时间：2022-11-03 15:07:23
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他们认为，如果能观察到明显现象，即说明CO2与NaOH溶液发生了反应。试回答
下列问题：
⑴对图A，当将分液漏斗中的NaOH溶液滴入烧瓶时，如果看到水槽中的水被吸入到烧瓶中，证明CO2与NaOH溶液发生了反应。请写出NaOH溶液与过量CO2反应的离子方程式： 。
⑵对图B――E，请说明能证明CO2与NaOH溶液发生了反应的操作及实验现象，
并将结果填入下表：
⑶请再设计一个其他实验，以证明CO2与NaOH溶液发生了反应，要求写明实验操作过程、实验现象、结论及反应的离子方程式。所用仪器及试剂均必须是实验室常用的仪器和试剂。
答案：⑴CO2 + OH- = HCO3-；⑵（见下表）：
⑶在一支试管中加入NaOH溶液,滴几滴酚酞试液后溶液变红色,将CO2通入NaOH溶液中,红色变浅,证明CO2与NaOH溶液发生了反应。反应的离子方程式为：
2OH-+CO2=CO32-+H2O；CO32-+CO2+H2O=2HCO3-。
在此基础上，让学生自己再设计新方法就比较容易了。以下是高一（1）7位同学和高一（2）班45位同学设的实验方案。现列如下。
【方案1】：在一支试管中加入NaOH溶液，滴加几滴酚酞，溶液变红色，将CO2通入红色的NaOH溶液中，红色变浅，证明CO2与NaOH发生了反应。
反应的离子方程式为：CO2 + 2OH- = CO32- + H2O；CO2 + OH- = HCO3-。
设计者：高一（2）班彭婷婷、毛宏、高双和高一（1）班刘虎等学。
【方案2】：如图所示，操作：滴入NaOH溶液。现象：气球胀大。
结论：证明CO2与NaOH溶液发生了反应。离子方程式：CO2 + 2OH- = CO32- + H2O或CO2 + OH- = HCO3-。
设计者：高一（2）班陈慧、周颖、皮兴灿、吴梦妮、杨力、周威、李明、邱琛、何姣、何祥军、向媛、董军、王懋睿、卫丹晨、阮仕见、杨威、李浩和高一（1）班白益波等同学。
【方案3】：如图所示，将CO2通入足量NaOH溶液中，若澄清石灰水不变浑浊，证明CO2与NaOH溶液发生了反应。反应的离子方程式：CO2 + 2OH- = CO32- + H2O。
设计者：高一（2）班杨升、张翠、李苗、胡万元、阮国良、饶志平、杨敏、王勇、张姣、杨忠莉、曹晶、汪传梅、张丙文、冯波等同学。
【方案4】：如图所示。打开活塞，让NaOH溶液进入集气瓶中。现象：导管中上升一段水柱。结论：CO2与NaOH溶液发生了反应。离子方程式：CO2 + OH- = HCO3-。
设计者：高一（2）班李奎、柴敦委、刘中亮等同学。
【方案5】：如图所示。操作：打开活塞。现象：气球变小。证明NaOH与CO2发生了反应。离子方程式为：CO2 + OH- = HCO3-。
设计者：高一（2）班罗开志、柯昌波等同学。
【方案6】：如图所示。操作：滴入NaOH溶液于试管中。现象："喷泉"。证明CO2与NaOH溶液发生了反应。
设计者：高一（2）班徐重双、刘峰等同学。
【方案7】：如图所示。向瓶中通入CO2，看b中水柱右低左高，证明CO2与NaOH溶液发生了反应。CO2 + 2OH- = CO32- + H2O。
设计者：高一（2）班石前坤、毛旭、黄晓蒙等同学。
【方案8】：如图所示。向a中通入CO2，红色溶液变成无色。证明CO2与NaOH溶液发生了反应。CO2 + 2OH- = CO32- + H2O。
设计者：高一（2）班蔡光磊同学。
【方案9】：如图所示。通入适量CO2于NaOH溶液中。现象：导管内水柱无明显变化。说明CO2与NaOH溶液发生了反应。
CO2 + 2OH- = HCO3-。
【方案10】：NaOH溶液无色溶液白色沉淀，证明CO2与NaOH溶液发生了反应。
设计者：高一（1）班冯以军同学。
【方案11】：一定质量的NaOH溶液称量溶液质量，质量增加，证明CO2与NaOH溶液发生了反应。
课程标准指出：科学探究要通过观察和实验制作等活动。而观察和实验是人类认识自然的基本途径，也是科学课教学的特点。因此，在科学教学过程中，要结合小学生的心理特点和实验教学要求进行教学，指导儿童自己进行观察和实验，通过观察和实验获得知识能力。
一、农村小学科学实验教学现状
1.实验仪器设备不足
据调研了解，目前很多农村学校实验仪器短缺现象十分严重。有些仪器，老化严重；有些已发霉生锈，破损的不能使用，体温计不能回位，酒精灯灯芯损坏；药品、酒精等易耗品早已用完，不能及时购买；有些仪器已经不能再用于教学，如同摆设。加之学校管理不善，补充维护又不及时，实验仪器每年都在减少，致使实验教学任务根本无法完成。有些中心小学配置了实验室，但因条件限制，没有上下水，限制了正常使用。村级小学数学教具、语文教具、科学实验仪器，甚至文体器材都放在实验室中，使实验室成了综合仪器室，根本无法开展实验教学。在实际教学中，教学演示实验频率很低、分组实验频率极低甚至为零。教师只是在上公开课时，才用仪器，平时上课根本不用，嫌太麻烦。
2.实验教学不被重视
