开放性试验
开放性试验示例
开放性实验参与实验对象：三年级以上自动控制专业有能力的学生实验项目：倒立摆控制系统设计与探讨磁悬浮控制系统设计与应用学生自带感兴趣的控制类小设计现展示05级兴趣小组学生利用固高产的GIP-200二级倒立摆装置来设计一级倒立摆的研讨过程。
由于他们是三年级上进的实验室，还没有学过现代控制理论，所以，他们选择的设计方案是：1）先用单闭环对倒立摆进行控制。
2）用单摆角度和滑块位置两个闭环反馈，使单摆稳定直立。
下图是固高产的两级倒立摆系统内容归纳如下一、建立倒立摆的数学模型：倒立摆与小车位置的传递函数是22()0.02725()0.01021250.26705s s X s s θ=-倒立摆是靠水平方向加速度控制的，所以2()0.02725()0.01021250.26705s a s s θ=-二、只有单环时采用PID 校正仿真框图为反复调节PID 参数后，得到可以接受的数据，取Kp=70；Kd=10倒立摆是可以立起来的，但水平方向不能定下来，总是慢慢朝一个方向移动用示波器测得的倒立摆位置和角度输出曲线：结论：单环控制系统的设计与实现是简单的，但性能不理想。
三、用位置和角度双闭环控制右下部分是角度和位置的数据实时的输送到虚拟环境进行同步显示外环调节器设计的比较困难（批注：内环设计不合理造成），所以在原来校正的基础上又加了零极点校正。
见上述设计框图。
仿真根轨迹图如下：控制曲线如下：教师评价：倒立摆是立起来了，由于两环的设计的不太精细（学生还没有学到运动控制部分），抗干扰能力等要比固高设计的控制系统差不少。
在系统建模、系统仿真、频率法设计、根轨迹仿真设计、Simulink实时控制做了不少工作，对于三上的学生已经是很大的收获和进步。
望自动控制原理全部学完后，再尝试用其他算法来设计控制规律。
开放性实验简介
开放性实验简介一、开设背景土木系交通土建实验中心于2008—2009学年第一学期在我校首先开设了工科专业开放性实验，开设开放性实验教学主要取决于两个因素：一是由于课程大纲规定的实验，均由教师统一规定内容、统一实验要求、统一实验时间，在有限的实验课时和统一的实验时间管理中，学生没有机会进一步接近实验室，难以满足学生探索性、创新性的要求，在培养学生的动手能力和创新能力上没有重视学生的能力差异，缺乏个性能力培养。
二是近几年随着地方与中央共建实验室及山东省重点实验室的建立，实验室的规模与能力有了一个较大的提升，设备投资大，人才资源丰富，本科教学与科研能力逐步提高，具备了开设开放性实验的条件。
二、开放性实验的培养目标通过开放实验室和开放实验的方式，采用多种形式的开放式教学手段，给学生选择实验的主动权和选择权，达到尊重学生的个性发展，有效调动学生的实验积极性，科学培养学生的实验意识和参与科研的意识，培养学生实验能力、设计能力和创新能力的目标。
三、开放性实验现状开设开放性实验项目首先有学校严格的实验室开放项目审批制度，并提供一定的资金保障。
在此条件下，实验中心于2008—2009学年第一学期开设了四项开放性实验，第二学期开设了五项开放性实验。
开放模式主要有三种：综合性、研究创新性和设计性实验。
开放式实验来源主要有：实验室自拟和科研项目两种类型。
所选内容主要为常规实验教学内容以外，大型土木工程又必需的工程实验项目，需要使用大型或精密实验设备，内容新颖、实用，且与工程实际试验设计、科技对外服务项目和科学研究密切相关。
通过已完成的开放性实验和现阶段正在进行的开放性实验教学可以看出，学生选上实验的积极性很高，主动完成实验的能力也有了很大提高。
具体收效表现在以下五个方面：1. 综合性实验、设计性实验，是一小组学生通过教师提出要求，查阅参考资料，设计实验方案，在教师的指导下自己完成实验，得出实验结果，完成实验报告，通过教师审阅报告与面批交流，给学生做出评价。
