时间：2022-06-29 13:49:43
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篇实验设计论文，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。
一、问题的提出
“血型鉴定”是初中生物“人体生命活动的能量供给”一节的模拟实验。可以让学生体验血型的鉴定过程，理解血液鉴定及输血的原理。教材建议使用的化学药品价格较高，很多学校的生物实验室中未必都能有购置，同时，其中有几种有毒性，学生实验过程中存在安全隐患。陈乐东老师对实验做了改进，建议用硫酸镁、碳酸钠、氢氧化钠和氢氧化钙沉淀模拟血液凝集。通过产生沉淀来模拟凝集，初中一年级学生对化学知识的了解有限，并不能很好地理解血型鉴定的原理及输血原则。从经济性和效果方面考虑，本实验用墨水来做，也可以收到较好的教学效果。
二、材料准备
1.三种不同颜色的墨水，分别是：红色、纯蓝、墨汁（可适当稀释）。2.试剂瓶6个，一个装红墨水，标明“A标准血清”，另一个装纯蓝墨水，标明“B标准血清”；其余四个分别装红墨水、纯蓝墨水、墨汁和清水，模拟四种待测血液样品，在试剂瓶上标明甲、乙、丙、丁。3.载玻片4个，在左右两边的边缘分别用记号笔标明A和B（与医院中血型鉴定方法一致）。
三、实验原理
用红墨水代表A型血样；用纯蓝墨水代表B型血样；墨汁代表AB型血样；清水代表O型血样。四种样品在滴加红、蓝墨水代表的A、B两种标准血清时，会有不同的颜色变化，用变色与否代表凝集反应，如下表：
四、模拟实验过程
1.取4张载玻片，均在标明A的位置上方滴加1滴红墨水（A标准血清），在标明B的位置上方滴加纯蓝墨水（B标准血清）。2.在每张载玻片上滴加一种待测样品，A、B标准血清中各加1滴。3.观察是否变色，将结果记录在下表中，在括号内注明血型：
五、讨论
1.实验所需的材料简单、无毒性，同时无需学生理解化学反应生成沉淀的原理。只要记住每种血型分别用什么代替，就能准确说出凝集反应的结果。同时学生也能理解A型和B型标准血清是来自A型和B型血液。2.模拟实验降低了学生理解输血原理的难度。红墨水代表的A型血能为A型血和AB型血输血而不改变颜色；纯蓝墨水代表的B型血能为B型血和AB型血输血也不改变颜色；墨汁代表的AB型血只能给AB型血的人输血，给其他颜色的血型输血都会改变原有颜色；清水代表的O型血可以给任何一种血型输血而不改变颜色，而自身只能接受O型血。3.本模拟实验与医院血型鉴定的办法一致，紧密联系生活，增长了学生的医学常识。
作者:陈暅单位:甘肃省兰州交大东方中学
实验的硬件环境为两台计算机：一台作为宿主机，运行各种安全实验的代码；另一台作为调试机，运行被实验的内核。两台机器通过串口进行连接，传送调试指令和调试数据。具体实验时，可使用虚拟机以WRK内核引导系统运行，既可以防止实验对真实的硬件和文件系统产生负面影响，也可以方便地通过一个命名管道连接虚拟机和物理机，将虚拟机作为被调试机、物理机器作为调试机来进行实验。
2实验模块
实验内容的设计是以Hook技术为基础，从影响操作系统安全的外设事件、进程保护、文件管理、网络安全等方面进行设计。Windows操作系统是建立在事件驱动机制之上的，系统各部分之间的沟通也都是通过消息的相互传递而实现。Hook（钩子）技术是Windows系统的一种非常重要的接口，可以截获并处理在其他应用程序之间传递的消息，并由此完成一些普通应用程序难以实现的特殊功能。Hook技术分为应用层Hook技术和内核层Hook技术。该实验采用Hook技术设计了全局键盘监听、进程隐藏与保护、文件监视、网络监听等具体实验内容。
2.1全局键盘监听
本模块的实验目的是让学生理解Windows的消息处理机制——回调函数、Hook技术的原理，并能运用这些原理改变系统消息的控制权，达到维护系统安全的目的。实验内容是通过回调函数定制新的键盘钩子，在主控机上通过windbg把钩子以DLL的形式加入到目标机的所有运行进程中，实现全局键盘监听。钩子函数将获取的键盘信息返回给主控机，在其dbgview上显示键盘的输入信息。
2.2进程隐藏与保护
本模块的实验目的是为了让学生理解系统服务的原理和执行流程，并能利用SSDTHook技术改变系统服务的地址和执行流程，达到改变相关进程的控制权并保护该进程的目的。实验内容分为两部分，首先是通过修改SSDT（即系统服务描述符表）中NtQuerySystem-InformationAPI的地址，将其替换为自定义的服务函数NtQuerySystemInformation（即SSDTHook）地址，实现在被调试机中隐藏指定进程的目的；然后，通过修改SSDT中NtTerminateProcessAPI阻止进程被任务管理器等进程管理工具杀掉，达到保护进程的目的。为了保证系统的稳定性(至少不让其崩溃)，应当在自定义的服务函数中调用系统中原来的服务。
2.3文件监视
本模块的实验目的是为了让学生理解文件监视的原理，运用相关的Hook技术保护指定文件，达到防止病毒木马等恶意修改或删除文件、维护文件系统安全的目的。实验的内容是当删除一个需要受保护文件时，利用SHFileOperationHook替换原来的API函数，禁止删除该文件的操作，并提示该文件受保护。
2.4网络监听
本模块的实验目的是帮助学生理解网络抓包技术的原理，并运用相关的HookWinSocketAPI实现抓包，达到监测网络传输和排除网络故障的目的。实验内容是首先利用Hook技术完成消息的截获，提取出感兴趣的消息；其次，利用API拦截技术拦截相应的网络程序的SOCKET网络函数；第三，利用DLL技术将HookAPI拦截的代码封装，利用EXE程序将DLL映射到进程中。相关网络函数被调用时将触发API函数拦截。最后，从网络函数中提取我们想要得到的数据包。
3实施方法
操作系统安全实验是信息安全专业实践内容的重要部分，由于实验内容需要一定的内核知识基础且具有一定难度，因此将其定位为开放式实验，并安排在操作系统原理和信息系统安全等相关专业课程学习之后实施。借助网络学习平台，将所有实验信息对信息安全专业学生开放；学生按照教师定制的学习路径，自主获取实验的基本信息、网络查询实验资料和相关技术及应用方法、自主完成实验步骤、提交实验结果，并可以在实验过程中改进实验内容。对于实验要求，教师可以在学习路径中分别指定基础性要求和创新性要求，这样既能保障基础安全实践能力的训练内容，又能激发学生的创新能力。
4结语
一般来说,应具备以下条件:人力、物力和时间满足设计要求;实验设计的“三要素”和“四原则”均符合专业和统计学要求;重要的实验因素和观测指标没有遗漏,并做了合理安排;重要的非实验因素(包括可能产生的各种偏性)都得到了很有效的预防和控制;研究过程中可能出现的各种情况都已考虑在内,并有相应的对策和严格的质量控抗对操作方法、实验数据的收集、整理、分析等均有一套规范的规定和正确的方法。而其中准确把握统计研究设计的“三要素和四原则”,无疑是其设计方案科学严谨的象征。
毕业论文实验设计的三大要素:
实验设计三要素应着重考虑:
一、受试对象的种类问题。这里面包含以下几种情形:l、一般医学科研——常用动物、离体标本或人体内取得的某些样本作为受试对象;2、新药的临床前试验——一般用动物作为受试对象;3.新药的临床试验阶段——一般用人作为受试对象。新药临床试验一般分为4期,在1期临床试验阶段,通常用健康志愿者作为受试对象;而在其他各期临床试验阶段,常用患特定疾病的患者作为受试对象。选择什么样的患者,应有严格的规定。
二、实验因素。实验研究的目的不同,对实验的要求也不同。若在整个实验过程中影响观察结果的因素很多,就必须结合专业知识,对众多的因素做全面分析,必要时做一些预实 验,区分哪些是重要的实验因素,哪些是重要的非重要的实验因素,以便选用合适的实验设计方法妥善安排这些因素。水平选取的过于密集,实验次数就会增多,许多相邻的水平对结果的影响十分接近,不仅不利于研究目的的实现,而且将会浪费人力、物力和时间;反之,该因素的不同水平对结果的影响规律不能真实地反映出来,易于得出错误的结论。在缺乏经验的前提下,应进行必要的预实验或借助他人的经验,选取较为合适的若干个水平。所谓质量因素,就是因素水平的取值是定性的,如药物的种类、处理方法的种类等。应结合实际情况和具体条件,选取质最因素的水平,千万不能不顾客观条件而盲目选取。
三、实验效应。实验效应是反映实验因素作用强弱的标志,它必须通过具体的指标来体现。要结合专业知识,尽可能多地选用客观性强的指标,在仪器和试剂允许的条件下,应尽可能多选用特异性强、灵敏度高的客观指标。对一些半客观(如读取病理切片或X片上所获得的结果)或主观指标(如给某些定性实验结果人为打分或赋值),一定要事先规定读取数值的严格标准,必要时还应进行统一的技术培训。
