时间：2022-05-19 02:01:48
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇实验创新设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
文章编号：1005C6629（2017）2C0059C03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 研究背景
现行人教版九年义务教育课程标准实验教科书《化学》（九年级上册）第138页[实验7-3]粉尘爆炸实验装置和实验方法，以及目前绝大多数教师对该实验的改进[1～5]中，都是用气囊或打气筒对装置进行鼓气，用硬纸板密封装置，点燃的蜡烛引爆。这些实验方法在装置中产生的粉尘不连续、浓度不均匀，实验成功率不高；当爆炸发生时，用来密封的硬纸板乱飞，存在一定的安全隐患；粉尘飞溅，污染实验环境；这种实验方法产生的爆炸现象具有一定的偶然性，实验的重复性差。为此，我们通过大量的试验，利用玩具小风扇向装置内进行鼓气，在装置中获得连续、均匀的粉尘；用半固定在塑料筒上口的汽车轮胎橡胶皮来密封装置，避免了密封盖乱飞所造成的安全隐患和捡拾的麻烦；在爆炸后，半固定的汽车轮胎橡胶皮又能自动复位，重新封闭塑料筒，简化了实验操作；用丁烷打火机或电子打火枪进行点火引爆，并用一漏斗将火焰保护在其中，提高了实验的成功率。
2 实验装置
装置各部分的功用说明：
橡胶皮：由废弃的汽车内胎切割而成，用于密封塑料筒。半固定在塑料筒上口，爆炸后能被弹开，又能自动复位而重新密封塑料筒，避免了其被炸飞而造成的安全隐患和捡拾的麻烦。
塑料筒：通过上口的橡胶皮和下口底座进行密封，为粉尘的爆炸创造有限的密闭空间。
塑料漏斗：由塑料饮料瓶的颈部切割而成，固定在底座上。将针管和导线罩在其内，避免点火时风扇产生的风力将火焰吹灭。
底座：用于承载和固定打火机（或电子打火枪）、玩具风扇和塑料筒。
丁烷打火机：作点火的气源。
固定铁丝：用于固定塑料筒和底座。
玩具风扇：为塑料筒提供持续稳定的风力，能将堆放在底座上的面粉扬起，在塑料筒内形成连续、均匀的粉尘，从而提高引爆粉尘的成功率。
3 制作材料
长30cm φ10cm左右的硬质塑料筒（糖果瓶、酒盒等）1个，φ15cm左右的塑料糖果瓶盖1个，丁烷打火机1个，输液器头皮针1颗，玩具小风扇1个，260mL圆柱形矿泉水瓶1个，汽车轮胎橡胶皮，502胶水。
4 制作方法
4.1 底座的制作
在φ15cm左右的塑料糖果瓶盖中央钻一个与矿泉水瓶盖外径大小相当的孔，在矿泉水瓶盖中央钻一个小孔，将矿泉水瓶盖塞入塑料糖果瓶盖中央的孔中，用胶水粘牢固定（如果孔太大，可在空隙间填少许棉花，再滴入胶水进行粘接，如图2a所示）；然后截取一个260mL矿泉水瓶颈部（高约5cm），拧紧在矿泉水瓶盖上即成（如图2b所示）。
4.2 点火系统的装配
取出丁烷打火机的压电器，将两根细导线的两端除去绝缘皮后，分别与打火机压电器上的导线和下端的金属体相连（如图3a所示），然后将压电器装回打火机原位；将一次性输液器头皮针剪去针头帽，将细塑料管套在打火机的气门柱上，用少许胶水粘牢密封固定（如图3b所示）；将压电器上引出的一根导线破头去掉绝缘皮后缠在头皮针金属针管上，再将头皮针金属针管和另一根破头去掉绝缘皮后的细导线并排着（细导线去掉绝缘皮部分和金属针管不接触）插入底座中央的小孔中，调节细导线头与头皮针金属针管出口相距0.5M左右，用胶水将两者与底座粘牢密封固定（如果孔太大，可在空隙间填少许棉花，再滴入胶水进行粘接固定）；在底座边沿切开一个与气体打火机罐体大小相当的缺口，将打火机气罐插入缺口中固定，边调节打火机气体阀门边进行点火试验，直至能够正常燃烧并形成2cm高左右的火焰为止（如图3c所示）。
4.3 硬质塑料筒的加工
取长30cm φ10cm左右的硬质塑料筒，在其一端（下端）切一个2cm×2cm的缺口，另钻三个间距相等的小孔；再在其另一端（上端）侧壁上相距5cm钻两个小孔后，放上一块厚度适中、φ15cm左右弹性好的汽车轮胎橡胶皮，用细铁丝与小孔连接固定，细铁丝与塑料筒接触处用胶水密封（如果孔太大，可在空隙间填少许棉花，再滴入胶水进行粘接）即成（如图4所示）。
4.4 装置的组装及完善
将加工好的硬质塑料筒放在装好点火系统的底座上（缺口与打火机气罐错开成90°左右），再在对应塑料筒边沿上小孔的位置的底座上各打一个小孔，用细铁丝将硬质塑料筒和底座连接固定在一起；在底座边沿上对准硬质塑料筒下端缺口位置切一个缺口，将一个玩具小风扇的扇叶对准硬质塑料筒下端缺口，插入底座边沿的缺口中，用胶水固定即成（如图1所示）。
5 使用方法
掀开塑料筒上口的橡胶片，向装置内加入约20g干燥的面粉，使其平铺在底座上（漏斗外），打开玩具小风扇电源，只需几秒钟，在塑料筒内就会形成浓度均颉⑽榷ǖ姆鄢荆按下气体打火机打火器（电子打火枪）进行点火，就会产生响亮的爆炸声和明亮的火光，塑料筒上口的橡胶片即被掀开，随即又自动弹回封闭塑料筒。
每间隔几秒钟，再次按下气体打火机打火器进行点火，就会重复产生上述现象。
6 创新点
（1）利用低速玩具风扇进行鼓气，从而使得塑料筒内形成浓度均匀、稳定的粉尘。先吹风后再点火，可避免认为爆炸原因是鼓气造成，同时也提高了实验的成功率。
（2）利用低速玩具风扇进行鼓气，在塑料筒内形成浓度均匀的粉尘的同时，也为塑料筒内提供了充足的空气，增加了粉尘与空气的接触面，为实验的成功提供了保障。
（3）利用固定在塑料筒口汽车轮胎橡胶皮来密封装置，避免了原实验中硬纸板乱飞、粉尘到处飞溅造成的麻烦，使实验装置实现了自动封闭的效果，简化了实验操作，使爆炸实验安全可靠地进行。
（4）所有材料均为生活常备物品和废弃物，且为塑料材质。材料易得，容易加工，制作简单，成本低廉，容易推广。
7 实验说明
爆炸发生前，由于火焰处于漏斗内部，风扇形成的风力对其没有影响，不会被吹灭。但爆炸发生后，爆炸形成的压力会将火焰震灭。因此需要重复打火操作，才能实现连续的爆炸现象。
参考文献：
[1]徐宁.对粉尘爆炸实验的改进[J].中学化学教学参考，2010，（5）：45.
[2]黄庆权.对粉尘爆炸实验的再改进[J].化学教育，2012，（12）：75～76.
[3]乔金锁.粉尘爆炸实验的改进[J].化学教学，2016，（2）：67～69.
