化学实验设计包括以下六个要素:(1)实验目的;(2)实验原理;(3)实验用品以及装置;(4)实验 操作及规程;(5)实验结果处理;(6)实验程序。这些要素之间的关系如右图所示。
-
选择特殊符号
选择搜索类型
请输入搜索
在规划实验设计时，必须遵循一些原则。具体有:
第一，科学性原则。这是实验设计的首要原则。它指所设计实验的原理、操作顺序、操作方法等，必须与化学理论知识以及化学实验方法理论相一致。例如，验证氯酸钾(KClO3)中的存在氯元素，不应该采用将其溶于水再加AgNO3溶液的方法，因为KClO3中不存在Cl-。而应该先让固体与MnO2混合，充分反应后，冷却，再将固体溶于水，取上面的清夜滴入少量的AgNO3，看到白色现象，再加入稀硝酸，振荡，沉淀不溶解溶解，这样才能够证明存在氯元素。
第二，可行性原则。可行性原则是指设计实验时，所运用的实验原理在实施时切实可行，而且所选用的化学药品、仪器、设备、实验方法等在现行的条件下能够满足。例如，鉴别NaCl和Na2SO4，选用硝酸银溶液就不可行，因为尽管溶解性表标明AgCl难溶而Ag2SO4微溶，但事实上无法将它们区分。这是因为Ag2SO4容易分解为难溶的氧化银。再如，除去CO气体中的少量CO2气体，有学生选择将混合气体通过炽热的炭层的方法，目的是想利用炭的还原性将CO2还原为CO气体。此方案原理上当然可以，但由于木炭还原CO2是吸热反应，需要很高的温度，中学实验条件下不易实现。因此，严格地说该方案不可行。简便易行、效果好的设计思路应该是:让混合气体通过澄清石灰水或NaOH溶液或碱石灰。
第三，简约性原则。是指化学实验的设计要尽可能地采用简单的装置或方法，用较少的步骤及实验药品，在较短的时间内来完成实验的原则。例如，除去铜表面的氧化铜杂质，初学者很容易想到用还原剂(H2、C或CO)还原的方法。这种方法由于需要加热甚至高温条件下才能进行反应，因而对装置及操作的要求就比较高，在实验设计中不宜采用。比较简便、易行的方法是用稀硫酸或稀盐酸作试剂，在常温下清洗铜片。
第四，安全性原则。这是指实验设计时应尽量避免使用有毒药品或具有一定危险性的实验操作。如上例中涉及到的CO有毒，不宜采用。再如，鉴别稀溴水和稀碘水(均呈浅黄色溶液)时，就不能采取加热蒸发、通过观察蒸气颜色的方法来区分，因为溴、碘的蒸气均有剧毒，这样操作是很危险的，为不安全操作。而应采取加有机溶剂(如CCl4)萃取的方法。或者加入硝酸酸化的硝酸银溶液的方法，很快便可区分清楚。由此看来，能构成环境污染的，能造成人身伤害的思路及操作均是不安全的，因而在实验设计中是不可取的。
根据上述四个实验设计原则和实验操作实际，可以明确地知道，化学实验设计方案的优选标准有以下几个方面:(1)原理恰当;(2)效果明显;(3)装置简单;(4)操作安全;(5)节约药品;(6)实验步骤简单;(7)误差较小，等等。换句话说，就是要符合"绿色化学"的要求(注:"绿色化学"研究的中心问题是使化学反应以及其产物具有以下特点--采用无毒、无害的原料;在无毒、无害的反应条件下进行;减量、循环、重复使用;具有"原子经济性"，即反应具有高选择性、极少副产物、甚至实现零排放;产品应是对环境友好的;满足价廉物美的传统标准)。以上几个方面不仅在实验设计过程中必须充分注意，同时这些标准也是实验设计优劣评价的相关要素。
由于实验设计牵涉多方面的内容，设计过程必须遵循一定的程序。一般来说，化学实验设计有下列的程序:
(1)提出实验研究课题(实验目的)。实验目的要求是实验的出发点和归宿，因此在实验设计前，必须对实验的目的要求相当明确。
(2)根据实验目的要求，确定实验的原理和方法。只有明确实验原理和方法，才能对实验设计作出合理的规划。
