到功能规划与主题概念的高度统一。主题概念与空间条件、文化诉求、营销策划、使用者需求和功能规划密切相关，概念的提出需要找寻其共同的接触点，完善了对空间、功能、文化、情感、营销等各方面问题的应对方案。
2以设定的概念主题为中心，演化和提炼设计元素
室内设计主要通过空间、色彩、照明、形态等设计元素，构建为某种主题概念和使用功能目标服务的整体环境，主题概念确定后，应进行设计元素的筛选、演化、提炼、重构、表达等。设计元素的筛选是元素的搜集与选择，对目标项目进行全面调查和深入解析，包括项目背景、立项动机、客群圈层、所在地区域的市场情况、项目相关联的文化系统等条件，从中寻找与设计元素相关联的内容或以这些条件为发散点进行延展。以琉璃书局项目为例，在确立的主题概念为“书山”的前提下，对项目各方面条件进行了深入调研，包括项目所在城市的文化背景及历史人文、与项目相关联的客户消费习惯、当地人对同类项目的印象、琉璃书局的企业文化等，列举了山川、江河、峡谷、琉璃、传统建筑、龙图腾、由书局引申的年代符号等思维发散点，为进一步演化提供了基础，主要体现在后期装饰的材料、纹理、装饰图案、色彩、造型等元素。演化过程是一个思维发散过程，如由山川联想到三角形、梯形或不规则倾斜的线和体块，可以是类似风蚀岩形成的壮观曲线场景。质感和色彩可以联想到冰山或晶莹剔透的水晶、云母，应考虑这些形态构建的空间对原建筑空间的利用是否有帮助，设计应解决现实空间中存在的问题。演化过程思维发散与演化是全面思维的发散，在考虑形态构成与色彩质感的同时需要衡量产生的空间使用效果和场景呈现效果，设计是全面思考和构建的综合体。
3以多元体验型消费为主题功能
针对目前书店经营模式转型，普遍向多元体验型营销转变的情况，书店类经营空间的室内设计工作发生转变。在平面功能布局规划上，除了考虑满足书店原有经营模式的基本功能外，应从市场需求出发，深入挖掘书店消费者的潜在需求，配合不同企业的营销策略，实现多元功能空间的合理衔接和搭配，处理各种业态间设计融合和互补。应梳理各业态间的逻辑关系和体量关系，尤其考虑消费者在书店空间中的行动路线和感官心态，处理流线、节点、展面的相互关系。以琉璃书局的平面布局为例，整体空间以中部山形实体书架为分界形成封闭和敞开区域，书店是主要文化平台，中间以绵延的山形书架为主体，周边开敞区域安排了文化创意产品展台作为体量进一步分割消费者动线，形成了三条动线互相制约又相互连通，中间书山的部分做了两层地面抬高设计，形成了类似“山腰”的平台，设置了不同场景的查阅空间。周边靠店面橱窗位置分布了休闲阅读区，构建了休闲区就座阅读、文创区站立式参观和“山腰”平台查询阅读三种不同视平面的阅读游览画面。与此同时，将书籍营销、文创产品营销和休闲社交营销融合在展示面较好的空间，在橱窗中呈现多种书店生活场景。沿着“书山”的“山壁”进入平面图右上角的曲线空间内，类似于风蚀岩峡谷的空间情景，可以举办会、分享会、情景剧。在平面图的上方利用户外廊道设计了户外花园式茶歇休闲区，右下角设置了咖啡甜点休闲区，实现了多元化经营模式。总体平面布局设立了多种不同体验的旅游路线，读者可以在其间穿行，可尝试登上“书山”的多层平台进行感受，穿越“书山”体验寻书的乐趣。平面布局充分考虑了各业态区域的互相融合与衔接过渡，体现了各经营内容间的互补关系，使读者在其间移步换景、流连忘返。
