实验设计方案范文1
关键词：云计算;大数据;遥感;GIS;集群
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）44-0227-02
一、前言
社交网络、视频监控、智慧地球等应用的逐步普及，预示着真正进入一个大数据的时代，而云计算无疑是解决大数据的好方式。云计算提供可用、便捷、按需的网络访问，是传统分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化等计算机和网络技术发展融合的产物。
为了适应发展各大高校计算机专业也逐步开设了云计算的课程，但其教学的方式大多还处于基础的理论探讨和现有国外成熟系统的比较分析，使学生很难对云计算有一个直观、透彻的认识。急需要一个云计算的实验教学平台，从理论教学向实践教学转变，才能使学生拨开云计算的“神秘面纱”，走进内部剖析的关键技术。
二、选用遥感云GIS平台作为云计算的实验教学平台的优势
1.遥感云GIS是利用计算机技术对地球表面空间相关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示的技术。其天然的海量数据的管理、计算，是云计算的良好的应用背景。
2.经过几十年的发展，已经有较为成功的遥感云计算平台，如google earth为代表的平台，将全球海量的遥感影像数据放在一个平台上，通过一个轻量级的客户端访问所有数据，能让学生更容易理解。
针对以上情况，本文设计一种开放性的云计算实验教学方案，采用以学生开发为主、教师启发指导为辅的实验教学模式，拓展学生的理论和实践能力。
三、遥感云计算平台系统架构
遥感云计算平台为了应对遥感海量数据存储和高吞吐量的计算的需求，采用“存储―计算”一体化的集群架构，整个集群采用星形拓扑结构，主服务器连接多个节点服务器。主服务器响应外部请求，管理元信息;节点服务器，存储数据和计算工具，避免计算过程中的大量数据迁移、方便性能和存储的扩展。
从逻辑结构上，采用自底向上、层层虚拟化的方式，分别构架资源引擎、数据引擎、计算引擎，最上层采用服务总线统一协调引擎工作并对外提供集群服务。
资源引擎：负责底层所有硬件资源的管理和通讯技术，提供集群文件并行读写的技术支持，使得硬件环境向上透明，上层引擎模块只需要关心逻辑节点，而不再关心硬件服务器。
数据引擎：管理集群内部的所有的遥感、GIS数据的元数据信息，并提供集群数据存储、读取、查询的各种接口，负责数据的迁移、备份、导入、导出等功能。
计算引擎：管理所有的计算工具，进行分布式计算任务的分配、管理等功能。
服务总线：响应来自外部的服务请求，将请求分解到资源、数据和计算，并协调运算，最后响应请求。
在这样的服务体系结构下提供多种遥感云GIS数据服务接口，同时提供二维、三维客户端、智能终端等多种类型的基础功能的客户端。行业应用的开发，只需要根据实际的业务需求在基本客户端的基础上调用数据服务接口进行二次开发，从而大大降低了实验过程中用于基础平台和客户端开发所用的时间。
四、遥感云GIS实验教学方案设计
遥感云GIS实验教学内容主要突出对云计算知识的综合运用能力的培养，通过基于该模拟的云计算平台的实验了解云计算的应用模式，并逐步掌握云计算的内部技术架构。实验包括自主服务搭建、平台服务接口二次开发、计算工具研发等三个方面的内容，从难度上具有一定的层次性，适合不同程度的学生实验。
（一）自主搭建服务
可在虚拟机环境下安装服务器程序，如图2从下到上逐层实现虚拟化，底层服务器节点是单个服务器主要用于存储数据及计算工具之上运行节点守护进程;往上通过四大引擎（资源、数据、计算、可视化）对底层节点实现虚拟化;最上层由主服务和可视化服务对四大引擎实现二次虚拟化，实现对外服务的统一接口;各种客户端通过主服务提供的http接口实现和服务端程序的交互。
学生通过自己动手安装全套遥感服务程序，了解轻量级遥感云服务工作模式，对云计算入门非常有帮助。
（二）平台服务二次开发
该平台的主要功能在于通过网络服务的方式提供基于遥感GIS的二次开发接口，在具体的应用中利用这些接口快速实现遥感服务应用，同时平台提供多种类型的客户端基础模型。
为学生设计多种遥感应用的案例，通过该云服务平台快速完成行业应用的解决方案。
1.林业应用。要求实现对林地区域的管理，以遥感影像作为底图，用矢量数据绘制出林木种类、林区所属等信息，并且在这个基础上实现林区属性数据的查询等功能。利用平台的开放遥感GIS服务接口能够较快速的实现遥感影像及矢量数据的叠加显示，并进行简单的矢量交互查询操作。
2.土地执法应用。通过对某一个区域的不同时间的影像对比，系统自动对变化区域进行提醒报警，方便执法人员主动到现场进行执法调查。该应用利用了调用平台的影像对比工具对指定的影像进行匹配比较，这就是应用了平台的计算服务接口。
3.数字校园应用。主要功能是展示校园的三维场景，在实验中学生自行用3dmax等工具设计学校的建筑物，并导入平台，设定模型的具置。利用平台提供的三维客户端展现在影像地图上的三维场景。该部分的实验主要通过云平台的应用，进一步了解云服务的应用模式，并且在实验开展过程中设计出更多的应用案例，此实验适合具有一定开发能力的学生。
（三）计算工具研发
平台本身除了提供丰富的遥感GIS计算工具之外，也对外开放工具开发接口。设计实验让学生在符合平台工具开发标准的基础上开发自己的处理工具，设计个性化、专业化的数据处理工具，这要求学生具有一定的专业知识，并具有较高的开发能力，对研究生的科研具有帮助。
五、结语
本文提出一种开放性的基于GIS的云计算实验教学方案，涵盖了集群硬件、网络分布计算、遥感GIS大数据存储等关键技术，是对云计算实验教学的一种探索与尝试。通过该实验方案能让学生直接感受到云计算的实际应用，同时激发学生对云计算的学习兴趣。
在近两年的教学过程中，学生基于该实验方案进行设计开发，师生普遍反映对学生云计算的入门和提高有很大的帮助。
参考文献：
[1]任伏虎，王晋年.遥感云服务平台技术研究与实验[J].遥感学报，2012，16（6）.
