田間實(shí)驗設(shè)計方案范文

田間實(shí)驗設(shè)計方案范文第1篇田間實(shí)驗設(shè)計方案范文第1篇關(guān)鍵詞：智能交通；計算實(shí)驗；評估

1概述

對交通解決方案進(jìn)行全面、準(zhǔn)確、及時地評估和優(yōu)化是交通研究中急需解決的問題之一。評估及優(yōu)化工作面臨的主要制約因素是評價實(shí)驗難以開展。中國科學(xué)院王飛躍研究員帶領(lǐng)的團(tuán)隊在交通管控的研究與實(shí)踐中引入復(fù)雜系統(tǒng)和智能控制的相關(guān)成果，提出了平行交通系統(tǒng)控制與管理的理念。該理念基于人工系統(tǒng)（Artificialsystems）、計算實(shí)驗（Computingexperiments）和平行控制（Parallelcontrol）所組成的方法體系，簡稱為ACP方法?；谌斯そ煌ㄏ到y(tǒng)的計算實(shí)驗設(shè)計為交通方案的評價提供了新的實(shí)驗手段，這種實(shí)驗方法在提高可實(shí)施性的同時，能提供更為全面、合理的評價結(jié)果，對保障交通管理控制系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用與實(shí)施具有重要意義。

基于ACP方法體系中的計算實(shí)驗理論，構(gòu)造智能交通管控方案評估及優(yōu)化平臺。該平臺由交通信息處理與分析系統(tǒng)、交通管控與服務(wù)方案計算實(shí)驗與評估系統(tǒng)和交通人員學(xué)習(xí)與培訓(xùn)系統(tǒng)三個部分組成。交通管控與服務(wù)方案計算實(shí)驗與評估系統(tǒng)基于搭建的人工交通仿真系統(tǒng)，模擬真實(shí)的智能交通系統(tǒng)的能力，通過海量交通數(shù)據(jù)的計算實(shí)驗，完成對智能交通系統(tǒng)各個層面管控與服務(wù)方案的學(xué)習(xí)與優(yōu)化，提高管控與服務(wù)方案的效果，并進(jìn)一步完善智能交通系統(tǒng)管控與服務(wù)方案的決策支持庫。該系統(tǒng)由計算實(shí)驗資源與設(shè)置和計算實(shí)驗運(yùn)行環(huán)境兩個功能模塊構(gòu)成。本文將分別針對這兩個模塊，詳細(xì)描述其功能設(shè)計。

2計算實(shí)驗資源與設(shè)置

該模塊分為城市交通生成器、城市交通管理生成器、城市交通環(huán)境生成器和城市交通實(shí)驗場景生成器四個部分。

城市交通生成器

包含以下三個生成器：

①城市交通及設(shè)施生成器，建立城市的路網(wǎng)、場所分布、線路、檢測設(shè)備，包含如下功能：

其一，基于人工交通系統(tǒng)生成各交通要素；其二，基于人工交通系統(tǒng)生成交通基礎(chǔ)設(shè)施。

②人口生成器，建立人口分類、人口的運(yùn)動規(guī)則，包含如下功能：

其一，管理人口模型列表；其二，在列表中新建、移除及管理維護(hù)當(dāng)前工作區(qū)的人口模型；其三，支持將其他人口模型文件加到當(dāng)前工作區(qū)；其四，支持對人口模型的內(nèi)容進(jìn)行配置。

人口配置包含：人口數(shù)量與人口結(jié)構(gòu)、人口年齡區(qū)間與比例分布、人口性別比例、人口出行交通工具選擇習(xí)慣、人口使用各種交通工具時的自由流習(xí)慣、人口配置還包括以年份為單位生成該年內(nèi)的人口構(gòu)成；

③車輛生成器，建立車輛類型分類，包含如下功能：

其一，在列表中顯示設(shè)計的車輛模型（允許增加、修改、刪除）；其二，指定城市的車輛擁有數(shù)量；其三，指定城市的車輛類型及其分布；其四，系統(tǒng)支持將其他車輛模型文件加到當(dāng)前工作區(qū)。

