《化学实验设计与研究》教学内容.doc

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1、《化学实验设计与研究》第三章化学实验研究的过程一、化学实验研究的分类1、系统性研究2、认知性研究——实验原理研究（化学原理、条件原理、装置原理、操作原理）3、技术性研究——化学实验的方案研究或开发研究4、应用性研究——化学实验的教学研究5、发展性研究——研究化学实验的发展（1）中学化学实验的新发展家庭化学实验、密闭式化学实验、微型化学实验、系列化学实验、应用新技术、新材料和新仪器的化学实验（2）中学化学实验的发展趋势化学实验趣味化、简便化、绿色化、微型化、探究化、科学化、现代化、虚拟化、普及化、生活化二、

2、化学实验研究的一般过程1、形成和确定课题课题的来源选题标准、策略（热点、特点、小点、冷门选题）课题的确定：筛选问题→考察问题→提出课题→论证课题→确定课题2、制定研究计划研究思路、研究步骤、研究方法、时间分配、人员组织、仪器准备…3、开展研究工作实验准备→进行实验→观察、记录→整理、分析→得出结论4、复查和验证初步结果5、整合和表述研究结果第四章化学实验设计的内容和原则一、化学实验设计的类型1、根据实验在认识过程中的作用来划分探究性化学实验设计，验证性化学实验设计，运用性化学实验设计2、根据化学实验的用品

3、来划分化学实验用品的改进或替代，化学实验仪器装置的改进，化学实验方法的改进，化学实验条件整体优化3、根据化学实验内容来划分物质的组成、结构和性质实验设计，物质的制备实验设计，物质的分离、提纯、鉴别实验设计，联系生活、生产实际的实验设计二、化学实验设计的内容1、化学实验设计的表述形式文本式，流程式，表格式2、化学实验设计的具体内容实验目的，实验原理，实验用品，实验装置图，实验步骤，实验现象及结果记录与处理，注意事项，参考文献三、化学实验设计的原则目的性原则、科学性原则、安全性原则、可行性原则、简约性原则创新

4、性原则、趣味性原则、启发性原则、发展性原则、最优化原则四、评价化学实验设计的标准科学合理性，安全可靠性，效果明显性，设计简捷性，富有启发性第五章化学实验设计的策略和方法一、化学实验设计的策略1、化学原理物化策略使化学原理通过基本的实验手段由纯化、简化的抽象形式或者直接地复原为实验这种具体的物质形态表现出来。2、组合策略把一些相关的化学实验通过某种关联因素或特征进行重新组合成为系列实验。3、强化（或弱化）策略强化（或弱化）某些化学实验条件，使实验现象更加鲜明、直观、安全，并获得较高的实验成功率。4、变换输出

5、策略通过变化信息输出形式，使得实验现象更加鲜明、直观，观测更加方便。5、技术置换策略通过某些技术要素（仪器或装置、反应试剂、反应条件与控制措施）的置换，以达到化学实验效果更加理想，化学实验更加安全，或者使化学实验更加简便。6、技术移植策略把某些比较成熟的实验构思、实验设计移用到类似的实验中，以获得更好的化学实验方案。7、技术模仿策略通过模拟化工生产原理或某些实际操作过程来进行实验。8、简化策略在保证实验结果更加理想的前提下，简化某些实验装置或使某些实验操作步骤更加简便9、试探策略从某一现有的化学实验方案出

6、发，逐一试探改变某一实验条件，直到取得满意的实验效果为止，从而形成良好的实验方案。10、整体优化策略对某一化学实验方案中主要实验条件、实验装置和实验步骤进行全面优化、组合等，从而获得最佳实验效果。二、探索最佳实验条件的实验设计方法1、全面试验法将需考虑影响实验结果的各因素及其各水平全面搭配组合，逐一进行实验如：三因素三水平：水平因素ABC1A1B1C12A2B2C23A3B3C3A1B1C1、A1B1C2、A1B1C3、…、A3B3C3，需要做：3×3×3=27次如：三水平四因素：需要做：3×3×3×3=

7、34=81次三因素、各水平为3、5、5，需要做：3×5×5=75次优点：可获取全面的实验信息缺点：如果需要考虑的影响因数及水平较多时，需实验的次数较多2、简单比较法保持其它因素不变，只变化其中某一因数，而逐次找出各因数的最佳水平搭配如：三因素、三水平：共需做：8次例：08化学黄嘉炜外消旋α-苯乙胺拆分工艺的优化优点：实验次数大大减少缺点：获取的信息不够全面，而且如不重复测试，也无法排除各种误差因数造成的影响。如果试验存在交互作用，或者因数的数目和水平数很多时，常会得到错误的结论。3、优选法在单因素实验中，

8、如果只需要找出最佳实验条件，则可应用优选法。常见：黄金分割法、对分法黄金分割法（在0.618和0.382的位置上）如：10次实验，依次编为1号、2号、……、10号10×0.618=6.18取第6号进行实验10×0.382=3.82取第4号进行实验发现4号的实验效果比6号的好，则去掉7~10，在1~6号中：6×0.618=3.7取第4号（实验已做过）6×0.382=2.3取第2号进行实验发现2号的实验效果比4号的好，则去掉5、6