学校只重视语数外三科教学，导致了对实验教学的忽视。对实验室和科学教师的管理不规范，很多学校管理制度不能结合本校实际，只是从网上下载了一些现成的实验室管理制度张贴在墙上，却没有人去过问，有的学校甚至没有实验室管理制度。绝大多数学校都没有建立教师实验管理制度，教师没有进行实验教学，以及实验教学的质量如何，不能进行有效监督考评。在小学教学中，把语文、数学视为主课，其他学科视为"副课"依然是农村小学尤其是村级小学普遍存在的现象。主课安排骨干、优秀教师来教，“副课”大多由教师兼课或由年龄偏大、担任主课又太重、太累的老教师来教。村级小学老师年龄偏大，一人多课头代课。他们对新课标的学习、理解、把握不够，对科学课的教学更谈不上以学生为主体。探究教学、合作学习等新的教育思想、教育理念、教学方法在课堂教学中根本无法实施，只是在课本上划划题，把标准答案给学生记下来，死记硬背，以便在县、乡统一质量检测中考个高分就行。
二、农村小学科学实验教学对策
实验教学是提高科学素养的重要途径，它虽然不能较快地见到成效，但它对学生将来乃至一生都会起到不可低估的作用。所以，我们应该针对实验教学现状，积极思考，寻找有效的解决办法，对症下药，提高科学实验教学质量。
1.高度重视是前提
小学科学课程是以培养学生科学素养为宗旨的科学启蒙课程。培养和提高科学素养是让学生适应未来社会发展的基本需要，是落实“学生发展为本的”教育理念的根本保证。科学学科性质和任务，决定了培养学生科学素养成为科学教育的一项重要目标。思想是行动的先导，思想的高度决定行动的速度。不能依照课标要求开设实验课，是与学校领导不重视、放任自流分不开的。因此，学校领导要从思想上高度重视实验教学，从教师配置、资源利用、学习培训等方面，多思考、多谋划、多督促。要明确实验教学的基本要求，明晰小学各年级实验教学的目的、任务，合理配置、优化组合本校资源，重视乡土自然教学，使实验教学贴近生活。作为农村小学的科学实验课，应突破由仪器、设备等带来的问题和不便，利用本身的自然、地理优势，开发和运用乡土自然教学，创造条件、想方设法开齐、开足、开好实验课。
2.制度落实是保证
学校要充分调动教师实验教学的积极性、主动性、创造性。加强教育理论学习，让教师提高认识、转变思想、更新观念，尽快适应教育教学改革的发展。每学期开学初，任课教师一定要熟悉教材，每位教师要根据年级特点，结合学生的基础知识水平、技能状况制定出切实可行的实验教学计划。学校对实验教学计划要认真审查、经常检查，通过不定期查备课、听课、找学生代表座谈等形式督促落实。建立合理的管理制度，积极探索适应于农村小学的符合素质教育理论和新课程精神的新举措。建立以校为本的教学研究制度；建立民主科学的教学管理制度；建立旨在促进教师专业成长的考评制度；建立促进全体学生全面发展的评价制度。
以上所述，只仅仅是自己局部的不全面的调查了解，是自己的所见、所思、所感。作为一名山区的教育工作者，面对新课程的实施，面对山区科学实验教学的现状，总以为：小学科学实验教学万万不可忽视！
通过演示实验提高学生实验技能，培养学生操作能力是初中物理教学的重要环节，也是每个物理教师都应重视的课题。下面谈谈笔者在这方面的一些心得体会。
一、进行教学反思，改变实验教学观念
多年来，囿于应试教育框架，物理实验教学在很大程度上流于形式。教师考查学生实验能力往往只片面地停留在看到什么上面，或怎样按课本或教师给出的步骤操作实验、记录数据、得出结论。甚至纸上谈兵，只讲实验过程，不做具体实验，课后要求学生背实验，把培养学生观察实验能力转化为培养学生应付实验考试能力，严重歪曲了实验的现实意义，削弱了学生实验的实践能力和创造才能。
随着科学技术的飞速发展，社会出现了严酷的竞争机制，对人才的要求已不能停留在仅有工作能力，而是要求能适应社会发展、具有开拓创新和竞争能力。为适应社会对人才的需求，必须重视学生实验技能的培养。教师要认识学生是实验教学中的主体作用和主体地位，充分发挥学生参与实验的积极性和主动的探索精神，培养他们具有初步的实验技能和能力。
二、重视演示实验和学生实验，提高学生实验技能
观察是一种带有目的性的心理活动，而观察力则是这种心理活动的有效程度或认识能力，是指人们通过感官有计划有目的地对在自然状态下和人为条件下发生的事物和现象进行仔细地观察和认真的思考，是获得学习信息、积累感性材料的重要途径。培养学生实验技能和能力，首先要加强学生观察能力、提出问题能力、实验技能的培养。
初中学生有目的的观察能力是在教师的指导下形成的。在演示实验教学中，教师要充分把学生的好奇心引导到对演示实验的仔细观察和善于观察上来，这才能让学生在观察中发现问题、提出问题。例如在振动发声中拨动橡皮筋使之发声的演示，我把它分成几个环节展示。①用较小的力拨动；②用较大的力拨动；③减短长度拨动。以此来引导学生观察橡皮筋发声的共同现象：都在振动。还引导学生动脑筋、提疑问。结果学生提出这样的问题：为什么拨动力度不同，橡皮筋发出声音的大小也不一样？为什么长橡皮筋拨动时的响声低沉，而短橡皮筋发出的响声尖利？还有一个学生敲了一下桌面，然后问道：老师，为什么我敲了一下桌面，它只发出声音，但却没有看到桌面振动？我对学生提的这些问题，做了如下回答：大家提出的问题都很好，至于它的具体答案，我们可以在下节课所讲的《音调、响度和音色》中寻找或讨论。通过观察，既让学生养成“观思结合”习惯，又能调动学生探索答案的积极性。
