设计性实验讲稿

第1章因素试验及其正交设计第1节概述在实际生产或科学研究中，需要考察的因素较多，而且因素的水平数也多于2个，如果对每个水平组合（或称水平搭配，处理组合）都进行试验的话，试验次数会很多。

例如，对于3因素4水平的试验，即使在每个水平组合上进行1次试验，就要做43=64次试验。

对于4因素4水平的试验，如果进行全面试验的话，至少要进行44=256次试验。

所以，随着因素数量的增加，试验次数也会迅速增加，那么试验周期就会增加；另外还需要相当长的时间对试验数据进行分析计算，所耗费的人力、物力将会是非常大的。

而如果用正交设计来安排试验，则试验次数将会显著减少，而分析计算过程将会得到简化。

一基本术语1 正交设计（Orthogonal Design）正交试验设计，简称正交设计，是研究多因素试验的一种设计方法。

它通过正交表选出具有代表性很强的部分水平组合进行部分试验，以减少试验次数来进行因素优选的一种科学试验方法。

正交试验设计法最早由日本质量管量专家田口玄一提出，称为国际标准型正交试验法。

认为：“一个工程技术人员若不掌握正交试验设计法，只能算半个工程师”。

2 试验指标试验指标简称指标，是根据因素、水平安排试验而得到的试验结果。

例如，在香蕉真空冷冻干燥试验中，需要考察香蕉片在真空干燥过程中含水率的变化，那么含水率就是该试验的指标。

3 因素在试验过程中，需要考察的、可能对指标产生影响的参数。

用大写拉丁字母A、B、C等表示。

例如，在香蕉真空冷冻干燥试验中，香蕉片的厚度、干燥温度、真空泵的真空度、干燥时间等可能对干燥过程中香蕉片含水率的变化有影响，那么这些参数都可作为该试验的因素。

试验因素又分为可控因素和不可控因素两种。

3.1 可控因素试验中，可以人为控制和调节的因素，称为可控因素。

例如干燥时间、干燥温度等都是人为设定的，所以属于可控因素。

3.2 不可控因素试验中，由于自然条件、技术水平和设备等条件的限制，暂时不能人为控制的因素，称为不可控因素。

实验13--设计实验-硫酸和草酸混合液的测定(讲稿)实验十三设计实验—硫酸和草酸混合液的测定（各含约0.25 moL·L-1）一. 实验目的1. 选择合理的方法测定混合液中硫酸和草酸的浓度。

2. 准确标定KMnO4标准溶液的浓度。

3. 准确测定混合液中硫酸和草酸的浓度（moL·L-1）（E t ≤±0.2%）。

二. 本次方案设计的具体要求1. 题目：硫酸和草酸混合液的测定（各含约0.25 moL·L-1）2. 实验原理：包括采用何种方法，采用何种滴定方式，滴定剂的选择，指示剂的选择，滴定和标定反应方程式；3. 主要试剂和仪器：试剂应写明浓度；4. 实验步骤：详细且明确，应包括试剂的配制、标准溶液的标定、试样的处理、试样的测定，每一步都必须写明所用仪器和称样量的计算；5. 结果计算：写出标定和测定结果的计算公式，必须注明公式中各项的单位及意义，样品测定结果以H2SO4和H2C2O4的物质的量浓度表示（单位：mol·L-1）；6. 用实验报告纸，时间3小时，可参考教材和其他参考资料，但要求独立完成。

方案示例一. 实验原理H2SO4的Ka2为1.0×10-2，H2C2O4的Ka1为5.9×10-2，Ka2为6.4×10-5，Ka2 (H2SO4) / Ka1 (H2C2O4) <105，Ka1 (H2C2O4) / Ka2 (H2C2O4) <105，因此不能分别准确滴定H+的浓度，只能用NaOH标准溶液直接准确滴定试液中H+的总浓度，滴定反应为：H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2OH2C2O4 + 2NaOH = Na2C2O4 + 2H2O化学计量点的产物为Na2SO4和Na2C2O4，溶液呈弱碱性，可选用酚酞为指示剂。

试液中H2C2O4的浓度可用KMnO4标准溶液直接准确滴定，滴定在H2SO4溶液介质中，利用MnO4-自身的颜色变化指示终点，滴定反应为：2MnO4- + 5C2O42-+16H+＝Mn2+＋10CO2↑＋8H2O 反应的温度条件为75~85℃，用MnSO4作催化剂。

