实验方案设计（精彩4篇）

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实验设计方案【第一篇】

关键词：污泥处理；科学研究；本科教学；实验设计

污泥是一种较为特殊的固废，为废水净化过程产生的、富含水分的、具有流动性或塑性的废物[1]。目前，随着废水处理技术的推广应用与发展，污泥的产生量越来越大，种类和性质也变得愈加复杂[2]。污泥中浓缩了废水中有毒有害物质，所以污泥是影响环境较为严重的固体废弃物[3]，污泥的合理化处理和处置是目前研究的热点和难点。近年来关于“污泥”主题发表的论文呈逐年增加的趋势（如图1所示，见知网），且对于污泥的研究多集中在污泥脱水。国内实验室对污泥处理进行科学研究的平台大量建立，同时也有一大批研究污泥处理的高校教师及工程师。若能基于目前较大量的关于污泥处理的科研平台和科学研究人员开展与“污泥处理”相关的《固体废物处理与处置》（以下简称《固废》）本科教学实验，具有较大优势。

一、基于污泥处理科研平台进行本科教学实验的优势

（一）污泥的处理和处置囊括“固废”课程的多个知识点

污泥的处理包含污泥浓缩、污泥调理、污泥脱水、污泥消化、污泥干化及污泥热解等，同时污泥处置主要包括污泥堆置、卫生填埋等，以上内容已涉及固废的特性分析、预处理、物化处理、生物处理、填埋处置等“固废”课程主要章节内容。污泥的处理与处置明显由多个环节组成，而每个环节又可与实验方法的选择或实验平台的搭建一一对应。以各学校最常开设的“污泥的真空脱水过滤实验”为例，虽实验装置简单，所需购置的耗材数量也较少，但通过该实验的设置使学生系统地掌握污泥特性分析、污泥调理及脱水过程操作及基本原理。

（二）污泥研究科研平台与教学实验平台无缝对接，节约装置购置及人员配置成本

部分学校存在本科实验教学平台严重欠缺的问题，造成实验教学工作的正常开展存在一定阻碍。而目前在高校较为丰富的污泥处理科研装置及研究人员的配置，为其延伸为本科教学实验平台提供了良好的硬件及人才条件。可通过学院的统筹安排，协调好科研平台及本科教学之间的时间及空间安排，进而实现污泥处理相关科研平台直接用于本科教学实验。

（三）有助于基于污泥处理的创新实验设置及安排

在《工程教育认证标准》中明确提出，“学校能够提供达成毕业要求所必需的基础设施，包括为学生的实践活动、创新活动提供有效支持”。同时也要求“培养学生的实践能力和创新能力”，很明显，教育部门在加大对创新人才的培养力度，而基于科研平台的本科实验教学而明显更有利于创新人才的培养。以前期文献阅读准备、实验方案设计、实验方案讨论、预实验论证、系统开展实验、结果讨论与分析等环节均可融入学生的创新思维。

二、基于污泥处理科研的本科教学实验设计思路

（一）加大文献阅读准备及前期团队研讨

目前，高校本科实验教学所参考的资料仍局限于教科书和教师所提供的实验指导书，在一定程度上形成了对学生创新思维的局限，不利于创新人才的培养。近几年，关于“污泥处理”最新进展及相关成果多发表在《WaterResearch》《BioresourceTechnology》《ChemicalEngineeringJournal》等高水平期刊上，可在此期刊中下载到关于污泥脱水、消化及微生物处理的最新技术及相关装置。同时，加大文献的搜集及阅读量，也有助于提升学生问题分析的能力，通过文献阅读来研究和分析复杂工程问题。同时，在前期现场教学基础上，也明显发现以团队形式进行文献的搜集及阅读有助于形成“头脑风暴”式的研讨氛围，激发出与“污泥处理”相关的新想法及创新思路。

（二）强化实验设计，增强实验组间的相互“质疑”

本科生目前实验方案设计能力明显欠缺，其更多是依托教师所发放的实验指导书，按照实验指导书中已写明的实验步骤进行操作，明确缺乏对“为什么这样设计实验？”“实验步骤操作依据是什么？”等基本问题的思考，缺少问题分析的过程。而《工程教育认证标准》中明确要求，“能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论”。因此，亟需让学生参与到实验方案的设计过程中，从而能更好地进行污泥处理方法的选择和论证过程。在污泥处理方法初步选择的基础上，也明显需要对初步选择的污泥处理方法进行论证，以确定每个实验小组最终选择的实验设计方案。因此，需加强各研讨小组之间对方案的相互“质疑”，对其设计方案中污泥处理方法及其细则进行详细论证。