(3)理清设计思路。实验设计的基本思路是:目的--假设--变量--方法--步骤--器材。即根据实验目的提出假设，围绕假设确定被试和变量，按照实验变量采取相应的方法、手段、依从变量控制安排实验步骤、选择合适器材和反应条件等。
(4)实施、对比、控制。在实验实施过程中要特别重视对比和控制，对照不当，实验将失去意义;没有控制，则不能成为实验。实验应始终保持主题活性，细致观察实验现象，详实记录数据。
(5)结果处理。对实验现象、结果、数据进行加工整理，准确表述实验结论。
(6)评价与修正。回顾实验设计，反思实验过程，修正检验假设，对结果评价。
化学实验设计包括以下六个要素:(1)实验目的;(2)实验原理;(3)实验用品以及装置;(4)实验 操作及规程;(5)实验结果处理;(6)实验程序。这些要素之间的关系如右图所示。
要有适宜的温度和湿度。室内的小气候，包括气温、湿度和气流速度等，对在实验室工作的人员和仪器设备有影响。应有良好的通风，必要时应设空调。通风设备有：通风柜、通风罩或局部通风装置。这是雷蒙特的要求。
居室的大门入口，是开门后给人第一印象的重要场所，也是平时家人出入的必经之地，不宜把插花、盆栽、盆花、观叶植物等并陈，既阻塞通路，也容易碰伤植物。
化学实验设计不仅需要较为扎实的化学知识与实验技能，而且还必须掌握相关的科学方法(如假设、测定、实验条件的控制、实验观察与记录、实验结果处理与表达等)，因此该类试题很好地考查学生灵活应用化学知识与技能以及科学研究方法解决化学问题的能力和创造能力。因此，《理科综合能力测试考试说明》要求学生"能够根据要求灵活运用已学过的自然科学理论、实验方法和仪器，设计简单的实验方案并处理相关的实验问题"，而且近年高考化学实验也对考查学生设计实验能力赋予较多的关注。
从实验研究的侧重点和中学化学实验实际来看，实验设计的类型主要包括:
(1)定性实验设计。定性实验主要包含以下内容:①制取某种物质的实验;②物质性质的实验;③物质检验实验;④分离混合物或从混合物中提取某物质的实验;⑤验证化学原理、化学概念或化学反应的实验。
(2)定量实验设计。定量实验主要包含以下内容:①测定某些中学化学常用计量(某元素的相对原子质量、阿伏加德罗常数)的实验;②确定物质组成(混合物各组分质量分数、某化合物的定量组成)的实验;③测定化学反应中能量变化(如反应热、中和热)的实验。
(3)结构分析实验设计。结构分析实验是用以测定物质微观结构的实验，包含测定分子结构和晶体结构的实验等。
初中化学抛锚式教学策略的设计原则
初中化学抛锚式教学策略的设计原则
抛锚式教学策略的设计强调＂教师主导、学生主体＂的观念,重新定位＂主导作用＂的教师角色和＂主体作用＂的学生角色。作者结合初中化学课程特点,通过多种媒体创设与当前化学学习主题相关的真实、丰富的教学情境,确定问题学会＂抛锚＂,围绕抛好的＂锚＂设计学习活动。
玄关设计原则
玄关设计原则
玄关设计原则 玄关原指佛教的入道之门，现在泛指厅堂的外门，也就是居室人口的一个区 域。设玄关的目的有三 : 1.是为了保持主人的私密性。 避免客人一进门就对整个居室一览无余， 也就是 在进门处用木质或玻璃作隔断，划出一块区域，在视觉上遮挡一下。 2.是为了起装饰作用。 进门第一眼看到的就是玄关， 这是客人从繁杂的外界进 入这个家庭的最初感觉。 可以说，玄关设计是设计师整体设计思想的浓缩，它 在房间装饰中起到画龙点睛的作用。 3.是方便客人脱衣换鞋挂帽。最好把鞋柜、衣帽架、大衣镜等设置在玄关内、 鞋柜可做成隐蔽式，衣帽架和大衣镜的造型应美观大方，和整个玄关风格协调。 玄关的装饰应与整套住宅装饰风格协调，起到承上启下的作用。 玄关的设计依据房型而定。可以是圆弧型的，也可以是直角型的，有的房型 还可以设计成玄关走廊 玄关具体设计 玄关有二种方式：硬玄关和软玄关。 硬玄关