提高演示实验效果，充分调动学生的感官思维是提高学生观察力与提出问题能力的重要手段。而学生的良好实验技能与形成，首先是从模仿教师的演示实验开始的。课堂上成功的演示实验，会给学生留下难忘的印象，起到良好的示范作用。所以教师所做的每一个演示实验，只能利落成功，不能拖泥带水或失败。这就要求教师必须提高自身素质，课前认真备好演示实验课，注意演示器材、可见度、环境因素等可能给实验效果带来的不利影响，要抓住演示关键，正确引导学生进行观察。例如《惯性》中的打棋子演示，可把棋子换成自制的小方块，才能产生更好的效果。教师一边演示，一边告诉学生“打”的要领。又如做摩擦生电演示实验，如果天气不是很干燥，按课本里所提到的器材进行演示实验，就很难成功，即使能演示成功，吸引的纸屑量也较少，实验效果显然不理想。所以必须寻找更易于摩擦带电的物体，例如三环电池的塑料包装纸、包装电器的泡沫，才能使实验完满 成功。有时，还必须加大摩擦力、增加摩擦时间，才能使实验现象明显，才能有利于学生模仿，调动学生动手操作的兴趣。
二、规范科学教师的培养，提高教师实验技能
“小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程”。虽然学生科学素养的形成，是通过学生亲历科学探究活动，在参与的过程中体验、感悟，内化成个人能力，但是，没有一个责任心强的科学老师，一切都是枉然。首先，领导要重视科学课的教学，更要重视科学教师的培养，有条件的学校应设专任科学教师，让老师加强实验课教学研究，增强校际间科学教学的交流沟通等。其次，任课教师要转变教学观念，重视科学课中的实验教学。
三、规范实验课教学，提高学生实验技能
（一）实验准备要规范
1、教师的准备 实验课与其他传统课程不同，课前准备非常关键，从教材研究，教学设计到材料准备都是非常重要的课前准备环节。教师课前需要准备的内容包括：（1）.备教材，备教材就要认真学习科学教学大纲，制定科学课教学计划和实验教学计划，完成教案编写，设计实验课中的学生分组实验和教师的演示实验。（2）.备实验材料，教师必须认真研究学生在实验课上需要个人准备的材料种类和数量，并在课前提前布置安排，另外课前教师还要认真检查实验仪器，确保完好。（3）.备实验过程，课前教师应将课堂上要做的实验完整的做一遍，了解实验过程中需要注意的事项和可能出现的问题和情况，做到心中有数。
2、学生的准备 实验课是需要学生积极参与的，学生通过课前准备工作，即能对课堂教学内容有个大体了解，也能提高学生参与科学探索和研究的积极性。（1）知识准备：学生在课前要搜集与实验有关的资料，在这个过程中，学生能学习很多相关知识，即能开阔学生的知识面，也能培养学生利用各种途径进行自主学习的习惯。（2）材料准备：实验课上除了会用到各种实验仪器之外，还会用到大量的实验室所没有的各种材料，让学生做课前材料准备即可以弥补学校实验材料种类不全的不足，还能提高学生参与实验的兴趣和积极性，实验效果会更好。
（二）实验管理要规范
1、安全管理 实验课教学除要完成教学目标之外，教师要将安全教育的理念不断渗透到实验教学的过程中，让学生增强安全意识。科学实验课涉及多学科的内容，实验中会用到电、火、玻璃、化学药品以及刀、剪、锤等各种工具。因此，在实验课中存在着很多不容忽视的安全隐患，一旦忽视就很容易发生伤害事故。教师必须做到以下三点才能减少或避免伤害事故的发生。 （1）教会学生必要的安全知识及处置安全事故的技能，并在实验课前准备一些必要的器材，比如：每个组准备一条防火的湿毛巾等。 （2）督促学生要严格遵守操作规程，遵守操作规范。（3）教师要讲清楚药品的正确取用方法。
2、分工管理 科学课的许多观察、探究活动都是以小组为单位展开的，需要调配好组内的人力资源，让每个人有事要做、各司其职。因此，工作的合理分配就显得极为重要，尤其是刚刚加入科学课的三年级学生，必须在第一节科学课上公布个人岗位，明确分工，强调安全问题和实验课纪律。每个小组可设立组长，材料员，操作员，安全员，记录员等，。职责和分工明确后，小组活动就会呈现出秩序化、规范化的趋势。
3、纪律管理 实验课最令人头疼的就是纪律问题，而没有良好的纪律是很难上好实验课的。要解决好这个问题可以运用组内监督机制，学生有破坏纪律的行为，组长能及时发现并制止。
（三）实验过程要规范
在实验过程中，每一个环节都可能产生误差，而误差的叠加与传递效应，会影响实验的准确度。因此，在平常的实验教学过程中，教师必须引导学生始终将实验操作的严谨细致与实验的准确性联系起来。如在分析化学的滴定管使用中，有的学生在第一次滴定的初读数会调为零或稍下，而第二次滴定时往往不装入溶液就继续滴定。这时，教师应引导学生思考：为什么每次滴定都应调节液面至零或稍下处。通过思考，学生会明白，这样做的目的是滴定管刻度不匀所产生的误差，在以后的滴定操作中，就不会再省略装液这一步。教师在指导实验的过程中，常常需要纠错。只有使学生懂得实验的很多细节都关乎实验结果的准确性，错误的细节操作足以“毁掉“整个实验，学生才会明白，该细心的地方一定要细心。
二、改进实验教学方法，提高实验教学效率
1.强化实验预习
了解实验目标、原理和实验步骤和方法，知道实验“做什么”、“为什么做”以及该“怎么做”，同时要列出实验所需的试剂和器材，用简略的框图或流程图描述实验内容要点，以督促学生条理清晰地预习实验，养成良好的预习习惯。