物理学是一门以实验为基础的科学，所有得物理知识，包括物理概念、定律和理论的发现与确立大都依赖于实验，同时实验也是研究和发展物理学的基本手段。它不仅是技术的操作过程，而且包含了丰富的物理思想、物理方法以及创造原理和创新技法。因此，物理实验的教学是培养与训练学生的创新能力最有效的途径，但要达到理想的效果，必须对教材中的演示实验和学生分组实验进行创新设计，并在课堂教学中科学实施。
1、通过改变实验目的和要求进行创新
教师在原有实验的基础上，改变原有实验的目的与要求，提出新实验课题，要求学生利用原有的实验器材（甚至可适当增减），对原有实验进行创新改进，设计完成新实验课题的实验方案。从而培养学生改进原实验、设计新实验的创新能力。例如：学生在完成凸透镜的焦距测定时，我要求学生将光具座上的蜡烛（光源）取走放上手电筒（如图1），并让学生在不拆开手电的情况下测出小灯泡s（可视为点光源）到灯罩玻璃（玻璃厚度不计）前表面的距离d。虽然使用的器材、实验原理都相同，但改变了目的要求，该如何操作？先做什么，后做什么，先测什么物理量，后测什么物理量，就完全需要学生创设出新的适宜的实验操作步骤，并确定所测物理量。
2、通过改变实验原理和实验方法进行创新
每个实验都依据一定的理论提出来的，这个理论就是实验原理。为达到同一实验目的，可依据不同原理设计出不同的实验方案。因此可以通过改变原有实验的原理或实验过程中使用的具体方法进行创新，依据新的实验原理、实验方法提出新的实验方案。例如：在显示微小形变的演示实验，原实验中应用了光学放大法，也可以根据机械放大的原理设计出如图2所示的实验方案。桌子发生微小形变，由于铁架台的竖直杆及水平铁夹的杠杆作用，对形变进行了两次放大，而右边滑轮上固定的轻芦苇杆在重物下降的带动下，顺时针旋转，又进行了一次放大，其演示效果相当显著，且比教材中的演示装置简单，器材易找，故而更方便。
3、通过改变实验器材进行创新
这种创新情形需改变原有实验的使用器材（包括测量对象）提出了在新的实验器材基础上测量原有的物理量或新的物理量的新实验课题，一般学生应用原有的实验理论和方法无法解答新的实验课题，必须重新设计实验方案或实验步骤，这些都要求学生创造性地提出解决方法。例如：学生在做完《用单摆测定当地的重力加速度》实验后，我给每个同学一把铁挂锁，要求每组同学利用它替代小球重新测出重力加速度g，然后再与用金属小球测出的g值作比较。器材改变了，如何测量呢？经同学们积极思考，动手实验，最终自行设计出合理的实验方案。
4、通过增设或改变实验情景进行创新
现成的实验装置往往不能满足教学的需要，课本上还有许多内容没有现成的仪器配备，若不做，则学生缺乏感性认识，很难对学生讲清楚，且内容显得枯燥乏味。真所谓“千言万语道不清，一看实验便分明”，为此教师应开发一些新的实验。例如：电容器充放电的演示，本装置采用低压直流电源，小直流电动机D1、D2，大容量电解电容器C，电路图如图3所示。当S置于1时，构成充电回路，对未充电的电容器C充电，此时D1迅速转动，电流计迅速反向偏转至最大，然后D1转动逐渐变慢，电流计偏转逐渐变小；当充电完毕，D1停止转动，电流计示数为零。当S置于2时形成放电回路，电容器C通过D2放电，此时D2迅速转动，电流计迅速反向偏转至最大，然后D2转动逐渐变慢，电流计偏转逐渐变小；当充电完毕，D2停止转动，电流计示数为零。本装置的另一最大优点是可以通过S断续控制对C充放电，当将S断续地置于1时，可以看到D1断续地转动，当充电完后，D1不再转动，然后将S断续地短时置于2时，可以看到D2断续地转动，当放电完毕，D2不再转动，这一现象生动有趣。
教师也可以创设一种新的实验情景和应用情景来改变原来的实验，要求学生运用学过的实验理论、方法及实验技术来设计新实验课题的新方案，处理新数据，解决新的实际应用问题，从而培养学生把所学的实验理论、方法和实验技术移植应用于新领域的创新能力。
5、通过改变观察的感觉手段进行创新
关键词：燃烧条件；白磷燃烧；探究实验；改进设计
文章编号：1005C6629（2016）11C0076C03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
实验教学是初中化学教学的重要组成部分，强化实验教学是提高学生学科素养、探究能力的突破口。在实验过程中，学生可以通过观察、思考来获取知识，使实验结论与探究过程有机地融合起来，使知识与能力得到和谐发展，感受到化学学习的乐趣。因此，教师要致力于教材经典实验的改进，使实验更易操作、更易观察到现象，使学生更能体会到实验的趣味，同时能科学地推演结论。本文以“燃烧条件”探究实验为例，浅谈笔者在教学实践中对经典实验的创新设计。
1 问题的提出
“燃烧与灭火”是人教版《化学》（九年级上册）第七单元的课题，为引导学生理解可燃物的燃烧必须同时具备“与氧气充分接触”和“温度达到可燃物着火点”的条件，教材设计了如下的演示实验，见图1。
在进行上述实验时，存在以下问题：
第一，实验甲（见图1）中白磷和红磷均处在敞口开放体系，铜片上的白磷燃烧会产生大量白烟，白烟主要成分为五氧化二磷，逸散到空气中，易与空气中的水蒸气结合，生成有毒的偏磷酸，危害师生健康，所以该实验需要在通风橱中操作。由于不便在课堂上演示该实验，实际教学中，教师通常采用讲授与多媒体视频相结合的方式，弱化了这一经典实验的教学效果。
第二，白磷固体遇热水熔化，用导气管通入氧气后，熔化的白磷会在气流的作用下，四处游动，使氧气不能和白磷充分接触，实验成功率较低[1]。
第三，实验结束后，水中残留的白磷有剧毒，须小心进行后续处理，否则会引起白磷自燃或中毒等安全隐患。
第四，白磷在水下燃烧通入的是氧气，和白磷在空气中的燃烧对比，没有严格地控制变量，实验缺乏严谨性和科学性。
经查阅文献，发现针对上述问题，已有不同角度的改进方案[2～6]，例如图2，甲实验在密闭装置中进行，解决了白烟逸散造成污染的问题。乙实验在导气管末端连接一倒置的漏斗，能将熔化的白磷局限在漏斗内，但在实际操作中发现，通入氧气的量不易控制，若通入的氧气不足，无法排尽白磷表面的水，氧气和白磷不能充分接触；若通入的氧气过量，由于漏斗内压强过大，氧气从漏斗下端逸出，实验效果仍不佳。
源于教学的创新应永无止境，该实验的简约性、可操作性、环保性、科学性等方面仍存在改进空间。在尊重教材原实验的教学意图的前提下，力求尽可能采用简单的装置或方法，用较少的实验步骤和药品，在较短的时间内能观察到明显的现象。经过反复实验，对该实验进行了创新设计，取得了良好的实验效果。直接通过注射器抽取空气，使用注射器、球型干燥管和橡胶塞，利用反应前后压强的变化，使白磷的燃烧发生在密闭装置内，大大提高了实验的安全性和可操作性。无需红磷作对照，仅用白磷这一可燃物，学生即可通过对两组对比实验的归纳分析，科学地得出燃烧的条件。
2 实验的改进
2.1 实验仪器和试剂
500mL烧杯两个、注射器两支、球型干燥管两支、橡胶塞两枚（大小与球型干燥管口径相匹配）、镊子、胶皮管、白磷、80℃左右的热水、冷水、5%氢氧化钠溶液
2.2 实验操作方法及现象
2.2.1 实验一
