引论：我们为您整理了13篇实验设计论文范文，供您借鉴以丰富您的创作。它们是您写作时的宝贵资源，期望它们能够激发您的创作灵感，让您的文章更具深度。
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2.注意事项。一是传统财务报告的获取。
通过以下渠道获取传统财务报告信息：上市公司网站；财经网站；证券交易所网站（上海证券交易所、巨潮网站）；中国证监会指定的其他上市公司信息披露媒体（中国证券报、证券时报、上海证券报、金融时报、中国改革报、证券日报、证券市场周刊）。二是XBRL实例文档的获取。可从上海证券交易所和深圳证券交易所网站中下载XBRL实例文档。三是取得对会计准则及相关规范的理解。主要涉及会计信息化、XBRL通用分类标准的制定与实施等。四是取得对审计准则及相关规范的理解。主要涉及审计信息化、内部控制中的信息与沟通、审计过程中对信息的关注等。
3.设计建议：一是教学准备。
教师在准备实验时，要撰写审计案例文本，对审计环境、公司概况和审计的主要环节进行描述，以提高审计实验的效果。二是学习准备。学生在实验开始前，应回顾传统财务报告信息的编制过程、XBRL的基本理论、XBRL规范、XBRL分类标准、XBRL实例文档和报告流程。此外，还要收集或编制基于XBRL的样式表，提高实验过程的可视化效果。三是比较实验效果。通过XBRL审计只是《审计模拟实训》课程的一个环节，在实施XBRL审计实验之前，已经实施了传统审计实验。教与学双方都应比较两种实验的效果，以增强对XBRL审计实验的理解能力。四是做好实验总结。教师要撰写教学总结报告，学生也要撰写模拟实训总结报告。
二、把传统财务报告渲染为XBRL财务报告
1.渲染工具。
渲染工具（RenderingTools）是解决XBRL可视性的应用软件的统称，把电脑编码语言显示为人类肉眼能够识别的视觉元素。可分为基础工具、转换工具和浏览工具三种类型。基础工具包括XBRLGL应用软件、XBRLFR应用软件、分类标准编辑软件、实例文档编制软件等；转换工具包括文件转换软件、版本转换软件等；浏览工具包括各种解读、浏览、显示功能的软件。把传统财务报告渲染为XBRL财务报告的过程通常并不借助XBRLGL应用软件，而是通过XBRL规范直接将已经存在的财务报告信息转换为XBRLFR。这个过程实际上是为审计实验提供资料的过程，学生只有理解了此过程，才有可能在此基础上实施审计模拟实验。把传统财务报告渲染为XBRL财务报告应遵守基本的会计业务处理的基本规则，如遵守会计等式或资产负债表平衡规则、资产负债表须列示资产（遵守逻辑，下同）、分类资产负债表须列示流动资产、资产负债表须列示股东权益，等等。
2.数据准备相关的审计实验设计。
（1）教师准备。
一是上市公司数据。根据实验的环节需要，选择适当的上市公司数据。例如，在实质性程序的财务分析环节，可选择收入、成本具有可比性的施工企业的数据。二是实验软件。教师个人往往无力采购正规的实验软件，况且即使有实验软件，学院或学校的实验室也往往不能正常保障该软件在局域网内的运行。因此，建议下载Fujitsu等主流XBRL软件商提供的免费试用版软件，安装于学生的单机电脑中使用。三是理论、技术、规范等文本。在理论课教学中，向学生传授XBRLGL和XBRLFR的基本知识、技术特点，并展示规范文本。四是上市公司实例文档。下载与上市公司数据相应的上市公司实例文档，以便检验实验成果。
（2）学生准备。
一是传统财务报告的编制。实验前学生应回顾传统财务报告的编制理论与方法，以实现对照比较的目的。二是对XBRL财务报告的理解。学生能够理解XBRL财务报告是正确实施XBRL审计实验的基本前提。三是对证监会监管要求的理解。系统回顾和理解证监会关于会计信息披露的要求。四是技术准备。包括熟悉XBRL相关软件的使用、财务报告和其他会计信息的读取、验证与逻辑检验。
（3）实验实施。
在教师的指导下，学生实施以下环节的实验：XBRL相关软件的安装与试用；依据经济业务资料，编制XBRL实例文档；理解和运用XBRL分类标准，据以调整XBRL实例文档；考虑和分析证监会的监管要求，进一步理解和运用XBRL分类标准；XBRL网上呈报。
三、审计实验中XBRL信息的萃取
1.萃取工具。
萃取工具（ExtractionTools）是获取XBRL呈报的会计信息并进行分析和使用的应用软件的统称。在审计实验中，主要的萃取工具有：XBRL实例文档浏览软件、文件转换软件、版本转换软件、财务分析软件、文件审核软件和文件搜索软件等。其中，各类转换软件的功能与渲染工具的功能是相同的。从XBRL数据库中萃取信息，要注意检验信息的安全性和逻辑性。同时还要考虑其是否能正常应用于风险评估模型、舞弊识别模型、分析性程序和专业判断模型之中（考虑这些模型的特点和要求）。
2.相关审计实验的设计。
（1）教师准备。
一是上市公司环境描述。由于审计实验无法重现公司环境和审计环境，因此描述文本对于学生理解实验情境非常重要。二是上市公司XBRL数据库（模拟）。必要时可向上市公司动员，争取支持。三是审计软件（数据萃取工具）。可从主流上市公司网站下载。四是审计模型准备。向学生提供主要的审计模型及其解释文本。
（2）学生准备。
一是基本审计理论与方法的准备，尤其是取得对连续审计的理解。XBRL有利于实现连续审计，学生应先了解传统审计与连续审计的联系与区别。二是取得对审计模型的理解。通过教学回顾和审计模型展示，帮助学生在实验中理解审计模型的涵义，掌握模型涉及的数据的获取途径。三是实质性程序。在实验中掌握账实核对等实质性程序的运用技巧。四是审计工作底稿。掌握审计工作底稿的编制要求。
（3）实验实施。
在教师的指导下，学生实施以下环节的实验：获取XBRL数据库；安全性检验；逻辑性检验；认识和运用主要的审计模型；实施实质性程序；编制审计工作底稿；讨论并形成审计报告。
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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：
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二、实验创新与改进
1.将新型硅胶加热器固定在容器底部，使得加热均匀、精度高，实现量化实验，极易控制。如图2。教学视点2.使用温度传感器及数显温度计，读取数据方便快捷。3.用220V电压做电源，实验随处可进行；内部装有漏电保护开关，保证用电安全，便于让学生操作。