城市交通管理生成器

包含三個方面的管理功能：

①信號控制，建立城市路網(wǎng)下的信號控制方案，可以為每一個信號機(jī)指定信號控制，包含如下功能：

其一，在列表中管理信號控制方案；其二，維護(hù)信號控制方案；其三，支持在列表中維護(hù)當(dāng)前工作區(qū)內(nèi)的信號控制模型；其四，信號控制模型必須針對一個路網(wǎng)進(jìn)行設(shè)置；其五，信號控制模型中必須指定信號控制模式以及信號機(jī)、最大綠燈、最小綠燈；其六，選擇路網(wǎng)后列出路網(wǎng)內(nèi)的實(shí)路口進(jìn)行路口機(jī)方案配置；其七，每個路口機(jī)允許指定一套控制方案；控制方案包括相位配置方案和相位配時方案；其八，相位配置方案：每個路口機(jī)的控制方案中根據(jù)路口形狀進(jìn)行相位配置；其九，相位配時方案：系統(tǒng)允許為每一個相位指定相位的綠燈時間、黃燈時間和紅燈時間；其十，一個路口機(jī)的方案的時長為綠燈時間+黃燈時間+紅燈時間；其十一，允許通過每個相位圖直觀的查看相位方案。

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（允許增加、修改、刪除）；其二，指定信息模型中的是否有信息以及信息被交通參與者接收的比例；

②交通管理，建立城市路網(wǎng)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，維護(hù)交通管理模型；其三，交通管理模型必須制定對應(yīng)的路網(wǎng)；其四，交通管理模型中必須指定城市自由流速度；其五，交通管理模型中必須指定城市公交車自由流速度。

城市交通環(huán)境生成器

包含三個方面功能：

①天氣環(huán)境，建立天氣類型，包含如下功能：

其一，在列表中維護(hù)天氣環(huán)境模型；其二，天氣環(huán)境模型指定了一種典型的天氣環(huán)境，通過降水強(qiáng)度、持續(xù)時間、造成能見度影響、風(fēng)力進(jìn)行描述；其三，天氣環(huán)境模型列表提供各種典型的天氣環(huán)境模型，供人工系統(tǒng)使用。

②事故生成器，建立事故類型，包含如下功能：

其一，在列表中維護(hù)事故模型；其二，交通事故模型指定了一種典型的交通事故，通過發(fā)生概率、事故影響嚴(yán)重程度、事故影響持續(xù)時間進(jìn)行描述；其三，交通事故模型列表提供各種典型的交通事故模型，供人工系統(tǒng)使用。

③大型活動生成器，建立大型活動類型，包含如下功能：

其一，在列表中維護(hù)大型活動模型；其二，大型活動模型指定了一種典型的大型活動，通過活動類型、活動影響程度、活動持續(xù)時間進(jìn)行描述；其三，大型活動列表提供各種典型的大型活動模型，供人工系統(tǒng)使用。

城市交通實(shí)驗場景生成器

建立實(shí)驗場景，一個實(shí)驗場景指定了一類典型實(shí)驗所包含的條件，可以根據(jù)實(shí)驗場景設(shè)計實(shí)驗，包含如下功能：

①在列表中管理實(shí)驗場景；

②支持預(yù)先根據(jù)實(shí)驗條件設(shè)計不同的實(shí)驗場景，以提供實(shí)驗設(shè)計時復(fù)用；

③實(shí)驗場景中必須指定一個路網(wǎng)；

④實(shí)驗場景中，必須根據(jù)選擇的路網(wǎng)選擇信號控制模型及交通管理模型；

⑤實(shí)驗場景中，可以指定多個天氣模型，并為每個模型指定發(fā)生的時間；

⑥實(shí)驗場景中，可以指定多個事故模型，并為每個模型指定發(fā)生的位置及時間；

⑦實(shí)驗場景中，可以指定多個大型活動模型，并為每個模型指定發(fā)生的位置及時間；

⑧實(shí)驗場景中，可以不指定天氣模型、事故模型及大型活動模型。

3計算實(shí)驗運(yùn)行環(huán)境

該模塊分為以下四部分：

①城市交通計算實(shí)驗設(shè)計器，選擇實(shí)驗條件因素，一次實(shí)驗設(shè)計中，除了路網(wǎng)，其余的都可以多選，表示設(shè)計不同條件因素的實(shí)驗，包含如下功能：

