试验设计课程案例分析)
幼儿园科技实验教学案例分析 幼儿园科技实验

教学案例分析随着科技的不断发展,教育教学方式也在不断地更新和完善。
幼儿园作为孩子们学习生活的起点,科技教育在这个阶段就显得尤为重要。
本文将结合幼儿园实际情况,对幼儿园科技实验教学进行案例分析,探讨科技实验教学在幼儿园中的实施和效果。
一、幼儿园科技实验教学的意义和必要性1. 激发幼儿的学习兴趣幼儿园阶段是孩子们认知世界的重要阶段,科技实验教学可以通过丰富多样的实验内容和形式,激发幼儿的学习兴趣,引导他们主动探索和学习。
2. 培养幼儿的动手能力和创造力科技实验教学注重动手操作和实践,可以培养幼儿的动手能力和创造力,提高他们的实际操作能力和解决问题的能力。
3. 促进幼儿的全面发展科技实验教学涉及知识、技能、情感、态度等多方面的发展,可以促进幼儿的全面发展,培养他们的综合素养。
4. 适应时代发展的需求随着科技的不断进步,培养具备科技素养的人才已经成为教育的重要任务,幼儿园科技实验教学可以为培养未来科技人才奠定基础。
二、幼儿园科技实验教学的实施策略1. 选择适合幼儿认知水平的实验内容针对幼儿认知水平和兴趣特点,选择符合他们实际水平的科技实验内容,引导他们主动参与实验,增强学习体验。
2. 注重实验的操作性和趣味性幼儿喜欢动手操作和亲身体验,因此科技实验教学应注重实验的操作性和趣味性,让幼儿在实验中获得快乐和成就感。
3. 结合幼儿园其他教育活动科技实验教学应与幼儿园的其他教育活动相结合,形成多样化的教育形式,丰富幼儿的学习内容,促进他们全面发展。
4. 关注安全和卫生在进行科技实验教学时,要严格注意安全和卫生,确保幼儿的身体健康和生命安全。
三、幼儿园科技实验教学的效果评价1. 发展幼儿的动手能力和创造力科技实验教学可以有效地发展幼儿的动手能力和创造力,提高他们的实际操作能力和解决问题的能力。
2. 提升幼儿的学习兴趣和参与度科技实验教学可以激发幼儿的学习兴趣,增强他们的学习积极性,提高学习的参与度和质量。
3. 促进幼儿的综合素养发展科技实验教学涉及知识、技能、情感、态度等多方面的发展,可以促进幼儿的综合素养发展,培养他们的综合素质。
小学科学实验设计与实践案例分析

小学科学实验设计与实践案例分析科学实验是小学教育中重要的一环,它为学生提供了实践、观察、推理和探索的机会,帮助他们培养科学思维和解决问题的能力。
在这篇文章中,我们将介绍一些小学科学实验设计与实践的案例分析。
一、案例一:水的沸腾点侦察任务描述:设计并进行一个小学科学实验,侦察水的沸腾点。
案例分析:为了侦察水的沸腾点,我们可以设计一个简单的实验。
首先,准备一些扁豆或者其他小颗粒物品,称为“实验物”。
随后,将水倒入一个透明的容器(如玻璃烧杯)中,接下来将实验物加入水中。
逐渐加热容器中的水,观察实验物的行为,当实验物在水中呈现大量气泡并且浮于水面时,则说明水已达到沸腾状态。
通过这个实验,学生们可以了解到水的沸腾点是多少度,同时也观察到物质在加热时的变化。
此外,可以引导学生思考为什么水会沸腾以及沸腾点的不同因素。
二、案例二:压强对物体浮沉的影响任务描述:设计并进行一个小学科学实验,探究压强对物体浮沉的影响。
案例分析:为了探究压强对物体浮沉的影响,我们可以设计一个简单的实验。
首先,准备一个透明的容器(如玻璃杯),再准备一些小玩具或者其他可漂浮的物品。
将一半容器装满水,然后将玩具轻轻放入水中观察其浮沉状态。
接下来,用手的掌心轻轻按压在容器的口上方,观察玩具的变化。
通过这个实验,学生们可以探究压强对物体浮沉的影响,观察到压强增大时物体的浮力变化。
同时,还可以引导学生思考为什么沉重的物体可能浮起来以及如何利用浮力原理制作让船只浮在水面上的方法。