[2]刘展鑫.基于云计算的GIS架构模式研究[J].黑龙江科技信息，2012，（11）.
[3]范协裕，任应超，杨崇俊，等.基于集群技术的可伸缩云GIS服务平台研究[J].计算机应用研究，2012，29（10）.
[4]丁浩格.云计算环境下虚拟现实实验教学网站的设计与实现[D].漳州：闽南师范大学，2014.
实验设计方案范文2
【关键词】科学性 安全性 环保性 简单性 经济性
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）31-0178-01
化学是初三新开设的一门学科，书本中有许多实验，学生都比较感兴趣，在人教版的初中化学书上，实验贯穿了整个知识体系，化学实验题是组成中考化学试卷必不可少的重要一部分，2016年南通市中考化学试卷中探究实验题占了26.7%，可见其地位的重要性。探究实验题有如下特点：素材比较丰富，不局限书本知识，涉及面广；试题具有开放性，标准不同，答案不同，合理即可；思维具有发散性，根据材料，拓展迁移，发散思维。所以，我们好多学生最怕解答实验探究题，感觉题目文字多，内容难，参不透题意，往往一知半解，然后匆匆下笔，结果失分多多。实际上，该类题型一般来说是在学生已有知识和经验的基础上设计的，只要我们有扎实的基础知识，能对书本知识作一个拓展延伸，掌握科学探究的一般思路，这类题型就会迎刃而解。
一、实验方案设计的一般思路
明确实验目的――根据反应原理选择药品、仪器――设计实验操作步骤――观察、记录、分析实验现象与数据――实验结论――反思评价改进。
二、实验方案评价的主要原则
1.科学性：实验的探究方法及原理一定是合理的、科学的。
2.安全性：实验过程中一定要保证安全，避免接触有毒、有害物质。
3.环保性：必须经过处理，有毒的物质变成无害物质才排放。
4.简单性：实验过程一定要简单、好操作，而且实验的效果要明显，一目了然。
5.经济性：原料用料少，而且要廉价经济上合理。
三、实验探究题的主要题型
1.制备型实验方案的设计与评价
例1.随着科技的发展，潜水艇的作用越来越重要，为了保证能够长时间的潜航，在潜水艇里需要有供给人们呼吸的氧气的装置，下面有以下几种制取氧气的方法：①用高锰酸钾分解产生氧气；②分离液态空气；③用双氧水常温分解制氧气；④在常温下用过氧化钠固体与二氧化碳反应生成氧气和碳酸钠。（1）写出涉及到的所有反应的化学方程式：_______（2）你认为在四个方法中哪个最合适（填序号）_______；与其它三种方法比较，这种方法的两条优点是_______。
分析第四个发现，用过氧化钠制氧气反应也不需加热，也安全，特别是反应物中有二氧化碳，而潜水艇是一个密闭的空间，此方法的妙处在于还能实现在这样一个密闭空间内的二氧化碳与氧气的循环，综上所述，最恰当的方法是第四种。
总结：解答制备型实验探究题时，首先应明确实验的目的――知道实验原理（会写化学反应的方程式）――选择最佳实验的方法（从探究实验的原则入手）――准备实验原料――设计实验步骤――确定实验方案――制得所需的物质。
2.性质型实验方案的设计与评价
例1.现有A、B、C、D、E五种物质，A是人类在生活年产量最高的一种金属单质，A是一种银白色的金属；B是气体，能帮助可燃物燃烧，A在B中剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体C；D的浓溶液有强烈的腐蚀性，A与D的稀溶液反应得到的产物中有氢气，D与E能发生酸碱中和反应，反应后溶液中含钾离子和硫酸根离子两种离子。
请你从所给的信息中可作出的猜想或结论是_______。 先找关键词，结合我们已有的知识和经验。题眼就是问题的解决的入手处，但找到题眼，并不等于问题已全部解决，它仅仅给问题的解决提供了方向，要解决全部的问题，还必须根据题眼所提供的方向，结合题意和一些化学原理，进行推理、联想或假设，从而实现各个击破，顺利解题。所以我们还必须进行信息的筛选。
总结：对于性质型的探究实验，结合已有的知识和实践经验――挖掘出题目信息――猜测该物质可能的性质――设计具体的实验来探究验证――选择合适的试剂――选择恰当的实验仪器、连成装置――通过实验得出结论。
3.综合型实验方案的设计与评价
综合型实验探究对学生的要求最高，学生要熟悉所有的知识点，能将所学的知识贯穿起来，灵活运用。同时还要求学生有拓展性的思维，分散性的思维，能根据题目提供的未学过的知识，解答一些题目。
例1.下列有关化学实验的“目的操作现象结论”的描述都正确的是（ ）
实验设计方案范文3
关键词：视频公开课；录播系统；技术标准
中图分类号：G434 文献标识码：B 文章编号：1673—8454（2012）17—0020—03