其一，支持兩種實(shí)驗設(shè)計方式：根據(jù)場景設(shè)計和根據(jù)實(shí)驗條件設(shè)計；其二，根據(jù)場景設(shè)計時，允許選擇同一個路網(wǎng)下的多個實(shí)驗場景；其三，根據(jù)實(shí)驗條件設(shè)計時，只允許選擇一個路網(wǎng)模型，其他模型可以設(shè)置多個；其四，設(shè)計實(shí)驗時，必須指定實(shí)驗的基本運(yùn)行參數(shù)以及輸出設(shè)置；其五，設(shè)計實(shí)驗時，如果根據(jù)實(shí)驗條件設(shè)計，必須指定實(shí)驗方式；其六，設(shè)計實(shí)驗時，必須指定路網(wǎng)、人口、車輛、信號控制、城市交通管理模型，否則實(shí)驗資源準(zhǔn)備不充分。

②城市交通計算實(shí)驗生成器，選擇一次實(shí)驗設(shè)計，對設(shè)計中的實(shí)驗，生成實(shí)驗前的各種因素的xml文件，如出行需求等，包含如下功能：

其一，選擇實(shí)驗設(shè)計，列出包含的實(shí)驗；其二，選擇準(zhǔn)備生成的實(shí)驗，順序生成；其三，實(shí)驗生成實(shí)際上是準(zhǔn)備實(shí)驗所必須的各種資源；其四，實(shí)驗生成過程中，要對實(shí)驗的生成進(jìn)行監(jiān)控。

③城市交通計算實(shí)驗執(zhí)行器，選擇設(shè)計好的實(shí)驗，調(diào)用人工系統(tǒng)順序開始執(zhí)行系統(tǒng)，包含如下功能：

其一，選擇實(shí)驗設(shè)計，從實(shí)驗設(shè)計中選擇已經(jīng)生成的實(shí)驗開始執(zhí)行（可以按照順序執(zhí)行，每個實(shí)驗對應(yīng)一個人工系統(tǒng)）；其二，執(zhí)行實(shí)驗時，要求對實(shí)驗的執(zhí)行過程進(jìn)行監(jiān)控。

④城市交通計算實(shí)驗查看器，選擇實(shí)驗結(jié)果，可以查看實(shí)驗結(jié)果的avi動畫、簡單交通流信息、實(shí)驗報告等，包含如下功能：

其一，以列表形式列出要查看的實(shí)驗；其二，對于查看的實(shí)驗以動畫回放的形式查看；其三，對于查看的實(shí)驗以圖表的形式查看；其四，對于查看的實(shí)驗以輸出報告的形式查看；其五，支持一次性選擇一個實(shí)驗，打開窗口（非模態(tài)）播放動畫；其六，當(dāng)選擇一個實(shí)驗時，可以設(shè)置輸出哪些具體的路段；當(dāng)選擇多個實(shí)驗時，只能輸出所有的路段；其七，允許設(shè)置是否輸出實(shí)驗平均值。

4結(jié)語

本文以智能交通管控與服務(wù)方案評估及優(yōu)化問題為研究對象，基于ACP方法構(gòu)建智能交通管控方案評估及優(yōu)化平臺。針對該平臺組成部分之一的交通管控與服務(wù)方案計算實(shí)驗與評估系統(tǒng)，分別從計算實(shí)驗資源與設(shè)置和計算實(shí)驗運(yùn)行環(huán)境兩個方面，詳細(xì)描述了其功能設(shè)計。

參考文獻(xiàn)：

[1]張會，于泉，劉金廣，等.平行系統(tǒng)理論在交通工程中的應(yīng)用淺探[J].交通信息與安全，2009，（S1）

[2]王飛躍.關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)研究的計算理論與方法[J].中國基礎(chǔ)科學(xué)，2004，（5）.

田間實(shí)驗設(shè)計方案范文第2篇中圖分類號:TP919-34;TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

DesignandRealizationofSchemeDesignPlatformforFiringTestinShootingRange

XUWei-qiang,ZHUYuan-chang,DIYan-qiang

(OrdnanceEngineeringCollege,Shijiazhuang050003,China)

Abstract:Theactualdesigncourseofthefiringtestschemeinshootingrangeissimulated.2Dand3DdigitalenvironmentofshootingrangeisestablishedbasedonMapXandVirtools.Andatthesametime,datainteractionanddatasynchronizationarealsoachievedwithXML.consideringalltherequirementconditionsofengineeringapplication,asimulativenetworkplatformforthemeasurementandcontrolprojectdesignedindigitalshootingrangeisbuildbasedonXML.Theproposedschemeisflexibleandeffectiveinpracticalapplication.