毕业论文实验设计的四个原则:
实验设计四原则的实施主要包括:
一、随机原则的实施:即运用“随机数字表”实现随机化;运用”随机排列表”实现随机化;运用’计算机产生伪随机数”实现随机化。
二、对照原则的实施:空白对照组的设立——此种对照一般用干动物实验中,在临床上只适用于慢性病的对比研究中,而且必须慎用;相互对照组的设立——有时要考察的某因素不能取零水平,如考察某化学实验中反应温度对实验结果影响,此时,各实验组分别人不同的温度条件下做实验,各组在实验中起到了相互对照的作用;标准对照组的设立——为了比较某新药的疗效,往往以当前社会上被公认的、疗效比较好且比较稳定的同类药物作为标准对照;实验对照组的设立——当某些处理本身夹杂着重要的非处理因素时,还需设立仅含该非处理因素的实验组为实验对照组;历史或中外对照组的设立一一这种对照形式应慎用,其对比的结果仅供参考,不能作为推理的依据;多种对照形式同时并存。
三、重复原则的实施:所谓重复原则,就是在相同实验条件下必须做多次独立重复实验。
一、高中生物实验的设计
1．高中生物实验设计遵循的原则
实验设计要遵循实验的原则。首先，实验的设计要具有科学性，科学性原则要求教师在进行试验教学的时候，要明确实验的目的性，在选择实验材料的时候，一定要选择具有科学性的材料、运用科学性的实验方法、使用合理恰当的实验原理。除此之外还要满足高中生物学实验的基本原则和原理。其次，实验设计要严谨，在生物实验进行时要保证实验设计的方案没有漏洞。最后，实验设计要简易，在进行实验的时候，要保证实验所需的材料能够容易获得，实验的操作步骤简单易懂，避免实验所需时间过长。除以上几点原则之外，还要遵循可行性原则、随机性原则、可重复性原则以及实验条件一致性原则等。
2．高中生物实验设计的方法
高中生物实验设计属于探索性的教学活动，任何的探索都是从问题开始出发的，因此，教师在进行实验教学的时候一定要重视引导学生去发现问题。在实验开始之前，教师首先要确定就是要通过实验来提出问题的假设，用实验来解决问题，用实验来得到正确的结论。由此可见，高中生物实验的设计是高中生物学科的难点。教师在设计实验的时候一定要引导学生去发现问题，让学生对实验感兴趣，并且不断的提出问题，在引导的过程中，激发学生的探索精神和学习兴趣，集中学生的注意力，激发学生的求职欲望，以及鼓励学生自我提问、学生与学生之间相互提问、学生与老师相互提问。除此之外，教师在实验设计的时候，还要不断地优化创新生物实验的设计，在设计的时候教师一定要利用控制单一变量的原则来不断地调整实验的进行，这样才能有效地培养学生的辩证思维和创新思维。只有做到了以上几点，才能有效地保证高中生物实验设计的科学性和有效性。
二、高中生物实验的分析
高中生物实验中，实验结果的分析占有很重要的位置。教师在进行实验分析之前，一定要给学生充分的思考时间，让学生进行讨论交流，使学生尝试着去分析实验的结果。将学生以小组为单位进行讨论，让学生自己去探索实验的原理、步骤以及对实验结果的分析。如此一来，不仅能够提高学生的学习兴趣，还能够使得一些有困惑的学生能够得到其他同学的解答后恍然大悟。对于学生一些较好的想法和提议，教师要给予及时的鼓励和支持。实验结果一般都可以观察和测量的实验现象，在生物实验中出现的真实状况，是获取实验结论的重要依据。假如教师所做的生物实验属于验证性实验，那么结果是唯一的，同样结论也是唯一的。假如教师所做的生物实验属于探究性实验，那么结果就不再唯一，且每一个结果都将得到一个结论。一般高中生物实验结果的分析，问题出现最多的实验就属探索性实验，通常表现的情况有以下几种:首先，实验的结果与实验的结论不一致;其次，教师在进行实验分析的时候不全名，没有正确且准切的分析实验结果出现的各种可能性;最后，教师在实验分析时语言表达不准确，甚至出现结果与结论颠倒的现象。通常生物实验结果分析使用的语句都是“如果……那么说明……”首先阐述实验的结果，然后再阐述得出的结论。
三、结束语
综上所述，高中生物实验重视的不仅是实验的技能，更注重实验的设计和分析，尤其是在近几年的高考中，实验设计和分析出现的相对频繁，并且所占的比例和分数也逐渐呈上涨的趋势。因此，教师在平时的教学过程中，一定要重视实验的设计和分析，对于实验过程中学生提出的一些好想法和意见，教师要给予及时的鼓励和支持。
总而言之，在高中生物实验的设计和分析中，教师一定要把握好实验的原则，以期来保证实验设计的合理性、科学性。这样才能够有效地保证学生能够学以致用，甚至举一反三，理解和掌握生物实验中的精髓。
作者:甘学武单位:甘肃省酒泉市金塔县中学
解释学是一种思考问题的方法论，是教师为自己的行为说出道理的行为，是提供理由的行为，也就是使教学行为有意义的赋义过程。教学是一种复杂的、具有高度目的性的行动，教师在这个行动中每一个有意愿的行为几乎都暗含着对这种行为的理解和解答。设计对比实验是常见的研究问题的方法，也是教师教学行为中一类特殊的实验行为。为什么要设计对比实验呢？设计对比实验这个教学行为必然存在教师对自己为什么要采取如此这般行为的解释。所谓“教学解释”就是指教师说出道理的行为，是提供理由的行为，也就是使教学行为有意义的赋义过程。“教学解释”的实质就是建立行为手段与目的之间的联结，就是遵循某个规范或者完成某个规范陈述。有时单一的实验不具有很强的说服力，不足以说明问题，这时就需要设计一组或几组对比实验。
二、从解释学角度设计对比实验的策略
我们知道对比实验是教师的一种教学行为，设计对比实验是创设一种教学情境，如探究燃烧的条件时，教师设计了3组对比实验。实验1：将分别蘸有酒精、水的小棉花球放到酒精灯火焰上加热片刻，蘸有酒精的小棉球燃烧起来，而蘸有水的小棉球没有燃烧。实验2：取两根燃着的小蜡烛，一根放在空气中，一根用透明的玻璃杯罩住，玻璃杯罩住的小蜡烛很快熄灭。实验3：分别点燃一根小木条和一块小煤块，小木条容易被点燃，小煤块不易被点燃。3组对比实验的目的就是为了说明物质燃烧必须具有可燃性；物质燃烧需要氧气；物质燃烧温度必须达到所需要的最低温度，即着火点的不同。在这种教学情境中，教师将话语行为，实验行为与所要达到的目的、知识技能、方法规范、情感与价值等关联起来。分析教师设计对比实验的教学行为时，容易看到这样的行为，实际上蕴含了教师的教学思想，即应当通过对比实验这种教学情境，使学生更真切地理解燃烧的概念。可见从教学解释角度看，设计对比实验是教师研究教材，从学生生活经验出发，发挥教师主导地位，开展有效师生对话的一种创造性的教育行为，是教学的理性的体现。
1.师生主体角色定位是设计对比实验的前提条件。
对比实验是师生交流的一个教学情境，教学情境总是在一个规范引导下的行为流转，有了规范的陈述和引导、教学行为就呈现出目的。在教师这种“目的—手段”的行为结构中体现了教师和学生的角色定位，教师由知识管理者成为经验建构者，学生从“空的容器”到具有不同经验的经验者，从经验拥有者到经验建构者。例如，在学氧化碳实验室制取时，如果只是照本宣科，讲明实验室制取二氧化碳用的是稀盐酸和石灰石，那么，教师只是传授知识，只是知识的管理者。其实，学生已经知道了在化学变化中元素守恒的观点，不再是“空的容器”，教师可以设计对比实验使学生从经验拥有者到经验建构者并开展经验建构。例如，同时设计两组实验：第一组：石灰石＋稀盐酸，石灰石＋稀硫酸；第二组：石灰石＋稀盐酸，碳酸钠＋稀盐酸。通过对比实验的观察分析，既提高了学生的分析观察能力，又培养了学生的分析思考能力，使其形成正确的感性认识。如果教师不从以学生为不同经验拥有者角色出发，教师不以经验建构者的角色定位，教师是不会设计出这样巧妙的对比实验的。所以师生的角色定位是设计对比实验的前提条件。
2.师生团结一致的生活世界是设计对比实验的情境源泉。
生活世界是不同经验共同存在的世界，学校的教学生活应该和日常生活世界紧密联系一起。学校教育情境为师生提供了相互了解和自我理解的可能性和限定性。兼顾生活世界的教育情境，师生必须有相同的机会表达态度、感情、意图等，有相同的机会指挥、反对、允许和禁止等，这种教育情境是充满信任的道德共同体。基于这种共同体中师生的言行打开了个人视界，创设基于个人视界的教育情境，使个人视界有一定程度的发展，这里的师生之间彼此相互促进，师生之间在一定程度上达成知识共有、理解共享。设计对比实验这一教育情境要兼顾师生的生活世界或日常生活，不是某些人的生活或日常生活，而是所有学生的生活或日常生活。教学若想成功，就必须对师生观点给予应有的尊重。如果学生的个人观点没有得到尊重，就会出现“设计得再好的对比实验情境和再好的激发学生的措施都不会引起学习”。只要基于师生一致的生活世界创设的对比实验情境打开了师生的个人视界，就可以在师生之间达成历时性和共时性的知识共有、理解共享。