《国家中长期教育改革与发展规划纲要（2010—2020年）》提出“加快教育信息化进程”的要求，并制定了“到2020年基本实现教育现代化，基本形成学习型社会，进入人力资源强国行列”的战略目标。[1]为了更好地利用现代信息技术手段，加强优质教育资源开发和普及共享，进一步提高高等教育质量，服务学习型社会建设，教育部启动了国家精品开放课程建设工作（教高[2011]8号），并纳入“十二五”期间实施的“高等学校本科教学质量与教学改革工程”。国家精品开放课程包括精品视频公开课与精品资源共享课，是以普及共享优质课程资源为目的、体现现代教育思想和教育教学规律、展示教师先进教学理念和方法、服务学习者自主学习、通过网络传播的开放课程。[2]
针对视频公开课建设项目，教育部还特别制定了视频公开课拍摄制作技术标准（教高司函[2011]105号文件），包括录制场地、录制方式及设备等前期录制要求，视频信号源、音频信号源的数据采集技术指标，后期制作、网络传输基本技术规范等。[3]根据要求，在视频制作过程中，要求视频制作者应根据课程内容，尽量采用多机位拍摄，机位设置应满足完整记录课堂全部教学活动的要求。摄像机要求不低于专业级数字设备，推荐使用高清数字设备，录音设备采用若干个专业级话筒，以保证教师和学生发言的录音质量。
一、现有录播手段存在的问题
目前，我校采用奥维亚（AVA）科技公司开发的PROPRE 9移动式录播系统进行视频课程的录制与网络直播，其结构如图1所示，包括系统前端、管理端和播放端，主要由录播主机、音视频信号采集系统（包括教师摄像机、学生摄像机、VGA信号采集）、管理电脑、远程客户端（视频直播/点播）等几部分组成，具有同步录制、实时直播、在线点播、远程导播和后期编辑等功能。
学校现有的录播系统主要用于精品课程录像、视频会议、网络培训、专家讲座等视频的录制与网络直播，并在全校范围内推广应用，拍摄的视频资源经后期处理后上传至学校专用的资源服务器，并提供师生在线点播观看。现有录播系统基本能够满足教学需要，但与精品视频公开课技术标准尚有一定差距，无法满足视频上网的更高层次要求。
与教育部视频公开课所要求的技术标准相比较，如表1所示，现有录播系统在录制场地、视频录制模式、音视频采集方式等方面存在以下不足：
1.录制场地不固定，难以保证设备安装的安全和信号的稳定
拍摄场地不固定，容易造成设备不必要的意外损伤，不能很好地保护录播主机。如地面视频线、音频线、网线布局错综复杂，容易造成线缆移动接触不良；接口频繁拆装造成接触不良，频繁地移动容易降低设备的使用寿命。
2.现有的拍摄场地不能充分保证视频的质量
普通的教室采光和隔音效果较差，录制的视频画面质量不高。
3.现有的单机位—手动导播模式无法满足现场的交流和互动
在教学过程中，教师需要写板书、操作电脑、与学生交流等，视频拍摄时则通过控制摄像头的移动控制画面，但是频繁地移动画面，容易使观看者产生视觉疲劳，影响视频美观。此外，操作人员在进行手动导播时，由于单机位操作，使得工作强度加大，容易手忙脚乱，出现切换不及时、视频定位不准确、教师走出摄像范围等情况。
4.现有的设备不能满足高质量的视频录制需求
视频拍摄的质量不单单取决于操作人员水平的高低，更受到硬件设备的影响，高质量的拍摄设备在画面清晰度、移动定位的平顺性、光线变化反应速度、对焦速度等方面都有很大的优势，这些正是我校现有设备所不足的。
5.现有的设备难以满足高质量的音频录制需求
优质的录音对于视频来说是不可缺少的，我校现有的录音设备只能满足普通音频录制需求，存在音域不广、降噪不强、音质还原不够等问题。
6.现有设备无法满足未来的视频文件存储需求
根据我校网络课程建设目标规定，通过5年左右时间的建设，使大部分本科主干课程建有网络课程。我校现有网络课程200余门，按现有网络课程视频录制安排和现有设备拍摄的画面质量来计算，共需要约1500G的磁盘空间。随着网络课程数量的增加，按照教育部要求采用高清技术标准拍摄，磁盘空间需求必定翻倍甚至更多，将使得原本紧张的服务器资源更加匮乏。
随着学校教育信息化的不断推进，优秀的教学视频上网已提到议事日程，参照教育部视频公开课技术标准建设专用录播实验室已迫在眉睫。
二、智能型录播实验室建设方案设计
1.录播实验室的场地与环境要求
依据教育部精品视频公开课拍摄技术标准，录播实验室场地、环境参数按照以下标准设计：
（1）面积约为50平方米的专用录播教室，6平米左右导播室，预留双层玻璃视察窗。
（2）房间内装饰尽量简朴，墙壁颜色应尽量选用中性、非白色的色调，如浅灰、浅蓝等。避免在室内陈设镜子、悬挂艺术品、放置植物花卉等。否则这些与教学内容无关的背景信息会在摄像头转动或变焦时产生干扰，造成图像编码质量的下降。