什么叫开放性实验设计理念
什么叫开放性实验设计理念
开放性实验设计理念。
开放性实验设计是指在科学研究中，研究者在设计实验时允许外部因素的影响
和干预，以期获得更加真实和客观的研究结果。
这一理念强调了实验的透明性和公正性，使得研究者能够更好地理解和解释研究结果，同时也增强了研究的可重复性和可验证性。
在传统的实验设计中，研究者往往会尽量控制实验条件，排除外部因素的干扰，以确保实验结果的准确性和可靠性。
然而，这种封闭式的实验设计往往忽视了真实世界中复杂的相互影响和干扰，导致研究结果与实际情况存在一定的偏差。
因此，开放性实验设计理念的提出，为科学研究带来了新的思路和方法。
开放性实验设计强调了研究者与外部环境的互动和共生关系，认为外部因素的
干预和影响是不可避免的，而且也是有益的。
研究者应该充分意识到这一点，并在实验设计中充分考虑和容忍外部因素的存在，以期获得更加真实和客观的研究结果。
这种开放性的实验设计不仅能够增强研究的可信度和可靠性，还能够更好地反映真实世界的复杂性和多样性。
在开放性实验设计中，研究者需要更加注重实验的透明性和公正性。
他们应该
充分披露实验设计和操作过程，以及实验结果的获取和分析方法，让其他研究者能够理解和验证实验结果。
这种开放的实验设计不仅能够增强研究的可重复性和可验证性，还能够促进科学研究的合作和交流，推动科学知识的共享和发展。
总之，开放性实验设计理念的提出为科学研究带来了新的思路和方法，强调了
实验的透明性和公正性，使得研究者能够更好地理解和解释研究结果，同时也增强了研究的可重复性和可验证性。
这一理念的倡导和实践将有助于推动科学研究的发展，促进科学知识的共享和进步。
开放性实验报告
开放性实验报告实验名称:机构创新组合与设计开放性实验院系:机械与材料工程学院专业：机械与材料工程学院班级学号：学生姓名：指导老师：起止时间：201４．12.2-２０1４.１2.１9２０14年１2 月１６日机构组合创新设一、实验目的与要求1.目的1）加深学生对机构组成理论的认识，熟悉杆组概念，为机构创新设计奠定良好的基础。
2）利用若干不同的杆组,拼接各种不同的平面机构,以培养学生机构运动创新设计意识及综合设计的能力。
3）训练学生的工程实践动手能力。
2.要求1）根据所拆杆组，按不同顺序排列杆组,分析可能组合的机构运动方案有哪些，并能用运动简图表示出来。
2）通过实验,了解位移、速度、加速度的测定方法；转速及回转不匀率的测定方法3）通过比较理论运动曲线与实测运动曲线的差异，并分析起原因，增加对运动速度特别是加速度的感性认识。
二、实验仪器与设备一组机构系统创新组合模型(包括４个架)基本配置所含组件如下:1.接头接头分单接头和组合接头两种：单接头有5种形式，组合接头有4种形式。
（1）单接头J１螺纹分左旋和右旋两种。
方头的侧面上,为12×1２方通孔。
(2）单接头J2螺纹分左旋和右旋两种。
方头的侧面上，为φ12圆通孔。
（3）单接头Ｊ3螺纹全部为右旋,方头的侧面上为１2×１2方通孔，且螺杆端有一段φ12的过渡杆,根据长度的不同分为６种，即:从短至长适应一到六层的分层需要,便于不同层次联接选择。
(4）单接头Ｊ4为Ｌ形状,两垂直面上,一面为方通孔，另一面为圆通孔。
(5)单接头Ｊ5有一方孔，其两垂直右旋螺杆上有一端带有φ１2圆柱，根据圆柱长度不同分为6种,即:从短至长适应一到六层的分层需要,便于不同层次联接选择。
（6）组合接头J1/J７有两种,J1与J7之间可相对旋转。
两种组合接头组合形状一样,但其中一种为一右旋和一左旋螺纹，另一种为两左旋螺纹。
(7）组合接头J６/J４,J6与J４之间可相对旋转。
