设计实验的步骤word范文模板 13页文档格式.docx

1、3. 因果性假设：是指对客观事物之间因果关系的推测判断。（二）假设的标准（1）假设应有科学性。假设必须以一定的科学理论为指导，以一定的科学实验为基础，以一定的科学事实为依据，并且要经过一定的科学论证，决不是毫无根据的主观臆测。（2）假设应有预测性。假设应对两个或两个以上的变量间的关系作出推测，是否正确有待于检验。（3）假设应有可行性。假设应该有较强的操作性，其中所包含的概念应该可以通过自变量与因变量加以操纵。（4）假设的语言应简单、明了，以陈述句毫不含糊地加以说明。假设一般用“如果那么”的句式或根据自变量与因变量的关系直接陈述可能的研究结果。（5）假设能包括所要进行的研究的变量之间的潜在的关系

2、，而且假设必须以事实为基础，而且能对已有的假设做出很好的解释，并且能够预测未来的事件。确定实验中的变量，包括自变量、因变量、无关变量的确定（一）自变量的确定：（1）自变量的操作性定义，用可观察，可测量的事件，事物或是现象对现象进行准确的描述，这样的自变量才是客观的，有利于别人对实验结果进行参考和重复验证。（2）自变量能引起我们所要研究的因变量的变化。（3）自变量必须是可以变化的。（4）在实验过程中，要设置适当的检查点，检查点之间的间隔至少要大于差别阈限，这样才能保证自变量变化时，能引起因变量相应的变化。另外，我们在呈现自变量的时候，还要注意自变量刺激的大小，呈现方式，空间位置，呈现的时间顺序和

3、呈现时间的长短等问题。（二）因变量的确定：因变量的选择必须具备一些固有的性质，这是我们选择一个好的因变量的标准。（1）有效性，因变量的变化确实是由自变量的变化所引起的。从样本所测得的因变量的结果能够代表这个样本所在的总体。（2）可靠性，在其他所有的条件不变的情况下，重复测量时因变量的变化的一致性。（3）灵敏度，因变量能够灵敏地反映出由自变量所引起的机体的反应变化。（4）数量化，能数量化的指标可以更细地反映出反应变量的变化，而且能够搜集到客观的数据，可以进行科学地比较。（三）无关变量的控制：一个好的实验设计，对无关变量的控制是至关重要的，无关变量影响实验的内部效度，混淆自变量对因变量的影响。我们

4、在实验设计之前可以通过查阅文献，作调查，或是根据自己或是前人的研究的经验来确定所要研究的问题包括哪些影响因素，哪些是需要控制的，用怎样的方法可以有效地控制。我们就可以在实验设计中通过各种各样的控制无关变量的方法来控制无关变量对因变量的影响。确定研究的总体、抽取样本以及分配样本1、要确定所要研究的对象是什么（人还是动物？），是一个什么样的群体，以此来确定实验的总体，也就是说确定实验的被试应该是属于一个具有哪种特征的总体？2、再确定所要研究的是总体还是总体中的一部分（能代表总体的样本）？3、如果是研究一个样本的话，再确定怎样从总体中抽取样本？样本的大小？以及样本如何分配到实验处理中去。这里最重要的

5、就是抽取的样本能最大程度的代表所要研究的总体样本的代表性。进行实验设计及其对实验的控制实验设计有好多种，从广义上来就，实验设计包括真实验设计，准实验设计和非实验设计。首先要根据研究的类型确定要采用哪一种实验设计？在选择进行哪一种实验设计的时候可以从下面几个方面来参考：样本的大小，被试的特征，自变量是否可以进行操纵，以及自变量的多少，自变量的性质。另外在进行实验设计时还需考虑对实验的控制，从自变量的操纵，因变量的测量以及无关变量的控制几方面入手。实施实验1、指导语的确定：指导语是指主试为了交代实验任务向被试所说的一系列话。指导语的制定应注意以下要求：（1）在实验实施之前，研究者根据实验目的和要求

6、，严格确定被试的指导语。确保指导语能将实验的实验过程，所要注意的事项，被试的实验任务都体现出来。（2）在指导语中需要把被试应该知道的事项交代完全。告诉被他应该做什么？怎么做？（3）要确保被试确实懂得指导语。最好在被试看完指导语之后，要他重复一下实验要求他做什么？（4）指导语要标准化。即前后应该一致，统一。2、在进行实验之前，一定要进一步地从头至尾地考虑一下，实验是否地真的按照实验设想进行的，还有没有什么需要改进的地方？主试和被试的时间的安排是否已经妥当了？实验仪器是否正常运行？实验程序是否正常运行？实验数据的搜集准备是否完备？3、无关变量的控制。利用各种无关变量的控制手段，控制好实验过程中的无