在500mL烧杯中加入300mL 80℃左右的热水，将橡胶塞倒置于烧杯内，用长镊子将一绿豆粒大小的白磷放置在橡胶塞上。此时，温度虽达到白磷的着火点以上，但浸没在水中的白磷不燃烧（如图3）。用胶皮管连接注射器和球型干燥管，拉动注射器活塞，在注射器中预留20mL空气，将球型干燥管插入水中，倒扣在橡胶塞上方。推动注射器，缓缓鼓入空气，热水从球型干燥管和橡胶塞的缝隙中流出，轻轻下压，使球型干燥管和橡胶塞之间形成一气室，白磷和空气中的氧气充分接触，立即可以观察到白磷燃烧，发出火光，并产生浓厚的白烟（如图3），实验现象十分明显[7]。由于白磷燃烧消耗氧气，装置内气压减小，在大气压的作用下，球型干燥管和橡胶塞紧密连接在一起，形成密闭装置，直至白磷燃烧结束，整个过程白烟都不会逸散到空气中。
2.2.2 实验二
在500mL烧杯中加入300mL冷水，将橡胶塞倒置于烧杯内，用长镊子将一绿豆粒大小的白磷放置在橡胶塞上。此时，水中的白磷不燃烧（如图4）。在注射器中预留20mL空气，将球型干燥管插入水中，倒扣在橡胶塞上方。推动注射器，缓缓鼓入空气，白磷虽然接触空气中的氧气，但因温度没有达到着火点，冷水中的白磷不能燃烧。
观察到实验现象并不是最终目的，通过现象分析，探究出燃烧必需的条件才是实验的根本所在。教师应引导学生对实验结果进行剖析（见表1），学生可以清晰地得出结论：可燃物要发生燃烧，“与氧气充分接触”和“温度达到着火点”这两个条件缺一不可。
3 改进后实验的优点
第一，利用反应前后装置内压强的变化，使热水中的白磷燃烧发生在密闭装置内，避免了白烟逸散造成的污染，提高了实验的安全性，不仅可以实现课堂演示，还可以在教师指导下开展学生分组实验。实验过程中，白磷燃烧充分，几乎无残留；若有残留，在使用氢氧化钠溶液处理生成物五氧化二磷后，再加入适量硫酸铜溶液消除可能存在的微量的白磷液滴[9]，体现了实验的环保性，教师也可适时利用该实验对学生进行环保教育。
第二，改进前，白磷在热水中熔化，随通入的氧气流四处游动，偶尔看见火光一闪，白磷又跑开了，较低的实验成功率降低了学生观察实验的积极性。改进后，白磷被局限在球型干燥管内，不会四处游动，而且能与空气充分接触，学生能明显地观察到热水中的白磷发生燃烧，增强了实验感受，体会到实验的乐趣。待冷却后，教师还可引导学生观察生成物五氧化二磷的颜色和状态，从而增强学生的感性认识。
第三，改进前，实验时需组装氧气的制取装置，不仅占用了有限的课堂时间，而且操作步骤繁琐。改进后，直接利用注射器抽取空气，使实验步骤简洁明了；同时实验仪器简单易得，无需进行特殊处理，提高了实验的可操作性。
第四，改进前，铜片上的白磷和水中的白磷燃烧实验，对比不明显，学生得出结论有一定的困难。改进后，仅用白磷一种可燃物，就实现了燃烧条件的探究，通过改变水温、有无空气两个因素，体现了实验设计中的“控制变量”的思想，提高了实验的科学性。冷水和热水中的两组实验同时进行，更加有利于学生理解燃烧的条件。
成功的实验设计是体现化学教学魅力的有效手段，它能化枯燥为生动，化抽象为具体，化平淡为神奇，既提高了课堂效率，也让学生对化学学习保持着浓厚的兴趣。在实验过程中，教师应引导学生积极开展思维活动，启发他们对现象进行分析，经过总结和归纳，使学生的思维从表象到本质，从感性认识上升到理性认识。
教师只有在日常教学中，时刻以优化课堂效果、提高学生科学素养为目标，促进教师深耕教材、不断探究，继而在探究中发现问题、解决问题，才能不断提高教师的专业素养，让课堂多一些精彩。
参考文献：
[1]刘信友.“白磷在水下燃烧实验”的微量化设计[J].化学教学，2015，（3）：54.
[2]刘松伟，王雪瑞.“燃烧条件的实验”改进[J].化学教育，2014，（17）：54～55.
[3]郭群生.对白磷燃烧实验装置的几种改进[J].新课程（教研版），2010，（4）：171～172.
[4]林师龙，潘祥泰.可燃物燃烧条件实验的改进与创新[J].实验教学与仪器，2015，（7）：57.
[5]王克林.利用试管控制白磷在水中燃烧[J].化学教育，2015，（17）：68～69.
[6]毛艳平，王胤琪，陈开烈.利用套管装置对燃烧条件探究实验的改进[J].中小学实验与装备，2015，（5）：47.
[7]郭强，支维洲，杨嵘，赵越.“白磷在水下燃烧实验”的再改进[J].化学教学，2011，（11）：39～40.
[关键词]电容器；储能；实验电路；创新设计；应用
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0395-01
电容器是电力系统、电工电子技术中的常用元件，也是电路的基本元件之一，同时学好电容器也为中等职业技术学校电专业的学生今后学习相应专业课建立必要的基础知识，电容器能够充电和放电是学习电容器的重点。
1.原电容器充放电实验电路简介
我们现在所使用的教材中提供的电容器充、放电电路如图1所示，分析过程是：当开关S置于“1”时，构成充电电路，开始时灯泡HL较亮，然后逐渐变暗，从电流表可观察到充电电流有大到小的变化，而从电压表观察到电容器上的电压UC由小到大的变化，即UC ≈ E；当开关S置于“2”，就构成了电容器的放电电路，灯泡HL逐渐由亮变暗，最后熄灭，从电流表可观察到电流由大变小，而从电压表可观察到电容器上的电压也逐渐下降，直至UC=0，表示放电结束。
以上这个电路是电容器充、放电电路的原理图，只适合纯理论性的分析学习，这样的电路已经不适应如今职业技术学校教学理念的要求，所以在实际教学中笔者尽量让学生在做中学，通过直观的实验现象将知识点展示出来，以降低学生的学习难度，提高其学习兴趣，因此，笔者对教材中提供的电容器充、放电原理图进行了创新设计，这样重新设计后的电路就比较适合于学生实验操作之用了。下面就介绍一下电容器充、放电电路在实际教学中遇到的问题及重新设计后的电路。
2.原电路存在的问题
在选用图1时，经过分析发现存在如下问题：
（1）这个电路中所有电器元件都没有标注具体参数，学生真正地去做实验，没有选用元器件规格的依据，也无法实际实验。
（2）实验现象不够直观，此电路要求充、放电过程中要观察灯泡的亮暗程度，同时还要观察电流表中电流的大小变化情况和电压表中电压值的大小变化情况，太复杂。
（3）原理上分析，电容器在充放电时灯泡的亮暗程度是逐渐变化的，但实际上电容器充放电的速度很快 ，灯泡会突然亮或灭，导致人用肉眼观察不到灯泡的亮暗变化。
（4）亲自做过此实验的人会遇到这样的问题，就是电容器通常会出现充不满电的情况，结果导致电容器两极板间的电压UC不能约等于电源电压E。
3.实验电路的创新设计
根据上述分析，笔者经过大量的理论推导和多次实际实验解决了上述电路存在的问题，在原电容器充、放电电路基础之上做了如下创新，实验电路如图2所示。
（1）电路参数的设定为使学生在实验中保证操作安全，电源采用10V直流稳压电源；该电路中电容器用耐压高于电源电压且容量较大的电解电容或油浸纸介电容，容量为470μF，接线时要注意极性，不要接反，如果接反会损坏电容器，甚至引起爆炸；灯泡选用与电源电压相符的即可（如果身边没有相应规格的灯泡用额定电压稍高于电源电压的指示灯也可）；电阻R1和R2所用规格分别是10K 0.5W和20K 0.5W。