三、案例三:光的折射实验任务描述:设计并进行一个小学科学实验,研究光在介质中的折射现象。
案例分析:为了研究光在介质中的折射现象,我们可以设计一个简单的实验。
首先,准备一个透明的容器(如玻璃杯)并将其中心刻上一个标记。
接下来,在容器中注入一些水,并将一根笔放在容器中心标记的一侧。
观察到笔的折射现象,当我们从另一侧观察容器时,笔会偏离直线路径。
通过这个实验,学生们可以了解到光在介质中的折射现象,并可以观察到光线发生折射时的偏离情况。
初中化学实验案例分析

初中化学实验案例分析
化学实验在初中教育中起着非常重要的作用,既能帮助学生巩固知识,又能培养他们的实践能力和动手能力。
今天我们就来分析一个初
中化学实验案例,看看其中的教育意义和实践价值。
这个实验案例是关于酸碱中和反应的,主要目的是让学生通过实际
操作,观察酸和碱溶液混合后产生的中和反应。
在这个实验中,我们
需要准备一些基本的实验器材和试剂,比如玻璃容器、酸、碱溶液等。
在实验开始前,老师首先向学生介绍了酸和碱的一些基本知识,让
他们了解酸碱的定义、性质和常见的酸碱指示剂等。
然后,学生们分
组进行实验操作,将酸和碱溶液按照一定的比例混合在一起,观察溶
液的变化。
通过实验操作,学生们发现酸和碱混合后的溶液呈现中性,PH值
接近7,产生了中和反应。
他们还学会了如何使用PH试纸或PH仪器
来测试溶液的酸碱性,并能够准确地判断溶液的PH值。
通过这个实验案例,学生不仅加深了对酸碱中和反应的理解,还提
高了他们的实验操作能力和观察力。
同时,这个实验还激发了学生对
化学实验的兴趣,促进了他们对化学学科的学习。
总的来说,初中化学实验案例的分析有助于提高学生对化学知识的
学习热情和实践能力,培养他们的动手能力和科学精神。
希望通过这
样的实验案例分析,能够激发更多学生对化学学科的热爱,为他们的
学习和未来发展打下坚实的基础。
初中科学实验设计案例分析

初中科学实验设计案例分析科学实验在初中教育中具有重要的地位,它能够培养学生的动手能力、观察和思考问题的能力,同时也能够激发学生对科学的兴趣和探究精神。
下面,我将为大家分析一个初中科学实验设计案例,以展示其设计思路和实验过程。
实验题目:酵母发酵对面包体积的影响实验目的:研究酵母在面团中发酵时会产生的气体对面包的体积产生的影响,并观察不同条件下酵母的发酵速度。
实验材料:- 面包发酵剂(酵母)- 面粉- 糖- 盐- 温水- 两个等量的透明塑料袋- 两个透明杯子- 温度计实验步骤:1. 准备两份面团,每份面团包含面粉、糖、盐和温水,其中一份面团中混入酵母。
2. 将两份面团分别放入透明塑料袋中,并尽量保持面团均匀分布。
3. 将两个透明塑料袋密封,并进行观察。
4. 在酵母发酵的过程中,使用温度计测量两个透明塑料袋中的温度变化,并记录下来。
5. 观察发酵过程中面团的变化,特别是体积的变化。
6. 分析实验结果,总结发酵过程中酵母对面团体积的影响。
实验结果和分析:通过观察实验过程,我们发现酵母在面团中产生的气体可以使面包体积膨胀。
实验中添加了酵母的面团,发酵过程中产生的气体导致了面团体积的增大。
相反,没有添加酵母的面团并没有发生类似的变化。
实验中,我们还测量了发酵过程中的温度变化。
结果显示,随着酵母发酵的进行,袋子内的温度逐渐升高。
这是因为酵母在发酵过程中产生热量,使得袋子内的温度升高。
综上所述,酵母的发酵能够对面团的体积产生明显的影响。
通过观察和记录实验结果,学生能够了解酵母在发酵过程中产生气体的原理,并且培养了他们观察、分析和总结的能力。
通过这个实验案例的分析,我们可以看出科学实验设计的重要性。
合理设计的科学实验能够引导学生进行观察和思考,锻炼他们的动手能力和探究精神。