2.引导实验过程
首先，在教师的示范下同步完成教学实验操作，这样通过教师的讲解、演示和学生的模仿相结合，引导学生领会各种操作要领。然后让每个实验小组的学生进行同步对比操作，通过不同程度学生之间的相互指正和切磋，逐步形成规范操作。最后让每个学生进行独立的操作练习，反复强化，巩固熟练程度。因此，我们在实验教学中，要引导学生尽量做到知其然并知其所以然。
3.分析实验问题
在实验过程中，如果学生预习不到位、实验思路混乱或实验不认真，就容易出现各种各样的问题。通过出现的这些问题，引导学生明确实验目标、实验过程和实验要点，逐步分析问题出现的可能原因，并通过适当的重复实验证实并加以解决，从而培养学生分析问题和解决问题的能力。
三、提高实验操作能力
化学实验是引导学生探究新知、培养能力的良好途径，教学中应该充分发挥实验的积极作用。但是在日常授课中，部分教师为了节省时间和便于管理私自改动实验方式，变学生实验为教师的演示实验。教师边讲边做，忙得不亦乐乎；学生边听边看，觉得挺热闹。乍一看，课堂效率挺高，但是一节课下来，对学生实验能力培养的效果几乎为零。听得再认真，看得再仔细，也没有自己做一遍来得实在。
二、用背实验、讲实验代替做实验
完成一个实验需要提前做许多工作，如联系实验员、填写通知单、支取相关用品等，要是学生实验就更麻烦了，还需要老师提前检查每一组仪器和药品，甚至需要提前一次次的动手实验。至于实验过程中更是可能出现突发状况，如安全问题、仪器破损、药品添加、实验秩序的维护等，这些都影响着课堂效率和实验结果。所以，大多数化学老师听到化学实验课都很有压力。部分教师用视频代替实验，个别教师更是用讲实验、背实验来代替演示实验和学生实验。实验操作要领记下来、实验现象和结论记下来，然后让学生背诵。这样，节省了培养学生操作能力的时间，学生对学习内容记得还牢固，考试还容易出高分。为应试而教实验，学生的实验操作能力如何提高。
三、临时突击实验
每年进入四月中旬，各个学校实验室都开始忙活了，化学教师更是忙得团团转。按照往年的实验试题先讲实验，强调操作时注意的问题，学生背诵实验步骤，然后进入实验室统一训练考试内容。所有的化学课都放在实验上――大约两周的时间强化训练，而且专为了考试内容而训练，大多数学生能够熟练掌握考试内容，考试结果出来后满分还不少。学生、家长、学校挺满意，教师挺满足。至于实验考试的初衷是什么，这不在考虑的范围内。
四、实验技能考试内容与中考不能很好融合
历年的中考化学试题中，得分率最低的题目还是实验探究题。虽然，我们的实验技能考试题中增加了“物质的鉴别”这一类综合性较强的题目，但也只是注重操作和方法设计。可以说，我们的实验技能考试和中考化学试题对于化学实验各有考查的重点，实验技能考试侧重于考查操作，而化学试题侧重于考查实验能力，两者不能很好地相互促进。
我对实验技能考试的几点建议：
1.考试时间
每年的实验技能考试都是在第二轮复习时进行，这对化学的整体复习进度和效果都有极大影响。我认为，可以把实验技能考试的时间稍微调整，在第一学期末或者第二学期初就进行，这样可以减少对化学复习的冲击。
2.评分标准
严格来说，实验技能考试其实是不公平的。虽然，我们监考老师提前统一了评分标准，但是监考老师个体的差异决定了对标准执行的差异性。同一个学生的实验操作，不同老师监考能出现不同的评分。庆幸的是，我们也在逐渐改进，当场亮分。特别关键的是评委当堂给出学生错误操作的点评，让每位考生清楚自己的得失之处。这样教师能对每一个学生操作结果做出透明、公平的考评，就不会出现由考生产生的一系列质疑问题，也有利于实验操作考试的评价价值。
3.实验内容
近年的实验考试内容以考查实验基本操作能力的内容居多，我觉得可以增加探究实验的内容，如设计实验证明盐酸和氢氧化钠溶液的反应、常见气体（如二氧化碳和氧气）、液体（如食盐水和蒸馏水）的鉴别、证明常见金属的活动性（如铁和铜）、证明物质的变质（如氢氧化钠）等。探究实验对于学生的思维能力、科学探究习惯、独立设计实验的能力要求较高，也是很难靠突击强化所能取代的实验。这样可以通过实验考试真正督促平时教师的实验教学，也使我们的实验考查内容更加丰满。
4.实验考查内容
化学实验技能考试不仅要考查学生的实验基本操作水平和简单的实验过程，更主要的是考查学生的实验能力――包括设计、探究能力以及实验思维等。这样，实验技能考试更加符合化学新课标的要求，我们的实验考试也才能真正达到目的。
通过化学实验技能考试，引导学生以轻松愉快的心情去认识多姿多彩、与人类息息相关的化学，积极探究化学的奥秘，形成持续的化学兴趣，增强学好化学的自信心。我们要让每一个学生有更多机会主动体验探究性学习的过程，在知识的形成、联系、应用过程中形成科学的态度，获得科学的方法，在科学探究实践中逐渐形成终身学习的意识和能力。
物理学是一门以实验为基础的科学，所有的物理知识都是在实验的基础上建立起来的。要进行正确的实验，必须掌握基本的技能。本文仅谈谈中学生应具备的实验技能与培养方法。
一、中学生应掌握的实验技能