开放性实验血细胞比容测定（温氏法）（多媒体）
开放性实验血细胞比容测定（温氏法）（多媒体）【要求】了解血细胞比容测定的原理及方法，掌握血细胞比容参考值及其临床意义。
【原理】抗凝全血经离心沉淀后，可测出下沉的血细胞在全血中所占体积的百分比，即血细胞比容。
【试剂】EDTA-K2或双草酸盐抗凝剂。
1.5ml注射器、试管。
2.毛细滴管长约12cm，口径不大于2mm。
3.温氏（Wintrobe）管上以1mm为间隔，刻有0～100mm的刻度（图1-5）。
【操作】1.试管内加入抗凝剂，每管内加EDTA-K2或双草酸盐溶液0.5ml，烤干备用。
2.静脉采血2ml，立即注入抗凝管中，混匀。
3.用细长的毛细滴管取摇匀的抗凝血，从温氏管底部徐徐注入血液，随血液平面上升而渐渐向上抽提毛细滴管，直到血液至“100”刻度处，切勿产生气泡。
4.将注入血液的温氏管置水平离心机中，以相对离心力2264g（即有效半径22.5cm），即300rpm速度离心30min，读取红细胞层高度，然后再离心10min至红细胞不再下降为止，离心后血液分为5层，从上至下依次是：血浆层；白色乳糜层（主要为血小板）；灰红色层（主要为白细胞和有核细胞）；暗红色层（主要为被血细胞代谢还原的还原血红蛋白）；鲜红色层（为含习红细胞）。
5.读取以暗红色红细胞层为准的红细胞柱高的毫米数，乘以0.01报告（或以百分比报告）。
【注意事项】1.所有器材必须清洁干燥，以防溶血。
2.抗凝剂与血液要充分混合，防止部分血液发生凝固，出现小凝块。
3.离心力大小直接影响结果，本试验一定要在达2264g的条件下进行离心。
4.采血后应尽快试验，最好不超过3h。
【参考值】男性 0.42～0.49(42%～49%)女性 0.37～0.48(37%～48%)【临床意义】1.血细胞比容减少见于各种贫血。
2.血细胞比容增多见于，①呼种原因所致的血液浓缩，如大量呕吐、腹泻、失水、大面积烧伤等；②真性红细胞增多症有时血细胞比容可高达0.80左右；③继发性红细胞增多症，如新生儿、高原居民及慢性心肺疾患。
开放性试验
开放性实验实验大纲实验项目性质：操作性实验计划学时：24一．实验目的与任务零件测绘与零件造型，是机械设计制造及其自动化专业学生必修掌握的两大基本技能，随着国外技术的引进、国内产品微创新技术的发展，对学生的零件测绘能力、三维零件造型能力提出了更高的需求。
通过本实践环节的训练，将进一步强化学生“独立应用常用工、量具对典型零件进行准确、高效地测量”，“应用AUTOCAD、CAXA等二维绘图软件绘制规范零件图”以及“应用PreE、UG、Solidworks等三维软件给零件进行正确造型”的能力，使学生在离校之前，得到一次独立地、系统地专业综合技能锻炼。
通过本课程的训练，应加强学生对理论知识的应用技能，进一步熟悉零件的视图表达技巧及方法、熟练至少一种二维绘图软件的操作、熟练至少一种三维绘图软件的操作、熟悉从空间形体到平面图形及三维造型的整个过程。
二．实验原理与实验步骤：《齿轮泵》零件测绘与造型学生自主实验指导计划（一）、认识齿轮泵1、齿轮泵在机器中的作用液压系统是机器中常用的一种传动系统。
它主要由动力元件、控制元件和执行元件等组成。
液压泵是液压系统的动力元件，它将输入的机械能（由电动机带动）转换为工作液体的压力能，为液压系统提供具有一定流量和压力的液体，是系统的动力源。
由于大多数的工作液体都是矿物油类产品，故液压泵又称油泵。
齿轮泵是液压泵的一种类型。
因其具有结构简单、体积小、工作可靠、成本低、抗污染力强、使用维护方便等优点而被广泛应用。
图1a为齿轮泵外形图。
a.齿轮泵外形图b.齿轮泵结构图图1齿轮泵2、齿轮泵的结构组成及原理齿轮泵由一对齿轮1、泵体2及前后端盖3等主要零件组成，如图1b所示。