实验设计方案范文4
1 概 述
对交通解决方案进行全面、准确、及时地评估和优化是交通研究中急需解决的问题之一。评估及优化工作面临的主要制约因素是评价实验难以开展。中国科学院王飞跃研究员带领的团队在交通管控的研究与实践中引入复杂系统和智能控制的相关成果，提出了平行交通系统控制与管理的理念。该理念基于人工系统（Artificial systems）、计算实验（Computing experiments）和平行控制（Parallel control）所组成的方法体系，简称为ACP方法。基于人工交通系统的计算实验设计为交通方案的评价提供了新的实验手段，这种实验方法在提高可实施性的同时，能提供更为全面、合理的评价结果，对保障交通管理控制系统的大规模应用与实施具有重要意义。
基于ACP方法体系中的计算实验理论，构造智能交通管控方案评估及优化平台。该平台由交通信息处理与分析系统、交通管控与服务方案计算实验与评估系统和交通人员学习与培训系统三个部分组成。交通管控与服务方案计算实验与评估系统基于搭建的人工交通仿真系统，模拟真实的智能交通系统的能力，通过海量交通数据的计算实验，完成对智能交通系统各个层面管控与服务方案的学习与优化，提高管控与服务方案的效果，并进一步完善智能交通系统管控与服务方案的决策支持库。该系统由计算实验资源与设置和计算实验运行环境两个功能模块构成。本文将分别针对这两个模块，详细描述其功能设计。
2 计算实验资源与设置
该模块分为城市交通生成器、城市交通管理生成器、城市交通环境生成器和城市交通实验场景生成器四个部分。
2.1 城市交通生成器
包含以下三个生成器：
①城市交通及设施生成器，建立城市的路网、场所分布、线路、检测设备，包含如下功能：
其一，基于人工交通系统生成各交通要素；其二，基于人工交通系统生成交通基础设施。
②人口生成器，建立人口分类、人口的运动规则，包含如下功能：
其一，管理人口模型列表；其二，在列表中新建、移除及管理维护当前工作区的人口模型；其三，支持将其他人口模型文件加到当前工作区；其四，支持对人口模型的内容进行配置。
人口配置包含：人口数量与人口结构、人口年龄区间与比例分布、人口性别比例、人口出行交通工具选择习惯、人口使用各种交通工具时的自由流习惯、 人口配置还包括以年份为单位生成该年内的人口构成；
③车辆生成器，建立车辆类型分类，包含如下功能：
其一，在列表中显示设计的车辆模型（允许增加、修改、删除）；其二，指定城市的车辆拥有数量； 其三，指定城市的车辆类型及其分布；其四，系统支持将其他车辆模型文件加到当前工作区。
2.2 城市交通管理生成器
包含三个方面的管理功能：
①信号控制，建立城市路网下的信号控制方案，可以为每一个信号机指定信号控制，包含如下功能：
其一，在列表中管理信号控制方案；其二，维护信号控制方案；其三，支持在列表中维护当前工作区内的信号控制模型；其四，信号控制模型必须针对一个路网进行设置；其五，信号控制模型中必须指定信号控制模式以及信号机、最大绿灯、最小绿灯；其六， 选择路网后列出路网内的实路口进行路口机方案配置；其七，每个路口机允许指定一套控制方案；控制方案包括相位配置方案和相位配时方案；其八，相位配置方案：每个路口机的控制方案中根据路口形状进行相位配置；其九，相位配时方案：系统允许为每一个相位指定相位的绿灯时间、黄灯时间和红灯时间；其十，一个路口机的方案的时长为绿灯时间+黄灯时间+红灯时间；其十一，允许通过每个相位图直观的查看相位方案。
②信息，建立信息模型，包括接收率及周期，包含如下功能：
其一，以列表形式管理信息模型（允许增加、修改、删除）；其二，指定信息模型中的是否有信息以及信息被交通参与者接收的比例；
②交通管理，建立城市路网下的管理，包括限速管理等，包含如下功能：
其一，在列表中管理交通管理模型； 其二，维护交通管理模型；其三，交通管理模型必须制定对应的路网；其四，交通管理模型中必须指定城市自由流速度；其五，交通管理模型中必须指定城市公交车自由流速度。
2.3 城市交通环境生成器
包含三个方面功能：
①天气环境，建立天气类型，包含如下功能：
其一，在列表中维护天气环境模型；其二，天气环境模型指定了一种典型的天气环境，通过降水强度、持续时间、造成能见度影响、风力进行描述；其三，天气环境模型列表提供各种典型的天气环境模型，供人工系统使用。
②事故生成器，建立事故类型，包含如下功能：
其一，在列表中维护事故模型；其二，交通事故模型指定了一种典型的交通事故，通过发生概率、事故影响严重程度、事故影响持续时间进行描述；其三，交通事故模型列表提供各种典型的交通事故模型，供人工系统使用。
③大型活动生成器，建立大型活动类型，包含如下功能：