因此,在教学中应该注重培养学生的实验设计能力,激发他们对科学的兴趣和探索欲望。
初中科学实验的设计不仅仅限于酵母的发酵实验,还可以涉及到物理、化学等各个领域。
响应面分析实验的设计案例分析

学校食品科学研究中实验设计的案例分析—响应面法优化超声波辅助酶法制备燕麦ACE抑制肽的工艺研究摘要:选择对ACE抑制率有显著影响的四个因素:超声波处理时间(X1)、超声波功率(X2)、超声波水浴温度(X3)和酶解时间(X4),进行四因素三水平的响应面分析试验,经过Desig n-Expert优化得到最优条件为超声波处理时间28.42mi n、超声波功率190.04W、超声波水浴温度55.05C、酶解时间2.24h,在此条件下燕麦ACE抑制肽的抑制率87.36%。
与参考文献SAS软件处理的结果中比较差异很小。
关键字:Desig n-Expert响应面分析1. 比较分析表一响应面试验设计因素—水平-101超声波处理时间X1(min)203040超声波功率X(W)132176220超声波水浴温度X3(C )505560酶解时间X4(h)1232. Design-Expert响应面分析分析试验设计包括:方差分析、拟合二次回归方程、残差图等数据点分布图、二次项的等高线和响应面图。
优化四个因素(超声波处理时间、超声波功率、超声波水浴温度、酶解时间)使响应值最大,最终得到最大响应值和相应四个因素的值。
利用Design-Expert软件可以与文献SAS软件比较,结果可以得到最优,通过上述步骤分析可以判断分析结果的可靠性。
1 / 182.1数据的输入2.2 Box-Beh nke n 响应面试验设计与结果h>m*Mr*n1 a md IrlF "nijlill ■ h ■■逗■北帚科■ Jfti. ■ T R F -II hfn- flap-rit F. I. i- 七J i|7FiIStiF«r- 2 F*m« 「纽■就Mi 刨FUi n BBW •巧aww?He r PhK44Wtn\~ L ■^Kt'i—13iin tai mSS J D Zfl> S5J3L L aw«twiN»W43*" 啊期卜 riL i«3 ZEiQCisum S£DeKat ,L 丄m 2 231 DO遊44W L£ 1 KhjBOk'iM£■ 1 SM ■flJ» 弭喷1® f J9 * wc■HiDfr4«^>14»41 14 ?狗IM辺罚 迹 twit 1 \ 9 ZD L D E!inis W J C D如MJdt津厲iHiXhC40 Xi■nmS5B1 0D>ms■HWJB霭m*4M IJ坤QCWiTvan■詈w«x Mww nmTO O? zoo JM-jr n J »W ismU3W SUBHlVM»滸g种SMM IT2D SO mm*SU BZIDns 旳4W询IBWCD■MHit 能闊>«M3t XI400 "iHl MW ?0) *1» 刁WOT•Jim*H=Bi.v>■mgg •i M 弄»w ・W»<nW wa» TTiTJi Z3ED3O>»«- ww询闻珈 tfMS富KW再CD>»vr» «?>»图22 / 182.3选择模型A Fi HJ'i■« Sir lAR:iih."n.、Rlf h ・p«i|!ji」■山■.卄”・虽1!. ■!" D^n k«n> ■■p*it T. I. I -____ 豐怛通* I ir*曲时・Hioaiitl 屢ifeup -»+.^l t Ifl呂巧和•小.机b"L E! t M T內肌T 1 ・f l■!■ M M2.4方差分析F lAEH^iicnilAIH^ M*K^& JftT - D B«A IH-I HP*I I t. I. iPHpl 审“"I IM H 1_ AaatyrHF n皿也*fa Opr«wiI 阿iNuBSk'iM—I rm:心討呻F EE云/A J!