（2）充、放电现象的创新。教材中所提供的电容器充、放电原理图中，让学生观察灯泡的亮暗变化的同时还要观察电流表和电压表上数值的变化情况，这样对于初学电知识的学生来说还不具备那么复杂的分析能力，所以笔者将电路中所使用的电流表和电压表撤去，只观察灯泡的亮暗程度。亦能说明电容器充、放电现象，这样实验现象变得更直观、内容也更加简单易懂。
（3）充、放电速度的创新。理论上分析电容器充、放电时，灯泡是逐渐变亮或逐渐变暗的，但实际在操作时，灯泡的亮暗变化很快，操作者观察不到实验现象，误认为实验是失败的，所以笔者根据能够反映电容器充、放电时间长短的参数τ=RC做了定性分析和理论性推导，再结合笔者自身的实践经验可知，实际上t=（3～5）τ时，充电或放电就已经结束，最后确定出限制充电时间的电阻R1的值选用10K，限制放电时间长短的电阻R2的值选用20K最为合适，这样充电或放电的时间限制在3～5S内，实验现象就具有一定的可观性，且能够有力的说明电容器具有充电和放电的特性。
4.实验中常见问题的处理
电容器充电实验时，电容器经常会出现充不满电的现象，电容器充电实验电路如图2所示，1和3相连时为充电；2和3相连时为放电。充电和放电时用万用表观察电容器两端电压时，电容器两端的电压就等于电源电压减去电阻R1两端的电压，为了使充电时间延长，R1要有一定的阻值，阻值太大，电容器两端电压与电源电压相差太大；如果太小，电容器两端电压是与电源电压近似相等了，但是充电过程太快实验现象就没有了可视性，所以，笔者经过大量的实验得出结论，电阻R1的值取如图2中的数值比较理想，这样既能是实验充电过程具有一定的可观性，且能是电容器两端电压是与电源电压近似相等了。
5.设计后电路在教学中的应用
实际教学中，在介绍电容器之前，可以让学生先观看实际使用中的电容器元件，例如：计算机内部显卡电路板上的各个元件，从感性上认识到电容器与电阻器一样也是电路中的常用元件，这样就可以很自然地引出电容器的概念，此时学生肯定会具有很强的好奇心，很想知道电容器在这个电路中有什么作用呢？实际上这也正是我们要向学生传授的内容，在这一环节中我们一定要打破传统的教学方式---教师给学生做纯理论性的分析讲解，因为这样的教学方法已经不再适用现代学生的学习要求，那我们教者怎么办呢？此时教师可以通过一段过渡性的语言引导学生：“你们是不是想知道电容器这个元件在电路中有什么作用吗？现在就让我们一起动手做一做，从实验中寻找答案吧”，在学生动手做的过程中，老师要围绕本次课的知识点提出几个相关的引导问题，让学生带着问题去做实验，通过实验现象就能自行回答出引导问题，从而也就把我们要学的内容掌握了，在实际教学中应用本文重新设计后的电容器充、放电电路，让学生先动手做一做，同时结合上述的教学方式，确确实实收到了非常好的教学效果。
总之，电工基础课的教学内容目前还存在理论性强、概念多、公式复杂、知识点分散、内容抽象等客观问题，所以通过对电容器实验电路的创新设计，使直观的现象和抽象的理论结合，让学生亲自动手操作，这样比较容易接受和理解，印象深刻，记忆牢固，从而真正地实现了在做中教、在做中学，这也正符合当今中等职业技术院校所提倡的一体化教学的理念。
参考文献
《电路》第四版 邱关源 高等教育出版社
《电工学》第六版 秦曾煌 高等教育出版社
中图分类号：G633.8
文献标识码：C
1问题的提出
现行高二化学教材设计的“加热铜丝插入”实验，铜丝的红一黑一红颜色变化鲜明，装置简单，操作简约，铜丝可以多次重复实验，但难于检验乙醇氧化产物而降低了实验的价值。事实上，学生闻试管中液体产生的气味既不明显，并有相当多学生将乙醇的气味与乙醛的气味混淆而难于分辨，如做银镜反应等，则因乙醛含量太少而现象不佳。
鉴于此，对教学中乙醇在Cu(或Ag)催化下氧化为乙醛的实验是许多从教者长期研究的重要实验，由刘正贤主编的《中学化学实验大全》就提供了多个范例。从近阶段许多杂志发表的文章看，许多实验者都设计在装入铜片的试管中加热氧气和乙醇蒸气来弥补教材实验难于检验产物等不足。华东师范大学蔡晶、陈磊磊分析了一些乙醇在铜催化下与氧气反应生成乙醛的实验中氧气和乙醇来源的情况，并利用气等从空气中获取氧气和利用棉花团蘸取无水乙醇获取乙醇蒸气。但这样一些改进思路，仍然存在装置、操作复杂化；反应不易控制，不能提供充足乙醇蒸气使反应持续进行等某些缺陷。一些实验甚至将作为催化剂的单质铜直接改为CuO，使用希夫试纸检验产物乙醛，但这又无法对教材中Cu(或Ag)的催化作用作出合理说明，同时超越了学生的知识基础和认识水平。
我们认为，高中学生已经知道酒精灯火焰就是乙醇的燃烧，焰心是乙醇的蒸气，空气中约1／5体积是氧气等知识。如果能巧妙地通过获取酒精灯焰心乙醇蒸气和空气中的氧气完成这一实验，这既能很好地帮助学生理解反应原理，又能有效发展学生的创新思维。对此，我们设计了一个装置简单，操作简便的“酒精灯焰心蒸气进行乙醇催化氧化”的实验，达到了较为理想的效果。
2乙醇催化氧化实验的创新
2.1实验目的
实证乙醇在加热和铜催化条件下被氧气氧化为醛，深化对乙醇催化氧化原理的认识。
2.2设计思路
为使装置简单，采用酒精灯焰心提供乙醇蒸气，用空气提供氧气，并使二者可控制地与催化剂接触反应。
2.3实验装置
课堂演示实验装置：
(1)将玻璃管弯曲为U形，与一球形管(或干燥管)构成反应器，反应器中装适量小铜片或铜丝。
(2)用一橡皮塞做成一旋转器，旋转器一端连反应器，另一端连玻璃管，此端可通过玻璃管旋转。
(3)用注射器作乙醇蒸气和空气的吸人装置和反应后气体的收集装置。为方便气体注入银氨溶液检验产物，可用胶头滴管将注射器口加长。
学生分组实验装置(图2)：
省去了反应器中的球形管或干燥管。使实验微型化，仅将U形玻璃管的一端留长，放入小铜片或铜丝即可。
实验装置的特点：
(1)利用注射器可控制吸入乙醇蒸气和空气的量，以及收集反应产物进行有效检验。
(2)旋转器的巧妙设置，使乙醇蒸气和空气能交替进入反应器，使实验现象鲜明。旋转器制作简单，材料为普通橡皮塞，将橡皮塞打孔，一端连反应器，一端连一导出反应后气体的玻璃管并可旋转即可。
2.4实验步骤
(1)按图1所示装置连接，固定在铁架台上，点燃酒精灯加热。
(2)转动旋转器15～20度度角，使U形管口离开酒精灯焰心处火焰，同时缓缓拉动注射器。现象：管内铜片由红变黑。又转动旋转器，使管口重新插入酒精灯焰心处，继续拉动注射器，现象：管内铜片由黑变红。
(3)将开始收集的少量气体水洗后排空(开始反应时乙醛量少，主要为未反应的氮气等)，继续上述操作(2)并使注射器收集满气体。现象：球形管内铜片红、黑现象交替出现。
(4)将收集的气体注入银氨溶液，用银镜反应检验气体中含有醛(或用新制Cu(OH)2检验醛的存在)。
注：多次收集后，注射器中有无色刺激性气味的液体。
2.5结果与讨论
该实验明显地达到了乙醇催化氧化实验理想的效果。
(1)简洁地证实了乙醇在铜(或银)做催化剂的条件下，可以被空气中的氧气氧化为乙醛的结论。实验对反应产物的检验效果明显。