3.师生平等的对话关系为激发灵感设计对比实验创设了契机。
对话关系是师生之间的最重要的关系。在传统教育学中，“教”是以教师为主体的行为，“学”又是以学生为主体的另一种行为。其实，教学过程不是单主体教和学在同一个活动中相互依存的两方面，而是不仅包括学生而且包括教师的双主体活动，师生通过对话即言说情境这个中介，达成了参与交往的共同体，在教育中认知过程和交往过程通过师生对话关系实现了统一。对话关系是人与人关系中的最高类型，对话是一个持续的发展过程，是一个异中求同、同中求异的双向运动过程。师生在平等的对话关系中发生变化，使课堂教学在动态生成中不断前进，充分利用对话中的灵感创设对比实验设计，使师生的化学逻辑思维可以在实验探究中升华。
4.基于文本展开师生富有想像力的教育行为是设计对比实验的不竭动力。
随着新课程改革的不断深入，各种教材版本的问世使教师的教材观发生了很大转变。目前，教师普遍认识到教材文本是课程标准的载体，教学也不再是一味地教教材，师生通过打破课程文本抽象、僵死的边界，将科学世界和学科知识进行有机联系成为我们教学努力的方向，基于此教师要有创新意识，不惟文本，要实事求是。我们知道在化学发展史上，无论是原子的各种模型还是著名的苯分子蛇形环绕结构的提出都是化学家想像力的智慧结晶。在教学中师生开展富有想像力的教学行动，如在元素周期律的早期发现的过程中，“多个发现”之间有着内在的逻辑联系。教师要引导学生揭示这种逻辑联系，使其认识到“后人的发现是建立在前人研究的基础上”的。基于科学认识基础展开富有想像力的假说是人们在认识未知事物与现象、研究问题与矛盾、事物本质与规律时常采用的思维操作方式，它为设计对比实验展开了思维的翅膀。
三、结语
1.1通过放大，提升看不清楚的反应现象的清晰度
有些实验的现象过于微弱，不利于观察和收集，或者只能惠及少数学生，教材通过放大反应现象，提升反应现象清晰度。如检验不饱和烃的溴水改用溴的四氯化碳溶液，通过增加溴的浓度，放大反应前后的颜色对比，让学生看明白反应现象。实验1：分别在两个集气瓶中滴入几滴浓氨水和浓盐酸，盖上玻璃片，如图放置（口对口竖直放置，笔者注），然后抽去中间的玻璃片，观察发生的现象（鲁科版《化学1》第77页）。这个实验的传统做法是用两根玻璃棒在浓氨水或浓盐酸里蘸一下后靠近。因为玻璃棒蘸取的试剂量很少，生成的NH4Cl很少，所以白烟很微弱。通过略微增加HCl、NH3量的方法，放大NH4Cl的生成量，产生大量白烟。实验2：将铝片剪成长5~8cm、宽0.2~0.3cm的铝条，绕成螺旋状，一端绕紧一根火柴。实验时，用坩埚钳夹紧铝条的另一端，点燃铝条上的火柴，待火柴快要燃烧完时，将铝条伸入盛有氧气的集气瓶（瓶底盛少量水）中，观察现象（苏教版《实验化学》第21页）。由于会生成致密的氧化物保护膜，阻碍内部的铝与氧气继续反应，所以铝与氧气反应一般很微弱。铝在纯氧中燃烧，通过加快了反应速率、放大反应物的量，提升反应现象清晰度。
1.2通过持续，提升看不够的反应现象的清晰度
有些实验的现象持续时间很短，学生必须高度集中注意力才能观察清楚。另外，当学生听完教师分析后进行求证时，实验现象已经消失。教材通过实验设计，使反应现象持续清晰呈现，让学生看个够。实验3：向A、B、C三支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液，再向试管中分别加入2~3滴洗涤剂。向试管A中加入2~3滴FeCl3溶液，向试管B中加入少量MnO2粉末，C试管留作比较用。观察、比较三支试管中发生的实验现象，并试着分析导致实验现象差异的原因（苏教版《化学反应原理》第38页）。实验4：在两支试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各装有0.3gNa2CO3或NaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管口。将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中，观察反应现象（人民教育出版社化学室编著全日制普通高级中学教科书《必修1》第32页）。两个实验需要通过产生气泡的快慢来完成探究目的，但气泡持续时间短，反应现象不清晰。实验通过洗涤剂的泡沫、气球的膨胀延长了现象的呈现时间，引导学生持续观察和思考。
1.3通过转换，提升看不到的反应现象的可见度
部分实验，其主要过程没有明显现象，必须挖掘伴生的潜在变化，提升反应现象的可见度，完成预设的实验目的。如酸碱中和滴定，中和反应没有现象，通过加入指示剂（利用酸碱性变化）提升反应现象可见度，实现反应的精确控制。
实验5：向0.01mol•L-1Ba(OH)2溶液中滴入几滴酚酞溶液，按图1接连装置，然后向Ba(OH)2溶液中滴加0.2mol•L-1H2SO4溶液，观察溶液中的现象和电流表指针的变化.这个实验改编自高级中学课本《化学》（人民教育出版社，1995年第2版）第一册第89页的习题。鲁科版教材将其“扶正”，是为了实现抽象问题具体化，消除常规教学的“耳听为虚”，用实验来激发学生的探究热情。通过红色褪去、白色沉淀、电流表读数变小这三个清晰的反应现象，实现对Ba(OH)2与稀硫酸反应实质的探究，并且降低了从复分解反应到离子反应的思维坡度。
实验6：向干燥的锥形瓶中加入约20gNH4Cl晶体。在一小木块上洒少量水，将锥形瓶放在木块上。再向其中加入约40g氢氧化钡晶体[Ba(OH)2•8H2O]，用玻璃棒将固体充分混合均匀，静置。片刻后拿起锥形瓶，观察实验现象（苏教版《化学反应原理》第43页）。
实验7：在一支试管中加入2~3mL6mol/L的盐酸，再插入砂纸打磨光的铝条。观察现象，并用温度计测量溶液温度的变化（人教版《化学2》第33页）。眼睛看不到能量变化，所以实验将能量变化转换成水结冰、温度计温度升高，提升反应现象的可见度。但笔者认为还有不足：实验6药品用量偏大；实验7的温度计读数只宜“近观”且不能持续。因此，笔者除了让部分学生触摸外壁来感知外，又借助红外测温计测量反应前后的温度，通过其液晶屏上显示的温度，提升反应现象的可见度，还能大幅度减少实验6的药品消耗。
实验8：在试管中加入3~5mLNa2SiO3溶液（饱和Na2SiO3溶液按1:2或1:3的体积比用水稀释），滴入1~2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入（0.2mol•L-1为宜，笔者注）稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象（人教版《化学1》第76页）。
实验9：在一只清洁干燥的小烧杯中加入约2mL浓硫酸，放入一小团（约0.1g）脱脂棉，用玻璃棒充分搅拌，形成淡棕色黏稠液体。然后再加入约3mL水，搅拌后将一半溶液转入一支大试管中。……在上述大试管里滴加氢氧化钠-碳酸钠混合溶液，直到无气泡产生为止（苏教版《化学与技术》第52页）。实验8中必须控制好盐酸用量，才能制得在短时间内就会凝聚的硅酸溶胶。如进行丁达尔实验，可用0.1mol•L-1的盐酸快速滴加至红色褪去，可得到能较长时间稳定存在、经过较长时间放置后才会凝成冻胶的硅酸溶胶。实验9必须将溶液中和至碱性才可能检验葡萄糖。加入酚酞、Na2CO3作指示剂，提升反应现象的可见度，同时能控制H2SO4、NaOH的用量。笔者认为，转换设计法要根据实验特点，从气压、酸碱性、电流（离子浓度）和颜色4个角度进行。另外，在某些实验中需要多种设计手法的协同使用。
实验10：按图2连接装置进行实验，电流表的指针发生偏转。这一现象对你认识金属锌与CuSO4溶液反应的实质有什么启发.电子转移是瞬间完成的微观过程，实验通过原电池装置将电子转移转换为持续的电流，学生根据电流方向、石墨上的铜探究反应的电子转移，水到渠成地得出氧化还原反应的本质。实验11：向还原铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的两支具支试管（支管连接导管并伸入装有水的试管，用止水夹夹住橡皮管，笔者注）。几分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱（在水中滴加几滴红墨水）的变化和试管中的现象（苏教版《化学反应原理》第23页）。实验在放大（增大接触面积、加入红墨水）、转换（显示试管内气压变化）的两个效应的协同作用下，提升了铁电化学腐蚀这一微弱现象的可见度.