Keywords:digitalshootingrange;modelingandsimulation;XML;MAPX;Virtools

0引言

靶場是軍事攻防性能評估的重要場所,是新武器試驗測量的綜合測試平臺,為各種高技術(shù)武器裝備提供先進(jìn)的測量手段,并加快高新武器的開發(fā)步伐。近幾年靶場組織完成的多項試驗表明,射擊試驗正在成為制約順利完成復(fù)雜武器系統(tǒng)試驗任務(wù)的瓶頸[1]。為適應(yīng)未來信息站和電子戰(zhàn)的需要,對于射擊試驗測控仿真平臺的研究已迫在眉睫。該平臺以某新型高炮武器系統(tǒng)的射擊試驗測試評估為背景,實(shí)現(xiàn)靶場測控方案設(shè)計的自動化、可視化和智能化。在未來信息化條件下,為靶場順利完成復(fù)雜武器系統(tǒng)射擊試驗測控任務(wù)提供了前提保證,并力爭在測控方案推演優(yōu)化技術(shù)上有所突破,進(jìn)而推廣到其他復(fù)雜武器系統(tǒng)。

1靶場射擊試驗測控仿真平臺的構(gòu)建

仿真平臺二維態(tài)勢顯示模塊的開發(fā)

平臺依托二維地圖,直觀地顯示相關(guān)設(shè)備、地形等具體布局。靶場二維地圖的建立經(jīng)過獲取航拍圖片,矢量化處理,獲取格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù),再利用格網(wǎng)DEM提取等高線。同時,對于地圖上的建筑、河流、道路、地形和地貌等進(jìn)行手動處理,采用數(shù)字地圖中常用的分層處理方式。在地理信息系統(tǒng)中,DEM最主要的3種表示模型是:規(guī)則格網(wǎng)模型、等高線模型和不規(guī)則三角網(wǎng)模型[2]。在靶場的射擊試驗測控仿真系統(tǒng)中,采用了等高線模型。

等高線模型表示高程,高程值的集合是已知的,每一條等高線對應(yīng)一個已知的高程值,這樣一系列等高線集合和它們的高程值一起就構(gòu)成了一種地面高程模型,如圖1所示。

圖1靶場數(shù)字地圖

平臺相關(guān)模塊之間的邏輯結(jié)構(gòu)

靶場高炮武器系統(tǒng)射擊試驗測控仿真平臺是一個基于XML的實(shí)時分布交互仿真系統(tǒng),由方案制定、參/被試品系統(tǒng)控制單元、二維態(tài)勢顯示、仿真管理、數(shù)據(jù)管理和關(guān)鍵參數(shù)計算等節(jié)點(diǎn)組成。

方案制定人員通過選定測控方案的任務(wù)類型,設(shè)置參試品(飛行目標(biāo))和被試品(高炮武器系統(tǒng))的初始狀態(tài),對參/被試品系統(tǒng)控制單元對選定的任務(wù)類型、系統(tǒng)的初始狀態(tài)進(jìn)行評估、數(shù)據(jù)傳輸和關(guān)鍵參數(shù)計算等操作,判斷測控方案制定的可行性。該系統(tǒng)為靶場高炮武器系統(tǒng)射擊試驗測控仿真、路徑規(guī)劃、關(guān)鍵參數(shù)認(rèn)證、方案優(yōu)化等研究提供了仿真環(huán)境。該系統(tǒng)靶場射擊試驗測控仿真及服務(wù)器的邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中,二維態(tài)勢顯示節(jié)點(diǎn)客觀、實(shí)時地表示出選定的試驗任務(wù)中的各種仿真實(shí)體的狀態(tài),供操作人員進(jìn)行仿真效果評估,并為方案的優(yōu)化工作提供數(shù)據(jù)支撐。

圖2靶場射擊試驗測控仿真平臺邏輯結(jié)構(gòu)

2組件式開發(fā)

靶場射擊試驗測控仿真系統(tǒng)的二維界面是利用VC和MapX組件混合開發(fā)的。作為靶場射擊試驗測控仿真系統(tǒng)的二維節(jié)點(diǎn),二維態(tài)勢顯示模塊實(shí)現(xiàn)的主要功能包括:數(shù)字地圖顯示、縮放、移動、地圖漫游;地圖信息顯示;參/被試品模型動態(tài)顯示;通視判斷;測距、測角、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換等工具模塊調(diào)用;二、三維數(shù)據(jù)傳輸、通信及同步顯示。另外,系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了圖層顯示控制、方案類型選擇、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)交互等功能。這些功能的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)有比較成熟的方法,在此不予討論。