图2为齿轮泵的工作原理图。
齿轮I为主动轮，齿轮II为被动轮。
当齿轮I转动并带动齿轮II转动时，齿轮开始退出啮合处为吸油腔，齿轮开始进入啮合处为压油腔。
吸油腔与压油腔被齿轮的啮合接触线隔开。
当齿轮按图示箭头方向旋转时，吸油腔由轮齿8、9、10、1、1′、10′、9′的齿面以及泵体内圆和端盖的内表面组成。
开放性试验
5
11
18
26
4
8
13
20
2
4 69
22.1 25.1% 26.3% 26.5% 17.5% 18.2% 19.3% 20.3% 8.7% 8.2% 8.1 9.0%
%
%
3根
120
100 80
60
40 20
0
1d
3d
5d
7d
Hale Waihona Puke 灭菌前菌落 数灭菌后菌落 数
2根
120 100 80 60 40 20
0 1d 3d 5d 7d
多层滤膜除菌太阳能热水器装置图
多层滤膜
太阳能热水器
入水口
出水口
多层滤膜 （可拆洗）
滤菌膜除菌实验反应器
出水口
多层滤膜除菌太阳能热 水器装置图
滤菌膜除菌记录试验数据
除菌前 除菌后
病菌存活 率
平均存活 率
1d 24 27 23 12 13 12 50.0 48.1 52.1 %%%
50.06%
3d 47 50 49 23 24 24 51.1 48.0 48.9 %%%
• 我们首先检测出太阳能热水器在那个温度段所 含的病菌数最多，然后采用不同的方法来处理水 中的病菌，并对先后测出的太阳能热水器中未处 理与已处理水中病菌含量进行对比。通过对比结 果，希望从中找出一种最有效、最经济的处理太 阳能热水器中水中病菌的方法。
• 试验安排如下：
（1）病菌繁殖最佳温度的检测实验 （2）紫外线杀菌实验 （3）臭氧杀菌实验 （4）膜分离法杀菌实验
•
紫外线消毒具有消毒效率高、不产生副产物、安全可靠等优点而在
水处理消毒中得到广泛应用，特别是在饮用水处理中具有抗氯性的隐
开放性实验报告
课题名称：抗痉挛药物5,5-二苯乙内酰脲的合成参与人：朱琳领、袁淋、曾祥飞、袁志光、周泉泉指导老师：熊飞一、实验介绍：5,5-二苯基乙内酰脲即苯妥英是一种抗癫痫药。
英文名Phenytoin。
中文别名大伦丁、地伦丁、二苯妥英、二苯乙内酰脲、或奇非宁。
适用于治疗全身性强直阵挛性发作、复杂部分性发作（精神运动性发作、颞叶癫痫）、单纯部分性发作（局限性发作）和癫痫持续状态。
也可用于治疗三叉神经痛。
在医药方面有着很大的应用。
本实验由苯甲醛反应制备得到5,5-二苯基乙内酰脲，原料简单易得，合成路线共分三步：第一步：安息香缩合反应。
本反应拟采用VB1作为催化剂替代传统的氰化物，降低试剂的毒性、同时我们还使用了微波法合成安息香。
第二步：安息香的氧化反应，文献报道氧化可用多种方法进行，我们采用了三种方法进行，并做了相互比较。
第三步：5，5-二苯乙内酰尿的的制备，这个反应由安息香的氧化产物与尿素合环制备，条件简单。
二、实验具体流程：实验流程1辅酶法合成安息香芳香醛在辅酶的作用下，分子间发生缩合生成二芳基乙醇酮（安息香），称为安息香缩合反应。
安息香缩合在化学工业和药物合成等方面有广泛的应用, 如抗癫痫药物二苯基乙内酰脲以及二苯基乙二酮、二苯基乙二酮肟、乙酸安息香等制备都用到此反应。
本实验作为本课题---抗癫痫药物二苯基乙二苯基乙内酰脲合成的第一步，起着举足轻重的作用。
安息香缩合反应已有相当长的历史,，经典的安息香合成以氰化钠或氰化钾为催化剂,虽然产率较高,但合成产物的毒性很大,易造成环境污染,损害人体健康。
近年来,有关安息香缩合反应及应用研究的新技术、新方法、新催化剂等报道较多,这些研究对提高安息香缩合产率、扩大其应用范围具有重要的理论和实际意义。