2设计技巧的迁移应用
梳理实验中为提升反应现象清晰度的设计细节，目的是提炼出可借鉴、推广的设计技巧，帮助教师开发出生动、实用的化学实验。如：检验溴乙烷中的溴原子，须加入硝酸中和NaOH至溶液呈弱酸性，可加入酚酞作指示剂控制HNO3用量。
3结语
一通过适时安排实验设计
及时进行知识的回顾和综合食品生物化学实验课通常安排在理论课教学之后，起到加深理论知识的理解和培养学生实验技能的作用。因为受到课时数、仪器设备、师资力量等因素的限制，实验课的内容是由几个独立的有代表性的实验内容组成，而且各实验内容之间缺乏内在的联系。为了使所学的知识通过对比而得到理解加深，通过综合运用而实现全面的掌握，并且也为了同时培养学生解决实际问题的实践能力，我在淀粉的显色和水解实验、氨基酸纸上层析实验和蛋白质的呈色反应实验之后，及时地引入了实验设计的课题。课题的目的是通过复习单糖、淀粉、氨基酸和蛋白质的性质，运用已经学习的生物化学反应原理和检测方法，鉴别未知混合溶液的组成成分。课题的实验对象是三种未知混合溶液。课题的实验要求是：
（1）首先，自己设计鉴定方法与操作步骤，并预测实验结果。
（2）实验中，根据实验设计选择试剂，实施检测方案，观察实验现象并记录实验结果。
（3）实验后，分析实验结果，判断溶液的组成成分，完成实验报告。实验设计课题布置后，学生们翻阅理论课教材和实验指导，回顾已经学习的相关章节和已做过的实验内容，积极地思考检测方案，并且以小组为单位，各抒己见展开了热烈的讨论。从课堂检查结果来看，大部分的实验小组能够制定出比较合理的实验方案，虽然他们所用的时间长短不一。其他一小部分实验小组的方案在经过教师的启发和引导后，也趋于完善。在实验方案的实施过程中，学生们抱着比通常的验证性试验更强的好奇心，仔细观察每个实验现象，验证自己提出的预想和假设。从实验结果来看，大部分的实验小组能够正确地推断出三种未知溶液的组成成分。虽然正确的实验结果能给予学生成就感和自豪感，这对于激发学生的求知欲和学习兴趣至关重要。但是，从任课教师的角度来看，实验设计课题的实施过程更为重要。与一般的应试复习截然不同的是在此过程中学生们对已经学习的书本知识进行了能动的复习，而且通过对比进行了进一步的巩固和认识的加深。与此同时，在探究的过程中，学生的学习积极性和主观能动性得到了充分的发挥。食品生物化学实验设计课题的导入，在加深和巩固理论知识的理解、锻炼学生的实验操作技能、培养学生发现问题和解决问题能力等诸方面，都起到了明显的推动作用。
二以附加实验补齐各实验组之间的进度差异
及时进行实验总结实验小组之间存在实验进度的差异是不可避免的，如果提前完成实验的学生可以提前离开实验室，这样既影响了实验未完成小组的情绪，而且也无法进行系统的实验总结。我尝试了通过引入与计划内容相关的附加实验来补齐小组之间进度差异的方法，而且附加实验的结果将在实验总结时展示给全班同学并归纳进实验总结中。所以，附加实验不仅补齐了实验小组之间的进度差异，而且充实和拓展了实验内容。另外，我还发现实验内容的拓展大大地激发了学生的学习兴趣，许多实验小组在顺利完成计划实验内容的前提下，争取演习附加实验内容。实验总结是实验教学的一个重要环节，学生在实验过程中往往专注于实验操作，并没有及时将实验结果与要验证的生物化学理论联系起来。
三总结
通过实验总结，趁热打铁，从刚刚观察到的实验现象引伸出生物化学理论，并且让学生更加充分地理解生物分子的特性以及生物化学反应的机理。与此同时，还要对实验中发现的问题进行一次综合的说明，从而起到全面提高实验课教学效果的作用。食品生物化学是一门发展的学科，随着生物化学、食品科学及其相关学科的不断发展，食品生物化学的内容也在不断充实和完善。为了培养出掌握扎实的实验操作技能、具备科学的发现问题和解决问题能力、适应我国迅猛发展的食品行业需要的高素质科研和专业技术人才，食品生物化学实验教学作为食品生物化学教学中不可分割的一个重要部分，其教学方法的革新将发挥积极的作用。
作者：郎刚华顾立众单位：江苏食品药品职业技术学院
1.1案例教学法
案例教学法是一种使得学生处在面临问题的决策者角色的教学方法。在案例教学法课堂，无论是教师和学生必须以不同的方式被激活。教师和学生相互依赖、互相学习。教师一般都是专家，但他们很少直接告知学生专业知识。案例教学法主要是用在商业学院和公共政策学院教学活动中。例如，1908年已被用于在哈佛商学院和公共政策学院。教学案例研究是全球顶尖的商学院进行核心功能。他们常常组织比赛确定最佳的新的教学案例。商业案例是模仿或模拟真实情况下的文档。案例陈述的现实让读者参与其中。案件往往说明企业或政策形势需要解决问题，还包括课堂讨论和研究的其他信息。在没有明显的解决方案的情况下，提供了充分的事实基础上激发学生获得一切可能的结果。作为现实的模拟，案例必须具有三个特征：一个重要的业务问题或问题。没有问题的情况下，没有教育价值；充分的信息基础；没有明确的结论。在案例教学过程中，教师的作用是选择和组织案例，这也是实现教学目标的关键。
1.2基于问题解决的学习
基于问题解决的学习方法是1980年美国数学教师协会正式提出来的。它将学习内容设计成问题,或由学生提出问题,让学习者通过解决问题来获得相应的知识和能力。让学生提出高质量的问题是这种教学方法的关键。要求学生将问题具体化和形象化，构造成模拟实际生活的故事情节。学生在原有知识和经验的基础上，通过分析解决问题，发现更加复杂和深入的问题。因此，学生提出问题的多少、思考问题的广度和深度等是基于问题解决的学习方法的重要的评价标准。
1.3基于问题的学习
基于问题的学习是一种以学生为中心的教学方法。学习的目的是获得解决问题的经验、思考策略和该领域的知识。基于问题的学习的目标是帮助学生形成灵活的知识、有效解决问题的能力、自主学习、有效的协作能力和内在动机。基于问题的学习是一个主动的学习方式。在工作过程中，学生发现他们已有的知识，需要知道什么，以及如何和在哪里获得新的信息，可能会有益于该问题的解决。教师的作用是为了促进学生的学习、支持、指导和监控学习过程。导师必须建立学生对解决问题的信心，并鼓励学生，同时也拓展他们的理解。Barrows定义了基于问题的学习模型为：(1)以学生为中心的学习。(2)学习是学生小团体做的，理想的6～10人。(3)教师指导学生而不是教学。(4)以问题为基础组织和激发学生学习。(5)问题是设置是提高学生解决问题能力的基础，是刺激的认知过程。(6)学生通过自我导向学习获得新的知识。基于问题的学习要求教师的教学风格达到几个主要标准：首先，要有一个与教师科研相关的“学习中心”，所有的学生都需要围绕该中心。第二个标准是必须有一个驱动问题，学生通过完成项目获得问题的答案。这个问题也不能有一个预定的结果，它应该要求学生使用的先验知识来所有可能的结果。其他标准包括建设性的调查研究、学生的自等。基于问题的学习的主要教学过程包括提出问题、分析问题、形成假设、验证假设、修正假设。
2土木工程探索性试验设计
近年来华南理工大学开展了“探索性实验”教学项目建设工作，引导教师将科研项目成果转化为计划内实验教学内容，从而深化实验教学内容和体系改革，推进实验室开放共享；通过科研与教学融合，切实促进学生实践创新能力的培养。下面介绍用研究性教学方法设计所申报的“探索性实验”教学项目“沥青混合料多轴加载试验”。
2.1提出问题