3二/三維同步顯示的數(shù)據(jù)交互

在進(jìn)行方案演示過程中,需要將二維地圖上獲得的數(shù)據(jù)實(shí)時地傳輸給三維模塊,傳統(tǒng)RTI數(shù)據(jù)的傳輸量總體上小,對于數(shù)據(jù)量巨大,傳輸頻率小的數(shù)據(jù),如果使用RTI進(jìn)行傳輸會影響整個分布交互仿真系統(tǒng)的性能。

采用基于XML格式的數(shù)據(jù)交換能夠很好地解決此問題。XML(extensiblemarkuplanguage)具有可擴(kuò)展、自描述、代碼數(shù)據(jù)和表示分離等特點(diǎn),可以作為數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)格式[3]。XMLSchema時XML模式描述語言能夠定義XML文件的語法模式,具體包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)順序、以及數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系等。

在靶場方案演示和方案優(yōu)化的模擬仿真中,XML數(shù)據(jù)交換接口負(fù)責(zé)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有態(tài)勢數(shù)據(jù)、參/被試品初始狀態(tài)、參試品飛行狀態(tài)、被試品捕獲射擊狀態(tài)、測試設(shè)備測試數(shù)據(jù)、方案推演數(shù)據(jù)等。部分具體的交互數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3二、三維數(shù)據(jù)交互

依據(jù)這些數(shù)據(jù)的具體結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系,首先應(yīng)用XMLSchema定義XML數(shù)據(jù)文件的基本結(jié)構(gòu)(包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)存儲樹型結(jié)構(gòu),以及數(shù)據(jù)單元的順序和數(shù)量等),然后在此基礎(chǔ)上利用MSXMLSDK提供的文檔對象模型DOM的API接口實(shí)現(xiàn)從C數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)到XML文檔的數(shù)據(jù)編碼接口和從XML文檔到C數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)解析接口。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?同時還利用預(yù)先定義好的XMLSchema實(shí)現(xiàn)了對特定XML數(shù)據(jù)文件的校驗功能[4]。

4Virtools三維建模軟件

法國全球交互三維開發(fā)解決方案公司Virtools開發(fā)了Virtools系列產(chǎn)品,其三維引擎已經(jīng)成為微軟XBox認(rèn)可系統(tǒng),其特點(diǎn)是方便易用,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛[1]。它除了自身的3D/VR開發(fā)平臺VirtoolsDev以外,還集成了5個可選模塊,即網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器VirtoolsServer、物理屬性模塊PhysicsPack、人工智能模塊AIPack、Xbox開發(fā)模塊和沉浸式平臺VRPack。

VirtoolsDev是專門用來設(shè)計制作3D世界的軟件,其內(nèi)部集成了500多個行為模塊,其中的RunVSL模塊可運(yùn)行用戶自己添加的Virtools語言代碼,利用這些行為模塊可以相互搭配串聯(lián)設(shè)計出許多不同的互動效果。

VirtoolsDev可對二維對象、文字、三維對象及聲音、影片等進(jìn)行操作,其中的三維對象資源可由3DSMAX等3D軟件制作的三維對象模型或三維動畫通過安裝好的插件輸出文件以#.nmo格式導(dǎo)入。

本課題主要是應(yīng)用3DSMAX和Virtools工具,充分運(yùn)用Virtools開發(fā)工具的優(yōu)勢,對虛擬靶場環(huán)境及被試武器、參試目標(biāo)、測試設(shè)備等試驗相關(guān)要素的外觀模型和相關(guān)特征模型的建模技術(shù)進(jìn)行研究。

5結(jié)語

在此介紹了靶場射擊試驗測控方案設(shè)計的實(shí)現(xiàn)方法,建立了可實(shí)現(xiàn)二、三維同步傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)化方案設(shè)計平臺。二維操作界面實(shí)現(xiàn)了放大、縮小、漫游等各種功能操作,同時可以獲得需要的DEM數(shù)據(jù)文件,并采用XML語言進(jìn)行大數(shù)據(jù)量交互。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和GIS在靶場的更廣泛應(yīng)用,新測控方案的實(shí)現(xiàn)方法還需要進(jìn)一步研究與探索。

參考文獻(xiàn)

[1]張喜濤,姜昱明.可漫游的虛擬戰(zhàn)場環(huán)境建模與實(shí)現(xiàn)[J].計算機(jī)仿真,2006,23(10):189-193.