其一，在列表中维护大型活动模型；其二，大型活动模型指定了一种典型的大型活动，通过活动类型、活动影响程度、活动持续时间进行描述；其三，大型活动列表提供各种典型的大型活动模型，供人工系统使用。
2.4 城市交通实验场景生成器
建立实验场景，一个实验场景指定了一类典型实验所包含的条件，可以根据实验场景设计实验，包含如下功能：
①在列表中管理实验场景；
②支持预先根据实验条件设计不同的实验场景，以提供实验设计时复用；
③实验场景中必须指定一个路网；
④实验场景中，必须根据选择的路网选择信号控制模型及交通管理模型；
⑤实验场景中，可以指定多个天气模型，并为每个模型指定发生的时间；
⑥实验场景中，可以指定多个事故模型，并为每个模型指定发生的位置及时间；
⑦实验场景中，可以指定多个大型活动模型，并为每个模型指定发生的位置及时间；
⑧实验场景中，可以不指定天气模型、事故模型及大型活动模型。
3 计算实验运行环境
该模块分为以下四部分：
①城市交通计算实验设计器，选择实验条件因素，一次实验设计中，除了路网，其余的都可以多选，表示设计不同条件因素的实验，包含如下功能：
其一，支持两种实验设计方式：根据场景设计和根据实验条件设计；其二，根据场景设计时，允许选择同一个路网下的多个实验场景；其三，根据实验条件设计时，只允许选择一个路网模型，其他模型可以设置多个；其四，设计实验时，必须指定实验的基本运行参数以及输出设置；其五， 设计实验时，如果根据实验条件设计，必须指定实验方式；其六，设计实验时，必须指定路网、人口、车辆、信号控制、城市交通管理模型，否则实验资源准备不充分。
②城市交通计算实验生成器，选择一次实验设计，对设计中的实验，生成实验前的各种因素的xml文件，如出行需求等，包含如下功能：
其一，选择实验设计，列出包含的实验；其二， 选择准备生成的实验，顺序生成；其三，实验生成实际上是准备实验所必须的各种资源；其四， 实验生成过程中，要对实验的生成进行监控。
③城市交通计算实验执行器，选择设计好的实验，调用人工系统顺序开始执行系统，包含如下功能：
其一， 选择实验设计，从实验设计中选择已经生成的实验开始执行（可以按照顺序执行，每个实验对应一个人工系统）；其二，执行实验时，要求对实验的执行过程进行监控。
④城市交通计算实验查看器，选择实验结果，可以查看实验结果的avi动画、简单交通流信息、实验报告等，包含如下功能：
其一，以列表形式列出要查看的实验；其二，对于查看的实验以动画回放的形式查看；其三，对于查看的实验以图表的形式查看；其四，对于查看的实验以输出报告的形式查看；其五，支持一次性选择一个实验，打开窗口（非模态）播放动画；其六，当选择一个实验时，可以设置输出哪些具体的路段；当选择多个实验时，只能输出所有的路段；其七，允许设置是否输出实验平均值。
实验设计方案范文5
【关键词】 教育技术专业 网络技术 实验室 建设方案
1 网络实验室的建设现状
由于资金和管理问题，许多中职院校实训机房的网络设备得不到及时换代和更新，受此限制，学生的实践操作能力长期得不到锻炼；还有一些学校虽然注重了对于硬件设施的投资，但却忽视了软件上的投入，同样不能充分地发挥硬件的作用。更有部分院校，网络实验室的建立仅仅是校内的一项摆设，无法进行有效的利用，关于网络实验教学应当如何开展，这一直是教学中尚未解决的难题。由于网络实验室花费的经费大，在管理上也具有一定的难度，导致在计算机课程教学中，不能让学生亲身操作网络设备，从而使得实践能力无法提升。
2 网络技术实验课程的体系
（1）网络实验课程开展的目标。计算机网络技术课程是一门专业基础课程，网络实验室的建设也一直是各院校所关注的重要内容，是学科建设的重要组成部分。根据网络技术专业的特点以及需求，建立一套完善的，具有针对性的“计算机网络”教学实验方案，通过实验教学促使学生掌握基本的理论知识，具备一定的网络知识技能，同时培养学生对于理论知识的实际操作能力，能够在生活中切合实际的解决基本的网络问题，通过长期的实验课程培养学生的创新能力。（2）实验内容的分类。由于不同专业的学生对于网络知识的要求也有所不同，因此，实验体系也根据不同层次的要求作出不同层次的设计以及不同的实验设备。为了充分满足学生的需求，我们从学生的立场出发，将实验分为这样几个类型。1）验证类实验：验证学生对于网络基本知识的掌握程度，如各种网络命令（Ping、Tracert等），各种服务器的搭建（DNS、WWW、MAIL、FTP服务器等）。2）设计类实验：学生根据自身对知识的掌握情况，按照要求对实验进行设计和实施，如IP地址的计算、VLAN的划分、NAT实验等等。3）研究类实验：如配置RIP、OSPF、EIGRP路由协议、ACL实验。三层交换实验等。从课程的设计角度来看，则有网络基础实验、网络管理实验和网络应用实验这三大类。