7、关变量。4、在进行实验的过程中一定要控制好额外的刺激的干扰！5、注意主试的态度，言行，语气和行为穿着等一些方面对被试的影响。 对实验结果进行统计、分析和解释要注意的问题是，要用合理的统计方法对我们搜集到的数据进得统计而且还要对实验结果进行内部效度和外部效度的评价。在对实验结果进行分析解释的时候要注意推论的范围，不能太大。实验报告 的写作 在写实验 报告 时要注意格式规范，这样有利于研究成果的交流，而且语言要准确、简洁。结果的报告要客观，分析要有根据，讨论部分要紧贴研究结果。篇二：DOE实验设计的步骤第一步 确定目标我们通过控制图、故障分析、因果分析、失效分析、能力分析等工具的运用，或者是直接实

8、际工作的反映，会得出一些关键的问题点，它反映了某个指标或参数不能满足我们的需求，但是针对这样的问题，我们可能运用一些简单的方法根本就无法解决，这时候我们可能就会想到试验设计。对于运用试验设计解决的问题，我们首先要定义好试验的目的，也就是解决一个什么样的问题，问题给我们带来了什么样的危害，是否有足够的理由支持试验设计方法的运作，我们知道试验设计必须花费较多的资源才能进行，而且对于生产型企业，试验设计的进行会打乱原有的生产稳定次序，所以确定试验目的和试验必要性是首要的任务。随着试验目标的确定，我们还必须定义试验的指标和接受的规格，这样我们的试验才有方向和检验试验成功的度量指标。这里的指标和规格是试

9、验目的的延伸和具体化，也就是对问题解决的着眼点，指标的达成就能够意味着问题的解决。第二步 剖析流程关注流程，使我们应该具备的习惯，就像我们的很多企业做水平对比一样，经常会有一个误区，就是只讲关注点放在利益点上，而忽略了对流程特色的对比，试验设计的展开同样必须建立在流程的深层剖析基础之上。任何一个问题的产生，都有它的原因，事物的好坏、参数的便宜、特性的欠缺等等都有这个特点，而诸多原因一般就存在于产生问题的流程当中。流程的定义非常的关键，过短的流程可能会抛弃掉显著的原因，过长的流程必将导致资源的浪费。我们有很多的方式来展开流程，但有一点必须做到，那就是尽可能详尽的列出可能的因素，详尽的因素来自于对

10、每个步骤地详细分解，确认其输入和输出。其实对于流程的剖析和认识，就是改善人员了解问题的开始，因为并不是每个人都能掌握好我们所关注的问题。这一步的输出，使我们的改善人员能够了解问题的可能因素在哪里，虽然不能确定哪个是重要的，但我们至少确定一个总的方向。第三步 筛选因素流程的充分分析，使我们有了非常宝贵的资料，那就是可能影响我们关注指标的因素，但是到底哪个是重要的呢？我们知道，对一些根本就不或微小影响因素的全面试验分析，其实就是一种浪费，而且还可能导致试验的误差。因此将可能的因素的筛选就有必要性，这时，我们不需要确认交互作用、高阶效应等问题，我们的目的是确认哪个因素的影响是显著的。我们可以使用一些

11、低解析度的两水平试验或者专门的筛选试验来完成这个任务，这时的试验成本也将最小处理。而且对于这一步任务的完成，我们可以应用一些历史数据，或者完全可靠的经验理论分析，来减少我们的试验因子，当然要注意一点就是，只要对这些数据或分析有很小的怀疑，为了试验结果的可靠，你可以放弃。筛选因素的结果，使得我们掌握了影响指标的主要因素，这一步尤为关键，往往我们在现实中是通过完全的经验分析得出，甚至抱着可能是的态度。第四步 快速接近我们通过筛选试验找到了关键的因素，同时筛选试验还包含一些很重要的信息，那就是主要因素对指标的影响趋势，这是我们必须充分利用的信息，它可以帮助我们快速的找到试验目的的可能区域，虽然不是很