[2]湯國安,劉學(xué)軍,閭國年.數(shù)字高程模型及地學(xué)分析的原理與方法[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

[3]鐘大偉.空間信息服務(wù)模式及技術(shù)研究[D].北京:中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所,2007.

[4]李京,莊成三.用XML對數(shù)據(jù)庫查詢的方法[J].計算機(jī)應(yīng)用,2000,20(10):21-24.

[5]鄔倫.地理信息系統(tǒng):原理、方法和應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

[6]本滿春,任建武,陳剛.GIS設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

[7]蔡志浩,彭曉源.基于地理信息系統(tǒng)的虛擬戰(zhàn)場態(tài)勢顯示[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2003,15(7):983-985.

[8]YANGChao-Wei.Performance-improvingtechniquesinWeb-basedGIS[J].InternationalJournalofGeographicalInformationScience,2005,19(3):319-342.

[9]ISO.Industrialautomationsystemsandintegration:productdatarepresentationandexchange[M].Geneva:ISO,1994:3-16.

[10]JONESKH.Informationmanagementforalargemultidisciplinaryproject[J].AIAA,1992,4720:221-227.

[11]任佳,雷斌.虛擬試驗場技術(shù)在靶場試驗計劃驗證中的應(yīng)用[J].工業(yè)控制計算機(jī),2007,20(2):7-8.

[12]聶文兵.基于VEGA的虛擬戰(zhàn)場中雨雪特效模擬[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2009,32(10):48-50,57.

田間實(shí)驗設(shè)計方案范文第3篇制定計劃與設(shè)計實(shí)驗方案是從操作的角度把探究猜想與假設(shè)具體化、程序化。這個環(huán)節(jié)具有較強(qiáng)的創(chuàng)造性。并且直接影響著探究的結(jié)果。在具體設(shè)計實(shí)驗方案時。同學(xué)們要注意以下幾點(diǎn)：一是要明確實(shí)驗?zāi)康?，設(shè)計的方案要與猜想緊密相連。并且能夠驗證猜想是否正確。二是要選擇合適的研究方法。一般常用的方法有控制變量法、轉(zhuǎn)換法、現(xiàn)象或數(shù)據(jù)歸納法等。三是要根據(jù)需要列出實(shí)驗器材。設(shè)計實(shí)驗步驟和記錄表格等。

如設(shè)計實(shí)驗方案驗證猜想“蠟燭燃燒時外焰溫度是最高的”時?？稍O(shè)計為把一根火柴迅速平放在火焰中。約1s后取出?？茨囊徊糠肿钕缺粺埂Ｓ捎谑且桓鸩裱杆倨椒旁诨鹧嬷?s。實(shí)際上相當(dāng)于控制了材料和時間兩個變量，同時注意了語言的準(zhǔn)確表達(dá)，以此確定火焰溫度最高的地方。

例小王同學(xué)最喜愛的玩具是叔叔送給他的三個大小、形狀完全相同的凸透鏡，分別由玻璃、水晶、塑料制成?，F(xiàn)在小王想要探究凸透鏡的焦距與制作材料是否有關(guān)。請你幫他設(shè)計這次探究的全過程，完成如下工作：

（1）列出這次探究所用的器材。

（2）寫出探究的步驟。

（3）設(shè)計出實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄表格。

f4）寫出你在這次探究過程中運(yùn)用的一種主要的研究方法。

分析：該類題目一般要求同學(xué)們通過設(shè)計實(shí)驗方案來得出一定的結(jié)論。解這類題需明確要考查的知識，合理運(yùn)用器材，設(shè)計出探究的方案。由于題目中已經(jīng)告訴我們?nèi)齻€凸透鏡大小、形狀完全相同，只有材料不同。所以考慮使用控制變量法。實(shí)際上。我們只要測定三個凸透鏡的焦距就可以了。根據(jù)我們所學(xué)知識。測定焦距一般用平行光源法。同時。為了實(shí)驗便于操作，一定要事先設(shè)計好記錄實(shí)驗數(shù)據(jù)的表格。這樣做的好處是：一是可以明確在實(shí)驗中需要記錄哪些數(shù)據(jù)。避免設(shè)計方案中的缺陷。造成實(shí)驗結(jié)束后數(shù)據(jù)不全，沒辦法得出結(jié)論；二是便于對照表格中的數(shù)據(jù)。看能否驗證或推理出猜想和假設(shè)的結(jié)論。