当析因设计要求的实验次数太多时，一个非常自然的想法就是从实验设计的水平组合中，选择一部分有代表性水平组合进行试验。因此就出现了分式析因设计(fractional factorial designs)，但是对于试验设计知识较少的实际工作者来说，选择适当的分式析因设计还是比较困难的。
正交试验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的又一种设计方法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计是分式析因设计的主要方法。是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。日本著名的统计学家田口玄一将正交试验选择的水平组合列成表格，称为正交表。例如作一个三因素三水平的实验，按全面实验要求，须进行33=27种组合的实验，且尚未考虑每一组合的重复数。若按L9(3)3正交表安排实验，只需作9次，按L18(3)7正交表进行18次实验，显然大大减少了工作量。因而正交实验设计在很多领域的研究中已经得到广泛应用。
影响试验结果的每种原因或要素，称为因素.凡是对试验结果可能有较大影响的因素1个也不要漏掉；一般来说，正交表是安排多因素试验的得力工具，不怕因素多；有时增加1、2个因素，并不增加试验次数。故一般倾向于多考察些因素，除了事先能肯定作用很小的因素和交互作用不安排外，凡是可能起作用或情况不明或意见有分歧的因素都值得考察.另外，必要时将区组因素加以考虑，可以提高试验的精度。
对质量因素，应选入的水平通常是早就定下来的，如要比较的品种有3种，该因素（即品种）的水平数只能取3；对数量因素，选取水平数的灵活性就大了，如温度、反应时间等，通常取2或3水平，只是在有特殊要求的场合，才考虑取4以上的水平。
数量因素的水平如果取得过窄，结果可能得不到任何有用的信息；过宽，结果会出现危险或试验无法进行下去。最好结合专业知识或通过预试验，对数量因素的水平变动范围有一个初步了解，只要认为在技术上是可行的，一开始就应尽可能取得宽一些.随着试验反复进行和技术情报的积累，再把水平的幅度逐渐缩小。
重复试验（各此试验的样品不完全相同）和重复取样（各此试验的样品完全相同）在概念上和数据处理时都是有区别的，使用时须慎重。除了上面提到的场合下要进行重复试验（或取样）外，当用动物作为受试对象时，也应考虑进行重复试验，这是由于动物的个体差异很大，通过重复试验，可使误差的估计更精确，使试验结果更可靠。
误差的离均差平和及自由度的计算方法：若属重复试验，当表中有空白列时，则由全部空白列和重复试验2部分组成；当表中无空白列时，则仅由重复试验一部分组成；若属重复取样，当表中有空白列时，则须用由重复取样产生的究偏差均方作分母，用由空白列产生的整体试验偏差作分子构造F统计量，进行F检验，差别不显著时，可将2部分偏差的离差平和及自由度分别合并求得误差均方的估计值；若差别显著，则不能合并，只用空白列产生的偏差作为误差的估计值；当表中无空白列时，只能用由重复取样产生的偏差作为误差的近似估计值。如果检验的结果有一半左右的因素或交互作用不显著，可认为这种检验还是合理的，因它能区分矛盾的主次。2100433B
内容简介
《材料工程实验设计及数据处理/普通高等教育材料科学与工程“十二五”规划教材》内容包括回归分析、方差分析的Excel软件实现方法，单因素实验优化设计、多因素实验设计、正交实验设计和均匀设计等简单实用的实验设计方法。各章节间有一定的独立性，读者可以根据自己的情况有选择地学习。书中例子大部分选自作者的科研论文和国内外材料科学与工程学科其他研究人员的科研论文。 《材料工程实验设计及数据处理/普通高等教育材料科学与工程“十二五”规划教材》可作为工科相关领域技术人员的参考书，也可作为高等院校相关专业高年级本科生及研究生学习实验设计并进行毕业论文实践的教材。2100433B
正交实验设计简介