1.使用基本仪器的技能。掌握基本仪器的使用，是做好物理实验的基础。基本仪器主要有：刻度尺、量筒、游标卡尺、螺旋测微器、秒表、天平、温度计、测力计、压强计、打点计时器、安培表、伏特表、滑动变阻器、电阻箱、万用表欧姆档等。要让学生了解这些仪器的构造、原理、用途，掌握仪器的量程、使用方法和使用规则，以达到熟练地、正确地读数。在介绍这些基本仪器使用方法时，应抓住各种基本测量仪器的共性来加以指导。
2.正确了解仪器量程的技能。各种基本测量仪器都有一定的量程，必须要求学生在使用各种基本仪器前，搞清仪器的量程，并且能估计被测对象的情况，选用适当量程，避免超过量程而可能损坏仪器。
3.对仪器正确调解的技能。使用测量仪器前通常都要调节零点或校正零点，否则测出的数据就不准确。如：对安培表、伏特表等应学会调整零点，对游标卡尺、螺旋测微器、刻度尺之类的仪器，还要学会零误差修正，让学生懂得零点是相对的，零误差的修正在生产上有普遍意义。因此，必须使学生养成使用基本测量仪器前调节零点或修正零误差的习惯。
4.会正确读数的技能。要让学生掌握读数的一般方法，关键是会读出仪器的最小刻度值，会从最小刻度之间估计出一位有效数字。同时，要学会正确读数的姿势。如：从量筒上读数时，眼视线应与液面保持相平，不能仰视或俯视，若是凹液面读凹处，凸液面读凸处，从安培表、伏特表读数时，视线应与刻度盘垂直，并且正对指针，估计读数四舍五入等。
5.掌握仪器使用规则的技能。根据仪器的原理，掌握它的使用方法和使用规则。如：天平是根据杆杠的平衡条件制成的，因此，使用前和秤量时都要做到横梁平衡，同时必须严格保护刀口，要让学生理解保护刀口的重要性，从而自觉遵守使用方法和规则；温度计是利用液体的热胀冷缩性质制成的，所以，根据热平衡原理，测量液体时，温度计不能离开液体，而且要在温度计内液柱稳定时读数。显然，培养学生使用基本仪器的技能，必须要注意把掌握仪器的使用方法与理解仪器原理结合起来，这样既有利于巩固基础知识，又能帮助学生理解为什么这样使用仪器；只有理解了仪器原理，使用起来才会更加自觉和主动。
二、培养学生实验技能的方法
1.培养学生掌握实验的一般原理、进行实验设计和实验方法的技能。首先要求学生明确各个实验的目的、原理或理论根据，根据实验的原理、要求对实验进行设计，包括用什么物理定律、公式，电学实验用什么电路图等。还要搞清哪些是已知量、被测量，然后选择所需的仪器和实验条件，进而设计好实验步骤，画好记录表格等；其次，培养学生正确调整和安装仪器，正确连接电路的技能。正确的实验，首先是安装、调整好仪器或正确连接电路，电路连接后，必须复查，确认正确后方能通电。这种技能的培养，教师先予以示范，让学生模仿学习，然后由学生独立去安装、调整。
2.培养学生正确记录实验数据，并能进行运算和分析，以得出正确结论的能力。这是实验能否成功的关键。要培养学生这方面的技能，要求学生集中精力，按实验步骤有条不紊地操作和读取测量数据，有的实验则要求测量或操作时动作迅速，要把握时机，如：温度测量、电学测量，要按实验先后顺序将需要测定的各量测出，并记录下来。
3.要使学生了解误差概念，并学会初步的误差计算和分析。实验后，要指导学生分析实验误差的原因，说明实验的误差主要有系统误差和偶然误差。系统误差主要是由于仪器本身的缺陷、实验原理、装置不完善而引起的。如，螺旋测微器零点不准；风的吹动使天平产生误差；电表指针不对准零刻度等。测量次数取多少，要根据偶然误差对被测量影响的大小来确定。如，测量值的有效数值较小时或测量值变动较大时等，应当多测量几次。
其次培养学生进行实验的技能，使学生掌握实验的一般原理、实验设计和实验方法的技能。首先要求学生明确各个实验的目的、原理，根据实验的原理、要求（物理定律、公式、图形等）对实验进行设计。还要搞清哪些是已知量、被测量，然后选择所需的仪器和实验条件，设计好实验步骤，记录实验数据等。还要培养学生正确调整和安装仪器的技能。实验首先要安装、调整好仪器。如：力学实验中的滑轮的安装、牵引线的走向等，有时需要对一些仪器的调整，如：使用杠杆时必须先调水平的位置平衡。这种技能的培养，应先自己示范，让学生模仿学习，逐步提高到学生去独立安装、调整。培养学生正确记录实验数据，并能进行运算和分析，以得出正确结论的能力。实验后，要指导学生分析实验误差的原因，说明实验的误差主要有系统误差和偶然误差。系统误差主要是由于仪器本身的缺陷，实验原理、装置不完善而引起的，减少系统误差的方法是校准仪器，或是改进实验方法。偶然误差是在实验条件不变的情况下，对某一物理量进行多次重复测量时，由于各种偶然因素产生的误差。减少偶然误差的办法是多次重复测量取算术平均值，以其平均值为最终的结果。
综上所述，要培养学生这方面的技能，必须让学生懂得减少误差首先要发现他的存在和来源，其次是确定减少误差的方法。增加测量次数固然可提高平均值的可靠程度，但是作用是有限的，实际上，只有改进实验方法和仪器，才能从根本上改善测量的结果，提高测量精确度。会写一般的实验报告。学生在实验结束后，应根据原始记录和实验时的结论写出实验报告。实验报告内容主要有：实验名称、目的、器材、原理、方法和步骤、实验数据、数据计算和处理、实验结论及误差分析等。这是一个很重要的技能，对实验报告的写法、格式要严格要求，书写时，要求层次清楚、语言流畅、文字精练、正确、图文并茂，要总结实验成功的经验或实验失败的原因，使学生将来进行科学实验时能写出自己的实践成果，并让别人看懂。