參考答案：（1）探究器材：白紙、刻度尺、平行光源、三種透鏡。

（2）探究步驟：a.用平行光分別正對凸透鏡照射。測出它們的焦距。并做好記錄。

b.比較三種凸透鏡的焦距大小。

c.討論。若焦距不相同。則凸透鏡的焦距與制作材料有關(guān)；若相同，則與制作材料無關(guān)。

（3）實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄表格如表1。

（4）研究方法：控制變量法。

牛刀小試：

小月和小明看見一個橢圓形的金魚缸里一條金魚正在歡快地游動。他們走近并用手拍了一下金魚缸。金魚馬上被嚇跑了。小月認(rèn)為是拍魚缸的聲音把金魚嚇跑的。小明認(rèn)為是金魚看到人的手勢被嚇跑的。你認(rèn)為金魚被嚇跑的原因是什么？請說出你的觀點(diǎn)并設(shè)計實(shí)驗方案證明你的觀點(diǎn)。

參考答案：猜想：金魚是被拍魚缸的聲音嚇跑的。

田間實(shí)驗設(shè)計方案范文第4篇化學(xué)是初三新開設(shè)的一門學(xué)科，書本中有許多實(shí)驗，學(xué)生都比較感興趣，在人教版的初中化學(xué)書上，實(shí)驗貫穿了整個知識體系，化學(xué)實(shí)驗題是組成中考化學(xué)試卷必不可少的重要一部分，2016年南通市中考化學(xué)試卷中探究實(shí)驗題占了，可見其地位的重要性。探究實(shí)驗題有如下特點(diǎn)：素材比較豐富，不局限書本知識，涉及面廣;試題具有開放性，標(biāo)準(zhǔn)不同，答案不同，合理即可;思維具有發(fā)散性，根據(jù)材料，拓展遷移，發(fā)散思維。所以，我們好多學(xué)生最怕解答實(shí)驗探究題，感覺題目文字多，內(nèi)容難，參不透題意，往往一知半解，然后匆匆下筆，結(jié)果失分多多。實(shí)際上，該類題型一般來說是在學(xué)生已有知識和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上設(shè)計的，只要我們有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識，能對書本知識作一個拓展延伸，掌握科學(xué)探究的一般思路，這類題型就會迎刃而解。

一、實(shí)驗方案設(shè)計的一般思路

明確實(shí)驗?zāi)康摹鶕?jù)反應(yīng)原理選擇藥品、儀器——設(shè)計實(shí)驗操作步驟——觀察、記錄、分析實(shí)驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)——實(shí)驗結(jié)論——反思評價改進(jìn)。

二、實(shí)驗方案評價的主要原則

1.科學(xué)性：實(shí)驗的探究方法及原理一定是合理的、科學(xué)的。

2.安全性：實(shí)驗過程中一定要保證安全，避免接觸有毒、有害物質(zhì)。

3.環(huán)保性：必須經(jīng)過處理，有毒的物質(zhì)變成無害物質(zhì)才排放。

4.簡單性：實(shí)驗過程一定要簡單、好操作，而且實(shí)驗的效果要明顯，一目了然。

5.經(jīng)濟(jì)性：原料用料少，而且要廉價經(jīng)濟(jì)上合理。

三、實(shí)驗探究題的主要題型

1.制備型實(shí)驗方案的設(shè)計與評價

例1.隨著科技的發(fā)展，潛水艇的作用越來越重要，為了保證能夠長時間的潛航，在潛水艇里需要有供給人們呼吸的氧氣的裝置，下面有以下幾種制取氧氣的方法：①用高錳酸鉀分解產(chǎn)生氧氣;②分離液態(tài)空氣;③用雙氧水常溫分解制氧氣;④在常溫下用過氧化鈉固體與二氧化碳反應(yīng)生成氧氣和碳酸鈉。(1)寫出涉及到的所有反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______(2)你認(rèn)為在四個方法中哪個最合適(填序號)_______;與其它三種方法比較，這種方法的兩條優(yōu)點(diǎn)是_______。

分析第四個發(fā)現(xiàn)，用過氧化鈉制氧氣反應(yīng)也不需加熱，也安全，特別是反應(yīng)物中有二氧化碳，而潛水艇是一個密閉的空間，此方法的妙處在于還能實(shí)現(xiàn)在這樣一個密閉空間內(nèi)的二氧化碳與氧氣的循環(huán)，綜上所述，最恰當(dāng)?shù)姆椒ㄊ堑谒姆N。