三、实验器材
自制液体加热器2套，食用油、水各120克，停钟1个，天平1架，两份质量相等的水。
四、实验原理及装置说明
1.实验原理新实验使用控制变量法，通过控制使物质质量相等、吸收热量相同、升高相同温度，比较需用的时间。升高相同温度时，所用时间较长的物质吸收的热量多，则此物质吸收热量的能力更强。2.装置说明新实验采用两套完全相同的硅胶加热器，从底部直接给液体加热，并装上传感器及数显温度计，让测量结果清晰显现。当达到所需温度时，只要将红色开关关掉便可停止加热。如图3。
五、实验设计及结论
实验一：用加热器加热两份相同质量的水，将结果记入表1，并得出结论。结论：质量相等的同种物质，吸收相同的热量时，温度升高的速度相同。实验二：用加热器加热相同质量的水与食用油。将准备好的质量相等的水和食用油倒进两个加热器中，几秒后记录水与食用油的初始温度。打开电源，同时按下停钟开始计时，观察两个加热器中温度计的变化，用停钟记下加热液体每阶段所用的时间，读取相应的温度变化量，并填入表2中。当加热时间达到80s时，记下最后温度，关闭电源，停止加热，分析数据并得出结论。结论：质量相等的两种物质，吸收相同的热量时，温度升得越慢的吸收的热量较多，吸收热量的能力较强。
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（1）“实验目的”就是对一个现象或是一个规律（定理、定律等）进行再验证；（2）“实验原理”就是验证物理现象、规律所依据的理论根据；（3）“实验仪器”就是再现物理现象或规律时所用的设备；（4）“实验步骤”就是验证物理规律时的操作过程，做实验要按着实验的步骤一步一步进行操作；（5）“记录与计算”就是通过实验所测得的数据进行记载，根据数据进行计算或绘图，由此可得到结论；（6）“实验结论”就是通过实验得到的结论，与理论、规律应该是一致的，不一致要找原因……通过实验，使学生对物理实验过程产生一个初步的认识。让学生知道，验证物理现象、规律要有一定的理论根据，要用实验设备按照实验步骤去进行……
3引导学生对物理实验进行初步设计
首先，根据实验目的、原理，引导学生去研究、讨论，想办法设计一个实验来验证物理现象或结论。例如，我们把“验证力的平行四边形定则”“验证弹力与弹簧伸长的关系”“测定木块动摩擦因数”等简单实验，让学生根据学到的知识去设计实验，验证一下“力的平行四边形定则”“胡克定律”等规律是不是正确的……开始设计时，为了让学生有个大致的方向，我们把传统的实验报告改了一下，印刷后发给学生预习。例如，我们把原来的实验题目“验证力的平行四边形定则”改成了“设计并验证力的平行四边形定则”。把实验目的增加了一项“能设计出验证力的平行四边形定则方案”。实验仪器除原来的仪器外，增加了一些相近的或无关的仪器供学生选择。例如，（可选）“图板、木块、测力计、橡皮筋、线绳、直尺、天平、弹簧、钩码、秒表、直尺、天平”等。实验步骤改成了“实验过程与方法”，让学生填写、并写出他们设计的想法和步骤。其他的实验要根据具体情况进行适当的调整，在实验设计前发给学生，让学生按要求完成对该实验的设计。为了设计实验的可行性，我们先分小组进行设计，学生们以小组为单位进行设计。同学们各抒己见，说出设计思路和所用仪器，经过小组全体成员讨论，意见达成一致后写出设计方案，交给教师审阅。教师对学生设计的实验方案进行检查，发现问题的要给予纠正，启发他们设计出更合理、更完善的方案。对切实可行的设计方案，教师就让他们进行实验验证。经过四、五个实验设计，学生就能对实验进行初步设计了。学生通过讨论，经过交流与合作，也学会了“在合作中既坚持原则又尊重他人的合作精神”。
4进一步提高学生的实验设计能力，让学生自己独立设计实验
学生对前面的实验设计有了一定的基础之后，教师要进一步提高实验设计目标，让学生自己独立想办法设计实验，对物理现象进行验证。如在讲授完成安培力之后，两根平行放置的通电导线的相互作用力如何？是相互吸引的还是相互排斥的？让学生设计一个实验，对导线的相互作用力进行验证。这是一个简单的实验，让学生自己想办法进行设计。学生们根据所学习的知识，结合前面设计实验时的思路，大多数同学都能够写出较合理的设计方案。比如，实验目的、实验原理、所用设备、实验过程、方法等。经过教师指点，选择一些合理的设计让其进行验证……对于这个实验，大多数学生设计的思路是正确的，而真正能验证成功的不多。学生设计实验时，设计方法是正确的，但是很多没有效果，原因是学生没有考虑到安培力的大小，也没有考虑导线之间的距离。他们用的导线往往太粗，导线的距离放置得又太远，以至于导线间的相互作用力不明显，观察不到实验现象，这一点学生往往想不到……这时教师要对学生设计的实验进行指导。告诉学生：导线间的作用力很小，因此，导线距离不能太远；选用导线时，用细、软导线效果明显一些；使用电源时，避免过载，要用一个滑动变阻器，限制电流过载……通过教师的指导，学生就能看到实验现象，从而提高学生的兴趣，加深对物理现象的理解，同时也进一步培养了学生的实验设计能力。同样，根据电阻串并联规律，让学生设计“扩大电流表量程”“扩大电压表的量程”的实验设计方案，经过教师指导，学生也能够进行设计。除此，我们本着“尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的问题”，让学生完成了“水火箭设计与发射”“静电屏蔽”“用传感器控制温度”“用电解法测定元电荷”“研究弹簧振子的周期与小球质量的关系”等项实验设计。这样，学生们根据已学习到的知识和教师的指导，就可以设计多个物理实验了。
5建立一套激励机制，激发学生设计实验的积极性
我们有完善的制度来督促学生进行实验设计，在学生刚一入校时，就给他们介绍物理实验的重要性和我校要求很高的实验技能。要求所有物理实验的一半以上由学生独立设计；对学生的实验设计和实验完成情况要有记录，对能设计出实验的提出表扬，对不能设计的加以督促、并给与鼓励，促使他们进一步去设计实验；要求学生必须设计四个（大约学生应设计实验的一半）以上的，实验成绩才能合格，六个以上才是良好；八个以上是优秀……我们要求实验设计成绩合格的学生才能参加实验会考；实验设计达到良好和优秀的才能评选优秀班干部和优秀毕业生等，这样就激发了学生设计实验的兴趣。
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二、装置用法
1.把装置安装在支架上。在饮料瓶中加入清水，同时在水中滴入数滴红墨水振荡，使水变成红颜色。