电子专业是一门以实验为基础的科学。所有的电子专业知识,包括概念、定律和理论,都是在实验的基础上建立起来的。因此,培养学生的实验技能,了解电子知识的研究方法,培养严格的实事求是的科学态度,对学生今后搞科学实验和技术革新有重要的基础作用。这就是当前我们贯彻和实施素质教育,提高学生实验素质的正确教育思想。下面我从两个方面谈谈学生实验技能的培养。
一、学生实验技能培养的方法
(一)培养学生使用基本仪器的技能
掌握基本仪器的使用,是做好电子实验的基础。基本仪器主要有:刻度尺、量筒、游标卡尺、螺旋测微器、秒表、天平、温度计、测力计、压强计、打点计时器、安培表、伏特表、滑动变阻器、电阻箱、万用表欧姆档等。教学大纲要求学生“学会正确使用仪器进行观察、测量和读数”。教师要让学生了解这些仪器的构造、原理、用途,掌握仪器的量程、使用方法和使用规则,以达到熟练地、正确地读数。在介绍这些基本仪器使用方法时,教师应抓住各种基本测量仪器的共性来加以指导。
1.各种基本测量仪器都有一定的量程。教师必须要求学生在使用各种基本仪器前,搞清仪器的量程,并且能估计被测对象的情况,选用适当量程,避免超过量程而损坏仪器。
2.使用测量仪器前通常都要调节零点或校正零点,否则测出的数据就会不准确。
3.会正确读数。教师要让学生掌握读数的一般方法,关键是会读出仪器的最小刻度值,会从最小刻度之间估计出一位有效数字,同时要让学生学会正确读数的姿势。
4.根据仪器的构造原理,掌握它的使用方法和使用规则。教师要培养学生使用基本仪器的技能,必须注意把掌握仪器的使用方法与理解仪器原理结合起来,这样既有利于巩固基础知识,又能帮助学生理解为什么这样使用仪器。只有理解了仪器原理,学生使用起来才会更加自觉和主动。
(二)培养学生进行实验过程必须掌握的技能
1.培养学生掌握实验的一般原理,进行实验设计和实验方法的技能。首先要求学生明确各个实验的目的、原理或理论根据,根据实验的原理、要求对实验进行设计,包括用什么物理定律、公式,电学实验用什么电路图等。还要搞清哪些是已知量、被测量,然后选择所需的仪器和实验条件,进而设计好实验步骤,画好记录表格等。其次要培养学生正确调整和安装仪器,正确连接电路的技能。正确的实验,首先是安装、调整好仪器或正确连接电路。
2.培养学生正确记录实验数据,并能进行运算和分析,以得出正确结论的能力。这是实验成功的关键。教师要培养学生这方面的技能,要求学生集中精力,按实验步骤有条不紊地操作和读取测量数据。有的实验要求测量或操作时动作迅速,要把握时机。
3.要使学生了解误差概念,并学会初步的误差计算和分析。实验后,教师要指导学生分析实验误差的原因,说明实验的误差主要有系统误差和偶然误差。系统误差主要是由于仪器本身的缺陷,实验原理、装置不完善而引起的,增加测量次数固然可提高平均值的可靠程度,但是作用是有限的,只有改进实验方法和仪器,才能从根本上改善测量的结果,提高测量精确度。
4.指导学生写一般的实验报告。学生在实验结束后,应根据原始记录和实验时的体会,写出实验报告。实验报告内容主要有:实验名称、目的、器材、原理、方法和步骤、实验数据、数据计算和处理、实验结论和误差分析等。
5.引导学生养成良好的实验习惯,包括爱护仪器,遵守安全操作规则和尊重实验事实的习惯等。教师要经常对学生进行良好实验习惯的教育,以免损坏仪器和发生实验事故等。
二、培养学生实验技能的途径
(一)实验课是培养学生实验技能的基本途径
认真上好实验课,既能帮助学生牢固地掌握电子知识,又能培养学生的实验技能,是训练和提高学生的实验技能的基本途径。
(二)尽可能将演示实验改为分组实验
实验课包括演示实验和分组实验。演示实验是教师使用仪器,进行实验操作典范,教给学生正确的实验方法。在分组实验中,学生的活动是多方面的,既有思维,又有操作,这就要求教师发挥主导作用。学生在教师的指导下,养成良好的实验方法、实验修养。随着实验技能的不断提高,学生能逐步培养自己设计实验、独立实验的能力。
(三)将验证性实验改为探讨性实验
先让学生研究、探索物理量之间的关系,而后总结出物理规律。如验证三极管的放大作用。教师可首先让学生讨论三极管的电路原理,然后画个简单的电路图,再找电路器件实验。学生经过深思熟虑做实验,能加深理解,从而收到事半功倍的效果。
(四)开辟第二课堂
第二课堂既可完善、丰富、深化课堂知识,又可培养学生的实验技能。主要形式有:1.指导学生进行课外实验;2.组织参观活动;3.举行操作实验竞赛;4.组织课外兴趣小组;5.举办电子科技晚会等。
实验教学是高等教育的重要组成部分。随着新技术的发展，对实验教学也提出了更高的要求，如何在实验中提高学生的工程意识、实践能力、创新能力等综合素质成为高校实验教学中不可忽视的大问题。为此各高校纷纷对传统教学模式进行改革，创建新体系以适应新形势的需要。其中开设综合性、设计性和研究性实验已成为大学本科实验教学改革的重要内容［1-4］。伴随着改革的进行，给学生开发出新颖的、难度适中的、适于教学需要的实验项目成为当务之急。
1现代电子技术实验体系