-
(2)实验现象鲜明，特别是铜片由红变黑，由黑变红交替出现的现象。对学生理解乙醇催化氧化过程中Cu的催化作用极为生动。
为激发农村学生学习物理的兴趣，提高学生的综合素质，物理实验创新改革势在必行。教学中，要巧设趣味实验，激发学习兴趣；创新演示实验，优化课堂教学；加强探究实验，提高学生能力；开展课外实验，深化课堂教学。
关键词：
农村物理实验；创新；趣味；演示；探究；课外
新课程理念之一就是让学生学会学习，成为学习的主人。物理学科的一个重要特点就是拥有大量的实验，教师要不断改进实验教学方法，注重实验的创新和探索，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力，提高学生的综合素质。对于农村物理实验教师来说，更是一个挑战。因此，我利用农村特有的资源和环境，与物理实验教学相整合，做了如下创新：
一、巧设趣味实验，激发学习兴趣
好奇是学生的天性，兴趣是学生学习的动力。因此，教师要充分结合教学内容，从教学目标出发，千方百计地挖掘趣味因素，巧妙设计趣味实验，以激起学生的兴趣。比如，在“大气压强”的教学中，教师可寻找合适的玻璃瓶，做“玻璃瓶吸鸡蛋”，或“如何从瓶中完整地取出鸡蛋”（把瓶子倒过来并向瓶里吹气,鸡蛋就“自动”出来了）。相信学生会惊讶于实验“表现”，真真切切地感觉到大气压强的作用的。在轻松愉快的情境中掌握知识，达到了较好的教学效果。
二、改进演示实验，培养创新能力
在演示实验方面，要求实验现象明显、准确。课前教师必须做好充分准备，不能有任何微小的疏漏，对于现象不清楚的演示实验，必须想方设法加以改进，如“研究浮力产生原因”的实验：用一只可乐瓶和一个乒乓球。用一只塑料可乐瓶剪去底部（瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径）把一只乒乓球放入瓶内，从上面倒入水，观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出，但乒乓球并不上浮，这是因为水对乒乓球只有向下的压力；用手堵住瓶的下部流水处，可观察到乒乓球浮起，这是因为水对乒乓球向上的压力大于向下的压力。这样，学生既学习了知识，又培养了创新能力。
三、加强探究实验，提高学生能力
通过引导学生根据实验目的和原理自行设计实验方案，可以有效地培养和锻炼他们的实验能力。如为了说明飞机升空原理，实际显示“凸弧形的地方流速大”，我与学生合作制作了一个显示器：把长约12cm的透明胶管正下方开孔，与大号注射器筒连通,把泡沫塑料球平分为二，把凸弧面与平板面分别连接在两个水平胶管口，在注射器筒内点燃檀香。当室内空气不流动时，檀香白烟从胶管两端凸弧面和平直面同时流出，冉冉上升；若人拿着装置向前匀速走动，或正对微风放置时，白烟只会从凸弧型半球一端流出，直观地显示了流体压强规律和飞机升空原理，提升了学生的实验探究能力，并使学生在探究学习中获得成功的喜悦。
四、开展课外实验，深化课堂教学
教材中有好多的家庭实验室，它是课堂教学的延伸，有利于提高学生的综合素质。可以结合教材内容让学生到垃圾堆里找宝，利用周围容易找到的可乐瓶、细铁丝、铁片、玻璃片、弹簧、乒乓球、硬纸板、小木板等材料，制作“水火箭”“弹簧秤”“热风车”“针孔照相机”“潜望镜”等，加深了对课堂教学的理解，并且活学活用，学生的观察思维能力和动手能力得到进一步强化，其分析和解决问题的能力得到了充分锻炼，其创新能力也得到了相应发展。
关键词：化学；探究性；实验设计
探究性实验是培养学生实践能力、创新能力的主要手段，它能较好的培养学生的科学素养，并将新课改三维一体的教学目标落实到实处[1
].
一、设计初中化学探究性实验的基本要求
1.要符合科学性.教师设计的探究性实验，无论是对化学成份的探究还是对物质性质的探索，都要符合科学性，在探究过程中，提出的观点，或者是对问题与现象解释都要依据化学原理，不能随意的臆造.比如，探索MnO2能不能在H2O2起到催化剂的作用，不仅要看H2O2分解反应的速度有没有发生变化，还要看MnO2在反应前后的质量与化学性质有没有发生变化，这就必须要求学生在反应结束后提取MnO2，并测出它的质量是否与反应前一样.如果要验证它是不是MnO2，还可以让它加入到氯酸钾中，看看氯酸钾的反应速度是不是变快了，从而确定它还是MnO2这个物质.在整个教学过程中，不仅要注意教学目的与教学方法之间的联系性，还要注意教学过程的逻辑性，并尽量贴近学生的生活实际来设计探究性实验.
2.要使实验简单化.初中学生所探究的化学问题，在化学学习中是早有定论的，之所以让学生进行科学探究，目的在于培养学生的实践能力与创新能力，实现学会向会学的转变.教师在设计探究性实验的时候，要考虑实验的可操作性，初中学生的化学知识与生活经验都很有限的，过于复杂的探究性实验是无法完成的，如果学生在多次探究性实验中都无法体会到成功的喜悦，势必会失去信心.因此，在设计化学探究性实验的时候，无论从器材的选择上，还是操作上都要考虑初中学生的可行性，过于复杂的装置或者实验步骤，会使学生产生畏惧感，影响到学生学习的积极性.
二、设计化学探究性实验的途径
1.从常规实验中出现异常来设计.由于化学药品放置的时间长，或者是混有杂质的影响，使常规的实验出现了预料之外的现象，此时，教师只作粗略的解释是很难让学生理解的，而且也不利于调动学生探知的积极性，最好的教学方法就是让学生进行探究.比如，在装有NaOH溶液的试管里滴几滴无色的酚酞，溶液会变红色，当向红色的溶液中滴入稀HCl的时候，理应只看到红色逐渐褪去，但在具体的实验中还看到汽泡产生了，这是没有想到的现象，教师可以根据这个“异常”现象设计一个让学生探究的实验.学生通过实验最终探究出这一异常现象的原因是NaOH中混有一定量的Na2CO3.
2.利用学生的疑问来设计探究性实验.初中化学对于才接触化学学习的初中生来说是有难度的，尤其是化学上有很多的概念、原理，而且初中化学内容所涉及的生活知识也很多，实验操作的要求也不低，因此，学生在学习的过程中会遇到不少问题，产生了很多的疑问，教师可以利用学生的疑问来设计探究性实验，这样不仅让学生解决了自己的疑问，还提高了探知的能力，并能更大限度的激发学生的学习兴趣，这样的教学效果远远比教师简单的释疑要好.比如，人们在进入深的山洞或者地窖的时候，要做个“灯火试验”，测测里面的CO2气体是不是很多，怕人窒息.有的学生查阅资料后提出： CO2在空气中的体积比达到6%的时候，人就会窒息了，可是，蜡烛在6%的空气里不一定熄灭，也就是说灯火试验并不可靠！这是一个很好的问题，最好是设计一个实验让学生探究一下.这个实验的设计的关键是让空气中的CO2的含量怎么才能达到6%.教师可以这样的引导学生：在探究空气中氧气含量的时候，我们是怎么知道它的体积百分比的？学生在教师的点拨后，想到了这样的设计：在集气瓶里事先灌注6%体积的水，然后用这个集气瓶（排水法）来收集稀盐酸与石灰石反应所产生的CO2，再利用点燃的蜡烛伸入该集气瓶里，看看蜡烛火焰是不是熄灭了，从而验证“灯火试验”的可靠性.