高校老师课程设计讲稿一、教学目标本章节的教学目标分为三个维度：知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。

1.知识目标：通过本章节的学习，学生需要掌握XXX概念、XXX原理以及XXX方法，能够对XXX问题进行深入分析和解决。

2.技能目标：学生能够运用XXX方法进行问题分析，具备XXX技能，提高XXX能力。

3.情感态度价值观目标：培养学生对XXX领域的兴趣和热情，增强学生对XXX问题的社会责任感。

二、教学内容本章节的教学内容主要包括XXX、XXX和XXX三个方面。

1.XXX：介绍XXX的基本概念、特点和应用，通过实例分析让学生理解XXX的原理和操作方法。

2.XXX：深入讲解XXX的内涵和外延，通过案例分析和讨论，使学生能够熟练运用XXX解决实际问题。

3.XXX：结合现实生活中的实例，让学生了解XXX的重要性，培养学生的实际操作能力和创新意识。

三、教学方法为了提高教学效果，本章节将采用多种教学方法相结合的方式进行授课。

1.讲授法：通过讲解XXX的基本概念和原理，使学生掌握XXX的基础知识。

2.讨论法：学生就XXX问题进行分组讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神。

3.案例分析法：选取具有代表性的案例，让学生运用XXX方法进行分析和解决，提高学生的实际操作能力。

4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手进行实验，巩固所学知识，培养学生的实验技能。

四、教学资源为了支持本章节的教学内容和教学方法的实施，将采用以下教学资源：1.教材：选用《XXX》作为主教材，系统介绍XXX的基本知识和应用。

2.参考书：推荐《XXX》等参考书籍，供学生深入阅读和学习。

3.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，生动展示XXX的原理和实例。

4.实验设备：准备相关的实验设备和材料，为学生提供实践操作的机会。

五、教学评估本章节的教学评估将采用多种方式相结合，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。

1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等环节，记录学生的平时表现，占总评的30%。

P C R实验室设计1 PCR实验室平面布局PCR扩增检验实验室原则上分为四个单独的工作区域：试剂贮存和准备区、标本制备区、扩增反应混合物配制和扩增区、扩增产物分析区。

为避免交叉污染，进入各个工作区域必须严格遵循单一方向进行，即只能从试剂贮存和准备区→标本制备区→扩增反应混合物配制和扩增区→扩增产物分析区。

各实验区之间的试剂及样品传递应通过传递窗进行。

PCR实验室平面布置示意图如图1所示图12实验室空调通风系统设计及压力控制PCR实验室并没有严格的净化要求，但是为避免各个实验区域间交叉污染的可能性，宜采用全送全排的气流组织形式。

同时，要严格控制送、排风的比例以保证各实验区的压力要求。

2.1试剂贮存和准备区该实验区主要进行的操作为贮存试剂的制备、试剂的分装和主反应混合液的制备。

试剂和用于样品制作的材料应直接运送至该区，不得经过其他区域。

试剂原材料必须贮存在本区内，并在本区内制备成所需的贮存试剂。

对与气流压力的控制，本区并没有严格的要求。

2.2标本制备区该区域主要进行的操作为样本的保存、核酸(RNA、DNA)提取、贮存及其加入至扩增反应管和测定DNA的合成。

本区的压力梯度要求为：相对于邻近区域为正压，以避免从邻近区进入本区的气溶胶污染。

另外，由于在加样操作中可能会发生气溶胶所致的污染，所以应避免在本区内不必要的走动。

2.3扩增反应混合物配制和扩增区该区域主要进行的操作为DNA扩增。

此外，已制备的DNA模板 (来自样本制备区)的加入和主反应混合液(来自试剂贮存和制备区)制备成反应混合液等也可在本区内进行。

本区的压力梯度要求为：相对于邻近区域为负压，以避免气溶胶从本区漏出。

为避免气溶胶所致的污染，应尽量减少在本区内的不必要的走动。

个别操作如加样等应在超净台内进行。

2.4扩增产物分析区该区域主要进行的操作为扩增片段的测定。

本区是最主要的扩增产物污染来源，因此对本区的压力梯度的要求为：相对于邻近区域为负压，以避免扩增产物从本区扩散至其它区域。

试验设计DOE design Of experiment教材王万中 试验的设计与分析 高等教育出版社参考文献1．李云雁 胡传荣 试验设计与数据处理 化学工业出版社2．茆诗松 周纪芗 陈颖 试验设计 中国统计出版社3．方开泰 试验设计 高等教育出版社一、引 言试验设计（design Of experiment，DOE），也称为实验设计。