作为国家级精品课程，我校的“电子线路设计与测试”实验课程较早提出了三开放、三层次教学模式的现代新型实验教学体系。所谓“三开放”的教学模式，即:①时间开放:除规定的上课时间，学生还可以通过上网预约时间到实验室进行实验，实验仪器1人1组。②内容开放:学生完成基本的实验后，可以扩展实验内容。③元器件开放:开课前将与实验相关的所有元器件发给学生，由学生保管。这样既给学生提供了更灵活的设计空间，同时也促进了课内外教学的有机结合。“三层次”是基础性实验、综合设计性实验和设计研究性实验。基础性实验是指包含模拟电路、数字电路课程基础知识的验证性实验，并引入计算机辅助设计软件，对其中某些典型实验进行仿真，要求学生比较硬件实验与仿真结果。其目的是使学生把实验过程中的感性认识同书本知识紧密联系起来，以获得比较完全的知识和能力［5］。但是，基础验证性实验不足以调动学生实验的积极性与主动性，难以提高学生的独立设计能力。综合设计性实验是由学生自行设计、装调电子电路，设计一个较复杂的完整的小型系统，培养学生查阅资料的能力、灵活应用知识进行设计的能力以及分析问题和解决问题的能力，为后续的设计研究性实验打下基础。设计研究性实验则是打破多门课程界线，进行综合性、研究性课题设计，如电子系统的设计，CPLD/FPGA的数字应用系统设计，嵌入式系统设计，电子系统自动化设计与仿真等等。长期实践表明，新实验教学体系充分激发了学生的潜能，真正做到了因材施教，学生的综合能力在实验完成的过程中得到了很好的锻炼。而这其中设计性实验的开展起到了至关重要的作用，它使学生由被动实验变为主动实验，激发了他们的学习热情和创新意识，增强了他们的自信心和成就感，使学生的实践能力和综合素质都得到了极大的提高［6-9］。而开发适当的设计性实验项目是学生顺利完成设计性实验的关键。
2设计性实验项目的开发设计
设计性实验项目必须具有一定的综合性、探索性，它要求学生自行设计实验方案、探索实验条件，着重培养学生独立解决实际问题的能力以及创新能力。这些项目要考虑到在现有实验室资源条件下，既不能超出学生的知识水平与操作技能，也不能让学生完全照搬已有的成果，同时又要由浅入深，循序渐进，对相关课程知识能够进行适度拓宽、提高和综合应用，另外还要尽量面向实际，让学生拿到题目后有真实感，实现的过程中有自信心，完成后有成就感，使设计性实验真正起到培养学生分析问题、解决问题和锻炼系统设计能力的作用［10-12］。下面以简易脉搏测试仪为例，介绍在电子线路设计实验课程中，针对不同学生，如何围绕一个实验主题，通过运用多种技术，实现一个小型而完整的电子系统的实验教学模式。该项目与生活联系紧密，学生可依照实验设定的框架，既有可参考的原型，又能自主添加新功能和尝试新方法，能增强对实验的信心和兴趣。同时不同层次的学生都可找到各自的切入点和深入的方向，其解决实际问题的能力和创新意识无疑将得到锻炼。
2．1设计方案本系统的基本要求是对人体脉搏进行实时采集并显示其测试结果(包括脉搏波形、规定时间内脉搏次数等)。脉搏测试仪系统框图如图1所示。整个系统包括传感器、信号调理电路和计数显示电路3大单元电路。人体脉搏跳动状况首先通过传感器转化为电信号，而转换的电信号由于值很小且含有其他杂波信号，则还需要进行必要的调理。信号调理电路包括放大、滤波、整形等部分。即先将原信号进行同相放大，再根据人体脉搏信号频率较低的特点，采用低通滤波器滤除高频杂散干扰，最后经整形电路转换为数字脉冲以驱动计数器。通过对该数字脉冲的计数、译码，最终将脉搏跳动次数在数码管上显示出来。其中每个单元电路的设计又都有多种设计方案。下面从传感器开始，对每一单元电路的设计方法和所涉及到的知识点逐一进行介绍。
2．2单元电路设计
2．2．1传感器虽然可选择的传感器种类很多，但根据学生通常实验条件，最好采用2种经济型传感器:压电式振动传感器和红外脉搏传感器。建议对光电专业的学生选择采用红外脉搏传感器，这样能使他们尽早接触到一些专业知识。由压电陶瓷片制成的压电式振动传感器所示。它两面镀铜作为电极，不需要电源。当传感器放置在脉搏跳动较明显的部位时，脉搏振动信号使压电陶瓷片产生微小形变，内部发生极化，2个表面上便产生符号相反的电荷。通过测量电极上变化的电信号就可以了解脉搏跳动的情况。其输出波形如（图略）所示。由红外发射接收管制作的红外光脉搏传感器，则是根据血液中血红素的变化来进行脉搏的测量。血红素是血液中对红外光的主要吸收体。心脏收缩时，血液中血红素含量增加，红外光的衰减变大;心脏舒张时，血液中红外光的衰减量明显减少。所以当恒定波长的光照射到人体组织上时，通过人体组织吸收，反射衰减后测量的光强度，从一定程度上反映了被照射部位的特性。
2．2．2信号调理电路为了能够更好地对所测得脉搏信号进行分析处理并抑制杂散波形，需要对传感器测得的信号进行放大和滤波。放大和滤波在模拟电子技术教材中有很多例子，也是模拟电子技术的重要知识点。其中放大部分可以采用集成运算放大器，也可以采用多级三极管放大电路实现;而滤波部分根据不同的性能指标也有多种不同的电路组成形式。这里我们选用TI的高性能LinCMOS精密运放TLV2262来完成。该运放具有极低的噪声和极低的输入失调电流，且功耗低，最大电流仅为500μA。利用该器件可以实现高精度、低功耗的设计。使用TLV2262设计的放大器和滤波器电路如图6所示。该电路由两部分组成:第一部分为同相放大电路，其放大倍数为:（公式略）放大后的信号通过一个低通滤波环节，以滤除50Hz工频干扰和其余杂散信号。为了使过渡带较为陡峭，并且考虑到人体脉搏信号能量主要集中在17Hz左右，通带内起伏对信号影响不大，所以选择二阶低通滤波器。建议在此配合使用PSpice软件对设计的低通滤波器电路进行仿真，以选择最佳参数。放大和滤波后的信号还需进行波形变换，以产生用于驱动计数器的脉冲信号。波形变换电路是数字电子技术基础的一个重要知识点，可以采用的方法也很多，如施密特触发电路或与非门等都可实现转换。这里我们采用由NE555定时器构成的施密特触发电路来实现。其电路图如图7所示，波形变换结果（图略）所示。中上面波形为经过调理后的传感器信号，下面波形为施密特触发器输出波形，可见其完全满足要求。