4以强化空间体验感为出发点
在传统型书店的购物体验中，读者关注书的分类，在书架中间走过，找到感兴趣的书籍，在阅读区或临时座位上阅读。在竞争激烈的市场大环境下，常规的消费体验已无法吸引消费者注意。更具场景化、戏剧化的阅读和休闲、社交环境，可打动阅读消费群体。书店在凸显主题概念的同时，应考虑将核心概念转化为视觉表现、空间表现的具体方法。以琉璃书局为例，以“书山”为概念主题，书局入口以山脉起笔，通过大体块的倾斜山体抽象形态呈现出“山”的开端，整体形态具有强烈的视觉冲击力、体量感。这个区域位于商场走廊尽头转角休息区，该区域与商场外廊步行街联通，属于商场的一个交通节点。书局入口通过顶面山体分割的不规则三角面延伸至地面，形成强烈的体量和形态对比。进入书店的右侧，在书山前便呈现这样的场景，中间浅色木作的柜体是文创产品的展示平台，左边为进入“书山”山腰平台的楼梯，右边为橱窗部分的阅读区。为了加强场景感，书山区域顶面采用了镜面吊顶，将空间顶面界限拉高，随着镜面空间的呈现，环境形成一种倒影幻境的场景气质。书架的造型是抽象于山的形态骨架，是一种山形的演变。山的另一边引入水的意念，中间的文创产品展台已变换了一种方式，类似于岩石的概念表达，地面右边局部为镜面倒影，山水合璧，有小径盘旋入山间，增加空间变化形态，小径围绕的形体为钟乳石的元素演化而来，呈现一幅山水石的抽象景观，使读者沉浸其中。通过以上案例可见，在新消费观念影响下的书店设计不仅是完成空间功能任务的环节，是空间情感的表达、戏剧化场景的呈现。满足功能是基本设计任务，有创意的空间体验和沉浸式场景氛围的营造是当下书店室内设计需要进一步实现的目标。
5结语
一、综合性实验的开展
传统的机能实验教学以验证性实验为主，主要目的在于强化与巩固课堂理论知识，往往忽视了对学生创新能力和综合素质的培养。而且，由于各学科之间缺乏有效地融合，使得实验内容有较多的重复，因此在一定程度上还造成了教学资源的浪费。为此，北医在1999年成立了统一的机能实验中心，将生理学、病理生理学和药理学三个教学实验室融合在一起，实现了资源的优化和共享，并相应开设了一系列综合性实验，如“血压调节和失血性休克”、“影响离体心脏灌流的因素及缺血—再灌注损伤”和“家兔肾功能测定及急性肾功能衰竭”等”,将生理学、病理生理学和药理学的知识有机地结合起来，使学生对机体正常的生理调节机制、疾病时功能代谢的改变和药物的作用有了直观和连贯的认识，促进了学生对所学知识的融会贯通，提高了他们综合运用知识的能力及彼此互助合作的团队精神。综合性实验的不足之处在于实验往往比较复杂，需要较多的课时来完成一个完整的实验，因此在时间安排上常常具有一定的难度。另外，综合性实验中依然是教师占据主导地位，学生相对来说还是处于一个被动的地位，对于培养学生的科研创新性还远远不够。
二、自主实验设计的开展