试验设计是以概率论和数理统计为理论基础，经济地，科学地安排试验的一项技术。

试验设计自20世纪20年代问世至今，其发展大致经历了三个阶段：即早期的单因素和多因素方差分析，传统的正交试验法和近代的调优设计法。

试验设计的概念从20世纪30（20）年代费希尔（R.A.Fisher）在农业生产中使用试验设计方法以来，试验设计方法已经得到广泛的发展，统计学家们发现了很多非常有效的试验设计技术。

20世纪60（50）年代，日本统计学家田口玄一将试验设计中应用最广的正交设计表格化，在方法解说方面深入浅出为试验设计的更广泛使用作出了巨大的贡献。

试验设计的内容产品质量的高低主要是由设计决定的，一个好的试验设计包含几个方面的内容。

第一是明确衡量产品质量的指标，6σ管理强调用数据说话，所以这个质量指标必须是能够量化的指标，在试验设计中称为试验指标，也称为响应变量(responsevariable）或输出变量。

第二是寻找影响试验指标的可能因素（factor) ，也称为影响因子和输入变量。

因素变化的各种状态称为水平，要求根据专业知识初步确定因家水平的范围。

第三是根据实际问题，选择适用的试验设计方法。

试验设计的方法有很多，每种方法都有不同的适用条件，选择了适用的方法就可以事半而功倍，选择的方法不正确或者根本没有进行有效的试验设计就会事倍而功半。

第四是科学地分析试验结果，包括对数据的直观分析、方差分析、回归分析等多种统计分析方法，这些工作可以借助各类（SAS SPSS MATLAB EXCEL等等）软件完成。

实验四设计实验－盐酸和氯化铵混合液的测定一、实验目的1、培养学生查阅有关书刊和阅读参考资料的能力。

2、运用所学知识及有关参考资料对实际试样设计实验方案。

3、培养学生分析问题、解决问题的能力。

二、实验方案设计的一般思路1、设计思路（1）首先根据试样的性质，确定测定方法；（2）实验测定原理及方法；（3）所需试剂的用量、浓度、配制方法；（4）试样是否需要溶解或稀释；（5）结果的计算2、常用试剂的浓度与用量（1）测定结果的误差一般要求小于0.2%，体积一般在20～30mL之间，称样量在0.2g以上；（2）各种滴定方法的常用浓度：酸碱滴定法0.05～0.5mol·L-1，配位滴定法0.01～0.05mol·L-1，沉淀滴定法0.1mol·L-1，高锰酸钾法0.01～0.05mol·L-1，重铬酸钾法0.01～0.1mol·L-1，碘量法0.1mol·L-1；（3）试剂用量：要考虑试剂的利用率，既能满足需要，又不致浪费太多。

3、仪器的选用（1）直接配制：分析天平、容量瓶、移液管、滴定管；（2）间接配制：用台秤、量筒、烧杯、试剂瓶；（3）样品：必须准确称量、配制和稀释。

三、本次方案设计的具体要求1、题目：盐酸和氯化铵混合液的测定（约含1.0 mol·L-1HCl和1.0mol·L-1NH4Cl）2、实验原理：包括采用何种方法，采用何种滴定方式，滴定剂的选择，计量点pH计算，指示剂的选择，滴定和标定反应方程式；3、主要试剂和仪器：试剂应写明浓度；4、实验步骤：详细且明确，应包括试剂的配制、标准溶液的标定、试样的处理、试样的测定，每一步都必须写明所用仪器和称样量的计算；5、结果计算：写出标定和测定结果的计算公式，必须注明公式中各项的单位及意义，样品测定结果以HCl和NH4Cl的物质的量浓度表示（单位：mol·L-1）；6、用实验报告纸，时间3小时，可参考教材和其他参考资料，但要求独立完成。