・I■勺r-L GrKri-i^L^m显hl r p^ar«Bh*31 *M+& 77.1 1 1 1 I 1IMb-*v«aiE4円1»+・■电卑屮V4M IM J -1101 fa li? A F DOM H12fl 1 .■■4T d«.*,J11^ I ri ft弟硒■理IM flW-M■刪? ■MiM血関■ “诞,.4# I Mw* 4 mn4<■ >i扌X>*40 J RWM^ ? JWW-4¥? i町ismdC rm? A CM r HK»g衝*■fllOP i K^MT■JAM1D»1 ? Mi" MBC ・4SM,•t貿E Iff dittLir**>• M■时■ j —F—沖W M W S3 MSWiFPixriu ・IJD u am上時g 1 fcVI ■4 钿An £MV J! ■s购—g *1C]»JSftn g dvi flWiWUw 2 ■*<*-!]"■ T«»«d'0 ECI!=lLv ■ a.«PwiP^H-M QEPH一T O* HH II PAujf-M•PSF HM审—■few L VH«4PTC F4vf e?«r 1 4W—A-*=Hrf arr-i■as 1 ai2 •C.T3NN 1 £E在本例中,模型显著性检验p<0.05,表明该模型具有统计学意义。
幼儿园动手实验:儿童科学实验室教学案例分析

幼儿园动手实验:儿童科学实验室教学案例分析在幼儿园教育中,动手实验是一种非常重要的教学方法,尤其是在科学领域。
通过动手实验,幼儿能够积极参与,亲身体验科学知识,培养观察和实验能力,激发对科学的兴趣和好奇心。
在儿童科学实验室里,幼儿园教师可以设计各种有趣的实验活动,为孩子们打开科学的大门。
本文将对幼儿园动手实验进行深度与广度兼具的分析,从实验设计、实施过程到实验效果进行全面评估,帮助您更好地理解和运用这一教学方法。
一、实验设计1.1 选择合适的实验主题在幼儿园动手实验中,选择合适的实验主题是至关重要的。
需要考虑到幼儿的芳龄特点和认知水平,以及他们的兴趣爱好。
可以选择与日常生活相关的实验主题,如“水的特性”、“颜色的魔力”等,让幼儿能够轻松理解和参与。
1.2 设计简单而有趣的实验实验设计应该简单易懂,同时又要足够有趣,能够吸引幼儿的注意力。
可以利用一些日常材料进行设计,如水杯、食用色素、吸管等,设计让幼儿感兴趣的实验环节,如“吹泡泡实验”、“油和水不相融实验”等。
二、实施过程2.1 引导幼儿观察和提出问题在实验开始前,教师可以引导幼儿观察实验材料,并提出问题。
“你们觉得会有什么现象发生?”“你们猜测一下会不会有变化?”通过这样的引导,可以激发幼儿的好奇心和探究欲望。
2.2 让幼儿亲自动手进行实验在实施过程中,教师应该让幼儿亲自动手进行实验操作,如倒水、混合颜色、搅拌等。
这样可以让幼儿亲身体验实验过程,增强他们的实践能力和自信心。
三、实验效果3.1 观察实验现象在实验过程中,教师应该引导幼儿观察实验现象,记录下实验过程中发生的变化和现象,帮助他们对科学知识进行认知和总结。
3.2 总结和回顾在实验结束后,教师可以和幼儿一起总结和回顾实验内容,让他们从实验中学到的知识更加深刻。
也可以通过与幼儿的互动,了解他们对实验的理解和感受。
四、个人观点和理解从我个人的观察和实践经验来看,幼儿园动手实验是一种非常有效的教学方法。
幼儿园大班科学探索:创意实验活动案例分析

幼儿园大班科学探索:创意实验活动案例分析在幼儿园大班阶段,科学教育的重要性不言而喻。
如何在趣味、安全的环境中对幼儿进行科学探索,引发他们对科学的兴趣和好奇心,是每位老师和家长都面临的挑战。
本文将从实验活动的角度,分析一些创意实验活动的案例,探讨如何在幼儿园大班阶段进行科学探索。