在掌握基础实验和综合性实验的前提下，为了进一步加强学生在实验过程中的主动性，激发他们的科研兴趣，培养他们的创新意识和独立分析问题的能力，我们在2001年又开设了设计性实验课程[1]。针对与机能学内容相关的研究目标，由学生以实验小组为单位自选题目，课下利用图书馆、互联网络查阅文献，提出实验设计方案，然后在实验课上进行实验设计答辩，通过学生之间的提问、回答以及老师的点评完善学生的实验设计，选择优秀的设计方案在橱窗展出。比如学完肝功能衰竭，很多学生就会想到去设计一个肝性脑病及其防治的实验方案；学完呼吸衰竭，就会想到去设计一个肺水肿及其抢救的实验方案。设计性实验的优点在于能够提高学生的自学能力，使他们能够结合课堂所学内容，针对某个有争议的环节去设计实验进行验证；或者突破所学课程的局限，设计跨学科的综合性实验，对于培养学生的科学思维能力、文献检索能力和表达能力具有较大的帮助。不足之处在于最初的实验设计只是纸上谈兵，缺乏实际操作，很多学生感到意犹未尽，抱有不小的遗憾。
三、自主实验设计及操作
经过对学生自主设计实验的不断完善，这项工作得到了专家的认可，学校也拨专款资助机能实验教学改革，从2004年起我们在评选出较优秀的实验方案后，就让学生们自己动手完成实验，这样学生们的设计性实验就不仅仅局限于纸上谈兵了。自主实验设计方案的实施为学生们提供了一个自由发挥、施展才能的更大空间，对调动他们的热情和积极性，进一步提高他们的科研兴趣具有重要意义，也由此获得了学生广泛的好评和热爱，许多学生甚至把它作为自己最喜爱的一个实验来对待，称为“我的实验”。为了提高实验的成功性，学生们会更加认真地设计自己的实验方案，课下和同学、教师经常进行交流和探讨，对设计方案不断进行修改和完善，对可能的结果反复推敲，保证了实验方案的科学性和可行性。比如，学生曾设计过“人工冬眠状态下家兔对缺氧的耐受性”,通过静脉注射氯丙嗪配合冰袋降温来模拟家兔人工冬眠状态，并通过监测血气来观察家兔对缺氧的耐受性。由于是刚刚开展自主实验设计的操作，并没有太多经验可拿来借鉴，因此尽管理论上准备的很充分，但由于没有事先安排预实验，所以实际操作时还是出现了一些意想不到的问题，比如药物剂量的把握等等，最终造成实验结果不够理想。尽管设计性实验的教学目的并不在于实验的成功与否，但如果实验结果不好，在一定程度上还是会影响学生的积极性。因此在后来的实验中，我们都尽可能地组织一部分动手能力较强的学生进行初步预实验，然后根据预实验的结果进行实验条件的调整和优化，以最大程度地保证学生在自主实验设计操作中取得较好的结果[2]。
四、实验设计的理论指导
自主实验设计不仅为学生充分运用自己所学的理论知识和施展实验技能提供了空间，也使学生对科研工作有了初步的认识，这对于培养他们的科学思维和创新能力，提高他们的科研素质都有较好的启示作用，也为今后从事科学研究工作奠定了良好的基础。尽管如此，在对几年来开展的学生自主实验设计进行总结的过程中我们还是发现了一些问题，主要表现在实验设计方案的科学性和创新性还有待加强。因为大多数学生都是初次接触实验设计，受知识结构及科研经历的限制，他们的实验设计大都局限在一个固有的框架中，是对已有机能实验的一个模仿，创新性还远远不够。而且，部分学生对实验设计的一些基本原则还缺乏应有的了解。为此，自2010年起我们又专门开设了2学时的理论课，由具有多年机能实验教学经验的教师对“如何进行实验设计”进行讲解。老师先让学生把实验设计中不了解、不注意以及不满意的问题全都提出来，然后引导学生展开讨论，最后才将实验设计的基本要素、基本原则及实验动物的选择等知识加以介绍。这堂课与其说是一堂理论课，不如说更像是一堂讨论课，教师采取开放式教学，以学生互相讨论为主，教师仅仅起一个引导作用。学生们提问非常踊跃，老师并不急于回答，而是把学习的主动权交给学生，让他们在相互讨论的过程中自己去寻找答案，以加深他们对实验设计的认识和理解。课后学生们反映这堂课收获很大，初步懂得了应该怎样去设计一个实验，了解了真正意义上的科研设计应该注意的基本原则。在进行实验设计的理论指导后，我们也看到同学们的实验设计水平有了一定的提高。