本实验主要采用的是维生素B1催化法来合成。
由于VB1催化反应产率低且不稳定,重复性差，在实际合成中几经挫折，并对实验的不断改进最终合成产物。
我们经过多次试验探讨, 在实验中采用维生素B1作为反应催化剂, 通过控制反应体系的pH 和反应温度,，并且改变产物的先后加入顺序。
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220V交流电
灯箱
平 行 光 管
紫外线发射器
紫外线灯管
出水口
水入口 容器 搅拌器 出水口
紫外线除菌太阳能热水器装置图
紫外线除菌实验反应器
紫外线消毒步骤：
• 1、控制太阳能热水温度在检测试验中找到 病菌繁殖最多时的温度； • 2、在不同紫外线强度照射相同取水量下检 测病菌的存活率； • 3、在相同紫外线强度不同取水量下检测细 菌的存活率； • 4、记录试验数据。
1ml 2ml 3ml 1ml 2ml 3ml 1ml 2ml 3ml 1ml 2ml 3ml
1d 3d 5d 7d 采样时间d/取样量ml
•
臭氧依靠其强氧化能力达到杀灭微生物的目的， 它与微生物细胞中的多种成分产生反应，从而产 生不可逆转的变化。 • 一般认为，臭氧灭活病毒是通过直接破坏其 RNA（核糖核酸）或DNA（脱氧核酸核糖）物质完 成的。杀灭细菌、霉菌类微生物是臭氧首先作用 于细胞膜，使膜构成成分受到损伤，导致新陈代 谢障碍并抑制其生长，臭氧继续渗透破坏膜内组 织，直至杀死。湿度增加，杀灭率提高，是由于 高湿度下微生物细胞膜变薄，其组织容易破坏。 • 臭氧在水中对细菌、病毒、微生物等杀灭率更 高、速度更快，对水中有机化合物等污染物质去 除彻底，而又不产生二次污染。
不相同紫外线强度下消毒记录试验数据
紫外线强度 1根
1d
24 5 22.1 %
3根
2根
5d
70 18
3根
5d
70 13
采集时间
灭菌前菌落 数 灭菌后菌落 数 病菌存活率
3d
45 11 25.1%
7d
98 26 26.5%
1d
24 4 17.5%
3d
45 8 18.2%
7d
98 20 20.3%
1d
24 2 8.7%
太阳能热水在中低温下病菌的检测与防治是个 很具有现实意义的课题，在人们普遍重视生活质 量的今天，太阳能热水系统个给人们带来了方便， 但因系统的不够完善给人们也带来了不便。 • 这次研究我们从社会生活中的一些现象入手发 觉了这课题的可行性和重要性。在做些试验当中 让我们学到了很多知识，从发现问题到解决问题。 我们每一件事都从细处着手，虽说很辛苦，但却 给我们带了无限的乐趣与思考，这也许是这次活 动给我们带来的最大的收获吧。
•
•
我们首先检测出太阳能热水器在那个温度段所 含的病菌数最多，然后采用不同的方法来处理水 中的病菌，并对先后测出的太阳能热水器中未处 理与已处理水中病菌含量进行对比。通过对比结 果，希望从中找出一种最有效、最经济的处理太 阳能热水器中水中病菌的方法。 • 试验安排如下： （1）病菌繁殖最佳温度的检测实验 （2）紫外线杀菌实验 （3）臭氧杀菌实验 （4）膜分离法杀菌实验
60-70℃ 25 28
70-80℃ 16 18 16
80-90℃ 15 14 15
1d
3d
5d
20
32
22
35
21
34
21
32
23
36
24
38
20
31
23
35
24
33
45
70
48
78
50
80
22
33
25
40
23
36
22
34
21
35
23
36
7d
45
48
46
44
50
48
44
47
45
98
102
110
45