2.滴壶固定不动，使瓶中液面与输液管中液面相平。把小球放入瓶中，小球因受到水的浮力飘浮在水面上。当用推杆将小球推到瓶口并堵在瓶口处时，移开推杆，小球仍上浮到水面上。
3.当再次用推杆将小球推到瓶口并堵在瓶口处时，此时下移滴壶，使输液管中的液面低于瓶中液面，这时再移开推杆，可以看到小球不再上浮，而是继续堵在瓶口处。这表明，小球虽然完全浸在水里，但并不受浮力作用（小球重力很小，可以忽略）。通过分析水对小球的作用力可知，这时小球受到水对它向上的压力小于水对它向下的压力。因此，浮力等于零。移动滴壶，只要输液管中的液面低于瓶中液面，小球就能堵在瓶口处，即浮力为零。
4.移动滴壶，只要输液管中的液面高于瓶中的液面，小球就能上浮，表明小球受到了浮力作用。通过分析水对小球的作用力可知，这时小球受到水对它向上的压力大于水对它向下的压力，即产生了浮力。
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对问题进行科学猜想如果学生没有经过科学猜想就进行实验设计，学生不知道实验的目的，实验设计就难以进行下去，不能培养学生的猜想能力，经历的探究过程也不能锻炼创新思维。所以教师必须引导学生根据已掌握的物理知识、随堂实验和生活经验，把学生引入科学猜想的情景，有理有据地对问题进行猜想，明确探究的方向。在探究“影响导体电阻的因素”的教学中，笔者通过下面3个现象引导学生猜想：①滑动变阻器的滑片移动，电阻变化；②使用的是220V的灯泡，灯丝越粗越亮；③电线常用铜丝制造而不用铁丝。这样的设计给学生的探究指明了方向，学生一步一步地得出自己的科学猜想。
3教师引导
选用实验器材如果教师直接给学生提供实验器材，并介绍各种实验器材的功能，代替了学生的探究和猜想，学生没有学会遇到困难如何解决问题的方法。所以可以给学生预备多种器材，包括一部分无用器材，让学生在问题的引导下思考实验的原理，选用器材，思考有没有更好的替代器材，有没有创新，体现探究的开放性。在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，笔者陈列一些实验器材：干电池、安培表、伏特表、滑动变阻器、电阻箱、电键和导线若干根等，让学生选择器材，自行设计电路图来完成实验。笔者用下面的问题来引导学生选择实验器材：①需要什么仪器，采用什么样的电路图，原理是什么；②选择什么规格的器材，被测干电池选内阻较大的还是较小的，伏特表选什么量程，安培表选什么量程，滑动变阻器选阻值较小的还是较大的。通过这样的设计引导学生重视分析实验器材与实验目的和原理的联系，分析为什么要选用这些器材，这些器材有什么用途，把本实验的知识融合在一起，在分析问题的过程中培养学生独立思考的能力。
4问题引导
自主设计初始实验方案学生根据自己的预备物理知识，在教师的问题引导下自主设计检验猜想的实验方案，包括根据实验要求理解实验原理、先后测量哪些物理量、具体如何操作、编写实验步骤、设计实验表格等。在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，笔者用下面的问题来引导学生进行初始方案的设计。①物体的加速度与它受的力、质量这两个因素均有关，应采用什么实验方法得出加速度与力、质量三者间的定量关系？②这个实验需要测量的物理量有哪些？③怎样测量小车的加速度？需要什么器材？请同学们设计一个可行的实验方案。④我们要让细线对小车的拉力等于小车受到的合力，怎样平衡掉阻力？阻力来自哪些方面？怎样才算平衡掉了阻力？通过以上问题的引导，学生知道了实验的方法，解决了实验设计中的困难，最后大多数同学都能设计出自己的实验方案。
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我们通过一系列的实验，比较了用不同方法和不同条件降解PET得到TPA(或其衍生物)的收率。收率计算公式如下。采用美国Nicolet公司生产的NICOLETiS10型傅里叶变换红外光谱仪对产物(对苯二甲酸)进行结构表征。对苯二甲酸为白色固体，研磨成粉末后，采用KBr压片法进行检测。同时，还利用了量子化学计算方法，以GAUSSIAN09计算程序［10］采用密度泛函理论对对苯二甲酸的红外光谱进行了理论模拟计算。
3PET降解方法
3．1乙二醇醇碱联合解聚法在装有冷凝管、搅拌器、温度计的三颈圆底烧瓶中投入5g聚酯废料、25mL乙二醇、0．5g氧化锌、5gNaHCO3进行反应，油浴加热逐步升温至190℃，反应30min后，降温至160℃停止搅拌，减压回收乙二醇;蒸馏毕，向三颈瓶中加入50mL沸水，搅拌使残留物溶解，趁热过滤;将滤液转移到400mL烧杯中，水稀释至200mL，加热煮沸，趁热用1:1盐酸酸化至pH5～6;冷至室温后，冰水冷却，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤至滤出液pH=6，在60℃下干燥滤饼，得白色粉末，称重，并计算对苯二甲酸收率。
3．2肼解法在装有冷凝管、磁力搅拌子的圆底烧瓶中投入1g聚酯废料、10mL85%水合肼，搅拌，油浴加热至100℃，反应6h后，减压回收水合肼;残余物加入10mL水，静置，滤得PET的降解产物对苯二甲酰肼，在60℃下干燥，称重，并计算对苯二甲酰肼的收率。此法参考氨解法，使用亲核性更强的水合肼溶液替代胺类，能提高降解效率。
3．3酸性降解在装有冷凝管、磁力搅拌子的圆底烧瓶中投入1g聚酯废料、5mL浓硫酸，搅拌，85℃下反应5min;反应毕，冷却至室温，残留物倒入冰水中，用30%的NaOH水溶液调pH至12，滤去不溶物，滤液用浓盐酸调pH至6，有白色不溶物析出，放置过夜，过滤得产物对苯二甲酸，在60℃下干燥，称重，并计算对苯二甲酸收率。
4结果与讨论
4．1不同化学降解方法的比较通过酸性水解法、肼解法和醇碱联合法，考察了降解PET聚酯瓶的情况，结果列入表1。比较几种方法在经济效益和工业化等方面的优劣，无论是肼解法，还是酸性水解法都存在很大的局限性，如腐蚀设备、污染环境等。醇碱联合解聚法能在温和的条件下，快速实现PET聚酯瓶的分解，故我们选择醇碱联合解聚法为重点研究方向，探索其最佳反应条件。