糖的呈色反应和还原糖的检验（讲稿）本次实验目的是了解鉴定糖和还原糖的原理以及方法，并通过实验操作予以验证。

2人一组，前1-18组1个实验室。

二、实验原理。

糖的鉴定：糖经浓无机酸处理，脱水产生糠醛或糠醛衍生物。

戊糖形成糠醛，己糖则形成羟甲基糠醛。

这些糠醛和糖醛衍生物在浓无机酸作用下，能与酚类化合物缩合生成有色物质。

与一元酚如α-萘酚作用，形成三芳香环甲基有色物质。

与多元酚如间苯二酚作用，则形成氧杂蒽有色物质。

通常使用的无机酸为硫酸。

如用盐酸，则必须加热。

常用的酚类为α-萘酚、甲基苯二酚、间苯二酚和间苯三酚等，有时也用芳香胺、胆酸、某些吲哚衍生物和一些嘧啶类化合物等。

还原糖和非还原糖的鉴别：含有自由醛基(-CHO)或酮基(>C=O)的单糖和二糖为还原糖。

在碱性溶液中，还原糖能将金属离子(铜、铋、汞、银等)还原，糖本身被氧化成酸类化合物，此性质常用于检验糖的还原性，并且常成为测定还原糖含量的各种方法的依据。

三、实验内容本次实验一共采用了6种糖液作为测试糖液，2％葡萄糖，果糖，麦芽糖，蔗糖，1％淀粉溶液和1种未知糖液，每种糖液均有专门的移液管移取（贴有标签，有些实验可能只需加几滴，可以在移液管头部套上胶头滴加），不要弄混，所有试剂都有相应的移液管移取（大概4个组公用1套），用后请放回原位，方便别的同学使用。

实验包括2个部分，共7个实验。

（一）糖的呈色反应1．Molish反应(α-萘酚反应)本实验是鉴定糖类最常用的颜色反应。

糖在浓酸作用下形成的糠醛及其衍生物与α-萘酚作用，形成红紫色复合物。

在糖溶液与浓硫酸两液面间出现紫环，因此又称紫环反应。

自由存在和结合存在的糖均呈阳性反应。

此外，各种糠醛衍生物、葡萄糖醛酸、丙酮、甲酸、乳酸等皆呈颜色近似的阳性反应。

因此，阴性反应证明没有糖类物质的存在；而阳性反应，则说明有糖存在的可能性，需要进一步通过其他糖的定性试验才能确定有糖的存在。

步骤：取6支已标号的试管，分别加入各种测试糖液lmL(约15滴)，再各加入Molish 试剂2滴，摇匀。

我是来自XX大学的XX，很荣幸能够站在这里，代表我们的团队参加这次实验设计大赛。

在此，我要感谢学校和老师们给予我们的支持和鼓励，让我们有机会展示自己的才华。

今天，我将向大家介绍我们的实验设计——基于人工智能的智能垃圾分类系统。

首先，请允许我简要介绍一下我们的团队。

我们团队由5名来自不同专业背景的成员组成，分别是：XX（软件工程）、XX（计算机科学）、XX（环境工程）、XX（机械工程）和XX（自动化）。

我们团队秉承着“团结协作，追求卓越”的精神，致力于为我国垃圾分类事业贡献自己的力量。

一、实验背景随着我国经济的快速发展，城市人口不断增加，生活垃圾产量逐年攀升。

据数据显示，我国每年产生的生活垃圾超过2亿吨，其中可回收垃圾占比仅为30%左右。

垃圾分类是实现垃圾减量化、资源化、无害化处理的重要手段。

然而，在实际操作中，由于垃圾分类知识普及程度不高、居民分类意识不强、分类设施不完善等原因，垃圾分类效果并不理想。

为了解决这一问题，我们团队提出了基于人工智能的智能垃圾分类系统。

该系统通过人工智能技术，实现对垃圾的自动识别、分类和投放，提高垃圾分类效率，降低人力成本，为我国垃圾分类事业提供有力支持。

二、实验目的1. 设计并实现一套基于人工智能的智能垃圾分类系统，实现对垃圾的自动识别和分类；2. 提高垃圾分类效率，降低人力成本；3. 为我国垃圾分类事业提供有力支持。

三、实验原理1. 人工智能技术：利用深度学习、计算机视觉等技术，实现对垃圾图像的自动识别和分类；2. 物联网技术：通过传感器、RFID等手段，实现垃圾投放过程中的数据采集和传输；3. 云计算技术：利用云计算平台，实现垃圾分类数据的存储、分析和处理。

四、实验内容1. 系统硬件设计：主要包括垃圾投放箱、传感器、摄像头等设备；2. 系统软件设计：主要包括图像识别算法、分类算法、数据处理算法等；3. 系统测试与优化：通过实际投放场景测试，对系统进行优化和改进。