12、确定，但我们缩小了包围圈。这时我们一般使用试验设计中的快速上升（下降）方法，它是根据筛选试验所揭示的主要因素的影响趋势来确定一些水平，进行试验，试验的目的就像我们在寻找罪犯一样的缩小嫌疑范围，我们得出的一个结论就是，我们的改善最优点就在因素的最终反映的水平范围内，我们离成功更近了一步。第五步 析因试验在筛选试验时我们没有强调因素间的交互作用等的影响，但给出了主要的影响因素，而且快速接近的方法，使我们确定了主要因素的大致取值水平，这时我们就可以进一步的度量因素的主效应、交互作用以及高阶效应，这些试验是在快速接近的水平区间内选取得，所以对于最终的优化有显著的成效，析因试验主要选择各因素构造的几何体

13、的顶点以及中心点来完成，这样的试验构造，可以帮助我们确定对于指标的影响，是否存在交互作用或者那些交互作用，是否存在高阶效应或者哪些高阶效应，试验的最终是通过方差分析来检定这些效应是否显著，同时对以往的筛选、快速接近试验也是一个验证，但我们不宜就在这样的试验基础上就来描述指标与诸主效应的详细关系，因为对于3个水平点的选取，试验功效会有不足的可能性。第六步 回归试验 我们在析因试验中，确定了所有因素与指标间的主要影响项，但是考虑到功效问题，我们需要进一步的安排一些试验来最终确定因素的最佳影响水平，这时的试验只是一个对析因试验的试验点的补充，也就是还可以利用析因试验的试验数据，只是为了最终能够优化我

14、们的指标，或者说有效全面的构建因素与水平的相应曲面和等高线，我们增加一些试验点来完成这个任务。试验点一般根据回归试验的旋转性来选取，而且它的水平应该根据功效、因子数、中心点数等方面的合理设置，以确保回归模型的可靠性和有效性。这些试验的完成，我们就可以分析和建立起因素和指标间的回归模型，而且可以通过优化的手段来确定最终的因子水平设定。当然为了保险起见，我们最后在得到最佳参数水平组合后进行一些验证试验来检验我们的结果。第七步 稳健设计 我们知道，试验设计的目的就是希望通过设置我们可以调控的一些关键因素来达到控制指标的目的，因为对于指标来讲我们是无法直接控制的，试验设计提供了这种可能和途径，但是在现

15、实中却还存在一类这样的因素，它对指标影响同样的显著，但是它很难通过人为的控制来确保其影响最优，这类因素我们一般称为噪声因素，它的存在往往会使我们的试验成果功亏一篑，所以对待它的方法，除了尽量的控制之外可以选用稳健设计的方法，目的是这些因素的影响降低至最小，从而保证指标的高优性能。事实上这些因素是普遍存在的，例如我们的汽车行驶的路面，不可能保证都是在高级公路上，那么对于一些差的路面，我们怎样来设计出高性能呢？这时我们会选择出一些抗干扰的因素来缓解干扰因素的影响，这就是稳健设计的意图和途径。通常我们会经常使用在设计和研发阶段，但有时也会随着问题的产生而暴露出来，但我们会提出一个问题了，重新选定主要

16、因素的水平会不会带来指标的振荡和劣化，这是完全有可能的，但我们可以通过EVOP等途径来重新设定以保证因素更改后的输出效果。注：1.试验设计需要成本的投入，我们必须确定试验进行的必要性，以及选取最优的设计方案。2.水平的选取可能直接影响试验设计的结果，要谨慎的选取，最后有专业知识和历史数据的支持。3.尽可能的利用一些历史数据，在确认可靠后提取对我们试验有用的信息，来尽量减少试验投资和缩短试验周期。4.试验设计并不能提供解决所有问题的途径，现实当中的局限验证了这一点，我们要全面考虑解决问题的方式，选取最有效、最经济的解决途径。5.注意充分的分析流程，不要遗漏关键的因素，不要被一些经验论的不可能结论

17、左右。6.除了试验设计涉及的因素外，要尽量确定所有的环境因素是稳定和符合现实的，往往会做不到这一点，我们可以用随机化、区组化来尽量避免。7.注意结果的验证和控制，不要轻信结果。8.尽量保证试验的仿真性，避免一些理想的试验环境，比如试验室，理想不现实的环境是的试验可能根本就没有作用。9.试验设计者要关注试验过程，保证试验意图和方案的彻底执行。10.如果实现一步到位的试验设计是可能的，那就不要犹豫的开展吧，上面的七步只是针对普通的情况。篇三：实验方案设计的步骤设计型实验：实验设计方案范例实验题目： 2-甲基-1-苯基-2-丙醇合成方法的研究1. 设计思想：2-甲基-1-苯基-2-丙醇具有微甜、清香