4．2醇碱解聚法的工艺优化基于以上3种降解方法的对比，结合醇碱联合解聚法的研究进展，采用正交实验来探索最佳工艺条件，重点考察了3种影响反应的因素，A:碳酸氢钠用量:m(NaHCO3)/m(PET);B:反应时间(min);C:反应温度(℃)。由文献已知影响因素的大约范围，设计出因素水平表(表2)。参照上述乙二醇醇碱联合解聚法的方法进行试验，结果见表3。根据上述方法分析，RC＞RB＞RA，即各因素对TPA收率的影响程度顺序为:反应温度＞反应时间＞物料比;较佳因素水平为A3B2C2，即PET降解的较佳工艺为:m(NaHCO3)/m(PET)=1．1，反应时间30min，反应温度190℃。从表3可以看出，反应时间和反应温度是影响乙二醇醇碱联合解聚法的关键因素，温度过高或反应时间过长会导致反应副产物增多，收率下降。上述最佳反应条件与文献报道的乙二醇解聚法的最优反应条件(190～196℃，0．1MPa，催化剂(氧化锌或醋酸锌)用量为PET质量的0．5%，m(EG)/m(PET)=2，反应3h)［6-7］接近，但反应时间比乙二醇解聚法短得多，且反应产物也不同。
4．3产物IR表征与结果分析我们对由PET瓶回收的TPA进行了IR表征(图1C)，并将该图谱与购买的分析纯TPA样品的IR图(图1D)进行对比，发现两者的图谱基本吻合，验证了所回收的白色固体确实为TPA。为了进一步指认IR特征振动峰，我们进行了相应的密度泛函理论的计算。所选计算水平为M062X/6-31G(d，p)，优化的TPA单体与二聚体的几何结构如图1A，图1B所示。3059cm－1附近为苯环上C—H伸缩振动峰;3000～2500cm－1可能为TPA分子间形成氢键后O—H的伸缩振动峰;1571cm－1和1508cm－1处为取代苯基的一组相关振动峰;1661cm－1处为羧基(CO)的伸缩振动峰;883cm－1处为苯环的对位取代吸收峰。此外，通过对比对苯二甲酸的单体(图1A)和二聚体(图1B)的计算结果，发现当考虑TPA分子之间形成分子间氢键时，二聚体计算模拟的红外光谱图与实验的红外光谱图能较好吻合，说明在固态时对苯二甲酸分子之间存在较强的分子间氢键。
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问题一：电流计指针偏转方向与通入电流的关系？【实验一】探索电流计指针偏转方向与通入电流的关系。师：如何才能知道指针偏转方向与电流进入方向之间的关系？是否可以通过实验来确定呢？【学生实验1】学生按图接好电路，探究指针偏转方向与电流进入方向之间的关系，并完成下表。结论：电流从何方流入指针就向何方偏转。问题二：感应电流产生的条件？【实验二】感应电流产生的条件：师：在上述实验中，我们已经得出感应电流产生的条件是什么？生：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。师：磁铁插入与抽出时，指针偏转的方向相同吗？指针左偏与右偏意味着什么呢？生：不同。指针偏转不同，表明电路中的电流方向不同。问题三：怎样判断通电螺线管中的电流方向？师：怎样判断通电螺线管中的电流方向呢？生：根据电流计指针的偏转方向和螺线管上的导线绕向来判断。问题四：怎样判断通电螺线管中的磁场方向？师：怎样判断通电螺线管中的磁场方向呢？生：根据通电螺线管中的电流方向用安培定则判断。师：那么感应电流的方向是否遵循什么规律呢？本节课让我们通过实验来进一步探究。
2.确定课题，分组探究
【学生实验2】学生按图接好电路，做实验并填附表。
3.分组总结，难点依旧
描述实验现象，填表。讨论回答：师：穿过闭合回路的磁通量的增减会导致什么结果？生：有感应电流产生。师：感应电流又会产生什么？生：会产生感应磁场。师：那么这两个磁场的方向之间有什么关系呢？请大家分成两组来回答。【小组一】条形磁铁插入螺线管的过程。（1）N级向下插入原磁场方向向下磁通量增加产生的感应电流的磁场方向向上二者方向相反感应磁场的作用：阻碍原磁场增加。（2）S级向下插入原磁场方向向上磁通量增加产生的感应电流的磁场方向向下二者方向相反感应磁场的作用：阻碍原磁场增加。【小组二】条形磁铁拔出螺线管的过程。（1）N级向下拔出原磁场方向向下磁通量减小产生的感应电流的磁场方向向下二者方向相同感应磁场的作用：阻碍原磁场减小。（2）S级向下拔出原磁场方向向上磁通量减小产生的感应电流的磁场方向向上二者方向相同感应磁场的作用：阻碍原磁场减小。结论“：增反减同”，即：判定感应电流方向的方法，其内容为“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”，由此得出了楞次定律。在这个教学过程中，学生的学习效果如何呢？实际教学中，学生共分成八个小组，其中有三个小组的实验表格不清楚怎么填而求助于教师，三个小组的表格填了一部分，而只有两个小组在参照课本的情况下填得比较好。这说明，虽然在教学中运用了各种物理学方法，但并没有有效地帮助学生理解物理学知识。可想而知，之后楞次定律的得出也就比较困难，对定律理解也就不够透彻。如何“有效”运用这些物理学的方法呢？关键还是要结合学生学习的实际情况，合理地运用物理学方法。于是，教师带领学生对这一实验设计进行了如下的改革，取得了很好的学习成效。
二、改革后的实验设计方案
1.实验法
所谓实验教学法，是指学生在教师的指导下，使用一定的设备和材料，通过控制条件的操作过程，引起实验对象的某些变化，从观察这些现象的变化中获取新知识或验证知识的教学方法。实验法是学生做好实验的前提和基础，教师耐心细致地做好这一步，才能帮助学生顺利进行后面的分组实验。于是，教师带领学生对实验教学过程做了如下改进：（1）创设情境，复习引入【实验一】产生感应电流的演示实验。教师演示分步连好电路，由学生上讲台操作，全体学生观察。问题一：怎样做能够产生感应电流？生：将条形磁铁不断插入或拔出螺线管。问题二：为什么产生了感应电流？（感应电流产生的条件）生：闭合回路中磁通量发生了变化。问题三：灵敏电流计的指针偏转与螺线管中的电流方向有什么关系？生：电流从哪边流入灵敏电流计，指针就向哪边偏。根据指针的偏转情况就能判断出螺线管中的电流方向。问题四：怎样判断通电螺线管中的磁场方向？师：怎样判断通电螺线管中的磁场方向呢？生：根据通电螺线管中的电流方向用安培定则判断。师：那么感应电流的方向是遵循什么规律呢？本节课让我们通过实验来进一步探究。（2）确定课题，互动探究【实验二】探究感应电流的方向。教师实验：N极向下插入螺线管中，请学生记录实验现象，把电流方向标在下图中。学生分组：N极向下从螺线管中拔出，S极向下插入螺线管中，S极向下从螺线管中拔出，分别记录实验现象，并把电流方向标在下图中：由于有教师在【实验一】中的电路连接演示及在【实验二】中的实验操作演示，学生的实验做得很顺利，实验现象的记录也很准确，可以说又快又好，有效地完成了这一教学环节。那么接下来，如何由实验现象整理和归纳出所要得出的结论，这就要看归纳法运用得是否有效了。