一、实验方案的设计
实验设计题是指为了达到一定的实验目的而综合运用元素化合物知识和实验基本操作所进行的化学实验的设计。常见考查方式：由题目提出实验目标，由自己设计实验步骤，选择实验用品，设计实验装置，记录实验现象，分析实验结果，得出正确结论，从而解决题目提出的问题，属于实践性、综合性很强的题目。解答实验设计题的基本思路为：
(1)仔细审题，明确实验目的，设计合理的实验方案。
(2)根据实验目的，选择反应物和装置，设计实验步骤，明确操作过程，观察实验现象，收集实验数据，得出结论。
(3)对实验进行应遵循以下几个原则：
①科学性：实验设计的对象为制取物质或进行物质性质的实验，首先应了解实验的原理，这是实验设计必须遵循的科学性。
②可行性：设计时要注意仪器的性能，所用原料资源丰富，价廉易得，即要注意实验的可行性。
③安全性：实验操作要尽量防止带有危险性的操作，尽量避免与有毒物质接触。若无法避免有毒物质，则应采取安全措施，以防造成环境污染和人身伤害。
④简约性：设计时要考虑实验操作步骤的简洁易行，操作过程中要本着节能减排的原则，实验药品用量要本着节约的原则。以达到用尽可能少的试剂和步骤来获取尽可能多的信息。
例1 （2013年重庆）李兴同学将BaCl2溶液与H2SO4溶液混合，得到一种浊液，该反应的化学方程式为。李兴又将浊液过滤，并探究滤液的成分。
【提出猜想】
猜想1：滤液里的溶质只有HCl；
猜想2：滤液里的溶质有HCl和H2SO4；
猜想2：滤液里的溶质有HCl和。
【设计验证实验】
操作Ⅰ：滤液 加入锌粒 验证猜想2
操作Ⅱ：滤液 加入Na2SO4溶液 验证猜想3
其中操作 不能达到实验目的，应该将药品更换成 （填序号）.
（A） AgNO3溶液（B） BaCl2溶液
(C) NaHCO3固体(D) 金属铝
解析：BaCl2溶液与H2SO4溶液发生复分解反应生成盐酸和硫酸钡沉淀，如果BaCl2溶液与H2SO4溶液恰好完全反应，滤液里的溶质只有HCl；如果H2SO4溶液过量，滤液里的溶质有HCl和H2SO4；如果BaCl2溶液过量，滤液里的溶质有HCl和BaCl2；由于一定有HCl，加入锌一定会有气体生成，所以操作I不能达到实验目的，应该检验含有SO2-4，所以选择BaCl2溶液。
答案：BaCl2+H2SO4=2HCl+BaSO4 BaCl2Ⅰ(B)
二、实验方案的评价
1.主要是对所设计的实验方案、实验装置、操作步骤等，从某个角度否定、排除不合理或不可行或可行不最优等方面进行评价，从而选择创新出更好的方法。
2.对实验进行评价时，要遵循评价的五项基本原则
(1)科学性：实验原理，实验方法和操作过程必须科学，严谨、合理。
(2)简约性：实验设计应简单易行。实验装置简单，实验操作简便，实验现象明显；
(3)可行性：所用药品是否常见、易得、廉价。
(4)安全性：操作是否安全可靠。
(5)节能环保：实验过程是否节能与环保。
3.熟悉解题的一般步骤
明确目的确定实验原理评价实验方案的优劣(或可行性)提出改进建议(依题意解答).