18、和温暖的药草花香味，有玫瑰等新鲜花香气息，广泛应用于日化和食用香精中。它的合成是以氯化苄为主要原料，将氯化苄与镁作用制得格氏试剂，然后与丙酮加成得复合物，再经水解得到原醇。文献报道，在该化合物的合成工艺中采用乙醚作溶剂进行合成1，但由于乙醚对格氏试剂与丙酮的加成复合物的溶解性较小使反应物变得粘稠导致搅拌困难，同时氯化苄非常活泼，在乙醚溶液中使格氏试剂易发生偶联反应，因此为了使反应容易进行，减少副反应偶联产物的生成，人们又将溶剂更换为四氢呋喃，后又经研究更换为苯和四氢呋喃作溶剂2。但无论怎样反应中所用的溶剂都必须经无水处理，即反应所用溶剂都必须是绝对无水的，这样才能达到合成格氏试剂的要求。另外实

19、验中所用的苯有毒，四氢呋喃价格较高，这将直接影响产品的成本。因此，改进2-甲基-1-苯基-2-丙醇的合成方法是一项非常有意义的工作。近年来，把超声波应用到 化学 中已产生了一门新的科学声化学，引起了人们的广泛关注。在超声波作用下，体系中产生空穴作用，局部产生高温高压，所释放出的能量足以使有机分子发生反应，从而促进了反应的进行。多年来的研究表明，超声波作用产生如下优良的效果：加速反应或者允许较差的条件；使用通常方法而能减少所要求的步骤；能利用较粗糙的试剂；引发反应或者缩短诱导期。根据超声波辐射作用的原理，本实验设计采用超声波辐射技术，利用市售的无水乙醚作溶剂合成苄基氯化镁格氏试剂，再与丙酮反应制

20、备2-甲基-1-苯基-2-丙醇，以降低反应条件，产率达到或超过文献值。2. 合成路线：3. 实验所需仪器：CQ-250型超声波清洗器（工作频率：33 kHZ）；岛津IR-408红外光谱仪；BRUKER AC-80核磁共振仪。常量有机合成仪器。4. 实验所需药品：无水乙醚、丙酮、氯化苄、镁、氯化铵、碘（均为分析纯）。5. 实验合成方案：I2引发，超声波清洗器水槽内水温控制在20，超声波间歇式辐射。装置见图1。2.0 mL （27.5 mmol）控制丙酮和乙醚混合液的滴加速度。滴加完后继续超声波辐射一段时间使反应完全。（）（）冰水浴水解复合物（II）（电动搅拌装置见图2）得粗产物，减压蒸馏提纯后得

21、纯品（III）。6. 实验主要装置图：图1. 制备格氏试剂（I）的装置 图2. 水解复合物（II）的装置7. 参考文献：（1） 丁得胜等. 实用合成香料. 上海科技出版社，1991：7071。（2） 郑庚修，孙学军，王秋芬. 化学世界，1995，（5）251252。（3） 覃兆海，陈馥衡，谢毓元. 超声波在有机合成中的应用.化学进展，1998，10（1）：6373。（4） 曾昭琼主编. 有机化学实验（第三版）. 北京：高等教育出版社，201X，P101。篇四：实验设计的一般程序1 实验设计的一般程序：1.1明确实验目的；1.2分析实验原理；1.3选择材料用具；1.4设计实验步骤；1.5预测实验

22、结果；1.6观察收集数据；1.7分析推理得出结论。2 实验设计遵循的原则：单一变量原则自变量与因变量自变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，而因变量是指由实验变量而引起的变化结果，二者之间是前因后果的关系。实验的目的就在于获得和解释前因与后果。例：关于“唾液淀粉酶水 解淀粉”的实验中，“低温（冰块）、适温（37）、高温 （沸水）就是实验变量，而这些变量引起的实验变化结果就是反应变量。该实验旨在获得和解释温度变化（自变量）与酶的活性（因变量）的因果关系。无关变量与额外变量无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。它们之间也是前因后果的关