2.归纳法
所谓归纳法是指从个别元素中概括出一般结论的思维方法，也可以指学科学习中具体的一种科学方法。由实验现象归纳得出物理规律，在学生的学习过程中具有重要作用。于是，教师进一步对教学中的归纳过程做了如下改进：首先，降低填表难度。整个表中对每一个实验现象分析所需要填写的空格被缩减为两个，如下所示：其次，设置问题，引发学生的思考。师：通过实验，我们知道了在不同情况下感应电流的方向（已画在图上），那么请大家分析一下，感应电流的方向与什么因素有关呢?生甲：可能与磁感应强度B的方向有关。生乙：可能与条形磁铁的运动方向有关。生丙：可能与磁通量的变化有关。分析：由过程一、二判断感应电流的方向与磁感应强度B的方向无关。由过程一、三判断感应电流的方向与与条形磁铁的运动方向无关。同样，由过程一、三判断感应电流的方向与磁通量的变化无关。那么，到底与什么因素有关呢？最后，难点由教师引导学生突破。师：感应电流会产生磁场吗？生：会。师：请大家画出感应电流的磁场方向，并分析原磁场方向与感应电流的磁场方向有什么关系？分成两组来回答。【小组一】条形磁铁插入螺线管的过程（1）N级向下插入原磁场方向向下磁通量增加产生的感应电流的磁场方向向上二者方向相反感应磁场的作用：阻碍原磁场增加。（2）S级向下插入原磁场方向向上磁通量增加产生的感应电流的磁场方向向下二者方向相反感应磁场的作用：阻碍原磁场增加。【小组二】条形磁铁拔出螺线管的过程。（1）N级向下拔出原磁场方向向下磁通量减小产生的感应电流的磁场方向向下二者方向相同感应磁场的作用：阻碍原磁场减小。（2）S级向下拔出原磁场方向向上磁通量减小产生的感应电流的磁场方向向上二者方向相同感应磁场的作用：阻碍原磁场减小。得出结论“：增反减同”即这样设计的实验和学习课程，实际的实验过程顺畅了，学生几乎都能认真完成实验，记录下观察到的现象，并经过分析讨论得出了自己的结论，为楞次定律的进一步理解和应用打好了基础。由此可见，在教学过程中，关键是要保证让学生理解相应的知识。所以，任何教学过程都应当按理解的要求进行整体设计；任何教学方法的应用，都是为实现这一目的而服务的。因此，教学实验设计必须考虑让学生透彻理解的有哪些内容，怎样才能有效地帮助或引导学生理解这些内容，这些内容的理解过程应当运用哪些物理学方法最适合，在理解这些内容的各个阶段应分别达到什么要求，等等。假如我们对这些问题搞得比较清楚，在教学过程中恰当而有效地运用好物理学的方法，教学质量就会有大幅度提高，学生的学习也会有较大突破。
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微型化学实验仪器具有不易破碎、小巧便携、使用方便等特点，使得无论是学校还是个人都有能力去创建自己的“微型实验室”，这就为化学实验课堂教学的改革提供了方便与可能。实践证明，微型化学实验在教学中的实施概括来说主要有以下特点：过去的课堂实验基本上被演示实验所占据，学生们处在一种“被动接受”知识的状态中，而微型实验使得大多数学生都有机会自己动手参与，使得启发式的教学方法能够得以实现；微型化实验具有安全性和节约性的特点，教师可以放心地让每一个学生独自动手实验，亲自动手实验的方式可以促进学生理解和形成化学概念，帮助培养学生实验观察和动手能力，同时，极大地促进了学生对于化学实验兴趣的培养；方便了实验室分组实验、家庭小实验尤其是随堂实验的展开，培养了学生既动手又动脑、理论联系实际和解决实际问题的能力，尤其是对于资源条件较差的农村中学，微型实验的实施对其影响颇深；有利于减少废气、废液以及固体废品的排放，改善实验室环境、降低空气污染，减少对师生健康的损害。具体来说，微型实验可以：
（一）改进演示实验，激发创新
演示实验是课堂教学中最直接、最便捷的一种的实验教学方式，是探索新知识、学习实验操作和技能的最基本途径。因此教师在做课堂演示实验时，对课本的中实验进行了合理的微型化改进。如：做“木炭还原氧化铜”实验时，常常会出现现象不明显，反应时间较长的现象，影响观察和判断，其中碳和氧化铜的质量比需要控制在（9~13）：1的范围内，倘若比例过高，氧化铜不能完全反应；比例太低，碳粉的量遮盖了铜的颜色，现象不易观察。对于此实验，可以做如下改进：为了减少实验时间，可以在实验开始之前将碳粉和氧化铜粉末混合均匀，调成糊状。取少许均匀涂抹在试管底部内壁上，待晾干后，进行还原实验操作。因为反应物的量非常少，所以加热较短时间就能观察到试管内壁紫红色铜镜的出现。改进后的实验节约药品、现象明显，有利于激发学生的创新能力，培养其创新的意识。
（二）设计分组实验，培养学生的创新、合作精神
设计分组实验不仅可以帮助学生形成概念、巩固知识、培养技能，更能训练其团结、合作、互助的精神。在实验课堂上，一个合理有效的分组实验，能帮助大家节约资源、节约时间。如”二氧化碳气体的制取“实验，教师可以将实验分为4个小组：通过上述分组实验探究，学生可以找出二氧化碳气体制取的最佳方案，并且能够举一反三，了解到其他制取方案的优劣性。
（三）展开家庭兴趣小实验，培养学生实验兴趣和实践能力
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2激发学生自我学习和自我思考的兴趣
很多时候，学生不知道物理化学中的理论和定律有什么具体用途，因此学习起来没有兴趣，只是被动地背诵公式定律．物理化学实验设计过程的教学环节能够激发学生的主观能动性，提高学生自我学习和思考的能力．以燃烧热的实验测定为例，两组学生首先学习理论课程中燃烧热的定义，理解恒压热效应与恒容热效应的区别．利用氧弹式量热器分别测定待测样品和基准物质在量热器中完全燃烧引起的温度升高值，再利用基准物质已知的燃烧热来计算待测物质的燃烧热．现在的实验装置大都采用自动化和计算机处理，第一组学生除了简单掌握量热器和压片机的使用方法外，对物性燃烧热方面的信息知之甚少，学生也没有太大兴趣去深入讨论和研究．第二组学生采用实验设计过程的教学方法，首先指导教师介绍燃烧热在实际生活中的各种应用，例如燃烧焓的测定广泛应用于各种热化学计算中，测定有机物的燃烧焓，可计算相应的生成焓数据，从而可以了解其稳定性、反应性、生成机理、分子结构、能量规律等特点，对于掌握该化合物特定组成等有重要意义．氧弹量热法也广泛应用于污泥、废物、煤发热量的测定等等方面，对于泥煤的深度开发和综合利用有广泛意义．通过这些知识的讲解，让学生首先对即将学习的实验有一个背景认识，知道将来在哪些方面可以有广泛的用途，从而激发学生的主动学习兴趣．然后再介绍氧弹技术的原理和燃烧热测定实验的基本过程，这时学生对实验课程的理解和掌握就会有明显提高．采用这种教学过程的第二组学生与第一组学生相比，首先在听课过程中注意力就有明显提高，思维也能随着教学内容灵活转换，在实验过程中也能够自己分析和处理一些常见问题，这些都是学习兴趣被激发出来的结果．因此，实验设计教学过程可以激发学生的学习兴趣．