3 网络实验室建设方案实例探讨
结合灯塔中等职业技术学校的实际情况，本文给出一种网络实训室组网方案，此方案可以满足学生在网络组建和维护、访问控制列表ACL、三层交换等实验的要求。网络基本拓扑如图1所示。
实验室共包含三个子网，子网1和子网2间通过思科公司的2950交换机和交换机3550进行连接，服务器集所在子网包含了若干想公司的服务器，用来构建FTP、WWW、流媒体点播，邮件服务器、DHCP等服务器。方案涉及到的实验包括局域网、广域网、路由、交换、安全等方面的知识。通过实验中设备的操作，学生可以掌握网络人才必须掌握的技能，并将理论知识融汇于实际操作，能更好地理解设备工作原理。
所有实验用到的设备主要有：学生用电脑若干；Cisco 1800/2800路由器若干台；Catalyst Express 500系列，Catalyst 2960/3560系列交换机，可提供防火墙和安全监测的试验的设备PIX-535-FO -GE-BUN和DS-4215-4FE-K9等。同时选择几台惠普公司或联想公司的中端服务器。
更为详细的说，基于上述方案的网络实训实验机房具备下面几个特点：（1）实验平台可以让学生进行网络操作系统的学习并实现多种因特网服务。采用Windows Server 2003或Redhat Linux，在联想服务器上构建各种服务器，并通过ADSL，连接到Internet，将各种服务器应用到外网，在子网1和子网2上进行验证访问。（2）实验平台可以进行多种路由协议和二/三层交换的配置，包括VLAN，生成树协议，基本包含了当前中小型企业局域网中所有网络应用的实验项目，学生学习完后可选择考取思科公司的CCNA网络助理工程师资格证书。（3）实验平台提供了安全的管理功能，通过Zone Labs或惠普公司专业的网络管理软件和防火墙软件，如Work For Windows、ZoneAlarm Pro等等，可以实现网络的访问控制，身份验证、日志管理，加密解密、病毒防御等功能。为了提高学生的学习兴趣，在教学过程中可以让两组学生分别担任网络攻击或网络防御的角色进行实验的操作。
4 结语
网络实验室的建设不仅能够让学生掌握必备的基础知识，同时也有利于学生加强学生在今后的就业能力。当前各个院校的网络实验室建设还存在着许多问题，因此，校方需要努力完善此项目设施的建设，为学生创造良好的学习环境，也为学校树立良好的形象。
参考文献：
[1]杨颜玲.职业院校计算机网络技术课程开放式实验教学改革初探[J].管理学家，2012（21）
[2]蒋巍.高校计算机网络技术实验室的建设及实现[J].经济研究导刊，2011（4）.
实验设计方案范文6
一、非常规实验的内涵和价值
《高中物理课程标准》指出，“实验室的课程资源不仅限于实验室的现有设备，学生身边的物品和器具也是重要的实验室资源”。有研究者（张伟，2005）从资源开发和利用的角度将物理实验分为两大类：非常规物理实验和常规物理实验。“非常规”物理实验，主要就是指利用学生熟悉的生活易得物品、废旧材料、器具、人体或人体局部以及儿童玩具等开发进行的一类体现自创性、体验性、趣味性、简易性、生活化的物理实验教学活动[2]。
人们在教学实践中早就发现，与使用“厂家生产的专门器材”做的实验相比，开发“非常规”物理实验对于实现物理课程标准提出的“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三维课程目标具有独特的作用，是常规实验所无法取代的，因而是一种有待深入开发的重要物理课程资源。其深层教育价值主要体现在以下三个方面：
对教师而言，热衷于实验研究，致力于实验开发，会极大地提高教师自身的教学水平和教研水平。尤其在非常规实验的开发中，教师将发现，自己需要不断地学习和提升自我的理论素养，特别是学习新技术、新材料、新发明的有关知识。在提升自我素质的同时，也将使更多的学生体会到物理学习的乐趣、意义和价值，为学生的创新意识和创新能力的培养，起到很好的引领和示范作用。
对学生而言，非常规实验具有取材的熟悉性、结构的形象性、操作的简单性、现象的直观性等特点。利用这些特点，一方面，学生可以通过熟悉的生活用品所发生的物理现象去探索物理本质，这将会大大拉近学生与物理的距离，也更好地体现了“从生活走向物理，从物理走向生活”的新课程理念；另一方面，非常规实验由于其取材的便利性和制作的简单性，可以使实验器材在数量上得以保证，这就可以使更多的学生能够参与到实验方案的制定、实验器具的制作和实验过程的操作体验中去。在此过程中，学生的主体地位得以突出，学习兴趣得以激发，探究的主动性和积极性将大大提升。这样做不仅更有利于促进学生手脑并用、发展学生实践能力和创新能力，同时这也是对学生进行科学方法教育的很好平台和途径。因此，英、美等发达国家，十分重视这类实验的开发与应用。在我国，虽然这类物理实验在中学物理教材中早有体现，在物理教学中早有运用，对其教学功能也有一些专题研究，但仍没有引起物理教育领域的普遍重视，既缺乏深入的理论探讨，更缺乏系统有效的实践探索[3]。