三、及时做好教学的反思
在进行探究式教学的时候，教师要理解新课程教学理念，及时做好每一节课的反思，反思自己的教学设计与教学过程，有没有将教学目的与教学方法有机的结合起来，在教学的过程中有没有凸显学生是学习的主体地位，设计的实验有没有脱离学生的实际，有没有增加学生的学习负担，学生在学习的活动中有没有积极的参与.教学反思的目的并不在于做“检查”，而是为了今后的教学能取得更好的效果，使学生的科学素养得到更好的培养.
总之，探究式教学是新课程教学的重要模式，而设计好各种探究性实验是新课改对教师的一项重要要求，作为一名新课程教学的教师，应该勤于钻研，并在实践中不断的探索、总结，使驾驭新课程教学的能力得到不断的提高.
科学的本质在于创新，创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力.现代教育观认为：科学教育除了科学知识的传授和技能的训练外，还应重视培养学生的探究兴趣、探究能力、良好的思维习惯以及创新意识，从强调知识内容的获取向科学过程的转变.从强调单纯知识积累向探索知识转变现行教育中，学生创新精神不足和实践能力不强的问题已成为目前正在推进的基础教育课程改革所要着力解决的一个现实而又紧迫的问题.由于学生的创新精神和实践能力的形成和发展有赖于学生亲身参与的实践活动的培养和锻炼，科学探究能力表现在学生进行的探究性学习的活动中，物理实验作为物理教学的基本手段，有其特殊的教学功能：不仅能够为学生提供学习的感性材料，验证物理规律，而且能够提供科学的思维方法，培养创造性思维能力、创新精神和探究能力.作为教师，应当在课堂上把探究实验教学作为学生思维探究与创新的载体，来培养学生的创新精神和探究能力.
1课堂探究实验教学的问题创新设计
传统的物理演示实验教学的目的是帮助学生获取物理知识，缺少学生的实践与探究，在课堂教学中教师应当给学生设计一些探究实验的问题，激发学生的求知欲，引导学生独立的、自主地通过自己的探究发现问题.如：在初中学生学过部分电路的欧姆定律后，怎样讲解高中物理中闭合电路的欧姆定律才能激发学生进一步学习的愿望呢？
首先拿一节干电池直接用电压表测两极间的电压，然后再将它连入图1所示的电路中，再用相同的电压表测其两端电压，会发现读数减小了，设计问题：为什么读数减小了？减少的那一部分电压到哪里去了？如何测出这一部分电压？然后让学生分析图1所示的实验，初中学生曾经分析过这个电路，知道当电压一定时，先后闭合S1、S2、S3后三盏灯的亮度不发生变化.
然后做图1所示的实验，问：先闭合S1，再分别闭合S2、S3，灯L的亮度是否会发生变化？
（学生几乎都认为灯的亮度不发生变化）教师闭合S2，然后问：怎么样？（学生惊讶）
再闭合S3，学生更惊讶，灯的亮度一次比一次暗.
实验现象本身就引出了问题，学生已有的经验无法解释，从而产生学习的需要，思维被激活.
此时教师画出图2所示电路，启发学生分析这个电路是否跟实验电路有相似的地方.学生经过分析讨论，得出结论：实验电路与图2相似.教师由此引导学生猜想：是否电源内部有电阻？教师适时肯定学生的猜想，并引出初中物理研究的是一部分电路，本节课要研究的是包含虚框内为可调内阻电池源的全电路.用什么实验方案来测出另外一部分电压？由此引导学生用可调内阻的化学电池图3通过分组实验来测出电源的内外电压，然后通过多媒体展示学生测出的结果.于是学生在强烈的学习愿望下开始探究学习，在探究的过程中得出结论.
这个用学生分组实验的探究过程，以学生已有的知识和能力水平为起点，通过对问题的设计分析和巧妙地演示实验使学生的理论分析和实验现象之间发生矛盾，从而激发学生探究矛盾产生原因的兴趣，很自然地将学生带到了新课学习的入口，并由学生的分组实验得出结论.
2课堂探究实验教学的思路创新设计
实验的过程是探索新知识，发现新问题的过程.要创新，思想是行动的先导，为了使实验设计出更多的创新思维成果，教师要充分调动主体的科学文化知识沉淀和教学过程及社会实践经验的积累，引导和帮助学生努力摆脱和突破常规的定势思维的束缚，进而激发和促进各种创新设计思路的产生.
如：在竖直面上做圆周运动的小球，在轨道最高点和最低点对轨道的压力的变化我们只能用公式进行理论分析，这样学生就没有直接的感性的认识，能不能通过实验的手段来让学生直接看到压力的变化.在课堂上我们可以把竖直的轨道与一测力传感器相连接，传感器接到计算机上，通过多媒体就把小球在做圆周运动时对轨道的压力随时间变化而变化的关系曲线显示出来了.很多演示实验只要我们教师能够进行创新设计，不仅可以增强实验效果，同时伴随着创新设计，不仅激发了学生的学习热情，也使学生接受了一番创造性活动的“洗礼”，更有利于培养学生的探究精神和探究能力.
3课堂探究实验教学的非常规操作方法设计
实验操作方法对实验现象的显示及实验结果的获得有着直接的影响，在有些实验中，用寻常的方法所带来的通常也是寻常的结果，而实验过程中一些“前所未有”的“发现”、及“意料之外”的“收获”往往是建立在非常规方法运用的基础上的.因此，改进实验的操作方法，往往能收到不同凡响的效果.
如：在《电阻定律》一节的教学中，导体的电阻率与温度有关，我们在教学中通常是采用如图4所示的电路，在A、B之间接一根日光灯的灯丝，用火给灯丝加热，随着温度的升高，金属丝的电阻率增大，金属丝的电阻增大，灯泡的亮度减弱.这样效果比较明显，但是如果我们加以改进；事先让电路通电，调节好电路中的电流，让日光灯丝工作发热到微红状态，这时日光灯丝的电阻较大，灯的亮度很暗，或几乎看不出亮度（如图4）.在操作中，我们可以告诉学生，给大家变一个魔术，吹一口气就可以使灯亮起来，然后对着日光灯丝吹气可以发现小灯泡马上变亮了，学生感到很神奇，这样就激发学生的学生兴趣和求知欲望，然后让学生思考讨论，分析其中的原因，进而得出结论.这一反其道而行之的非常规操作.既能使实验现象明显，又收到了理想的教学效果.