（三）加强实验结果讨论，并增加与文献中方法及结果的对比讨论

实验结果的研讨是整个实验过程的关键和升华，目前高校本科教学实验中对实验结果的讨论较为单一。在学生获得实验结果（如污泥的含水率数据）后，只进行初步实验数据曲线的绘制，如不同pH条件对污泥脱水率的影响曲线。未进行系统分析，即应进一步分析“pH条件对污泥脱水率存在何种影响规律，原因是什么？”。只有进行系统分析，才能更好地理解和分析污泥在脱水处理过程中的水分变化规律和基本原理。同时，应结合前期对高水平期刊论文的阅读情况，分析污泥脱水过程的变化机制，也需将自己组的实验结果与文献中的结果进行对比、分析，揭示其实验过程的基本原理。

三、结束语

结合污泥处理科研平台或课题进行本科教学实验具有较强的可行性和现实意义，能有效实现科研平台和研究人员与本科教学实验的无缝对接。实验教学团队可在加大文献阅读、强化实验设计和加强实验结果讨论等方面进行实验教学方案的运行。

参考文献：

[1]廖利，冯华，王松林。固体废物处理与处置[M].武汉：华中科技大学出版社，2010.

[2]柯杰，胡惠秩，卢进登，等。污泥处理新技术研究现状及其发展趋势[J].环境科学与管理，2019,44(4):92-96.

实验设计方案范文【第二篇】

制定计划与设计实验方案是从操作的角度把探究猜想与假设具体化、程序化。这个环节具有较强的创造性。并且直接影响着探究的结果。在具体设计实验方案时。同学们要注意以下几点：一是要明确实验目的，设计的方案要与猜想紧密相连。并且能够验证猜想是否正确。二是要选择合适的研究方法。一般常用的方法有控制变量法、转换法、现象或数据归纳法等。三是要根据需要列出实验器材。设计实验步骤和记录表格等。

如设计实验方案验证猜想“蜡烛燃烧时外焰温度是最高的”时。可设计为把一根火柴迅速平放在火焰中。约1s后取出。看哪一部分最先被烧焦。由于是一根火柴迅速平放在火焰中1s。实际上相当于控制了材料和时间两个变量，同时注意了语言的准确表达，以此确定火焰温度最高的地方。

例 小王同学最喜爱的玩具是叔叔送给他的三个大小、形状完全相同的凸透镜，分别由玻璃、水晶、塑料制成。现在小王想要探究凸透镜的焦距与制作材料是否有关。请你帮他设计这次探究的全过程，完成如下工作：

（1）列出这次探究所用的器材。

（2）写出探究的步骤。

（3）设计出实验数据记录表格。

f4）写出你在这次探究过程中运用的一种主要的研究方法。

分析：该类题目一般要求同学们通过设计实验方案来得出一定的结论。解这类题需明确要考查的知识，合理运用器材，设计出探究的方案。由于题目中已经告诉我们三个凸透镜大小、形状完全相同，只有材料不同。所以考虑使用控制变量法。实际上。我们只要测定三个凸透镜的焦距就可以了。根据我们所学知识。测定焦距一般用平行光源法。同时。为了实验便于操作，一定要事先设计好记录实验数据的表格。这样做的好处是：一是可以明确在实验中需要记录哪些数据。避免设计方案中的缺陷。造成实验结束后数据不全，没办法得出结论；二是便于对照表格中的数据。看能否验证或推理出猜想和假设的结论。

参考答案：（1）探究器材：白纸、刻度尺、平行光源、三种透镜。

（2）探究步骤：a.用平行光分别正对凸透镜照射。测出它们的焦距。并做好记录。

b.比较三种凸透镜的焦距大小。

c.讨论。若焦距不相同。则凸透镜的焦距与制作材料有关；若相同，则与制作材料无关。

（3）实验数据记录表格如表1。

（4）研究方法：控制变量法。

牛刀小试：

小月和小明看见一个椭圆形的金鱼缸里一条金鱼正在欢快地游动。他们走近并用手拍了一下金鱼缸。金鱼马上被吓跑了。小月认为是拍鱼缸的声音把金鱼吓跑的。小明认为是金鱼看到人的手势被吓跑的。你认为金鱼被吓跑的原因是什么？请说出你的观点并设计实验方案证明你的观点。

参考答案：猜想：金鱼是被拍鱼缸的声音吓跑的。

实验设计方案【第三篇】

众所周知，科研工作者在进行医药方面的科学研究之前，需要制定完善的统计研究设计方案，那么什么样的设计方案才称得上是完善的呢？

完善的设计方案需具备六个条件

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。

实验设计的“三要素”

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。

实验设计的“四原则”