最新版的《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）中沥青混合料的试验方法主要包括：单轴压缩、单轴拉伸、小梁弯曲和劈裂试验等。试验过程中，沥青混合料试件处于单轴或双轴应力状态。而实际沥青路面中，沥青混合料处于多轴受力状态，承受压缩、拉伸、剪切的交互作用。因此，现有沥青混合料的试验装置与方法无法模拟实际沥青路面材料的多轴受力状态。
2.2分析问题
为了模拟实际沥青路面材料的多轴受力状态，采用如图1所示的试验装置。通过转动的橡胶轮胎带动圆柱体试件转动，试件受到橡胶轮胎的表面摩擦力F和铅垂方向的压力P作用。同时，在试件水平方向施加压力Q。从而模拟实际路面材料多轴受力状态，使得试件承受压缩、拉伸、剪切的交互作用。
2.3试验步骤
(1)试件制作。采用击实法、静压法或旋转压实法制作的圆柱体试件；或在轮碾法制作的板块状试件中钻取的圆柱体试件；或在路面中钻取圆柱体的芯样。
(2)安装试件。将试验室的环境温度控制在试验温度±0.1℃范围内。加载前，保温时间为90～120min。
(3)水平方向加载。通过水平加载油缸对试件施加水平方向拉伸或压缩荷载。
(4)铅垂方向加载。通过铅垂方向加载装置在橡胶轮上施加荷载，从而在试件中部上方施加铅垂方向荷载。
(5)启动橡胶轮驱动马达，使得橡胶轮单向旋转，转速为1～100r/s。
2.4试验结果的分析与讨论
试件转动一定次数后，量测试件中部加载位置的直径，计算直径变化率。加载后试件中部直径的变化百分率计算公式为：100%×加载一定次数后加载位置试件直径/加载前试件直径。同时，量测试件长度，计算加载后试件长度的变化率。加载后试件长度变化百分率计算公式为：100%×加载一定次数后试件长度/加载前试件长度。教学过程中，共15位同学参与该项试验，分为3组，每组5人。
3教学效果
采用研究性教学方法，有助于把学生纳入教师的科研项目，驱使学生调查研究，组织讨论会，分析问题，解决问题，完成工作任务。授课教师与同学们一起通过该试验项目掌握了实际路面材料的受力状态，并创新性的设计了“沥青混合料多轴加载试验”方法。依托研究成果申报了2项实用新型专利和2项发明专利。在国外SCI源刊投稿论文2篇。
4结语
针对唐山师范学院体育教育专业2009级本科生选题结果进行统计，关于调查研究的选题占82.5%，与往年基本一样。特定的选题内容决定了后面的研究方法，绝大多数学生的论文中尽管有文献资料法、问卷调查法、访谈法、实验法、数理统计法等，实际上绝大多数人仅仅使用了文献法和问卷调查法，其余方法并未真正使用，流于形式。出现以上情况有学生的主观原因也有客观原因。主观方面的原因的学生研究方法能力掌握极少，平时学习中教师没有教给学生一些常见研究方法，仅有极个别学生参与到任课教师课题研究项目，经历一些研究学习，掌握一些科研方法和技巧，而绝大多数学生对研究方法仅仅从体育统计学等课程中零星掌握一点，且缺乏实践训练，因此自身论文设计中只能选择文献资料法及问卷调查法，而文献资料法是学术论文研究最基本的基础性研究方法，因而学生论文主要使用的是问卷调查法，研究论文也是对调查数据做一个简单归类，进行定性描述，缺乏精确的统计分析。研究方法能力的不足反过来也限制了毕业论文的选题，运动生理学、运动生物力学等内容很少涉及，实验法、测量法、统计法应用偏少。客观方面，地方院校体育师资力量相对薄弱，教师本身科研能力有限，在毕业论文的选题和研究方法上缺乏有效指导，另外学校毕业论文规范中对综述性文章比例有一定限制，因此学生更多选择调查性研究论文，但本科生具备的理论水平有限，难以在拟定选题中采用各种研究方法进行深层次挖掘与分析，单一的研究方法限制了毕业论文的质量。
2“体育科研方法”课程的局限性
直到1991年，国家教委出台的第三套体育教育专业《教学计划》中，才在限制选修的课程模块中，设置了“体育方法学”课程，并明确规定在第8学期安排“科学研究与毕业论文”这一环节，其目标是“培养学生的科学思维和文字表达能力”[4]。2003年教育部出台新课程方案中“体育科研方法”规定为一般必修课程，但不硬性规定学分、学时，明确其为研究方法的入门课程，其宗旨是让学生掌握基本科研方法，培养体育科研的能力[5]。“体育科研方法”课程的学习对学生科研能力的掌握，撰写毕业论文至关重要，但目前唐山师范学院相应课程教学存在一定问题。第一点，对课程的重视度不够，体育教育专业培养大纲虽然将“体育科研方法”列为必修课，但考核性质安排为一般考察课，平时和期末考核比较松散，学生简单完成一个考核作业即完成任务，大纲修订时学分、学时的调整比较频繁，效果不理想。第二点，课程安排和“体育统计学”重合较多“，体育科研方法”课程和“体育统计学”课程学时都安排为32学时，两门课程在研究方法的章节教学中重合较多，较多内容重复教学，而且两门课程都是以课堂理论面授为主，内容枯燥，课后实践较少。第三，教师执教能力有待完善，同其他院校类似“，体育科研方法”课程教学由本专业科研能力突出的教师担任，该课程需要教师有丰富的跨学科知识，不但要掌握一定扎实的统计学知识，对本学科科研特点及学术前沿要有深入理解，但近几年教学工作以青年教师为主，教师缺乏系统的科研方法学习，只是根据自身优势科研方向对“体育科研方法”进行一定角度的阐述，而且以理论性灌输为主，与体育科研实践结合较少。结果就是授课内容与学生毕业论文需要不相符合，如教师讲授很多调查性研究方法，一旦学生选择应用实验法相关题目，论文如何撰写就将极大困扰学生，不得不求教指导教师。
3体育教育专业毕业论文引入实验研究的可行性分析
3.1选题内容可行性分析
体育学属于交叉性学科，各专业均涉及大量文科及理科课程。根据黄汉升[3]对2004-2009届全国优秀本科毕业论文的调查，认为运动人体科学类论文是学士论文中总体质量较高的文章，选题能够反映该学科热点问题，实验设计较严谨，仪器比较先进，学生独立操作的能力较强，优秀论文多集中在运动生理、生化方向。体育教育专业和运动人体科学专业虽然培养方向不一样，但体育教育专业课程方案中依然保留大量自然科学类必修课程，可以从理科方向选题去探索体育实践问题，分析动作技术特点，可以从运动生物力学方向选题，涉及人体机能评定，研究评价方法可以从运动生理等角度选题。但体育教育专业选题一大问题就是大量重复，选题困难，无新意和亮点，实验方法应用太少，唐山师范学院体育专业近几年学生毕业论文选题也存在同样问题，学生选题追求简单、易写，以学校体育调查类选题为主，运动人体科学类选题极少。原因是多方面的，首先，学生理论基础极为薄弱，缺乏应用多种研究方法去深度挖掘运动人体科学类论文的内容，不敢有质疑，不了解通过何种渠道去获取文献资料，因此对此类选题不敢涉及，实践访谈中有学生对大学生减肥方法感兴趣，但考虑到要进行实验设计，使用体成分仪进行测试获取数据，还要进一步统计分析，感觉困难，选择放弃。此类情况不少见，实际上对于本科毕业论文的实验设计和要求对于体育教育专业学生并不复杂，需要相关课程教师，尤其是理论课教师教学中引导学生多思考，扎实掌握理论基础。其次，教师的实验教学工作不足，学生实验课学习不够扎实，不能利用现有条件去设计实验思路，还有一个常见原因，那就是学生有良好的实验基础，但不了解此类选题而遗漏，个别地方院校教学和毕业工作思路较为保守，墨守成规，学生毕业论文工作以稳为主，很多指导教师并未引导学生在自然科学方向去选题，一届照搬一届，选题内容上无新意，没有突破。唐山师范学院体育系针对以上情况，2010年开始引导学生选择运动人体科学类选题，并进行精心指导，帮助学生充分利用实验室，进行合理实验设计，个别学生毕业论文质量明显提高，同时也带动了其他学生学习，取得不错效果，证明利用实验室，进行实验设计完成运动人体科学类毕业论文是可行的。例如，有学生对运动性疲劳评价感兴趣，设计体育课后各类恢复手段对疲劳消除影响的实验，测定不同方式恢复方式后人体心率、血压和血乳酸的水平，实验采用重复测量设计，取得良好效果，观察到了积极性恢复手段的应用起到加速心率和血压恢复的过程，学生通过论文的完成也加深了对相关理论的学习。另有学生选择应用性研究，比较不同力量训练方式对跆拳道大学生运动员下肢肌肉爆发力的影响差异，取得预期效果，论文均入选本校优秀本科毕业论文。以上表明，体育教育专业学生采用实验性、测量性等方法，充分利用实验室条件，可扩大选题范围，提高毕业论文的研究价值和质量。