3提高学生的科研创新和分析解决具体问题的能力
创新是科研工作的灵魂，教学过程中应加强培养和提高学生的科研创新能力．对于物理化学的各个研究方向来说，物理化学的实验设计过程在不同程度上会对学生的创新精神和分析解决实际问题的能力具有积极的作用．以凝固点降低法测物质相对分子质量实验为例，两组同学首先同时学习稀溶液的依数性:加入少量溶质引起溶剂性质的改变，例如蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高以及渗透压的改变．这些性质的改变值只与溶质的数量有关，而与溶剂的性质无关．利用一相为纯物质时两相平衡温度与组成的关系可以推导出相应的定量关系式．其中，凝固点降低这个依数性质是一种常用的测量相对分子质量的实验方法．第一组同学学习凝固点降低公式，知道凝固点降低的改变值与溶质的质量摩尔浓度成正比，能够通过题意利用公式求解出相应的数值．第二组同学在学习完凝固点降低公式后，引导学生利用此公式进行溶质相对分子质量测定的实验设计．
首先从公式推导中可以看出，公式中有我们需要最后求的MB，凝固点降低常数Kf可以查得．所需要的就是纯溶剂的凝固点和加入少量溶质后溶液的凝固点Tf的值．所以整个实验设计的关键就在于如何测定液体的凝固点．所谓凝固点是指一定压力下，随着温度的降低，液体中逐渐出现凝固现象，固液两相平衡时的温度．引导学生自己选择实验器材设计实验:要想测得凝固点，就需要将待测液体放到一定的冷却介质中，例如冰水混合物，还需要精密温度计随时监测液体中温度的变化．此时教师给出提示:凝固点的准确测定并不容易，包括固液平衡的判断以及凝固热的放出对测量的影响等等，因此采用步冷曲线法测定相应的凝固点更为常用．学生讨论具体的实验步骤，教师进行指导修正，完成实验设计过程．两组同学同时开展凝固点降低法测定溶质相对分子质量的实验，通过实验过程中的比较可以看出，第一组同学大都只能按照书上的步骤进行机械操作，在操作过程中不知道何种因素会对实验产生影响，更不明白怎样对实验进行改进．而经过实验设计过程的第二组同学大都对实验细节比较注意，例如为什么需要冷冻管和空气套管，冷冻管要竖直放置，不要靠在空气套管上，还有冰浴槽的温度、磁子的搅拌速度对实验测定的影响等等．在实验结束后，第二组同学在实验数据的分析处理上也较第一组好，能够利用步冷曲线法合适地得到相对准确的凝固点数值．第一组同学在思考题的解答上也与第二组同学有明显差距，大都不明白一些针对实验过程的问题如何进行分析解答:例如溶质的量是否加入的越多越好，冰浴槽的温度过高或过低对实验数据有什么影响，高温高湿季节做此实验是否会影响准确度等等．
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实验方案的探究主要培养学生的工程宏观分析能力。在传统的实验教学模式下，实验按照统一的方案展开，学生没有选择性。这种教学模式适用于理论验证性的实验，但在以培养学生工程能力为主的实验中，就会压制学生的想象力和主动探究的意识。因此，实验方案探究是实验教学策略的最重要部分。实验的主要目的是认识和探索理论规律，掌握工程技能，应该以问题为驱动开展实验方案的探究，学生对于老师提出的问题，以分析问题和解决问题为出发点，经过认真思考和研究，自主制定实验方案，通过搭建实验对象，准备仪器设备、测量各种工况下的数据，整理和判断实验数据和结果的正确性。这就要求实验具有基于工程的实际背景设计，学生才可能在这种开放性的实验环境下，对多种可能的实验方案展开探究。英国开放大学的实验“能量转换(EnergyConversion)”是典型的实验方案探究型实验。实验设计背景是铜的工业化生产，实验问题是如何从铜矿石经过多个环节得到电解铜。教师首先要求学生设计基本方案。学生在实验前1个月必须预习，由4人组成的实验小组需要集体制定实验方案，由于实验问题本身的开放性，实验方案也并不是确定的，指导老师只给出一些建议。从粉碎矿石到解析出铜的多步实验步骤中，有多种途径可以完成实验，学生们集体讨论得到设计方案。在实验过程中，方案根据实际情况还继续修正。完成基本方案设计以后，实验完成过程也是实验方案探究过程。学生在实验室边实验、边观察、边记录、边讨论，每个实验环节都要求去解答或解决一些相关的问题，如粉碎的效率、溶解浓度以及电解效率等，部分环节还要到计算机上进行数学模型的求解。实验过程中进行观察记录和模型预测，最后对实验结果进行验证。实验结束后，学生还必须根据本星期实验情况，做口头报告(Presentation)，教师根据学生预习和作业情况、实验过程的表现以及口头报告，给出实验课程的最终评价。可以看出，整个实验过程就是针对如何从铜矿石得到电解铜的这个具有工程背景的问题，在不断探究的过程中制定和实施实验方案的过程，这对学生工程宏观分析能力的培养大有裨益。
(二)实验过程探究
实验过程探究主要培养学生的工程微观分析与操作能力。传统工科专业的实验操作基本是按部就班地完成，对于故障分析与解决、规范操作等重要技能以及如何培养学生的工程意识、工程能力、创新能力还较少涉及，这显然不能满足工程应用型人才的培养需求。实验过程探究式是在实验过程中，教师给学生一定的引导和提示，让学生自己通过观察、思考、动手实施等途径去独立探索和研究，自行实现实验过程的教学策略。概括起来，在实验过程探究中，学生需要在实验过程中自主发现问题，分析问题，实施和运行，真正实现探与究的学习过程。在工程实际环境中，观察与发现各种现象、分析现象之间的联系。因此在线实验系统会较为真实地模拟这些现象，学生经过现象分析，确定现象发生的内因与外因；结合理论进行讨论，明确调节目标与调节手段，形成解决方案。实验系统设计必须便于讨论和方案设计。华东理工大学DCS实验是较为典型的实验过程探究型实验。实验主要培训学生DCS操作能力和故障处理能力。由于DCS系统本身的大多数操作都是基于计算机的操作，因此网上实验课程的界面仿真DCS系统的计算机控制部分操作的界面。