例2 （2013年泰安）下列实验方案或措施不合理的是（）
（A) 用稀盐酸清除铁制品表面的铁锈
(B) 用氯化钡溶液鉴别稀盐酸和稀硫酸
(C) 用CO2鉴别NaOH和Ca(OH)2溶液
(D) 用无色酚酞试液检验NaOH溶液是否变质
1.1通过对建筑物的分析，可以得知其具备艺术品的功能，通过对精美的建筑设计的应用，实现建筑的美观设计模块及其结构设计模块的协调，保证其良好的艺术成果的呈现，这也需要进行侧重点的分清，进行建筑艺术模块、美观模块、功能模块等的协调，从而实现其生产工艺的优化，保证建筑造型的呈现，进行功能模块及其结构设计模块的完美结合。这就需要避免传统的设计理念的应用，进行设计对象设计理念的与时俱进，从而满足现阶段建筑设计及其结构设计的需要，保证其结构体系的健全，实现结构设计建筑形式及其建筑功能的创新，保证其建筑形式及其建筑功能的统一性、辩证性。
1.2为了满足当下建筑设计的需要，进行人们的功能需求分析是必要的，正式由于人们的功能需求差异，才导致了建筑物的本身应用形式，正是由于人们的生活需求方式的差异，才影响了建筑物的自身形式。这一系列的建筑形式又影响了人们的日常生活。通过对建筑形式及其功能的分析，可以得知两者的关系并不是矛盾的而是一种相互辩证的关系，通过对不同的建筑风格的划分，可以更加明确的得知建筑物的应用风格。这可以分为不同的类别。一类是将优美的建筑造型、完善的使用功能、先进的结构体系和工业化制造与施工工艺有机地结合起来，创造出技术先进、新颖、经济适用的建筑物；另一类则是以追求某些新奇的艺术效果为主，创造出奇特怪诞的建筑造型，结构方案从属于不完全合理的建筑设计，放弃了结构设计的合理性和经济性。由此看来，建筑之美不单单是广义的“美观”而已，功能“美”、意义“美”、文化“美”更赋予其深刻的内涵。显然，在建筑物的外形设计过程中，应尽量遵循前一个标准。
2建筑艺术及其技术的统一
2.1在建筑设计模块中，进行其建筑物特点的分析是必要的，其具备观赏性的性能，这一点得到了广泛的认可。建筑设计的完毕，实现了内外观、应用功能等的固定，展现了设计人员的劳动价值。为了与时俱进，进行建筑物的新型设计理念的应用是必要的，从而按照新型的设计理念去设计建筑物，保证建筑物的整体设计体系的健全，使得该建筑成为了个人设计、无人欣赏的摆设。但凡世界闻名的建筑物，设计中都存在着对建筑美观的考虑，有着广泛的哲学、伦理学等学术理论基础。建筑师作为建筑的缔造者，应该摆脱各种主义的条条框框带来的限制，构建更多贴近现实，能体现艺术魅力、彰显建筑风格的优秀作品。
2.2在当下建筑物设计模块中，通过对艺术表现形式的应用，更有利于实现建筑成果的效益。这需要进行多种艺术表现形式的应用，进行多元化的设计理念的应用，切实满足当下工作的需要。这就需要进行人民大众喜闻乐见的建筑文化的应用，进行建筑技术及其艺术的协调，保证其实用性及其美观性，保证其技术的成熟性，满足现阶段的建筑形式的竞争需要，保证项目施工模块的有效开展。在日常的建筑业中，一方面，建筑设计师要更多地利用艺术表现形式和建筑形式的竞争来打动业主以便获得项目施工。这另一方面，广大的受众则根据自身的需求而更加注重建筑形式以及艺术表现形式来满足自己个性化的要求和审美趣味。要实现这两者的兼顾从而达到技术与艺术并重、实用与美观兼顾，则需要依靠成熟的技术条件，这些条件也是建筑美的本源。在当下建筑设计模块中，建筑物的审美价值扮演着重要的角色，这就需要进行建筑物的审美特色的加入，进行艺术成分的提升，保证建筑物的美观的体现，保证当今社会的建筑艺术更加的创新，蓬勃发展，切实满足当下人们的生活需要。这就需要引起相关建筑设计人员的重视，保证多元化的设计理念的落实及其应用。当今社会艺术的光芒更加闪耀，设计中艺术的成分也会越来越重，建筑的美感必将得到进一步的提升。放眼全世界，百层高楼已经在各地拔地而起，2008年的北京奥运上的鸟巢和水立方也让我们的眼球得到了充分的享受，这样的建筑既美观又实用，其中包含的艺术、人文理念也让人折服。
中图分类号：TP919-34; TP391 文献标识码：A
文章编号：1004-373X(2010)22-0178-03
Design and Realization of Scheme Design Platform for Firing Test in Shooting Range
XU Wei-qiang, ZHU Yuan-chang, DI Yan-qiang
(Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, China)
Abstract: The actual design course of the firing test scheme in shooting range is simulated. 2D and 3D digital environment of shooting range is established based on MapX and Virtools. And at the same time, data interaction and data synchronization are also achieved with XML. considering all the requirement conditions of engineering application, a simulative network platform for the measurement and control project designed in digital shooting range is build based on XML. The proposed scheme is flexible and effective in practical application.