非常规实验的开发对中学物理实验教学的有效开展，具有非常重要的理论意义和实践价值。不仅可以解决经济欠发达的农村乡镇中学实验器材不足的困难，为实现教育的公平性奠定资源基础；同时，也可以为农村中学实验装备政策提供有益的宏观政策参考和有效的具体方案支持。
这里需要强调的是，“非常规”物理实验并不是“非科学”和“无目的”，恰恰相反，它追求科学本质、崇尚科学精神，注意培养学生科学素质，追求丰富的教育内涵和全维课程目标的达成。
二、信息交合法简介
非常规物理实验的开发是一种创造性的活动，所以实验的开发必须以创造学理论为指导。据有关研究资料显示，现已有数百种创造技法。学习这些创造技法，将会大大开阔我们的视野和实验开发的思路。其中信息交合法就是大家公认的在各领域中应用非常广泛的一种创造技法。
信息交合法是华夏研究院思维技能研究所所长许国泰副教授于1983年首创的一种在信息交合中进行创新的思维方法。简言之，就是把物体的总体信息按照其特征和该物体与人类实践活动相关的用途分解成若干个要素，并把这两种信息要素分别设为信息标的X轴与Y轴，两轴垂直相交，构成“信息反应场”，每个轴上各点的信息可以依次与另一轴上的信息交合，从而产生新的信息。
信息交合法有两个基本论点：一是不同信息的交合可产生新信息；二是不同联系的交合可产生新联系。依据这一原理，人们在掌握一定信息的基础上，通过交合与联系可以获得新的信息，提出新的创造设想。比如，独轮自行车本来与碟、碗、勺等日常生活物品没有必然联系，但杂技演员将它们交合在一起，就构成了精彩的杂技节目。同样，生活中的各种物品表面上本来也是互不相干的信息，但通过一个实验主题，我们就可以把它们巧妙地联系在一起，为物理教学服务。
三、基于信息交合的非常规物理实验的设计思路
任何一项新实验的开发，总要针对某一具体问题。非常规实验开发的问题来源主要包括以下三个方面[4]：（1）来自物理教学：为引出某一概念或规律，为突出教学重点，突破教学难点等，均可考虑设计一个新的实验；（2）来自于生活用品或材料：生活中的大量物品，大到冰箱、彩电、录像机，小到一枚硬币、纸杯、铅笔、尺子和橡皮等，都具有物理实验开发和利用的价值；（3）来自于其它学科：即借助其它学科的原理、方法、设备、装置等为物理教学服务。如医学上打吊针的装置就是一件很好的物理仪器，它里面的水总能保持匀速下滴而不受水面高度变化的影响。
【案例1】“来自物理教学”的非常规实验设计思路
下面我们将任选一个实验主题“压强”进行非常规实验的设计尝试，具体说明基于信息交合法的非常规实验设计思路：其设计依据也包括三个方面：首先，教学目标的设定；其次，教学内容的特点；第三，还要考虑学校拥有的实验条件和当地生活环境资源的可利用情况。具体设计程序如图所示[5]。
图1 “非常规”实验方案设计的一般程序
第一步，确定中心，即确定实验的主题和实验目标，也就是零坐标的设定——突破压强教学的重点与难点，即通过实验探究，帮助学生形成压强的概念，理解压强公式，并知道如何根据需要增大或减小压强。
第二步，划坐标线，即围绕实验主题，确定坐标的横轴和纵轴——分别为实验材料和影响压强大小变化的两个因素，即受力面积S和压力F。
第三步：注标点，在信息标上注明有关信息点。这是应用信息交合法的最关键的环节。根据控制变量法的原则，围绕控制物体“受力面积和压力”两个变量来考察“压力的作用效果”来进行实验材料的选择。根据本课题要求，我们把实验设计重点确定为寻找生活中具有“同一物体各端面积不同”结构特点的物品或器具上。为此，我们首先把实验材料分为文具、服饰（包括鞋）、日常用品、常见工具、人体结构（或肤觉的利用）以及其它类别；然后通过发散思维，尽可能多地列举出身边环境中方便获取的每一类可供利用的资源。
本课题中，基本符合要求的实验材料有：（1）文具类：一头削尖的铅笔、中性笔或笔芯、文具盒、笔筒、长方形橡皮、墨水瓶、书籍等；（2）服饰类（包括鞋）：冰鞋、旱冰鞋、高跟鞋与平底鞋等；（3）日常用品：板凳、桌子、椅子、肥皂、图钉、勺子、杯子、筷子、两端粗细不均的各类瓶子等；（4）常见工具：钉子、刀具、螺丝刀、锥子、斧头、铲子等；（5）人体结构（或肤觉的利用）：脚与膝盖、指肚与指甲、手指与手掌、站立与趴下等；（6）其它类：砖块、硬纸盒等，或者还可以利用木材、泡沫板等材料自制一些具有“同一物体各端面积不同”结构特点的物品。同时，为了突出压力作用效果，便于学生观察和体验，加深学生对“压强”概念的理解，我们还需要选择以下实验材料对实验效果进行放大：如细沙、海绵、泡沫板、橡皮泥等，如图2所示。