4课堂探究实验教学环境的创新设计
1实验研究的过程
我们知道，活泼金属与酸在常温下能够进行反应生成氢气。但是，在常温下氢气难与其他物质反应。碳酸盐可以与稀盐酸在常温下反应产生二氧化碳气体，二氧化碳能够在常温下与水、碱等反应。但是二氧化碳是无色的，对比性不强，现象不是很明显，效果并不理想。如果能够让反应在常温下生成一种有色气体，这种有色气体在常温下又能够与其他物质反应就好了。化学反应产生的有色气体主要是红棕色的二氧化氮和黄绿色的氯气。铜与浓硝酸在常温下反应就得到二氧化氮了，比较方便。二氧化氮又能够与水和碱在常温下反应，链锁反应解决了。通过多次实验探索，选取5mL塑料注射筒作铜与浓硝酸反应容器比较方便，再把这个反应容器放到锥形瓶里密封就可以了。
2装置制作
把一根粗铁丝的一端锤打扁平，做成一个小弯钩。取5mL塑料注射器把它从3mL处截断。将注射端的注射孔在酒精灯火焰上烧熔封住成塑料筒。把铁丝钩烧热，让塑料筒熔附在铁丝钩上，再烧熔一些塑料封住塑料筒上的铁丝钩，使塑料筒在铁丝钩上固定好。取打了孔的橡胶塞插入胶头滴管与带塑料筒的铁丝钩。铁丝钩上部弯曲成一个直角钩，便于转动塑料筒位置方向。将上述橡胶塞插入锥形瓶口，即组成了反应的装置。
3装置的使用方法与现象
在锥形瓶里放入大约10mL蒸镏水，滴入几滴紫色石蕊试液，再滴加几滴氢氧化钠溶液调成蓝色。用橡胶塞上的胶头滴管吸入浓硝酸，在塑料筒里放入几小片铜。转动铁丝钩，使胶头滴管对准塑料筒上方后，用上述橡胶塞塞紧装有氢氧化钠与石蕊溶液的锥形瓶，即得到反应前的装置，如图1a。把图1a的装置放在天平上称量，记录数据。把图1a的锥形瓶从天平上取下后，分几次挤压胶头滴管，让浓硝酸与铜片反应。可以看到，锥形瓶内有红棕色气体产生，塑料筒里有蓝色溶液，如图1b。红色变淡后再挤压胶头，让浓硝酸流下来再与铜反应，最后红棕色气体全部消失，蓝色石蕊溶液变成了红色，如图1c。把锥形瓶重新放回天平上称量，天平平衡。说明反应前后质量不变。
4实验设计的创新点
使用常见的几种物质在一个简易的装置里，让多个化学反应在常温下连续发生，以检验质量守恒定律能否适用于多步链锁反应。反应产生的现象非常明显，很容易观察到。让学生观察到了多步复杂的化学反应发生后，质量仍然是相等的，从而对质量守恒定律有了进一步的理解。
5实验设计的优点
使用本实验设计的优点是非常明显的:①制作装置所使用的物品易得，制作过程简单，一次制成可以作为固定仪器长期使用。②反应在常温下进行，反应速率快，能够用于课堂演示。③实验操作方法简单，现象明显，有利于学生观察。结果准确，有助于学生理解化学定律。④装置使用安全、环保，可以用于学生的实践探究活动。
作者：潘国荣 刘芬 单位：贵州省雷山县第三中学 贵州省雷山县民族中学
随着教育改革和素质教育的发展，创新教育已成为现阶段工程教育的核心内容，要求各大院校培养出具有创新意识、创新能力以及创新精神的高素质人才。开展机械创新设计教学是工科院校进行素质教育实践的基本要求，同时也是加强学生创新设计能力培养的根本途径。学校作为人才培养的重要场所，如何接近同企业之间的距离，提高学生的就业率，加强创新人才的培养尤为重要。这些都需要学校对现有的机械创新实验模式进行改革，将学校的实验教学课程同工厂的实际操作相联系，加强学生创新意识的培养，这对现代教学改革具有非常重要的意义。
二、机械创新设计教学开展的策略
1.更新传统教学观念
随着高新技术的发展，机械工程以及机械制造等行业也发生了较大变化，以计算机为代表的高新技术向机械行业渗透，现代的机电产品向着机电一体化的方向发展，这就需要对传统的机械课程进行调整。所以，课程设置方面需要建立以科学技术应用为辅助的科学体系，加强机械类专业教学的系统规划。在机械创新设计教学中，不同学校在系统教材的编写方面都做了大量的工作。从理论教学到实践教学，从课内教学到课外教学，都需要编写相应的教学大纲。在课程内容、课程设计、课程实验等方面创新内容，改变传统的教学思想和教学方法，将传统教学中以理论知识的传授为主的教学方式改变为以创新能力培养为主的教学方式。
2.加强学生创新能力的培养
学生创新能力的培养是机械创新设计教学的关键，也是提高教学质量的基本条件。一方面，学校实验室的规划要以机械类应用型人才培养为依据，加强实验设备经费的投入，可以通过为企业服务的方式获得企业的支持，加强资源共享。另一方面，在实验内容的安排和选择方面，改进陈旧的实验内容和实验手段，加强创造性实验和综合性实验。实验教学中发挥学生的主动操作能力，教师对学生的实践操作进行指导。同时，废除由教学人员包办，学生观察记录式的教学方法，加强现代教学方式的应用。
3.建立创新设计教学实验室
对于学校普遍存在的机械創新设备缺少的现状，应该加强虚拟仪器技术的应用，建立机械创新虚拟实验室。虚拟实验室不仅能够帮助学生消除因实验设备缺乏带来的影响，还能够减少学生因盲目操作对机械设备造成的损害。采用机械仿真运动分析方法能够获取重要的实验信息。
4.加强机械设计教学成果的创新
在机械创新设计教学中，创新理念、创新思维以及创新设计方法都是教学的重要环节，学生只有参与创新设计实践，才能够加强基础理论知识的应用，以此解决实际生活中的问题，培养学生的创造能力。因此，机械创新设计实验教学对学生理解课程教学内容，学习教学知识有重要作用。学生只有自己动手进行机械拆装和创造设计，才能够根据自己的思维方式和设计理念设计出不同结构形式的作品，使同一类型的作品拥有不同的运动功能和运动性能。由于学生之间的个体差异性，每个人的设计作品都具有独创性，其设计作品也有多种形式。教师在完成课程教学任务的同时也必须完成设计创作工作任务，需要对学生的作品给出相应的考核成绩。
加强机械创新设计教学改革对创新型人才的培养有很大帮助，能够巩固学生的专业知识，增强学生的学习兴趣，有利于挖掘学生的创新设计潜能，最终培养学生分析问题和解决问题的能力。为此，教师应该更新传统的教学观念，加强现代科学技术在教学中的应用，通过多样化的教学方式提高学生的实践能力和工程意识，使机械实验教学取得良好的教学效果，使学校工科教学上升到一个新的台阶。
参考文献：
[1]金 鑫，李倩文，杜新武，等.《机械创新设计》教学改革与实践[J].农业工程，2015，5（5）：105-107.