1.简介科学探索是培养幼儿科学素养和认知能力的重要途径。
而实验活动是科学探索的有效手段之一。
通过观察、感知、动手实践,幼儿可以自主地探索、发现并了解科学知识,培养他们的观察力、思维能力和动手能力。
2. 食醋和苏打粉实验让幼儿亲身体验化学反应,是一种非常生动的科学探索方式。
通过将食醋和苏打粉混合,引起二氧化碳释放的化学反应,幼儿可以观察到气泡的产生、液体的起泡等现象。
在活动中,老师可以引导幼儿提出问题,并帮助他们总结观察到的现象和规律。
3. 水的状态变化实验让幼儿通过观察水在不同温度下的状态变化,理解水的三态变化,是另一种很好的实验活动。
通过观察水在冰冻和加热过程中的变化,幼儿可以感受到物质状态与温度的关系,进而理解科学知识。
4. 生活中的实验利用日常生活中的材料和现象进行实验,也是一种切实可行的科学探索方式。
利用纸杯和水做简易的水力蓄能装置,或者借助小汽车和斜坡进行简单的物理实验等,这些实验都可以让幼儿在玩中学,在实践中懂。
5. 总结与展望通过上述案例分析,我们可以看到,在幼儿园大班阶段进行科学探索的实验活动,需要保证趣味性、安全性和启发性。
幼儿通过这些实验活动,不仅可以亲身体验科学知识,还可以培养他们的探索精神和动手能力。
未来,在设计实验活动时,可以更多地结合幼儿的兴趣和生活经验,让科学探索真正成为他们生活的一部分。
个人观点:我认为,幼儿园大班阶段的科学探索应该注重培养幼儿的综合素养,而不仅仅是灌输知识。
实验活动作为一种直观的科学探索方式,能够激发孩子们对科学的兴趣,引导他们主动思考和探索,是非常有效的教育手段。
希望通过不断研究和实践,能够为幼儿园大班科学探索提供更多创意和有价值的实验活动案例。
试验设计案例

试验设计案例在科学研究和实验中,试验设计是非常重要的一环,它直接影响到实验结果的可靠性和准确性。
一个合理的试验设计可以减少实验误差,提高实验效率,确保实验结果的科学性和可靠性。
今天,我们就来看一个关于试验设计的案例。
案例背景。
某实验室需要研究一种新药物对癌症细胞的抑制作用,为了验证药物的有效性,需要进行一系列的体外细胞实验。
在这个案例中,我们将探讨如何设计一套合理的试验方案来验证药物的抑制作用。
实验目的。
验证新药物对癌症细胞的抑制作用。
实验步骤。
1. 细胞培养。
首先,我们需要准备癌症细胞,并进行细胞培养。
在培养过程中,需要注意细胞的数量、培养基的配比以及培养条件的控制,以确保细胞的活力和稳定性。
2. 药物处理。
将新药物按照一定的浓度梯度加入到培养的癌症细胞中,不同浓度的药物处理组和对照组需要设置多个重复。
3. 细胞活力检测。
利用细胞活力检测试剂盒,对不同处理组和对照组的细胞进行活力检测,比较细胞活力的差异。
4. 数据分析。
对实验结果进行统计学分析,比较不同浓度的药物处理组和对照组的细胞活力数据,验证药物的抑制作用。
实验设计。
在本案例中,我们采用了单因素多水平设计,即药物浓度为自变量,细胞活力为因变量。
通过设置多个不同浓度的药物处理组和对照组,可以得到不同浓度下的细胞活力数据,从而验证药物的抑制作用。
实验结果。
经过实验操作和数据分析,我们得到了不同浓度下的细胞活力数据,通过统计学分析,验证了新药物对癌症细胞的抑制作用。
实验结果表明,随着药物浓度的增加,细胞活力逐渐下降,呈现出一定的剂量-效应关系。
结论。
通过本案例的试验设计和实验操作,我们验证了新药物对癌症细胞的抑制作用,为后续的临床研究和药物开发奠定了基础。
同时,本案例也充分展示了合理的试验设计对于实验结果的可靠性和科学性的重要性。
总结。
合理的试验设计是科学研究和实验的基础,它直接影响到实验结果的可靠性和准确性。