图2 “压强”概念实验设计思路
第四步：相交合，确定实验的设计方案。即以一标线上的信息为母本，以另一标线上的信息为父本，相交和后可产生新信息；接着对这些信息进行可行性分析和评估，筛选出有价值的创造设想。比如横坐标上的信息“受力面积”与纵坐标上的信息“文具”相结合设计实验：根据一头削尖的铅笔、中性笔或笔芯、文具盒、笔筒、长方形橡皮、墨水瓶等文具都具有“一端粗一端细或两端面积不同”的结构特征，可设计如下学生实验：让学生把铅笔（或中性笔）夹在两手的食指之间，稍稍用力，体验两手指的不同感觉：与铅笔尖端接触的手指会感觉痛，同时会看到指肚凹进，而与笔端接触的手指仅有挤压感。通过这种短暂的体验就可以使学生充分理解：为什么在压力相等的情况下，受力面积越小，压力的作用效果就越明显——即压强的值也就越大。
【案例2】“来自生活物品或材料”的非常规实验设计思路
我们选择生活常见物品——饮料瓶作为实验材料，说明实验开发思路。根据信息交合法的设计原则，我们首先要把饮料瓶的各种物理特性一一列举出来，如形状规则，上端呈圆锥漏斗形，下端多呈圆柱形、空心、底面向内凹成碗状；质地柔软、皮薄易裁剪和加工；可用瓶盖密封；导热性良好，遇热易变形；导电性差，绝缘性好；相同的饮料瓶具有相同的物理性质等等；其次，列举中学物理教学中有关的实验研究课题，进行发散思维和集中思维。如探究凸透镜成像规律、压强与受力面积的关系、滑动摩擦与滚动摩擦、物体的浮沉条件、声音的产生与传播、热传导现象、静电现象、惯性等等。第三，以饮料瓶的各种特性为信息标的X轴，以相关的物理实验课题为信息标的Y轴，两轴垂直相交，即构成“信息反应场”。最后，我们让每个轴上各点的信息依次与另一轴上的信息交合，研究可以产生哪些新的、有价值的信息，并设计实验方案。具体如下：
选择饮料瓶的形状特性，与信息标Y轴上的信息相结合，可以产生的实验研究课题有：进行滑动摩擦力与滚动摩擦力大小的比较研究；利用饮料瓶两端面积不同的特点，在瓶中装入一定量的的沙子后，研究压强的大小与受力面积的关系；如果装入的是不同量的水，则可以探究声音的音调。具体做法是：在几个饮料瓶中盛入不同深度的水，将瓶口移至嘴边吹气，可以听到不同音调的声音产生。空气柱越短的，音调越高，反之，空气柱越长，音调越低。
选择饮料瓶在拧紧瓶盖之后具有很好的密封性的特点，自制“浮沉子”实验装置，用以研究物体的“浮沉条件”；可以演示气体液化现象：拧开瓶盖，滴入几点乙醚，拧紧瓶盖后，稍待一会，蒸发，乙醚液体不见了。当用手挤压瓶体时，乙醚液体重新出现在瓶壁上。这表明压缩气体体积，气体被液化。
选择饮料瓶质地柔软、易裁剪的特性，可设计如下实验装置：第一，用烧热的针尖在一个大饮料瓶底端烫一个小孔，并用胶带暂时封住，在将瓶中装满水，用来研究液体压强和深度的关系；第二，将饮料瓶的瓶底剪掉，用气球的胶膜包住并绷紧，在用细线固定。可以用来演示液体对容器底部和侧壁压强的变化；第三，用大饮料瓶与玻璃管和橡胶塞配合，可以制作一个溢水杯，验证阿基米德原理等等。
选择饮料瓶透明、易密封的特性，可以演示光的直射、反射、折射现象。具体做法是：找一个比较大的饮料瓶，在其中充满香烟（或是卫生香）的烟雾，拧紧瓶盖，就制成了一个简单的光路显示器。用激光笔从瓶底照向瓶口，能清晰地显示光在同一种物质中沿直线传播。若将瓶底放在平面镜上，用激光笔从侧面向瓶底的平面镜照射时，会清晰地观察到入射光线和反射光线，给学生留下深刻的反射现象的表象。若一半是盛有未澄清的石灰水，一半是烟雾时，从侧面向石灰水面照射时，会清晰地观察到光的入射光线和折射光线。
此外，选择饮料瓶皮薄、易导热的特性，可以研究热传导现象；选择相同的饮料瓶具有相同的物理性质这一特点，可以充当等量重物；选择饮料瓶异变形的特点可以演示力的作用效果与力的三要素；可以验证大气压强的存在等等。
综上所述，借助信息交合法，将会大大开拓我们非常规实验的开发思路，突破思维定势，使实验的设计不再是件令人生畏、遥不可及的事情。普通人只要掌握了一定的创造技法，在思考问题时学会有意识地利用这些技法，就一定可以开发出更多的非常规物理实验。
参考文献
[1] 张伟，郭玉英.非常规物理实验：有待深入开发的重要物理课程资源.物理教师，2005（9）.
[2] 张伟等.论“非常规”物理实验的教学地位.课程.教材.教法，2007（12）.
[3] 张伟等.论高师物理师范生“非常规”物理实验教学能力的培养.教师教育研究，2007（5）.