2．2．3显示电路显示电路部分的计数器要完成60s内脉搏跳动次数的计数和数码管显示，可采用基本数字集成器件构成。其组成框图如（图略）。秒脉冲发生器可采用由NE555定时器构成的多谐振荡器实现，通过调整电路中的电容与电阻值来调整时间精度。考虑到60s的脉搏次数在40～150之间，则脉搏计数器可采用2个10进制计数器和1个触发器组成，计数器的最高位由触发器控制，只显示1或者0，则能显示的最大脉搏计数值为199，已满足系统要求。当60s计满后，计数器停止计数并保持最近1次的计数值，直到重新开始计时。用2个按键分别控制脉搏次数计数器和60s计数器的清零。各芯片特及使用方法在教材中都有详细介绍，这里限于篇幅，不再绘出其具体电路。建议这里可结合PLD设计软件，如Altera公司的QuartusⅡ进行电路的设计仿真。
3项目扩展
一、准确理解萃取与分液操作要点
例1.某兴趣小组利用海带为原料制取了少量碘水。现用四氯化碳从碘水中萃取碘，并用分液漏斗分离两种溶液。其操作可分为如下几步：
A.把分液漏斗放正，将盛有溶液的分离漏斗放在铁架台的铁圈中；
B.把50mL碘水和15mL四氯化碳加入分液漏斗中，并盖好玻璃塞；
C.检查分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液；
D.倒转漏斗用力振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞。
E.旋开活塞，用烧杯接收溶液；
F.从分液漏斗上口倒出上层水溶液；
G.打开漏斗上口的玻璃塞或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔；
H.静置，分层。
就此实验，完成下列填空：
（1）正确操作步骤的顺序是：（用编号字母填写）
AG EF
（2）上述（E）步骤操作中应注意： ，（G）步骤操作的目的是： 。
（3）能选用CCl4从碘水中萃取碘的理由是： ；不选用酒精的原因是 。
简析：试题重在考查萃取和分液操作顺序、目的、注意事项和萃取剂的选择原则，强化了相应操作的规范性。①将要萃取的溶液和萃取溶剂依次从上口倒入分液漏斗，其量不能超过漏斗容积的，塞好塞子进行振荡；②振荡时右手捏住漏斗上口的颈部，并用食指压紧塞子，以左手握住旋塞，同时用手指控制活塞，将漏斗倒转过来用力振荡；③振荡时，须不断放气，以减小分液漏斗内压强；④分液时须将分液漏斗上的玻璃塞打开，或使玻璃塞上的凹槽（或小孔）对准漏斗上的小孔，以便液体能够顺利流下；⑤分液时漏斗颈的下端要紧贴烧杯内壁，下层液体从漏斗口放出，上层液体从上口倒出。步骤可提炼为：装液振荡静置分液，争取给学生留下“剪影”式记忆。
答案：（1）CBDAGHEF。（2）E步骤操作应注意：将漏斗下端管口紧靠承接烧杯内壁，及时关闭活塞，不让上层液体流出；G步骤操作目的：使漏斗内外空气相通，以保证分液时液体能够顺利流出。（3）CCl4与H2O不互溶，且碘在CCl4中的溶解度比在水中的大得多；而酒精与水互溶，故不可用作萃取剂。
二、准确理解蒸馏原理、把握装置特点
在上例中获得的仍不是单纯的碘，怎样从CCl4溶液中将其分离出来？
简评：重点考查蒸馏原理与装置特点。单质碘沸点为184.35℃，CCl4沸点为76.8℃，温差相差107.55℃，可以用蒸馏的方法来回收CCl4。蒸馏时用水浴加热，以便控制温度。
我们应提醒学生注意：①不要忘记用石棉网，它可使液体受热均匀，防止具支烧瓶受热不均而炸裂。②不要忘用碎瓷片（只要温度超过了液体的沸点，都要用碎瓷片防止暴沸）。③温度计的水银球与具支蒸馏烧瓶支管口持平，测量馏出蒸汽的温度，而不能插入液体中，测量液体的温度。④冷凝器中水的流向是下口进，上口出，这样做可以防止因水流不匀（或水流中出现气泡）而使冷凝管炸裂，且下进上出能使冷凝管中始终充满液体，冷凝充分。
答案：（1）①缺石棉网；②温度计插到了液体中；③冷凝管进出水的方向颠倒。（2）使蒸馏烧瓶受热均匀、控制加热温度不过
蒸馏烧瓶。
练习：向碘的四氯化碳溶液中加入Na2SO3稀溶液，将I2还原，以回收四氯化碳。某学生设计了回收四氯化碳的操作步骤：
a.将碘的四氯化碳溶液置于分液漏斗中；
b.加入适量Na2SO3稀溶液；
c.分离出下层液体。
三、完善提取原理、形成流程图
例3.海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某探究小组设计进行了以下实验流程。
请填写下列空白：