在实际的研究工作中,我们需要根据实验目的和要求,设计合理的试验方案,严格控制实验操作,确保实验结果的科学性和可靠性。
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实验设计课程案例分析小组成员:45120202 白合兵45120203 田大越45120212 永勉2.1 正交实验设计概述正交实验设计(Orthogonal experimental design) 11是研究多因素多水平的一种设计方法,它是根据从全面实验中挑选出部分有代表性的点进行实验,正交实验设计又称正交设计或多因素优选设计,是一种合理安排、科学分析各实验因素的一种有效的数理统计方法。
它是在实践经验和理论认识的基础上,借助一种规格化的“正交表”,从众多的实验条件中确定出若干个代表性较强的实验条件,科学地安排实验,然后对实验结果进行综合比较,统计分析,探求各因素水平的最佳组合,从而得到最优或较优实验方案的一种实验设计方法。
正交实验设计的特点是用不太多的实验次数,找出实验因素的最佳水平组合,了解实验因素的重要性程度及交互作用情况,减少实验盲目性,避免资金浪费等。
它能以较少的实验次数找到较好的实验(生产)方案,由正交实验寻找出的优化参数(条件)与全面实验所找出的最优条件有一致的趋势。
正交实验设计具有正交性,使实验具备均衡分散和综合可比性。
此法应用方便,准确性高,在多因素条件下应用有很大的优越性,是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。
日本著名的统计学家田口玄一将正交实验选择的水平组合列成表格,称为正交表。
例如作一个三因素三水平的实验,按全面实验要求,须进行33=27种组合的实验,且尚未考虑每一组合的重复数。
若按L9(3)3正交表按排实验,只需作9次,显然大大减少了工作量。
因而正交实验设计在很多领域的研究中已经得到广泛应用。
2.2 正交实验设计基本程序正交设计中常用的术语有:指标、因子和水平。
正交设计把实验设计要考表示第i次实验的指标值;把对实验虑的结果和评价准则称为指标,一般以yi结果和对评价指标可能产生影响且在实验中明确了条件加以对比的因素称为因子,一般以大写字母表示;把每个因子在实验中的具体条件称为因子的水平,简称水平,一般以表示因子的大写字母加上脚标来表示。
对于多因素实验,正交设计是简单常用的一种设计方法,其设计程序12如图4所示。
Figure 4 The programming of potassium diformate2.3 正交实验方案设计2.3.1 明确实验目的,确定实验指标实验设计前必须明确实验目的,即本次实验要解决什么问题。
实验目的确定后,对实验结果如何衡量,即需要确定出实验指标。
实验指标可为定量指标,如强度、硬度、产量、出品率、成本等;也可为定性指标如颜色、口感、光泽等。
一般为了便于实验结果的分析,定性指标可按相关的标准打分或模糊数学处理进行数量化,将定性指标定量化。
2.3.2 选择实验因素,确定实验水平,列出因素水平表根据专业知识、以往的研究结论和经验,从影响实验指标的诸多因素中,通过因果分析筛选出需要考察的实验因素。
一般确定实验因素时,应以对实验指标影响大的因素、尚未考察过的因素、尚未完全掌握其规律的因素为先。
实验因素选定后,根据所掌握的信息资料和相关知识,确定每个因素的水平,一般以2-4个水平为宜。
对主要考察的实验因素,可以多取水平,但不宜过多(≤6),否则实验次数骤增。
因素的水平间距,应根据专业知识和已有的资料,尽可能把水平值取在理想区域。
2.3.3 选择合适的正交表,进行表头设计正交表的选择是实验设计的首要问题。
正交表选得太小,实验因素可能安排不下;正交表选得过大,实验次数增多,不经济。