總結(jié)：解答制備型實(shí)驗探究題時，首先應(yīng)明確實(shí)驗的目的——知道實(shí)驗原理(會寫化學(xué)反應(yīng)的方程式)——選擇最佳實(shí)驗的方法(從探究實(shí)驗的原則入手)——準(zhǔn)備實(shí)驗原料——設(shè)計實(shí)驗步驟——確定實(shí)驗方案——制得所需的物質(zhì)。

2.性質(zhì)型實(shí)驗方案的設(shè)計與評價

例1.現(xiàn)有A、B、C、D、E五種物質(zhì)，A是人類在生活年產(chǎn)量最高的一種金屬單質(zhì)，A是一種銀白色的金屬;B是氣體，能幫助可燃物燃燒，A在B中劇烈燃燒，火星四射，生成一種黑色固體C;D的濃溶液有強(qiáng)烈的腐蝕性，A與D的稀溶液反應(yīng)得到的產(chǎn)物中有氫氣，D與E能發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，反應(yīng)后溶液中含鉀離子和硫酸根離子兩種離子。

請你從所給的信息中可作出的猜想或結(jié)論是_______。先找關(guān)鍵詞，結(jié)合我們已有的知識和經(jīng)驗。題眼就是問題的解決的入手處，但找到題眼，并不等于問題已全部解決，它僅僅給問題的解決提供了方向，要解決全部的問題，還必須根據(jù)題眼所提供的方向，結(jié)合題意和一些化學(xué)原理，進(jìn)行推理、聯(lián)想或假設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)各個擊破，順利解題。所以我們還必須進(jìn)行信息的篩選。

總結(jié)：對于性質(zhì)型的探究實(shí)驗，結(jié)合已有的知識和實(shí)踐經(jīng)驗——挖掘出題目信息——猜測該物質(zhì)可能的性質(zhì)——設(shè)計具體的實(shí)驗來探究驗證——選擇合適的試劑——選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗儀器、連成裝置——通過實(shí)驗得出結(jié)論。

3.綜合型實(shí)驗方案的設(shè)計與評價

綜合型實(shí)驗探究對學(xué)生的要求最高，學(xué)生要熟悉所有的知識點(diǎn)，能將所學(xué)的知識貫穿起來，靈活運(yùn)用。同時還要求學(xué)生有拓展性的思維，分散性的思維，能根據(jù)題目提供的未學(xué)過的知識，解答一些題目。

例1.下列有關(guān)化學(xué)實(shí)驗的“目的操作現(xiàn)象結(jié)論”的描述都正確的是()

總結(jié)：此類綜合性實(shí)驗方案的設(shè)計與評價要綜合考慮物質(zhì)的性質(zhì)、用途、制法提純、檢驗等知識——設(shè)計實(shí)驗方案——選擇試劑、儀器裝置——實(shí)施實(shí)驗——得出結(jié)論。

學(xué)生只要掌握了探究實(shí)驗方案和設(shè)計的主要原則，實(shí)驗設(shè)計的一般思路，掌握上述幾種類型的探究方法，那么就能輕松的解答實(shí)驗探究的題型，在中考中取得好成績。

田間實(shí)驗設(shè)計方案范文第5篇一、實(shí)驗方案的設(shè)計

實(shí)驗設(shè)計題是指為了達(dá)到一定的實(shí)驗?zāi)康亩C合運(yùn)用元素化合物知識和實(shí)驗基本操作所進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗的設(shè)計.常見考查方式：由題目提出實(shí)驗?zāi)繕?biāo)，由自己設(shè)計實(shí)驗步驟，選擇實(shí)驗用品，設(shè)計實(shí)驗裝置，記錄實(shí)驗現(xiàn)象，分析實(shí)驗結(jié)果，得出正確結(jié)論，從而解決題目提出的問題，屬于實(shí)踐性、綜合性很強(qiáng)的題目.解答實(shí)驗設(shè)計題的基本思路為：

(1)仔細(xì)審題，明確實(shí)驗?zāi)康?，設(shè)計合理的實(shí)驗方案.

(2)根據(jù)實(shí)驗?zāi)康?，選擇反應(yīng)物和裝置，設(shè)計實(shí)驗