随着国民经济的发展，人们对节能环保同时高品质的生活更加追 崇。太阳能热水系统为千家万户带来了便捷，然而最近几年随着太 阳能热水器的普及也带来了一些问题，比如说，太阳能热水在中低 温条件下水中含有大量的病菌，人们在使用了这样的热水后就引起 了病痛。基于这些原因，我们小组做了相关的调查。在调查过程中 发现了形成此现象的原因：主要是在雨天条件下或阳光不是很强烈 的阴天时，水温长期处于中低温度（30-50℃），加之热水器中因为 长期走水等原因沉积下污垢等，成为病菌繁殖的温床，而且热水系 统中水经常是隔夜的“死”水，这样导致大量的病菌产生。这次我 们的研究的主要问题是：哪个阶段的温度是导致病菌产生的最佳温 度，以及测出太阳能热水器中未经处理的水中的病菌含量并加以防 治。
菌落个数
•
紫外线消毒具有消毒效率高、不产生副产物、安全可靠等优点而在 水处理消毒中得到广泛应用，特别是在饮用水处理中具有抗氯性的隐 孢子虫和贾第虫的消毒效果较好。准平行光束仪[见下图]是将紫外灯 安装在一个封闭的圆柱体内，在筒体的底部中央开口，下方接一段长 度为60cm.直径为8.8cm的圆管，其作用是产生平行紫外线，使得紫外 线能够垂直到达样品的表面。
3d
45 4 8.2%
5d
70 6 8.1 %
7d
98 9 9.0%
26.3%
19.3%
2根 120 100
灭菌前菌落 数 灭菌后菌落 数
1根 120 100
灭菌前菌落 数 灭菌后菌落 数
120 100 80 60 40 20 0 1d 3d 5d 7d
80 60 40 20 0 1d 3d 5d 7d
80 60 40 20 0 1d 3d 5d 7d
灭菌前菌 落数 灭菌后菌 落数
相同紫外线强度下消毒记录试验数据
1d 3d
3ml 68 15 22.3 % 1ml 44 8 19.0 % 2ml 87 19 21.3 % 3ml 120 28 23.2 % 1ml 70 14 19.8 %
5d
2ml 128 27 20.8 % 3ml 199 49 24.5 % 1ml 98 23 23.1 %
•
由于热水器循环系统中的微生 物病菌较多，在不同温度下病菌的 繁殖情况大不相同，影响测量结果 的因素亦存在，所以在检测过程中 应进行多次不同温度下微生物繁殖 的检测试验。由于实验室不具备病 菌检验条件，决定将取样水进行送 检。
取样口 阀门
太阳能热水器
阀门 取样口
出水口 病菌检测实验图
太阳能热水器
实验反应器
7d
2ml 190 46 24.0 % 3ml 283 72 25.6 %
取样量采 样时间 灭菌前菌 落数 灭菌后菌 落数 病菌存活 率
1ml 24 4 18.2 %
2ml 45 9 19.8 %
紫外线杀菌数据统计图 300 250
菌落数/个
200 150 100 50 0
灭菌前菌落数 灭菌后菌落数 病菌存活率
52
51
47
48
52
120 100 80
60 40 20 0 温度
温度 1d 2d 3d 4d
结果与分析： 太阳能热水器好几天未用的水一般都是较热的水了，达到70℃以上，尤 其在夏天晴朗天气超过2天，水就会沸腾，到夜间会适当降温，使水温保持 在60℃－70℃区域时间很长，而通过上述实验数据可得这个温度区域恰好是 水中细菌繁殖的极佳温度。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实验步骤：
阀门 取样口
阀门
阀门
外排 提升泵 出水口
通过对太阳能温度的控制， 分别从不同温度下对太阳能 热水器中的原水进行送检检 测分析，测出相应温度下病 菌的数量，并记下相应的实 验数据。
除菌效 果实验 图
温度℃ 采集时间d
30-40℃ 12 15 14
40-50℃ 13 14 15
50-60℃ 12 15 14 23