Keywords: digital shooting range; modeling and simulation; XML; MAPX; Virtools
收稿日期：2010-07-28
0 引 言
靶场是军事攻防性能评估的重要场所，是新武器试验测量的综合测试平台，为各种高技术武器装备提供先进的测量手段，并加快高新武器的开发步伐。近几年靶场组织完成的多项试验表明，射击试验正在成为制约顺利完成复杂武器系统试验任务的瓶颈[1]。为适应未来信息站和电子战的需要，对于射击试验测控仿真平台的研究已迫在眉睫。该平台以某新型高炮武器系统的射击试验测试评估为背景，实现靶场测控方案设计的自动化、可视化和智能化。在未来信息化条件下，为靶场顺利完成复杂武器系统射击试验测控任务提供了前提保证，并力争在测控方案推演优化技术上有所突破，进而推广到其他复杂武器系统。
1 靶场射击试验测控仿真平台的构建
1.1 仿真平台二维态势显示模块的开发
平台依托二维地图，直观地显示相关设备、地形等具体布局。靶场二维地图的建立经过获取航拍图片，矢量化处理，获取格网DEM数据，再利用格网DEM提取等高线。同时，对于地图上的建筑、河流、道路、地形和地貌等进行手动处理，采用数字地图中常用的分层处理方式。在地理信息系统中，DEM最主要的3种表示模型是：规则格网模型、等高线模型和不规则三角网模型[2]。在靶场的射击试验测控仿真系统中，采用了等高线模型。
等高线模型表示高程，高程值的集合是已知的，每一条等高线对应一个已知的高程值，这样一系列等高线集合和它们的高程值一起就构成了一种地面高程模型，如图1所示。
图1 靶场数字地图
1.2 平台相关模块之间的逻辑结构
靶场高炮武器系统射击试验测控仿真平台是一个基于XML的实时分布交互仿真系统，由方案制定、参/被试品系统控制单元、二维态势显示、仿真管理、数据管理和关键参数计算等节点组成。
方案制定人员通过选定测控方案的任务类型，设置参试品(飞行目标)和被试品(高炮武器系统)的初始状态，对参/被试品系统控制单元对选定的任务类型、系统的初始状态进行评估、数据传输和关键参数计算等操作，判断测控方案制定的可行性。该系统为靶场高炮武器系统射击试验测控仿真、路径规划、关键参数认证、方案优化等研究提供了仿真环境。该系统靶场射击试验测控仿真及服务器的逻辑结构如图2所示。其中，二维态势显示节点客观、实时地表示出选定的试验任务中的各种仿真实体的状态，供操作人员进行仿真效果评估，并为方案的优化工作提供数据支撑。
图2 靶场射击试验测控仿真平台逻辑结构
2 组件式开发
靶场射击试验测控仿真系统的二维界面是利用VC和MapX组件混合开发的。作为靶场射击试验测控仿真系统的二维节点，二维态势显示模块实现的主要功能包括：数字地图显示、缩放、移动、地图漫游；地图信息显示；参/被试品模型动态显示；通视判断；测距、测角、坐标系转换等工具模块调用；二、三维数据传输、通信及同步显示。另外，系统还实现了图层显示控制、方案类型选择、数据管理和数据交互等功能。这些功能的实现已经有比较成熟的方法，在此不予讨论。
3 二/三维同步显示的数据交互
在进行方案演示过程中，需要将二维地图上获得的数据实时地传输给三维模块，传统RTI数据的传输量总体上小，对于数据量巨大，传输频率小的数据，如果使用RTI进行传输会影响整个分布交互仿真系统的性能。
采用基于XML格式的数据交换能够很好地解决此问题。XML(extensible markup language)具有可扩展、自描述、代码数据和表示分离等特点，可以作为数据交换的标准格式[3]。XML Schema时XML模式描述语言能够定义XML文件的语法模式，具体包括数据结构、数据顺序、以及数据之间的逻辑关系等。
在靶场方案演示和方案优化的模拟仿真中，XML数据交换接口负责传输的数据有态势数据、参/被试品初始状态、参试品飞行状态、被试品捕获射击状态、测试设备测试数据、方案推演数据等。部分具体的交互数据如图3所示。