3.2研究方法可行性分析
毕业论文引入实验性工作，一个前提是必须具备相应的实验条件，教育部2005年颁布的《高等学校基础课教学实验室评估标准表》及大学实验室评估标准明确了高校实验室应具备的条件，目前我国体育类院校、师范类体育院系均不同程度建有实验室，唐山师范学院自2007年迎评以来，实验室经过扩建，添置先进设备和仪器，条件满足现有教学和师生的科研要求。实验室条件满足需要，但部分师生对实验重视不够，实验课程没有形成独立的教学体系，实验教学方法不够灵活，考核评价体系不健全，仪器利用率不高，实验教学师资队伍薄弱。这些问题影响了实验室的利用，这也是学生毕业论文利用实验室较少的原因。理论课教师和实验室相关人员要高度重视实验教学，首先思想上予以重视，不能把理论课实验边缘化，改进实验教学方法，增加综合性、设计性实验，让学生主动利用实验室发现问题，解决问题，大力鼓励学生参与到教师科研工作中，使其熟悉实验，喜欢实验，有能力完成运动人体科学选题论文。学院可以制定各种政策鼓励师生充分利用实验室现有的仪器设备，提高科研水平。以前学生毕业论文大部分是问卷调查类型，实验室先进仪器设备利用率不够，实质上与院系整体科研业务水平不高相关。不但实验教学人员科研业务水平要提高，其他理论教学人员也需要熟悉专业理论知识，对实验室加深了解，熟悉相关仪器的原理和用途，形成普遍能够指导学生在自然科学领域选题的能力，建议定期培训师生了解实验室具备的条件和功能定位，也可通过运动人体科学领域学术讲座给师生提供相关信息，要鼓励师生积极学习实验理论。
3.3加大“体育科研方法”课程的作用
今天实验室博士答辩，师姐们都好棒呀（鼓掌），感觉到了深深的压力。也学到了很多，在这里总结一下，给自己明年备着。PS .有些东西可能是我个人的看法，不一定对哟。我将分为论文、PPT、讲解和提问四个板块，来谈答辩委员的意见，以及值得注意的事项：
一，论文
首先，尽量不能有错别字。
论文开始，加上缩写对照表，便于整体理解。
实验方法要详细，无论是参考文献，还是自己筛的条件，都要写清楚。
一定要多请别人帮忙看看，有些小错误确实自己没法发现。
二，PPT
若引用英文图片，重要单词要附上中文。
改变值、重要数据，用红色框凸显出来，更醒目。
实验结论最好直接写在PPT上，方便理解。
实验分组，单词缩写代表的意义要说明清楚。
三，讲解
1.语速要慢，每个实验的目的，数据代表的意义，都要一一解释清楚。
2.但凡PPT中呈现的图片，汉子，都要讲解。一扫而过，还不如不放上去。
四，提问
个人觉得博士和硕士答辩最大的不同是，老师会问实验设计的问题。都是大牛，一眼就能看出实验设计的bug.所以，一方面，设计实验、写论文的时候思路要清晰，尽量完善实验内容。另一方面，有一些确实存在的课题本身的bug（这个本宝宝好担心呢），尽量在讨论里说清楚，或者提前想好答案。
其次，做每一个实验的目的是什么，实验操作在这里合适否，都要考虑清楚，有时候参考文献本身就有问题，会连累自己二次错误。还有就是不要偷懒，该做的实验一定要做。
很多科研人员(包括临床医生)在进行科研工作过程中，习惯用专业知识取代一切其他知识。其突出表现是：等科研工作已经完成，甚至论文已写完，因某些数据处理有问题被退稿时，才想起要找统计学工作者帮助处理论文中的实验数据；考虑问题稍周到一些的科研人员在科研工作完成之后，在撰写论文之前就想到要运用统计学知识来分析实验数据。这两种运用统计学的科研人员都是在把统计学当作分析数据的“计算工具”或当作发表学术论文的“敲门砖”，是对统计学重要性认识不足的突出表现。理由很简单，科研数据是否正确可靠、是否值得进行数据分析、结论是否可信等一系列重要问题都没有令人信服的证据来帮助说明，换句话说，若缺乏科研设计或科研设计不科学、不完善，即使花费10年时间和数亿人民币进行调查或实验获得了大量科研数据，与某人用计算机产生的毫无专业含义的任意多个随机数据没有什么区别，除了浪费了大量国家和人民的血汗钱，对科学技术进步、对人类的贡献不仅为零，甚至是负数！因此，在进行科研工作之前，制定科学完善的科研设计方案，特别是其中的实验设计方案或调查设计方案的质量好坏，是科研工作成败的关键所在！
科研设计包括专业设计和统计研究设计。专业设计主要包括基本常识和专业知识的正确、全面、巧妙地运用；而统计研究设计包括实验设计、临床试验设计和调查设计。值得注意的是：在很多科研人员所做的科研课题中，不仅严重忽视统计研究设计，就连专业设计也有严重错误，主要表现在犯了基本常识错误和违背专业知识错误。这类错误所发生的频率还相当高，是一种不能容忍的不正常现象！
在统计研究设计所包含的3种研究设计中，实验设计是最重要的，因为很多关键性的内容都包含在其中，其核心内容是“三要素”、“四原则”和“设计类型”。所谓“三要素”就是受试对象(或调查对象)、影响因素(包括试验因素和重要的非试验因素)和实验效应(通过具体的观测指标来体现)；所谓“四原则”就是随机、对照、重复和均衡原则，它们在选取和分配受试对象、控制重要非试验因素对观测结果的干扰和影响、提高组间均衡性、提高结论的可靠性和说服力等方面将起到“保驾护航”的作用；所谓“设计类型”就是实验中因素及其水平如何合理搭配而形成的一种结构，它决定了能否多快好省且又经济可靠地实现研究目标。科研人员若对重要非试验因素考虑不周到、对照组选择不合理、设计类型选择不当或辨别不清，导致科研课题的科研设计千疮百孔、数据分析滥竽充数、结果解释稀里糊涂、结论陈述啼笑皆非。下面笔者就“实验设计”环节存在的问题辨析如下。
1 在分析定量资料前未明确交代所对应的实验设计类型
人们在处理定量资料前未明确交代定量资料所对应的实验设计，对数千篇稿件进行审阅后发现，大多数人都是盲目套用统计分析方法，其结论的正确性如何是可想而知的。这是一条出现非常频繁的错误，应当引起广大科研工作者的高度重视。
2 临床试验设计中一个极易被忽视的问题——按重要非试验因素进行分层随机化
例1：原文题目为《气管舒合剂治疗支气管哮喘的临床观察》。原作者写到：“全部病例均来源于本院呼吸专科门诊和普通门诊，随机分为治疗组40例和对照组30例。其中治疗组男21例，女19例；年龄21～55岁，平均(36.28±9.36)岁；病程2～23年，平均(10.31±17.48)年；病情轻度者16例，中度24例。对照组30例，男16例，女14例；年龄20～53岁，平均(35.78±9.53)岁；病程3～24年，平均(11.05±6.47)年；病情轻度者13例，中度者17例。两组间情况差异无显著性，具有可比性。”请问这样随机化，其组间具有可比性吗？