23、系。但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用。例如：“唾液淀粉酶实验”中，除实验变量（温度）外， 试管的洁净程度、唾液的新鲜程度、淀粉浓度、温度处理的时间长短等等就属于无关变量。如无关变量中的任何一个或几个对三组实验不等同、不均衡，就会产生额外变量，影响实验的真实结果。实验变量，或称自变量，指实验假设中涉及的给定的研究因素。反应变量，或称因变量，指实验变量所引起产生的结果或结论。而其 他对反应变量有影响的因素称之为无关变量，观察其对实验结果的影响。强调：不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。对照性原则

24、对照实验是指除所控因素外其它条件与被对照实验完全相等的实验。空白对照空白对照是指不做任何实验处理的对象组。如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中，实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照。条件对照条件对照是指虽给对象施以某种实验处理,但这种处理作为对照意义的,或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的，或不是所要研究的处理因素。即虽给对照组施以部分实验因素，但不是所研究的实验处理因素；这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理，目的是通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性。例,“动物激素饲喂小动物”实验,其实验设计方案是：甲组：饲喂甲状腺

25、激素（实验组）； 乙组：饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）； 丙组：不饲喂药剂（空白对照组）。显然,乙组为条件对照。该实验既设置了条件对照,又设置了空白对照, 通过比较、对照,更能充分说明实验变量-甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。自身对照自身对照是指实验与对照在同一对象上进行,即不另设对照。如“植物细胞质壁分离和复原”实验,则是典型的自身对照。自身对照,方法简便,关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异,实验处理前的对象状况为对照组,实验处理后的对象变化则为实验组。相互对照相互对照是指不另设对照组,而是几个实验组相互对比对照。如“植物激素与向光性向重力性实验”和“温度对唾液淀粉酶活性的影响的实验”

26、中,所采用的都是相互对照,较好地平衡和抵消了无关变量的影响,使实验结果具有说服力。等量原则对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其它条件的完全相等”。具体来说有如下四个方面：所用 生物 材料要相同 即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。所用实验器具要相同 即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。所用实验试剂要相同 即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。所用处理方法要相同 如：保温或冷却：光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处

27、理。 科学 性原则 3.实验设计的类型验证性实验例1.构成细胞的生物膜是选择透过性膜。其特点是水分子可以自由通过，被选择的小分子和离子可以通过，不被选择的小分子和离子及大分子物质不能通过。请根据提供的试验材料和用具简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，以验证活细胞膜的选择透过性功能。实验材料和用具：新鲜的红色月季花 烧杯 玻璃铅笔 质量分数为15%的盐酸 清水 量筒等实验步骤：（1；（2）；（3） 。预期结果： 。结果分析：参考答案（1）用玻璃铅笔在两只大小相同的烧杯上分别标上A和B；两烧杯中分别加入等量的红色新鲜月季花瓣；（2）分别用量筒量取等量清水和盐酸,分别加入到A、B两烧杯中；（3

28、）一段时间后，观察烧杯中花瓣和溶液的颜色变化。预期结果：清水中的花瓣颜色不变，水呈无色；盐酸中的花瓣颜色逐渐变浅，溶液的颜色逐渐变红。结果分析：在盐酸溶液中，细胞膜的结构被破坏，选择透过性功能丧失，色素分子从细胞内进入外界溶液。探究性实验例2.探究过了保质期的生长激素的活性。一批生长激素过了保质期，需设计一个实验来检验它是否还有使用价值。现给你一群生长状况完全相同的幼龄小白鼠和饲养它们的必需物品，正常的生长激素、过期的生长激素、生理盐水、注射器、酒精棉等物。请回答下列有关问题：1）在设计实验步骤时，其实验组是； 对照组是 。2）预测可能的4种实验结果，并得出相应得结论：； ； ；。答案实验组：对一只小白鼠注射适量的过期的生长激素溶液对照组：A组：对一只小白鼠注射等量的正常生长激素溶液；B组：对另一只注射等量生理盐水若实验组个体和对照A组个体的大小（或体重）相同，则说明过期生长激素还具有完全正常的生物活性，可以使用；若实验组个体比对照A组个体的小，但比对照B组的大，则说明过期生长激素还具有部分生物活性，可以使用；若实验组个体和对照B组个体的大小相同，则说明过期生长激素丧失了生物活性，没有使用价值；若实验组个体在实验过程中出现死亡或不良反应，则过期生长激素不能使用。而其 他对反应变量有影响的因素称之为