关键词： 机构组合创新设计 《机械设计基础》 理实一体化
一、引言
高职高专课程教学改革的方向是加强实践教学环节，理论教学应与实验、实训、实习等实践环节有机地结合起来。《机械设计基础》课程是高职高专机械、机电类、近机类专业的重要专业基础课，内容主要包括机械传动系统中常用机构和通用零件的组成、工作原理、结构特点、基本的机械设计理论和计算方法。我们按照专业课“应用为目的”，利用先进的理实一体化教学方法解决了《机械设计基础》课程内容的广泛性与学时的有限性之间的矛盾，效果良好。而机构组合创新设计作为《机械设计基础》课程理实一体化教学的重要组成部分，对于提高学生的动手能力、综合分析能力和创新设计能力，有极其重要的作用。
二、机构组合创新设计基本方案
1.目的
增强学生对机械系统运动方案的整体认识，加强学生的机械工程实践背景的训练，拓宽学生的知识面，培养学生的创新意识、机械设计方法及工程实践能力；通过机构的拼接，在培养机械工程实践动手能力的同时，发现一些基本机构及机械设计中的典型问题，通过解决问题，加深学生对平面机构的组成原理和结构构成的理解，了解平面机构运动特性，掌握各种机构运动方案构成的创新设计方法。
2.设备
创新组合实验台一套，包括组成机构的各种运动副、构件、动力源及一套实验工具。设备名称：HKZB-Ⅲ机构组合创新实验台。
3.教学内容
（1）自拟机构运动方案或选择实验指导书中提供的机构运动方案作为拼接实验内容。
（2）将拟定的机构运动方案根据机构组成原理按杆组构成方法进行正确拆装，并用机构运动简图来表示。
（3）拼装机构运动方案，并记录由实验得到的机构运动学尺寸，创新组合设计机构。
三、理实一体化教学方案
采用理实一体化教学模式的目的是提高职业教育的教学效率，主要内涵包括：知识、理论、实践一体化，教、学、做一体化；内容、时间、地点的一体化，体现为理论课和实践课授课地点合一，基础理论贯穿于实践环节，以及多媒体、实物、实验、实训、社会调查等多种教学方式的统一。在教学效果上增强学生的感性认识，提高学生的思维能力和创造能力，调动学生的学习积极性，激发学生的求知欲。
四、机构组合创新设计是机械设计基础理实一体化教学的具体体现
“设计”从某种意义上讲就是一种“创新”。没有“创新”的设计只能是模仿别人的一种陈旧的设计，只有创新设计才有可能超越过去，创造未来。《机械设计基础》是培养学生从方案选择、系统设计、机构分析、机构设计到机械零部件设计的一门设计性很强的专业技术基础课，对学生后续专业课的学习及今后的工作关系重大，是专业核心课程。在教学内容中应加强机构选型及机构创新设计的基础知识学习，重点讲授机构创造演化的基本方法，以及组合机构形成的基本原理和组合机构的类型等，自始至终都应注意培养学生的创新设计能力。
高职教育是基于生产过程职教方法的推广，理实一体化教学模式使实践教学处于更加重要的地位，使机械设计基础课的实践教学从过去教师演示讲解的教学方式逐步转向在教师的指导下学生亲自动手做，这样不但能增强学生对机械的感性认识，而且能使学生对机械设计概念的理解更加透彻，发展学生在理论联系实际中的创新思维，培养学生运用实验方法研究机械的能力，提高学生的动手能力和解决问题的能力，弥补高职学生理论基础差的不足。
机构组合创新设计内容以培养学生的创新设计能力和独立工作能力为主，强调机械系统运动方案的确定，使学生把学到的各自成章、彼此独立的各种基本机构根据应用场合和设计要求合理地运用组合到具体设计中，达到培养学生从整体角度综合考虑设计问题的能力的目的。例如在讲四杆机构的组合使用时，我们以蒸汽机机构为例，先讲解图1所示的蒸汽机机构运动简图，1-2-3-8组成曲柄滑块机构，8-1-4-5组成曲柄摇杆机构，5-6-7-8组成摇杆滑块机构。曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构串联组合。滑块3、7作往复运动并有急回特性。如果适当选取机构运动学尺寸，可使两滑块之间的相对运动满足协调配合的工作要求。然后要求学生通过该蒸汽机的机构运动简图完成图2所示的“蒸汽机机构拼接”，把生硬的理论知识变成活生生的实物机械运动系统，使学生进一步熟悉机械零件的使用。
当然，在完成图2所示的“蒸汽机机构拼接”后，接上动力装置，让它运动，通过运动，检验运动的协调性，调节机构各构件的尺寸，验证和修改图1蒸汽机机构运动简图，加深学生对图1蒸汽机机构运动简图的理解。因此，机构组合创新设计可以使学生将所学习的知识进行综合归纳，学会将各类机构进行组合设计，既能巩固和应用所学过的基础理论知识，使学生掌握运动方案设计的初步方法，更能进一步提高学生利用技术资料和实物模型进行运算和绘图的能力。
五、结语
在《机械设计基础》课程的理实一体化教学实践中，我们感觉开发、培养和训练学生的创新思维变得越来越重要，机构组合创新设计可以使教学变得更加生动，更富有启发性，不仅有利于学生对基础理论知识的理解和掌握，而且可以提高学生分析问题、解决问题的能力，调动学生学习的主动性、自学性。高职学生普遍理论基础差，但兴趣广泛，探求新知识的好奇心强，思维不受条件的约束，蕴藏着巨大的创新潜力，关键是教育者要为他们营造宽松和谐的教学环境，启发和调动他们的学习热情和创造性，机构组合创新设计将课堂教学、创新理论和实践训练合理结合起来，是理实一体化教学模式的完美体现，学生能更好地发挥想象力和创造力，为成为技能型应用人才，适应就业岗位的需要，更好地服务于社会奠定基础。
参考文献：
(1)从实验教学体系的整体出发,综合考虑,明确各实验环节的任务和目标要求,以此为指导制订出新的实验教学大纲。围绕课程目标和教学大纲的要求,按照分层次、成模块、一体化、渐次递进的原则,精心规划设计实验教学内容。编写与之相配套的实验教材和实验讲义。(2)重视实验教学环节之间的相互衔接。在本实验教学体系中,每一个环节都有其任务目标,有比较明确的责任分工,突出强调其相互联系、相互衔接、层层递进的内在关系,避免相互割裂、彼此孤立。(3“)基础课程实验—综合课程训练实验—课外创新性实验—创新性科技活动”新的实验体系为主线,贯穿整个实验教学体系。
第一层次(基础课程实验):我们把汽车构造实验和汽车驾驶实验两门实验课程独立设课,加强学生实践动手和专业理解能力,也为后续实验和工程训练能力培养奠定基础。项目组成员克服没有资金的情况下,克服困难,在实验中心反复做一些实验,然后开出一些针对性强的课程实验来支撑整个实验体系,并完成相关的实验大纲,使理论教学与实践教学相结合,达到知识的运用、理解和深化的目的。同时,一些同学也参与到相关实验台的设计、制作和实验开发中,这个过程也锻炼了学生的工程训练能力,专业设计能力和实验开发能力,而这些能力都是车辆工程专业人才所必须的。
第二层次(综合课程训练实验):从汽车理论、汽车实验学、汽车设计、汽车电子等课程结合基础实验开出针对性非常强综合、设计性实验课程,在以课程设计课题实验和毕业设计(论文)课题实验为主,通过学生自己设计的课题实验开展综合性、设计性的实验研究,进而完成设计任务,从而提高学生的综合能力和汽车设计水平。
第三层次(课外创新性实验):这个层次需要调动学生的主动性,提高学生的工程能力。是学生初步掌握汽车零部件的安装、性能测试及调试等方面的技能。我们开放汽车实验中心,学生可以自己到汽车实验中心按照自己的理解,和想法做一些设计及相关的测试。例如,有的学生按照自己的设计制作一台车,我们从最初设计阶段开始指导,一直到完成;鼓励学生更多的参与到实际的项目中去,在汽车电子台架设计制作时,学生就把台架及相关的实验作为毕业设计的题目。课程设计也有的学生把利用课外时间在实验中心设计完成的作品作为自己的设计题目完成,同时取得了较好的成绩。我们还鼓励学生更多的参与到老师的科研课题中去,更好的训练学生的工程能力。这个过程对学生工程能力的提高是显而易见的。
第四层次(创新性科技活动):鼓励学生进行创新设计,也创造一些条件,鼓励学生参加校级及校级以上的各种大赛,如挑战杯、机械设计大赛、电子大赛等。学院举办过三届创新设计大赛,给同学们一个平台,充分调动起了学生的创新设计积极性。
2该教学体系是特色及创新点
(1)特色是树立理工科专业“实验教学与理论教学同等重要,实践是理工科专业人才成功之本”的教育理念。突出实践教学的重要性。建立“基础课程实验—综合课程训练实验—课外创新性实验—创新性科技活动”多层次的实验教学体系。(2)创新在于改变传统实验课程依附于理论课的传统,形成了理论教学与实验教学相互协调的实验新体系,注重学生的实践能力,创新能力的培养。
3实施效果
自从实施了该实验体系以后,学生工程实践能力有了大幅度提高,学习积极性也有了提高,配合该实验体系,汽车实验中心也全面开放,鼓励学生参与各种实践活动,这期间也出现了很多好的作品,参加了省级以上的各种大赛,并在近三年省部级大学生工程综合训练能力竞赛、挑战杯大赛、机械创新设计大赛中获得一、二、三等奖10余项,在国家推出的大学生创新创业训练项目中也申报成功省级、校级项目十余项,还有三项作品在申报专利中。车辆工程专业举办了三届“未来汽车杯”创新设计大赛中,本专业75%的学生都申报了作品,参与其中。
4结语