对差错的辨析与释疑：显然，研究者在试验设计时未对重要非试验因素采用分层随机保证各组之间的可比性。这条错误的严重程度为不可逆，出现不可逆错误意味着原作者的试验设计具有无法改正的错误，必须重做实验！究其原因，主要是原作者未理解统计学上随机的概念。统计学上随机化的目的是尽可能去掉人为因素对观测结果的干扰和影响，让重要的非试验因素在组间达到平衡。稍微留意一下原作者随机化分组，明显带有人为的痕迹，治疗组40人比对照组30人多出10人；治疗组病程的标准差17.48是对照组病程的标准差6.47的近3倍。笔者很疑惑怎样的随机化才能达到如此的不平衡？事实上随机化有4种：子总体内随机、完全随机、分层随机和按不平衡指数最小原则所进行的随机，原文条件下应当选用分层随机，即以两个重要的非试验因素(性别和病情)水平组合形成4个小组(男轻，女轻，男中，女中)，然后把每个小组内的患者再随机均分到治疗组和对照组中去，这样分层随机的最终结果一定是治疗组和对照组各35人，且使2组间非试验因素的影响达到尽可能的平衡，从而可大大提高组间的可比性。在本例中，若“病程”对观测结果有重要影响，在进行分层随机化时，在按“性别”和“病情”分组的基础上，还应再按“病程”(设分为短、中、长)分组，即共形成12个小组，将每个小组中的患者随机均分入治疗组与对照组中去，这是使“性别、病情、病程”3个重要非试验因素对观测结果的影响在治疗组与对照组之间达到平衡的重要举措，也是所有临床试验研究成败与否的最关键环节！
3 实验设计类型判断错误
例2：某作者欲观察甘草酸、泼尼松对慢性马兜铃酸肾病(AAN)肾损害的干预作用，于是，进行了实验，数据见表1。原作者经过用甘草酸和泼尼松分别与同期正常对照组和模型组比较，一个P＜0.05，另一个P＜0.01，于是得到甘草酸、泼尼松对慢性AAN肾损害具有一定程度的保护作用，且泼尼松的效果更佳。请问原作者的结论可信吗？表1 各组大鼠血BUN及SCr变化比较（略）注：与正常对照组同期比较，*P＜0.05，**P＜0.01；与模型组同期比较，P＜0.05，P＜0.01
对差错的辨析与释疑：本例错误极为典型，通常科研工作者欲观察某种药物是否有效，习惯上会建立正常对照组、模型组(即该药物拟治疗的病态组)和在模型组基础上的用药组(如本例中甘草酸组和泼尼松组)。这样的设计本身并没有错，但这仅仅是专业上的“实验安排(可称为多因素非平衡组合实验[1])”，而并非是统计学中所说的某种标准实验设计类型。写在“组别”之下的4个组，并非是一个因素的4个水平，而是2个因素水平的部分组合。这2个因素分别是“是否建模(即正常与模型2个水平)”和“用药种类[即不用药(相当于安慰剂)、用甘草酸和用泼尼松3个水平]”。2个因素共有6种水平组合，即“组别”之下缺少了“正常基础上用甘草酸”和“正常基础上用泼尼松”。这样设计的实验才可能反映出“是否建模”与“用药种类”2个因素之间是否存在交互作用。
在本课题研究中，由于未在实验前作出正确的实验设计，处理数据时错误就悄然产生了。具体到本例，从原作者在表1的注解中可以看出，通过单因素方差分析分别比较同期(即相同观测时间点)的甘草酸组和泼尼松组与正常对照组和模型组之间的差别是否有统计学意义。这样的做法有3个严重错误：第一，严格地说，在模型组基础上的用药组是不适合直接与正常对照组相比较的，因为这样的比较解释不清到底是药物的作用还是由于模型未建成功而造成的假象；第二，将各个时间点割裂开分别比较破坏了原先的整体设计，数据利用率降低，误差估计不准确，导致结论的可信度降低。将一个重复测量实验的各个时间点割裂开来考察，就等于在各个片段上估计实验误差、作出统计推断，好像盲人摸象一样，摸出来的结果差别何其之大；第三，要想说明两种药物哪个效果更佳，在得出差别具有统计学意义的基础上，衡量的标准是应看组间平均值的差量的大小而不应看P值是否足够地小，不能说P＜0.01时就比P＜0.05时更有效，这种忽视实验误差、忽视绝对数量和脱离专业知识的想法和做法都是不妥当的。
如何正确处理表1中的实验资料呢？关键要正确判定该定量资料所对应的是什么实验设计类型。由前面的分析可知，表1定量资料对应的是“多因素非平衡组合实验”，而不是某种标准的多因素实验设计类型。明智的做法是对“组别”进行合理拆分，即根据专业知识和统计学知识，对“组别”之下的所有组重新进行组合，应使每种组合对应着一个标准的实验设计类型。正确地拆分结果分别见表2和表3。表2 正常对照组与模型组大鼠血BUN及SCr变化的测定结果（略）表3 模型组和2个用药组大鼠血BUN及SCr变化的测定结果（略）
事实上，由科研习惯形成的这一套实验方案笔者形象地称之为多因素非平衡的组合实验，或者说，它是实验设计的表现型。通常可以进行统计分析的都必须是标准型(即统计学上所说的某种实验设计类型)，因此需要能看出代表表现型本质的原型(本例中组别之下应该有6个组，这6个组构成一个2×3析因设计结构，但原作者少设计了2个组)。通常需要将表现型或/和原型拆分成标准型后再选择合适的统计分析方法进行数据分析。本例根据原作者的意图，可以将表1拆分成2个标准型，形成2个具有一个重复测量的两因素设计定量资料，见表2和表3。相应的统计分析方法就是具有一个重复测量的两因素设计定量资料的方差分析。此处请读者注意：第一，具有一个重复测量的两因素设计定量资料的方差分析和一般的方差分析虽然都叫方差分析，但它们的计算公式却有本质区别，绝不可混用；第二，重复测量因素(本例中为时间)不要与实验分组因素(表2中叫“是否建模”；表3中叫“药物种类”)同时列入左边，它们是本质不同的两种因素，一般应该把“重复测量因素”放到表头横线下方。
通过本例可以看出，在实验前明确实验设计是多么重要的一件事情。试想，若让本例原作者写明他的实验设计类型，他必然就会对基本的实验设计类型作一番调查和学习，自然就能发现他所“设计”的实验并不是统计学上相应的实验设计。那么通过咨询相关人士必能做出比较正确的实验设计，不仅可以提高科研设计水平，而且可以大大提高科研课题和论文质量。
例3：原文题目为《土荆芥-水团花对胃溃疡大鼠黏膜保护作用的研究》。原作者使用单因素多水平设计定量资料方差分析处理表4中的数据。请问原作者这样做对吗？表4 各组黏膜肌层宽度、再生黏膜厚度变化（略）注：与正常组比较，aP＜0.05；与NS组比较，bP＜0.05；与CP 10 mg·kg－1 组比较，cP＜0.05
对差错的辨析与释疑：本例涉及到统计学三型理论[1]中的一些概念，简单地说就是可以直接进行统计分析的来自标准设计的数据表叫标准型，反映问题本质但并非是标准型的数据表叫原型，而掩盖了原型信息的数据表叫表现型。“组别”之下的6个组，似乎是某个因素的6个水平，其实不然！这6个组涉及到多个试验因素，应对“组别”拆分重新组合后，再分别判定各种组合所对应的实验设计类型，并选用相应的统计分析方法。组合1：空白对照组(正常)、阴性对照组(NS)，这是单因素两水平设计(简称为成组设计)。由于正常组无实验数据，故该组合无法进行统计分析；组合2：NS组、RA组、CP(20/mg·kg-1)组，这是单因素3水平设计，因素的名称叫“药物种类”；组合3：NS组、CP(10/mg·kg-1)组、CP(15/mg·kg-1)组、CP(20/mg·kg-1)组，这是单因素4水平设计，因素名称叫CP的剂量(其中，NS组可视为CP的剂量为0)。
对于组合2和组合3，若定量资料满足参数检验的前提条件，可选用相应设计定量资料的方差分析，否则，需要改用相应设计定量资料的秩和检验。
4 人为改变设计类型且数据利用不全
例4：某作者使用表5中的数据进行分析，欲比较治疗组和对照组在治疗后的各个时间点的疗效情况，使用的分析方法为一般卡方检验，请问原作者这样做对吗？