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。

实验设计方案【第四篇】

关键词：网络安全；风险分析；安全防御；入侵反恐；木马病毒

1引言

云计算、大数据等互联网技术的普及，促进了电子政务、金融证券、电子商务、物流仓储、视频监控等领域的信息共享化、无纸化、自动化和智能化，提高了人们工作、生活和学习的便捷化程度。但是，互联网的发展也带来了很多的危害，比如黑客利用木马和病毒盗取人们的账号密码，侵入人们的信息中心，破坏可用的数据资源，给人们带来了严重的财产损失。传统的互联网防御技术采用被动措施，已经无法满足安全保护需求，因此本文基于笔者多年的工作实践，详细地描述互联网安全管理面临的现状，构建了一个深层次的主动防御系统，该系统包括风险分析、入侵控制、主动查杀等功能，进一步提高了互联网防御能力。

2“互联网+”时代信息安全现状分析

“互联网+”时代信息安全面临更多、更严峻的形势，比如在2017年初，美国国防部病毒库泄露了许多的勒索病毒，这些蠕虫病毒被称为永恒之蓝，利用终端服务器的网络漏洞侵入计算机系统，破坏计算机操作系统的进入密码，一旦感染永恒之蓝病毒则需要支付比特币，只有这样才能够获取解锁密钥。目前，互联网传播的病毒、木马采用了更加智能的开发技术，信息安全面临着侵入程序更加智能、传播速度更快、感染能力更强的形势。而且互联网接入的设备越来越多，不仅仅包括路由器、交换机、台式机、笔记本电脑，同时还包括各类型的物联网传感器、智能手机、平板电脑等终端设备，不同的设备采用的驱动程序不同，这些设备集成在一起时非常容易产生各类型漏洞，因此也需要进一步提高网络防御能力。

3“互联网+”时代信息安全防御措施研究

“互联网+”时代，木马和病毒更加智能，潜伏周期更长，感染能力更强，传播范围也更广，因此不能够再采用传统的被动防御理念，亟需利用最为先进的主动防御措施改进防御能力，进一步实现风险分析、入侵防控、安全评估、主动查杀，具有重要的作用和意义。

入侵防控

目前，互联网接入的设备越来越多，这些设备包括三层交换机、数据服务器、Web服务器、存储服务器等，部署的软件包括Windows、Unix、Linux以及各类型的应用系统，这些软硬件资源运行产生了许多的日志操作信息，可以配置一些访问控制规则，分析这些日志信息，实现信息采集和处理，进一步实现网络安全风险管控。

风险分析

目前，随着光纤网络、移动4G网络的诞生，网络传输的速度越来越快，因此互联网承载的业务和传输的数据也越来越多，为了能够更好地实现互联网安全防范，本文提出引入风险分析技术，常见的风险分析技术很多，主要基于专家系统、模式识别、机器学习、数据挖掘等几类，为了提高互联网风险分析的准确度，本文利用人工神经网络技术实现风险分析，创建一个包含输入层、隐含层、输出层的风险分析模式，利用现代化的操作管理方法，构建一种计算模式，从海量的网络业务和数据中发现潜在的风险，并且可以定性风险的类型，比如是严重风险、轻度风险、一般风险等，根据分类将其反馈给安全评估系统。

安全评估

互联网承载的软硬件经过风险分析之后，就可以将结果发送给安全评估模块，针对软硬件资源进行安全评估。安全评估的结果可以划分为五个等级，分别是较优、良好、一般、轻度和严重。较优等级是指软硬件资源不存在任何安全问题，良好等级说明软硬件资源运行状态良好，一般等级是指软硬件资源运行状态处于升级维护时刻，轻度等级说明软硬件资源存在一定的安全隐患，比如系统漏洞等；严重是指系统存在较强的病毒、木马，并且这些安全威胁已经爆发，严重影响计算机的安全运行。目前，安全评估常用的技术为专家系统，利用数据挖掘或模式识别算法，采用无监督学习模式，不需要用户具有先验知识，只需要输入自己期望的类别即可获取分析模式。

主动查杀

传统的互联网安全防御采用防火墙、访问控制规则等技术，这些技术均属于被动防御模式，不能够主动发起查杀功能。因此，为了改进互联网安全防御能力，本文提出了主动查杀思想，配置一个积极的、动态的防御杀毒规则，该规则可以利用人工智能的思想实现入侵访问控制、360病毒查杀等功能，主动地查杀互联网中的病毒、木马，阻断这些灾害的运行和传播，确保网络安全运行。

4结束语

随着互联网的普及和发展，其承载的业务覆盖了医疗、教育、交通、金融、制造、政务等多个领域，传输的数据也越来越多，阿里、百度等均构建了大型的数据中心，为人们提供各类型的互联网应用。但是，互联网提供便捷服务的同时面临着许多的安全风险，本文利用机器学习、模式识别等技术构建一个主动的防御系统，集成了多种防御措施，进一步提高网络安全运行能力，保证互联网正常可靠运行。

参考文献

[1]唐翔宏。医院网络安全防御系统研究与设计[J].电子技术与软件工程，2016(24):208-208.

[2]张森。深层次网络安全主动防御系统应用研究[J].计算机光盘软件与应用，2015(01):211-211.