正交表的选择原则是在能够安排下实验因素和交互作用的前提下,尽可能选用较小的正交表,以减少实验次数。
表头设计就是指将实验因素和交互作用合理地安排到所选正交表的各列中去的过程。
若实验因素间无交互作用,各因素可以任意安排;若要考察因素间的交互作用,各因素应按相对应的正交表的交互作用列表来进行安排,以防止设计“混杂”。
正交表是一整套规则的设计表格,表示方法记为Lm(r n),其中L为正交表的代号,m为实验的次数,r为水平数,n为列数,也就是可能安排最多的因素个数。
例如L9(33), (表1),它表示需作9次实验,最多可观察3个因素,每个因素均为3水平。
一个正交表中也可以各列的水平数不相等,我们称它为混合型正交表。
根据正交表的数据结构看出,正交表是一个m行n列的表,表11中,大写字母表示A、B、C三个因素,下标表示每个因素有1、2、3三个水平。
表1 三因数三水平正交实验表1112 A1B2C23 A1B3C34 A2B1C25 A2B2C36 A2B3C17 A3B1C38 A3B2C19 A3B3C2正交表具有以下两项性质:(1)每一列中,不同的数字出现的次数相等。
例如在三水平正交表中,任何一列都有下标“1”、“2”、“3”,且在任一列的出现次数均相等。
(2)任意两列中数字的排列方式齐全而且均衡。
例如在三水平情况下,任何两列(同一横行)有序对共有9种,1.1、1.2、1.3、2.1、2.2、2.3、3.1、3.2、3.3,且每对出现数也均相等。
以上两点充分的体现了正交表的两大优越性,即“均匀分散性,整齐可比”。
通俗的说,每个因素的每个水平与另一个因素各水平各碰一次,这就是正交性。
2.3.4 编制实验方案,按方案进行实验,记录实验结果根据实验方案进行实验,记录实验结果。
2.4 正交实验结果分析极差分析法(R法)又称直观分析法,此法计算简便而直观,简单、易懂,是正交实验结果分析最常用的方法。
2.4.1 确定实验因素的优水平和最优水平组合最佳水平是指每个因子的各水平中使指标达最佳的水平。
为确定因子的最佳水平,必须确定该因子各水平对指标的影响。
分析A因素各水平对实验指标的影响。
A因素的i水平所对应的实验指标平均值用kAi表示(Kij—第j个因素第i个水平的所有实验结果指标值的均值)。
根据正交设计的特性,对A1、A2、A3来说,三组实验的实验条件是完全一样的(综合可比性),可进行直接比较。
如果因素A对实验指标无影响时,那么kA1、kA2、kA3应该相等,但kA1、kA2、kA3实际上不相等。
说明,A因素的水平变动对实验结果有影响。
因此,根据kA1、kA2、kA3的大小可以判断A1、A2、A3对实验指标的影响大小,k值大的对实验指标的影响大,为A因素的优水平。
同理,可以计算并确定B、C因素的优水平。
三个因素的优水平组合为实验的最优水平组合。
2.4.2 确定因素的主次顺序各因子对指标的影响是不同的,其重要性也各不相同。
为了评价各因子的重要性,需拟定一评价指标。
通常采用均方和S或极差R作为评价指标。
Sj—均方和Sj=[(K1j-K2j)2+(K1j-K3j)2+(K2j-K3j)2] MAX= MAX (K1j,,K2j ,K3j)MIN= MIN (K1j,,K2j ,K3j)极差= MAX-MIN根据极差Rj 的大小,可以判断各因素对实验指标的影响主次。
极差Rj各数据间的差距越大,说明该因子各水平相差悬殊,对指标的影响大,反之则小。
因此以均方和或极差可粗略的揭示出各因子的重要性。
2.4.3 因子显著性的检验因子的重要性只说明该因子相对其他因子的重要程度,而未说明该因子对指标影响的显著程度。
如果某因子对指标的作用不显著,则可排除该因子而使决策简化。