对差错的辨析与释疑：从给出的统计表可以看出，该作者有意或者无意之间收集了一类相当复杂的实验设计类型下的定性资料，结果变量为多值有序变量的具有一个重复测量的两因素设计定性资料，处理这个设计下收集的定性资料要使用相应设计定性资料的统计模型分析法。由于上述方法过于复杂，因此，通常在实际运用中，实际工作者将重复测量因素武断地视为实验分组因素，从而使该资料变为结果变量为多值有序变量的三维列联表资料。在已经出错的前提下，原本应当使用CMH校正的秩和检验或者有序变量的多重logistic回归分析处理资料。然而，该作者显然在此基础上进一步合并了数据，将结果变量变成二值变量(有效、无效)，也就是说，原作者实际使用的仅仅是最后一列数据(即总有效率)，并且最为严重的错误是将三维列联表资料强行降维成二维列联表资料，使用一般χ2检验进行分析。经过一系列的简化与错误合并，最后结论的可信度还剩下多少呢？表5 原作者对2组疗效比较的试验设计及数据表达（略）注：与对照组同期比较，*P＜0.05
由于篇幅所限，这类错误笔者只给出1例，实际上此类例子在很多杂志中普遍存在。这说明在进行实验设计时，很多研究人员并未做到心中有数；分析数据时，按自己熟悉的简单统计分析方法所能解决的数据结构强硬地改造数据，严格地说，在用表格表达实验资料的那一刹那就已人为改变了资料所对应的实验设计类型，这种做法的科学性和得出结论的正确性都将受到质疑[2]。
5 正交设计及数据处理方面的错误
人们在进行正交设计和对正交设计定量资料进行统计分析时，常存在下列3个误区：很多人过分强调用正交设计可以大大减少实验次数，因此，无论各实验条件(正交表中的每一行)下的实验结果波动有多大，都不做重复实验，这是第1个误区；将正交表各列上都排满试验因素，用对实验结果影响最小的试验因素所对应的标准误作为分析其他因素是否具有统计学意义的误差项，导致误差项的自由度较小，结论的可信度较低，这是第2个误区；在对正交设计定量资料进行方差分析后，即使存在多个无统计学意义的因素，仍对少数几个有统计学意义的因素进行解释，未将无统计学意义的因素合并到误差项中去重新估计实验误差，以获得具有较大自由度的误差项，这是第3个误区。
参考文献
关键词 考核方法 生理学实验 素质教育与创新教育
中图分类号：G642 文献标识码：A
生理学是医学课程体系中最重要的基础学科之一，同时生理学又是一门实验性学科。生理学考核分为理论和实验考核两部分，其中实验考核成绩按百分制计算是20分，其中实验报告占50%，实验设计占25%，实验技能考核占25%，即分别是10分、5分和5分。现就这几年的生理学实验考核方法实践的效果进行总结。
1 实验考核内容
1.1 实验报告
实验报告是学生完成实验后对实验进行整理后的书面汇报。我们从学生进行的十几个实验内容中选择其中具有代表性的四个实验撰写实验报告。撰写的实验内容及分值详见表1。
实验报告内容包括七部分，即题目、目的、材料、步骤、结果、讨论和结论。具体要求如下：（1）材料：实验动物要注明，其它简写或不写；（2）方法：简写；（3）结果：要求真实、可信，并用图形、表格或文字描述。如能用图形或表格表述清楚，就用图形或表格，必要时用文字简要地补充。用图形表示时，要求有图名、标注等。用表格表示时，要求使用三线表；（4）讨论：运用自己所学的相关生理学理论知识对实验结果进行分析和解释，讨论的内容要论点明确、论据充分、逻辑性强；（5）结论：用一两句话对整个实验进行高度的概括。
教师批改实验报告的标准：首先，书写格式是否完整、正确，其次看实验结果是否合理，再次看讨论是否有理有据和结论是否具有高度的概括性。一份实验报告质量的高低主要取决于结果、讨论和结论这三部分，尤其是结果和讨论。撰写质量高的实验报告不仅书写格式和内容完整，而且结果真实、合理，对实验结果的分析有理有据、前后联系、一气呵成，得出的结论不仅简单明了，而且能抓住关键点。
1.2 实验设计
实验设计是培养学生综合素质和创新能力的良好途径。
实验设计是在实验课中穿插3次进行的，课堂上的总学时为12学时。第一次是实验设计讲座， 在开实验课后的第五周由教学经验丰富的教授讲授。实验设计讲座主要介绍“医学科研设计和学生实验设计的基本要求”，内容包括：（1）科学研究的意义；（2）医学科学研究的基本程序、选题、文献的查阅和设计实验方案；（3）实验结果的统计学分析；（4）论文撰写。讲座后，教师给出十几个难度适中，与生理学密切相关的题目，由学生选择一个题目进行设计。4～6个学生自由组合成一组，每组中的成员要分工协作并根据所学生理学和其他学科的知识以及查阅的文献资料在两周时间内写出初步设计方案。在初步的设计过程中，学生之间或学生与带教教师互相探讨。第二次是实验设计讨论，由教师与学生在课堂上共同讨论初步设计方案。课堂上每组选出一个代表阐述本组的实验设计思路，然后由其他组及本组的学生进行评议，找出存在的问题及解决问题的可能办法，最后由带教教师对每组实验设计方案进行讲评，指出存在的问题及解决方法，最终每个小组重新写出完整的实验设计方案。实验设计方案包括：（1）实验题目；（2）立题依据；（3）实验对象；（4）实验材料；（5）实验方法；（6）实验步骤；（7）观察项目；（8）预期结果。学生完成后，再由带教教师从立题依据、实验方法的科学性和可行性等方面进行评阅，教师与学生共同讨论每份设计中存在的问题及改进的方法，最后写出设计比较合理、可行性较好、逻辑性较强的实施方案，然后由实验教师与学生一起做好实施前的准备工作。第三次是实验设计实施。根据实验实施方案由每组学生成员亲自完成整个实验，带教教师仅做辅导工作。根据做出的实验结果撰写出一份附有实验设计方案的最终实验报告，由带教教师根据课堂讨论情况和最终实验报告给出分数。
1.3 实验技能考核
实验技能考核是在本学期实验课结束后对学生实验操作技能掌握程度进行评价。
考核内容包括两部分：（1）坐骨神经—腓肠肌标本的制备，主要考查学生标本是否制作完整、规范以及标本是否具有活性；（2）哺乳类动物的手术操作，主要从家兔的捉拿、麻醉与固定、神经与血管的分离、气管插管等方面考查学生的动手能力。考核是以班级为单位，每两位学生自由组合为一组，考核的内容抽签决定，考试时间是15分钟。实施时每班安排在两个实验室进行，每个实验室由三位教师监考，考核内容均由学生独立完成。教师根据学生是否严格遵守实验操作规程、每项实验操作的关键步骤是否准确、实验结果是否正确、是否能正确辨认结果及是否在15分钟内完成等项目打分。
2 体会
生理学实验课的各种手术操作是临床医学操作的一个基础，掌握好生理学实验基本技能和方法是医学生以后临床工作的必备条件。与传统的实验考核方法比较，通过从实验报告、实验设计和实验技能考核这三方面来评价学生的学习成绩，能够较客观地反映学生的综合素质。通过实验报告的书写使得学生通过实验的亲自操作将所学的理论知识进行了验证，既磨练了学生的文字功底，又加深了对理论知识的理解和掌握，也为今后科研论文的撰写打下一定的基础。通过实验设计大大地激发学生学习生理学的兴趣，培养了学生观察、分析、解决问题的能力及创新意识。
通过对实验考核方式的实践，发现从多个层次和不同侧面考核学生，并且考核内容始终贯穿于实验教学全过程当中，不仅能较客观地评价学生的成绩，而且更全面地反映教学效果，以促进教学质量提高，也是高等教育为促进学生综合素质的发展、开发学生创造性思维的需要。①虽然在实施的过程中也存在一些问题，如实验操作中的偶然性和教师评判的随机性、主观性等，但是，实验报告、实验设计、实验技能的考核是理论与实践相结合最有效的一种教学手段，②也是素质教育和创新教育的一种体现。
注释