以下用一个简单的故障处理实验来说明实验过程探究的实验。在实验中，设计了一个常见的故障处理，在图1的界面中，学生观察到粗丙酮塔T-601顶温度仪表TI-6006出发异常过高报警，系统要求学生调节至正常运行温度73.0-80.0℃。在观察到异常过高报警后，学生将按照所学知识和工程常识，作出如下分析：粗丙酮塔顶温度上升可能有4三个工艺方面的原因，分别是加水量过大、回流量过小或再沸器回水量过小，也有可能是仪表自身故障因素。既然存在这三种可能，就必须通过其他观察和分析来确定故障原因，因此学生首先需分别检查相关三个仪表，即加水量仪表FRC-6015，回流量仪表FR-6019，E-601再沸器回水仪表FRC-6014，以确定仪表正常工作。学生观察到回流量仪表FR-6019读数偏小，就可以判断出是因为回流量不足造成塔顶温度升高。在通过观察分析找到故障原因后，学生根据工艺理论，确定解决方案，即增大塔顶回流量，需要调节FR-6019仪表。在工程环境中，不能进行一步到位的调节，以免造成大的扰动，需逐步小范围调整，边调边等。因此学生在实施解决方案，必须仔细阅读操作守则，将温度调节至正常运行温度的整个操作过程必须符合现场操作规范。操作实施时，首先将LRC-6023改为手动控制，每次增加调节阀阀位必须小于2%—这是操作守则要求的，如果学生超出这个阀位标准进行调节，训练中系统将给出警告，在考试中则行为将被记录，作为扣分依据。每次调节后系统会根据数学模型的计算将相应仪表调至相应位置，学生一边观察表显示情况一边调解，直至塔顶温度恢复到73.0-80.0℃，最后将LRC-6023设置为自动控制。可以看出，此实验在整个故障处理过程中，并不像普通课程实验制定严格的步骤，而是让学生根据工程实际情况，通过自主观察分析来制定解决方案，然后根据操作规范来一边观察一边操作运行，整个课程设计与教学过程较好地体现了探究式的教学策略。
二、基于过程考核的在线评价体系
对实验学习成果进行全面评价是在线实验的重要环节，这样才能对学生探究式学习过程进行科学合理的评价。传统现场实验模式中以数据处理和实验报告结果来评价只能作为在线实验中评价模式的参考。对于参加实验的学生，主要应考虑的因素是其在实验的准备情况、在实验过程中探与究的情况，即观察问题和分析问题的准确性，设计方案的优劣，操作实施过程的规范性、和其他同学交流情况，以及对理论知识的掌握能力和应用能力，因此必须据此建立新的实验评价体系，即基于实验过程考核的评价体系。在线实验评价体系主要分为理论掌握情况、实验操作能力、合作交流能力，其中实验操作能力是最为重要的指标。理论掌握情况主要考察预习思考题，实验操作能力包括是否选择了正确的仪器或仪表、设计方案是否适当、操作目标是否达到、操作过程是否规范、数据处理与实验报告是否符合要求等都可以作为实验过程考核的指标。同时，每一门实验课程提供BBS建立单门实验的学习社区，学习者就一些问题难题发帖，由专门的辅导教师回答问题，并确认学习者所发的有效帖数等。其中实验操作规范是较为特殊的指标，在工程实际中，操作规范化及其重要，否则将引来灾难性后果。因此，必须设定一个阀值，学生如果出现较为严重的操作规范问题，不论其他指标分数如何，都将判定为不合格，我们定义为罚指标。本文选取上述7个指标因子构成学生实验教学的基本评价指标体系,并依次设其为A1，A2，…，A7，其中A6为罚指标因子。通过在线实验系统中自动记录实验仪器选取、操作等参数，对学生实验过程进行跟踪。结合在线实验平台的应用，在实践中我们采用了一个有七个参数的指标体系，包括预习思考题分数、实验仪器选取、实验方案正确性，操作规范性、数据处理、实验报告、在学习社区的交流情况。对这七个参数赋予不同的权重就可以得到该学生的最终成绩，下面分项说明一下每个指标的含义。由于每个指标因子只反映了学生实验学习的某个方面的特征，各学校可以根据本校实际情况规定指标因子及其特征值，以及罚指标因子的规定。表1显示的是华东理工大学指标因子的重要性规定，并因此为权重来加权学生实验的综合得分。在指标体系中，各项指标的权重大致说明了其重要性，这七个参数基本上涵盖了学生从准备到完成全过程的表现情况，对每一个指标赋于权值并最终得到终结性评价课程成绩，各项指标的加权和就是实验评价分数。少数指标虽然权重并不高，由于在工程实践中具有重要意义，低于一定分数整个实验过程将评价为不合格。比如在前文提到的DCS实验中，在多次出现不规范操作并且在系统警告后仍然出现2次以上不规范操作，整个实验过程将被判定为不合格。对于通过经验方式得到的实验过程考核评价体系，在经过一定的数据积累以后，可以进行智能化的处理和分析，为学生提供更优化的实验方案。比如在DCS实验中，通过对学生实验过程数据的分析，得出每个学生的优缺点。在选取的两个学生中，甲学生虽然分数略高，但操作相关的指标得分都不高，因此在后续实验中，主要给该学生提供注重操作及规范的实验，比如开关机实验和某些故障处理实验。而乙学生操作和动手能力较好，但不注意理论和实验设计，以及数据处理等工作，在后续实验中，应多推送理论学习的模块，提醒学生注意数据处理和实验报告的完成。
三、在线实验系统的设计框架
作为在线实验系统核心部分的探究式学习模式以及相应的在线评价体系设计完成以后，在线实验系统框架基本构筑完毕。在线实验系统应本着简单、适用、高效的原则，实行通用化、标准化、智能化、人性化的设计思想。学生可以通过在线实验平台在教师的指导下进行实验教学的全过程，而在线实验平台则通过记录学生在线上参加的实验过程、实验练习以及培训交流等情况，实现对学生实验情况的全程跟踪管理和对学生实验教学需求的全面掌握。在线实验设计的基本架构如图2所示。可以看出，在框架核心部分的业务层中，支持探究式学习过程是贯穿设计始终的问题，所以应改变原先某些实验只是为验证理论的设计，把发现问题、分析问题、设计解决方案、实施解决方案的探究式思路在实验教学中实现。同时需要学生在各个环节的实验过程进行完整的记录，作为其是否按照教学思想完成实验内容进行考核的依据，同时还可以通过智能化的数据分析和数据挖掘，为学生提供经过优化的个性化实验教学模块。组件层和服务层和平台软硬件设计相关，在其他文章中有详细介绍，本文不再赘述。
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实验在AFM上对样品表面进行了多处扫描，获得样品表面的一系列图像。在介观尺度下，半导体ZnO薄膜表面具有极为凹凸不平的特征，有很多形状不一、大小较为均匀的洼坑和突起。该样品的表面二维形貌图，图片的扫描范围为3000×3000nm。颜色的深浅不同表明了半导体ZnO薄膜表面的粗糙不平的特点，样品表面颜色深的位置代表凹坑深，颜色浅的位置表示该处表面突起。煤样的三维表面形貌，从另一个角度反映了介观尺度下薄膜表面的凹凸不同的形貌。