经显著性检验之后,可确定对指标有显著影响的因子、排除对指标影响不显著的因子。
在此基础之上可选择与确定最佳方案。
当计算出的F值大于临界值, k因子在α水平下作用显著,否则作用不显著。
最佳方案的确定方法是选择对指标有显著影响的因子中的最佳水平,对于对指标无显著影响的因子可不考虑,或根据实际情况决定。
2.4.4 绘制因素与指标趋势图以各因素水平为横坐标,实验指标的平均值(k jm)为纵坐标,绘制因素与指标趋势图。
由因素与指标趋势图可以更直观地看出实验指标随着因素水平的变化而变化的趋势,可为进一步实验指明方向。
2.5 正交实验总结1 在实际生产中,最优条件的确定是灵活的。
对于主要的影响因素,一定要选最优水平,而对于次要因素,则应权衡利弊,综合考虑来选取优水平。
2 极差分析得到的最优工艺条件并不一定在所实施的正交实验方案中。
为了考察最优条件的再现性,应追加验证性实验,从而进一步判断研究所找出的生产工艺条件是否最优。
3 由极差分析得出的最优工艺条件,只有在实验所考察的围有意义。
4 正交实验的极差分析简明、直观,是有效的数理统计方法,应提倡大力推广。
3.1 材料与方法3.1.1 原料与仪器甲酸(化学纯,85%)、无水碳酸钾(化学纯,99%)、蒸馏水、邻苯二甲酸氢钾(基准试剂,99.8%)、氢氧化钠(化学纯,96%)、酚酞;三颈烧瓶,冷凝管,恒温水槽,磁力搅拌器,抽滤漏斗,真空干燥箱,电子天平。
3.1.2 实验原理甲酸与碳酸钾按4:1 的物质的量比在一定温度、时间条件下反应后,通过降温结晶,分离,干燥,得到的白色晶体二甲酸钾。
其化学反应4HCOOH+K 2CO 3=2KH(HCOO)2+CO2 +H 3O 二甲酸钾的生产工艺流程图如下3.1.3 产品标定方法的确定二甲酸钾纯度的测定有反相高效液相色谱法和酸碱滴定法。
反相高效液相色谱法是以二甲酸钾标准品的HPLC 图谱和二甲酸钾产品HPLC 图谱比较,运用峰高外标定量法即可计算出产品纯度;酸碱滴定法是用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定二甲酸钾,其反应如下:HCOOH-HCOOK+NaOH=NaCOOH-HCOOK+H 2O二甲酸钾与氢氧化钠是一比一反应,称取一定量二甲酸钾加水溶解,用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定,滴入两滴酚酞做指示剂,到滴定终点记下所用氢氧化钠的体积,算出所用氢氧化钠的量就能算出二甲酸钾的量,从而可算出二甲酸钾的纯度。
综合考虑到实验条件和实验准确性,本实验用滴定法测定二甲酸钾纯度。
3.2 实验步骤3.2.1 配制标准氢氧化钠溶液用电子天平称取二甲酸钾产品,从准确性考虑:量不能太少。
若定为取产品1.5g ,二甲酸钾分子量为130.12,则滴定所用氢氧化钠的量为 1.5g ÷130.12g/mol=0.011528mol,用50ml 碱式滴定管滴定则需用25.00ml ,所配氢氧化钠溶液的浓度应该为0.01537mol ÷0.025l=0.4611mol/l,九次实验,每次产品滴定3次至少要滴定27次,一次滴定要25.00ml,需用1000ml的容量瓶配制。
氢氧化钠纯度为96%,总共需称取粗氢氧化钠:0.4611mol/L×1L×40g/mol÷0.96=19.21g.3.2.1.1 配制浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液把烧杯放在天平上,回零后称取氢氧化钠约20g,用蒸馏水溶解后,冷却到室温,用玻璃棒引流转移到1000ml容量瓶,玻璃棒和烧杯用蒸馏水洗三遍移入容量瓶,然后加蒸馏水至刻度线,塞紧瓶塞后摇匀即可。