图3 二、三维数据交互
依据这些数据的具体结构和逻辑关系，首先应用XML Schema定义XML数据文件的基本结构(包括数据结构、数据类型、数据存储树型结构，以及数据单元的顺序和数量等),然后在此基础上利用MSXML SDK提供的文档对象模型DOM的API接口实现从C数据结构到XML文档的数据编码接口和从XML文档到C数据结构的数据解析接口。为保证数据传输的完整性，同时还利用预先定义好的XML Schema实现了对特定XML数据文件的校验功能[4]。
4 Virtools三维建模软件
法国全球交互三维开发解决方案公司Virtools开发了Virtools系列产品，其三维引擎已经成为微软XBox认可系统，其特点是方便易用，应用领域广泛[1]。它除了自身的3D/VR开发平台Virtools Dev以外，还集成了5个可选模块，即网络服务器Virtools Server、物理属性模块Physics Pack、人工智能模块AI Pack、 Xbox 开发模块和沉浸式平台VR Pack。
Virtools Dev是专门用来设计制作 3D 世界的软件，其内部集成了500 多个行为模块，其中的Run VSL模块可运行用户自己添加的Virtools语言代码，利用这些行为模块可以相互搭配串联设计出许多不同的互动效果。
Virtools Dev可对二维对象、文字、三维对象及声音、影片等进行操作，其中的三维对象资源可由3DSMAX等3D软件制作的三维对象模型或三维动画通过安装好的插件输出文件.nmo格式导入。
本课题主要是应用 3DSMAX 和 Virtools 工具，充分运用 Virtools 开发工具的优势，对虚拟靶场环境及被试武器、参试目标、测试设备等试验相关要素的外观模型和相关特征模型的建模技术进行研究。
5 结 语
在此介绍了靶场射击试验测控方案设计的实现方法，建立了可实现二、三维同步传输的网络化方案设计平台。二维操作界面实现了放大、缩小、漫游等各种功能操作，同时可以获得需要的DEM数据文件，并采用XML语言进行大数据量交互。随着网络技术的进一步发展和GIS在靶场的更广泛应用，新测控方案的实现方法还需要进一步研究与探索。
参考文献
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2.设计相关实验验证科学假设。带教教师协同学生依据凋亡相关理论提出检测方法，学生自行设计相关实验验证假设，并论证设计方案的可行性，分析重难点问题，完善设计方案，并最终确定实验的主要仪器（倒置荧光显微镜、凝胶电泳和成像系统）、流程和可能的结果。教师在这个过程中应重点关注学生设计方案的合理性及实施的可行性。在给予必要的协作基础上，给学生留有积极思考的空间，注重训练学生的自主创新思维、综合运用知识解释现象的能力。
3.按照预定实验设计方案验证科学假设。带教教师协同学生依据预定实验方案，对已经过小分子药处理的LL/2细胞凋亡进行初步检测。带教教师采用引导和提示形式参与实验过程，不过多干预学生的实验流程和操作步骤，引导学生运用所掌握理论知识分析和解决实验现象和实验过程中遇到的问题。其中LL/2细胞DNA的提取及琼脂糖凝胶电泳是本实验的重难点，为帮助学生熟悉实验步骤和注意事项，可以带领学生观看DNA提取和琼脂糖凝胶电泳相关的教学视频或幻灯片，强化学生对该部分实验的操作规范化。
4.记录实验流程步骤，完成实验，撰写报告。带教教师从实验设计开始就要求学生做好实验记录，待实验完成获得结果后，协作学生总结实验结果，并分析实验中出现的问题，提出合理解释，最后撰写并提交报告。完整的实验报告应包括实验设计方案、流程步骤、结果的呈现形式、分析与讨论，旨在训练和培养学生严谨的科学素养，同时体会整个实验过程的科学合理性与可行性，使其意识到科学素养的重要性。