1．2半导体薄膜样表面颗粒研究
后处理软件对AFM形貌图进行处理，选取高度阈值，并剔除10%的最大和最小颗粒，得到半导体ZnO薄膜的表面颗粒分析结果。比例图代表各个面积尺度的颗粒百分比，每一条线段代表某个尺度(面积)颗粒的百分比。系统所识别到的所有颗粒状况，黑色区域为表面凹陷部分，灰白相间部分为所识别到的颗粒。从颗粒分析得到的粒度分布。总颗粒数为889，平均粒径为40．1nm。其中近90%的颗粒粒径小于56nm。可见，采用AFM扫描，获得了该样纳米级的表面形貌特征。
1．3半导体薄膜样表面粗糙度研究
表面粗糙度是表面结构的主要特征之一。表征表面粗糙度的参数有幅度参数(Amplitudeparameters)、混合参数(HybridParameters)和功能参数(FunctionParameters)。其中混合参数是影响表面摩擦性能的重要因素。功能参数是表征表面某些特殊的性能，如表示表面支承性能的表面支承指数Sbi等。该实验侧重于研究半导体ZnO薄膜表面形貌特性。幅度性能是表面形貌的主要特征之一，幅度参数大多与高度相关。幅度参数主要表征表面高度的三个方面的特性:(1)统计特性;(2)极值特性;(3)高度分布的形状。。半导体ZnO薄膜表面形貌的均方根偏差Sq(统计幅度参数)的数值达8．26nm，说明在AFM扫描区域内，该样表面粗糙度偏离参考基准的统计值。表面偏斜度Ssk=－0．149＜0，表明该样表面的分布在基准面之上较为均匀。对于表征表面高度的峭度Sku=2．31＜3，说明该样形貌高度分布分散，没有集中在表面的中心部分。
1．4半导体薄膜样表面的功率谱分析研究
AFM扫描获得的半导体ZnO薄膜样品信息，经后处理软件处理，得到扫描曲线，再经过傅里叶转换获得频谱和功率谱密度函数。不同的薄膜样品得到的功率谱密度图各异。表达了不同的频率对应的功率谱密度值。结合分形理论，通过计算可得到该样的分形维数D。分形维数是表征表面结构的特征参数。采用功率谱法计算分形维数，有助于进一步研究薄膜样品表面的分形特征。
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2.1实验原料
矿物原料有：石英、砂岩、长石、苏州土、星子高岭、彰武土、彰村土、瓷粉、山西木节、唐山木节、秦皇岛瓷石、湛江原矿、依安黑泥、沁阳土、大同土、新会球土、白云石、松阳高岭土、盛超粘土等。化学试剂：碳酸钡、碱面、水玻璃、PC67等。
2.2仪器设备
球磨机（包括瓷磨罐）、电热干燥箱、烧结炉、电子天平、涂4粘度计、泥浆搅拌机、电子秤、标准筛、石膏模型、秒表、温度计、数显式游标卡尺等。
3实验步骤
3.1泥浆配方的设计与计算
查阅文献，参考经验配方，通过化学组成、矿物组成的计算，初步拟定坯料配方并按3kg总量计算出泥浆的配料单，测出原料的含水率，计算出实际配料单。
3.2泥浆制备
(1)按实际配料单称量原料，加水，加水量按30%左右计算。并加入球石，可用鹅卵石或高铝石球，料球比为1∶2，球石的级配为大球:中球:小球=（20%～25%）:（30%～50%）:（30%～50%）。加入0.1%～0.2%的氯化钙或醋酸，可促使泥浆凝聚构成较粗的毛细管，从而提高压滤效率。(2)研磨3.5h后，检测细度。用水筛法测筛余，若过粗，再继续研磨，直到350目筛筛余0.7%～0.8%，同时调整泥浆浓度，目标值达到（356±2）g/200mL。
3.3泥浆性能测定
(1)含水率:准确称量泥浆10～20g置于蒸发皿中，在烘箱内烘干至恒重后，冷却称重。记录湿试样质量W1，干试样质量W2。则相对水分(X)为(W1-W2)/W1×100%；绝对水分(Y)为(W1-W2)/W2×100%。(2)细度：取100g泥浆，缓慢倒入350目筛中，同时置于自来水下冲洗，直至筛下水流不浑浊为止。将筛上残渣倾入蒸发皿中，静置30min倒出蒸发皿上部清水，放在烘箱内烘干，称量残渣重量，细度（或筛余）用残渣占干料重量的百分比来表示。(3)浓度：将200mL比重瓶洗净、控干水分、烘干后称重。再将制备好的泥浆倒入容量瓶至规定刻度于电子天平上称重，记录数据，单位为g/200mL。(4)流动性：将泥浆注满涂4粘度计（100mL）。在打开出口的同时按下秒表，记录秒表数据，即为泥浆的即刻粘度V0。
3.4注试条和试样，并烧成细度和浓度达到要求后，放磨，过80目筛
放入塑料桶中陈腐7天后，利用石膏模具浇注试条和陶瓷半成品（如花瓶等）。将试条和坯体干燥后修坯、坯体施釉，在一定温度下烧成。
3.5试条性能测定
(1)收缩率。用石膏模具浇注试条，开模后用游标卡尺做记号，长度100mm或150mm。放入烘箱烘干。烘干后再测量记号长度，计算干燥收缩率，公式如下：干燥收缩率%=烧成收缩率%=×100%总收缩率=（1-干燥收缩率）×烧成收缩率+干燥收缩率(2)弯曲强度。计算公式为：式中：Ra为弯曲强度（MPa）；P为作用力（N）；L为跨距（mm）；D为试条断口处直径（mm）。(3)烧结性。将烧后的试条作吸红实验，测定吸水率、气孔率和体积密度等指标表征试样的烧结性。
4实验结果与讨论
测定泥浆各参数如细度、浓度、流动度及含水率等；测定试样干燥收缩率、烧成收缩率和总收缩率；进行试样吸红实验及弯曲强度、气孔率、吸水率和体积密度等指标的测定，并分析烧成制度对陶瓷制品烧结性的影响。
5教学组织与成绩评定
将参加实验的学生分组，3人/组。首先安排学生查阅资料，让学生对实验内容有初步了解；其次讨论确定实验路线和方法。最后，3人协作共同完成实验内容，每组至少完成一个配方。在教学实践过程中，我们发现由于实验方案和实验内容相对独立、灵活性强，很难用同一尺度来对学生进行考核。因此，在综合性实验的评定过程中，我们重过程轻结果。实验成绩的评定包括：出勤10分、实验动手能力40分，实验结果分析20分，实验报告30分。其中动手能力的考核要求每个学生至少提交一件合格的陶瓷制品。实际每个学生都能完成几件，有的还非常美观漂亮。力争较全面的考查学生的综合能力和科研素质。
6教学效果反馈
该综合性实验项目历时4周，实验完成后，学生们普遍反映获得了很多生动的知识，在实践过程中通过查阅文献和实际动手，将理论知识应用于实践过程中，使知识融会贯通，既提高了学习兴趣，也锻炼了动手能力。
